脉冲波形产生和整形
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(8 )
RD 复 位
(4 )
控制电压
v IC (5) v I1 (6)
阈值输入
5kΩ
C1
5kΩ
v I2 (2)
C2
触发输入
R&
& S
5kΩ
v
, O
(7 )
T
放电端
(1 )
VC C R D
G
v IC
8 5
4
&
1
(3) vO
ห้องสมุดไป่ตู้v I1 6 5 5 5 3 v O
v I2 2
v
, O
7
1
二．工作原理
（1）4脚为复位输入端（ RD ），当RD为低电平时，不管其他输入端的状 态如何，输出vo为低电平。正常工作时，应将其接高电平。
（2）并联式振荡器
RF是偏置电阻，保证在静态时使G1工作转折区，构成一个反相放大器。 晶体工作在略大于fS与 fP之间，等效一电感，与C1、C2共同构成电容三点 式振荡电路。电路的振荡频率= f0。 反相器G2起整形缓冲作用，同时G2还可以隔离负载对振荡电路工作的影响。
四．多谐振荡器应用实例 1. 简易温控报警器
一. 用555定时器构成的施密特触发器 1. 电路组成及工作原理
VC C
VC C 2
VC C R D
R
8
4
v IC 5
7
vO 2
v I1 6
vI
v I2 2 5 5 5 3
vO1
1
VC C 电 源
(8 )
RD 复 位
(4 )
控制电压
v IC (5) v I1 (6)
阈值输入
5kΩ
C1
5kΩ
v I2 (2)
（3）回差电压ΔVT
ΔVT= VT+－VT—=1 /3VCC
二． 集成施密特触发器
1. CMOS集成施密特触发器CC40106
2. TTL集成施密特触发器74LS14
1A 1 1Y 2
2A 3 2Y 4
3A 5 3Y 6 VSS 7
14 VD D
13
6A
12
6Y 11 5A 10 5Y
9
4A
8
4Y
T
20k R1
3A X 3 1
100k R2
2k R3 C
0.0 1μ
VC C （ +6V）
（2）5脚为电压控制端，当其悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为 2/3VCC 和1/3VCC 。
（3）2脚为触发输入端，6脚为阈值输入端，两端的电位高低控制比较器 C1和C2的输出，从而控制RS触发器，决定输出状态。
8.2 施密特触发器
施密特触发器——具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的 电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。
D2
vC
C
VC C
RD
8
4
7
D1
v I1 6
3
vO
v I2 2 5 5 5
1
5
0 .0 1μ F C1
三． 石英晶体多谐振荡器 1.石英晶体的选频特性
有两个谐振频率。当f=fs时，为串联谐振，石英晶体的电抗X=0； 当f=fp时，为并联谐振，石英晶体的电抗无穷大。
由晶体本身的特性决定： fs≈ fp≈ f0（晶体的标称频率） 石英晶体的选频特性极好，f0十分稳定，其稳定度可达10-10～10-11。
第八章 脉冲波形的产生与整形
8.1 集成555定时器
一、555定时器的电路结构
由以下几部分组成： （1）三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器。 （2）两个电压比较器C1和C2。
电压比较器的功能：
v+> v-，vO=1 v+< v-，vO=0
（3）基本RS触发器、 （4）放电三极管T及缓冲器G。
VC C 电 源
1
5
0 .0 1μ F C1
VC C 电 源
(8 )
RD 复 位
(4 )
控制电压
v IC (5) v I1 (6)
阈值输入
5kΩ
C1
5kΩ
v I2 (2)
C2
触发输入
R&
& S
5kΩ
v
, O
(7 )
T
放电端
(1 )
G
&
1
(3) vO
2. 振荡频率的估算
（1）电容充电时间T1：（用三要素法计算）
T1 1lnvvCC(( ))vvCC((0T1))
利用半导体二极管的单向导电特性，把电容C充电和放电回路隔离 开来，再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器。
可计算得： T1=0.7R1C
T2=0.7R2C
占空比：
q T1 T1 T T1 T2
0 .7 R 1C
0 .7 R 1C 0 .7 R 2C
R1 R1 R2
VC C
R1
R2
X
电感性
f0
fp
0
电容性
f 石英晶体的符号
2. 石英晶体多谐振荡器
（1）串联式振荡器
R1、R2的作用——使两个反相器在静态时都工作在转折区，成为具有很强 放大能力的放大电路。
对于TTL门，常取R1=R2=0.7～2kΩ，若是CMOS门则常取R1=R2=10～ 100MΩ；C1=C2是耦合电容。 石英晶体工作在串联谐振频率f0下，只有频率为f0的信号才能通过，满 足振荡条件。因此，电路的振荡频率= f0，与外接元件R、C无关，所以 这种电路振荡频率的稳定度很高。
C2
触发输入
R
&
& S
5kΩ
v
, O
(7 )
T
放电端
(1 )
G
&
1
(3) vO
2. 电压滞回特性和主要参数 （1）电压滞回特性
（2）主要静态参数
（a）上限阈值电压VT+——vI上升过程中，输出电压vO由高电平VOH跳变到 低电平VOL时，所对应的输入电压值。VT+=2/3VCC。
（b）下限阈值电压VT — ——vI下降过程中，vO由低电平VOL跳变到高电平 VOH时，所对应的输入电压值。VT—=1 /3VCC。
VCC 1 ln
VCC
1 3
V
CC
2 3
V
CC
（2） 电容放电时间T2
T2 0.7R2C （3）电路振荡周期T
0.7(R1R2)C
T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C
（4）电路振荡频率f
f 1 1.43 T (R1 2R2)C
（5）输出波形占空比q
qT1 R1 R2 T R1 2R2
二． 占空比可调的多谐振荡器电路
(a )C C 401 06
1A 1 1Y 2
2A 3 2Y 4
3A 5 3Y 6
GND 7
14 VC C
13
6A
12
6Y 11 5A 10 5Y
9
4A
8
4Y
(b)74L S 14
三． 施密特触发器的应用举例
1. 用作接口电路——将缓慢 变化的输入信号，转换成为 符合TTL系统要求的脉冲波形。
2. 用作整形电路——把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。
3. 用于脉冲鉴幅——从一系列幅度不同的脉冲信号中，选出 那些幅度大于VT+的输入脉冲。
8.3 多谐振荡器
多谐振荡器——能产生矩形脉冲波的自激振荡器。 一． 用555定时器构成的多谐振荡器
1. 电路组成及工作原理
VC C
R1
P R2
vC
C
VC C R D
8
4
7
v I1 6
3
vO
v I2 2 5 5 5
RD 复 位
(4 )
控制电压
v IC (5) v I1 (6)
阈值输入
5kΩ
C1
5kΩ
v I2 (2)
C2
触发输入
R&
& S
5kΩ
v
, O
(7 )
T
放电端
(1 )
VC C R D
G
v IC
8 5
4
&
1
(3) vO
ห้องสมุดไป่ตู้v I1 6 5 5 5 3 v O
v I2 2
v
, O
7
1
二．工作原理
（1）4脚为复位输入端（ RD ），当RD为低电平时，不管其他输入端的状 态如何，输出vo为低电平。正常工作时，应将其接高电平。
（2）并联式振荡器
RF是偏置电阻，保证在静态时使G1工作转折区，构成一个反相放大器。 晶体工作在略大于fS与 fP之间，等效一电感，与C1、C2共同构成电容三点 式振荡电路。电路的振荡频率= f0。 反相器G2起整形缓冲作用，同时G2还可以隔离负载对振荡电路工作的影响。
四．多谐振荡器应用实例 1. 简易温控报警器
一. 用555定时器构成的施密特触发器 1. 电路组成及工作原理
VC C
VC C 2
VC C R D
R
8
4
v IC 5
7
vO 2
v I1 6
vI
v I2 2 5 5 5 3
vO1
1
VC C 电 源
(8 )
RD 复 位
(4 )
控制电压
v IC (5) v I1 (6)
阈值输入
5kΩ
C1
5kΩ
v I2 (2)
（3）回差电压ΔVT
ΔVT= VT+－VT—=1 /3VCC
二． 集成施密特触发器
1. CMOS集成施密特触发器CC40106
2. TTL集成施密特触发器74LS14
1A 1 1Y 2
2A 3 2Y 4
3A 5 3Y 6 VSS 7
14 VD D
13
6A
12
6Y 11 5A 10 5Y
9
4A
8
4Y
T
20k R1
3A X 3 1
100k R2
2k R3 C
0.0 1μ
VC C （ +6V）
（2）5脚为电压控制端，当其悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为 2/3VCC 和1/3VCC 。
（3）2脚为触发输入端，6脚为阈值输入端，两端的电位高低控制比较器 C1和C2的输出，从而控制RS触发器，决定输出状态。
8.2 施密特触发器
施密特触发器——具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的 电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。
D2
vC
C
VC C
RD
8
4
7
D1
v I1 6
3
vO
v I2 2 5 5 5
1
5
0 .0 1μ F C1
三． 石英晶体多谐振荡器 1.石英晶体的选频特性
有两个谐振频率。当f=fs时，为串联谐振，石英晶体的电抗X=0； 当f=fp时，为并联谐振，石英晶体的电抗无穷大。
由晶体本身的特性决定： fs≈ fp≈ f0（晶体的标称频率） 石英晶体的选频特性极好，f0十分稳定，其稳定度可达10-10～10-11。
第八章 脉冲波形的产生与整形
8.1 集成555定时器
一、555定时器的电路结构
由以下几部分组成： （1）三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器。 （2）两个电压比较器C1和C2。
电压比较器的功能：
v+> v-，vO=1 v+< v-，vO=0
（3）基本RS触发器、 （4）放电三极管T及缓冲器G。
VC C 电 源
1
5
0 .0 1μ F C1
VC C 电 源
(8 )
RD 复 位
(4 )
控制电压
v IC (5) v I1 (6)
阈值输入
5kΩ
C1
5kΩ
v I2 (2)
C2
触发输入
R&
& S
5kΩ
v
, O
(7 )
T
放电端
(1 )
G
&
1
(3) vO
2. 振荡频率的估算
（1）电容充电时间T1：（用三要素法计算）
T1 1lnvvCC(( ))vvCC((0T1))
利用半导体二极管的单向导电特性，把电容C充电和放电回路隔离 开来，再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器。
可计算得： T1=0.7R1C
T2=0.7R2C
占空比：
q T1 T1 T T1 T2
0 .7 R 1C
0 .7 R 1C 0 .7 R 2C
R1 R1 R2
VC C
R1
R2
X
电感性
f0
fp
0
电容性
f 石英晶体的符号
2. 石英晶体多谐振荡器
（1）串联式振荡器
R1、R2的作用——使两个反相器在静态时都工作在转折区，成为具有很强 放大能力的放大电路。
对于TTL门，常取R1=R2=0.7～2kΩ，若是CMOS门则常取R1=R2=10～ 100MΩ；C1=C2是耦合电容。 石英晶体工作在串联谐振频率f0下，只有频率为f0的信号才能通过，满 足振荡条件。因此，电路的振荡频率= f0，与外接元件R、C无关，所以 这种电路振荡频率的稳定度很高。
C2
触发输入
R
&
& S
5kΩ
v
, O
(7 )
T
放电端
(1 )
G
&
1
(3) vO
2. 电压滞回特性和主要参数 （1）电压滞回特性
（2）主要静态参数
（a）上限阈值电压VT+——vI上升过程中，输出电压vO由高电平VOH跳变到 低电平VOL时，所对应的输入电压值。VT+=2/3VCC。
（b）下限阈值电压VT — ——vI下降过程中，vO由低电平VOL跳变到高电平 VOH时，所对应的输入电压值。VT—=1 /3VCC。
VCC 1 ln
VCC
1 3
V
CC
2 3
V
CC
（2） 电容放电时间T2
T2 0.7R2C （3）电路振荡周期T
0.7(R1R2)C
T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C
（4）电路振荡频率f
f 1 1.43 T (R1 2R2)C
（5）输出波形占空比q
qT1 R1 R2 T R1 2R2
二． 占空比可调的多谐振荡器电路
(a )C C 401 06
1A 1 1Y 2
2A 3 2Y 4
3A 5 3Y 6
GND 7
14 VC C
13
6A
12
6Y 11 5A 10 5Y
9
4A
8
4Y
(b)74L S 14
三． 施密特触发器的应用举例
1. 用作接口电路——将缓慢 变化的输入信号，转换成为 符合TTL系统要求的脉冲波形。
2. 用作整形电路——把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。
3. 用于脉冲鉴幅——从一系列幅度不同的脉冲信号中，选出 那些幅度大于VT+的输入脉冲。
8.3 多谐振荡器
多谐振荡器——能产生矩形脉冲波的自激振荡器。 一． 用555定时器构成的多谐振荡器
1. 电路组成及工作原理
VC C
R1
P R2
vC
C
VC C R D
8
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3
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v I2 2 5 5 5