康华光《数字电子技术》第五版 课件 第08章 脉冲波形的变换与产生01

8 脉冲波形的变换与产生8.1 单稳态触发器8.2 施密特触发器谐振荡8.3 多器多器谐振荡8.4 555定时器及其应用4、掌握由、掌握由555555555定时器组成的多谐、单稳、施密特触定时器组成的多谐、单稳、施密特触发器的电路、工作原理及外接参数及电路指标的计算。

1、正确理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的电路组成及工作原理。

2、掌握多谐、单稳、施密特触发器、掌握多谐、单稳、施密特触发器MSI MSI MSI器件的逻辑器件的逻辑功能及主要指标计算。

3、掌握、掌握555555555定时器的工作原理。

定时器的工作原理。

教学基本要求8.1单稳态触发器8.1.1 用门电路组成的微分型单稳态触发器8.1.2 集成单稳态触发器8.1.3 单稳态触发器的应用8.1单稳态触发器单稳态触发器的工作特点：①电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。

在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态;;②在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态③由于电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长保持,经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。

暂稳态的持续时间仅取持续时间仅取与与RC参数值有关。

门电路组成的单稳态触发器MSI 集成单稳态触发器不可重复触发不可重复触发单稳态触发器单稳态触发器可重复触发可重复触发单稳态触发器单稳态触发器用555定时器组成的单稳态触发器按电路形式不同单稳态触发器的单稳态触发器的分类分类工作特点划分8.1.1 用CMOS 门电路组成的微分型单稳态触发器1. 1. 1. 电路电路CMOS 与非门构成的微分型单稳态触发器CMOS 或非门构成的微分型单稳态触发器稳态为1正脉冲触发稳态为0负脉冲触发− +Rv OG 2 &CD v I2 v C 1 R dv IC dG 1 v d v O1− + ≥1 v O 1v O G 2 G 1 CD RV DDv I v I2v C1 R dC dv d电路处于一种稳态：− + ≥1 v O 1 v O G 2 G 1 C DRVv I v I2 v C1 R dC d v d11υo =0υc =0a)没有触发信号时，υI =0设定CMOS 反相器的阈值电压2THDD V V ≈工作原理：b)b)外加触发信号外加触发信号υdυd =V TH产生如下正反馈过程：v O ↑v I ↑v O 1↓v I2↓迅速使 υo1 = 0υo =1v I 0tv dtv O1v O v I20 t ttV TH V DD t 1 t 20 电路进入暂稳态电容充电υI210− +≥1 v O 1 v O G 2 G 1 CD RVv I v I2v C 1 R dC dv dc)c)电容充电电容充电电容充电,,电路由暂稳态自动返回到稳态− + ≥1 v O 1 v O G 2 G 1 CD RVv I v I2v C1 R dC dv d1υυI2 =V TH 产生如下正反馈过程：v I2↑ v O ↓v O1↑迅速使 υo1 = 1υo =0电容放电υc =0v o2↓↑v O1↑v R ↑v I 0 tv dtv O1v O v I20 t ttV TH V DD t 1t 20 t wt w ≈0.7RC（1） 输出脉冲宽度t w(2) 恢复时间t re re t re re 3τd≈(3) 最高工作频率 f max3、 主要参数的计算v O 1v I v Ov I20 0 ttttt WV TH V DD t 1t 2v d 0 t0 TH0V )()()(t C C C −∞−∞=υυυlnWRC v C (0+) = 0；v C (∞) =V DD τ =RC, V TH = V DD /2THDD DD w 0V V V lnRC t −−== RC ln2rew 11t t T f minmax +<=4. 讨论b)用TTL 门电阻R 的取值可以是任意的吗？a)在暂稳态结束(t= t 2)瞬间，门G 2的输入电压υI2达到V DD +V TH ，可能损坏G 2门，怎么办？采用TTL 与非门构成单稳电路时，电阻R 要小于0.7k Ω。

v O1G 1 ≥11G 2Cv IRV DDv OC dR dv O ≥1 G 3V D8.1.2 集成单稳态触发器(a)v Ov It wt w(b)v Ov It wt w不可重复触发可重复触发被重复触发没有被重复触发1. 不可重复触发的集成单稳态触发器 74121微分型单稳触发器电路的连接：R ：外接电阻或采用内部电阻C ：外接电阻容BA 1A 2G 1&G 2&G 3 &G 4 &aG 5 & ≥1G 6&C extR ext R ext /C extR intR intG 71G 81 G 9 1QQ触发信号控制电路 微分型单稳态触发器输出缓冲电路(a) 逻辑图输出脉冲宽度： t w ≈0.7RC电路的不可重复触发特性(1)工作原理在暂稳态期间即使有触发信号输入,但由于G 4门在此期间关闭，不会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器暂稳态: Q=1 Q=0B AAG 1&G 2&G 3 &G 4&aG 5 & ≥1G 6 &C ext R ext /C extR intR intG 71G 8 1 G 9 1QQ触发信号控制电路 微分型单稳态触发器输出缓冲电路(a) 逻辑图1074121功能表H H QA 1A 2B Q L ×H L ×L H L ××L L H H H ×LHHH HH HL ××L不可触发，保持稳态不变A 1、A 2中有一个或两个为低电平，在B 端输入上升沿时电路被触发B 和A 1、A 2、 中有一个或两个为高电平，输入端有一个或两个下降沿时电路被触发8.1.3 单稳态触发器的应用1. 定时v O与门v A v B t单稳态触发器v I v Ivv AvOt WtA1R ext/ C extV CC CCC extA2 BC ext ext Rext/ C extA1A2BQ QV CC CC V CC CCv Iv OR1C1R2C27412174121（1）7412174121（2）v O1v Iv O1v O0 2.4. 组成噪声消除电路单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度而小于信号脉宽，才可消除噪声。

如用υI 作为下降沿触发的计数器触发脉冲,干扰加入,就会造成计数错误.v I Q v O噪声> RV CCC ex t R ext /C e xt74121 A 1A 2 BIQ1D 1D C1C1 RQv O8.2 施密特触发器8.2.1 用门电路组成的施密特触发器8.2.2 集成施密特触发器施密特触发器的应用8.2.3施密特触发器的应用8.2 施密特触发器1、施密特触发器电压传输特性及工作特点：① 施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。

② 电路有两个阈值电压。

电路有两个阈值电压。

输入信号增加和减少时，电路的阈值电压分别是正向阈值电压电压分别是正向阈值电压（（V T+）和负阈值电压（V T-） 。

同相输出施密特触发器反相输出施密特触发器1v Iv O1 v Iv OOIv o T －T+VVo T+T+v O V OHV OL OLT - v1、电路组成2、工作原理11G 1 G 2 v Iv O R 2R 1v O 1υI18.2.1 用门电路组成的施密特触发器O11I 212I1v R R R v R R R v 2⋅++⋅+=R 1< R 2υI 为三角波 假定：2TH DDV V ≈v I /V2 4 6 810 V OH ≈V DD v O /VB11G 1 G 2 v Iv O R 2R 1v O 1v I1O211I 2121I υυυ⋅++⋅+=R R R R R R 01(1) υI 上升当v I1=0， = 0Vv O 正向阈值电压 (V T+): υI 值在增加过程中，使输出电压产生跳变时所对应υI 的值。

只要υ I1 <V TH ，则保持 =0V =0Vυ O TH+==T V R V v 212TH1I TH 1+T 1V )R R (V += v I ↑v I 1↑ v O 1↓ v O ↑v O =V O HυI1υo(2)当 =V =V TH ，电路发生正反馈 ： υI 111G 1G 2 v Iv O R 2R 1v O 1v I1O211I 2121I υυυ⋅++⋅+=R R R R R R (3) υI1 V TH 电路,维持不变 υO =V OH v I ↓ v I 1↓ v O 1↑v O ↓ v O =V O LDDH H1V R R R V R R R V 21212+++=≈1T T I υTH21-T 1V )R R (V −=DD21TH 21-T T 2V R R V R R V V V T =≈−=+∆只要υI1 V TH ，υI1 (4)当I 下降,也下降则保持OH υ当 =V =V TH，电路产生如下正反馈 ： υI111G 1 G 2 v Iv O R 2R 1v O 1v I11v ov I传特性曲线传特性曲线工作波形工作波形vV T ＋ V T － O v V DDOtv O V DDOT －T ＋I8.2.2 集成施密特触发器v Ivv O ，V DD T P1T P2T P3T N5T N4T N6 v S2v S5T P7 T N8T P9 T N10T N12T P11V DD施密特电路整形电路1 v Iv O8.2.3 施密特触发器的应用o v v O1V OHV OLV VvV OH V OL OL 0t t W ov I tv vT +v T -1 v Iv O1. 1. 波形变换波形变换波形变换v I V T+ V T–0 tv OV OHV OL 0(b)v Ov I12.波形的整形波形的整形 v Ov I1v I V T+ V T– 0 tv V OH V OL 0(a)1v ov Io V T+v OV OHV OLV T -合理选择回差电压，可消除干扰信号。

合理选择回差电压，可消除干扰信号。

v IO v OO v OO∆V T2∆V T 1ttt3.3.消除干扰信号消除干扰信号V T -v I0 V T +tv OV O HV O L 01υoυI4.幅度鉴别幅度鉴别幅度鉴别o V T+T+v O V OHV OL OLV T - v I8.3 多谐振荡器8.3.1 由门电路组成的多谐振荡器8.3.2 由门电路组成的多谐振荡器8.3.3 用施密特触发器构成波形产生电路。