单稳施密特触发器的电路工作原理及电路主要参数的估
施密特、单稳态触发器仿真实验
上海大学本科生课程作业题目：数字电子技术课程实践项目二课程名称：数字电子技术学院：机电工程与自动化学院*名：**学号：********题目要求：用555定时器构成的单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器进行设计和仿真 1.单稳态触发器：1.1 工作原理：单稳态电路的组成和波形下图所示。
当电源接通后，Vcc 通过电阻R 向电容C 充电，待电容上电压Vc 上升到2/3Vcc 时，RS 触发器置0，即输出Vo 为低电平，同时电容C 通过三极管T 放电。
当触发端2的外接输入信号电压Vi ＜1/3Vcc 时，RS 触发器置1,即输出Vo 为高电平，同时，三极管T 截止。
电源Vcc 再次通过R 向C 充电。
输出电压维持高电平的时间取决于RC 的充电时间，当t=t W 时，电容上的充电电压为；CC RC tCC C V e V v w 321=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-，所以输出电压的脉宽 t W =RCln3≈1.1RC 。
一般R 取1k Ω～10M Ω，C ＞1000pF 。
值得注意的是：t 的重复周期必须大于t W ，才能保证放一个正倒置脉冲起作用。
由上式可知，单稳态电路的暂态时间与VCC 无关。
因此用555定时器组成的单稳电路可以作为精密定时器。
单稳态电路的电路图和波形图1.2 555单稳态触发器的设计：1.2.1 电路设计基本原理：单稳态触发器具有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。
在外界触发脉冲作用下，它能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，在自动返回稳态；暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。
由于单稳态触发器具有这些特点，常用来产生具有固定宽度的脉冲信号。
按电路结构的不同，单稳态触发器可分为微分型和积分型两种，微分型单稳态触发器适用于窄脉冲触发，积分型适用于宽脉冲触发。
无论是哪种电路结构，其单稳态的产生都源于电容的充放电原理。
用555定时器构成的单稳态触发器是负脉冲触发的单稳态触发器，其暂稳态维持时间为T w=lnRC=1.1RC,仅与电路本身的参数R、C 有关。
施密特触发器工作原理
施密特触发器工作原理
施密特触发器是一种常见的电路元件，用于产生非常稳定的数字信号输出。
它的工作原理基于正反馈和负反馈的结合，能够在输入信号超过一定阈值时切换输出状态。
在本文中，我们将详细介绍施密特触发器的工作原理及其应用。
首先，让我们来了解一下施密特触发器的基本结构。
它由两个电阻和一个正反馈的比较器组成。
当输入信号超过一定阈值时，比较器输出高电平，从而改变电路的状态。
这种正反馈的结构使得施密特触发器具有较高的噪声抑制能力和良好的稳定性。
施密特触发器的工作原理可以通过一个简单的电路图来说明。
当输入信号超过阈值Vt1时，比较器输出高电平，导通第一个电阻，从而使得输出电压为低电平。
当输入信号下降到阈值Vt2时，比较器输出低电平，截断第一个电阻，从而使得输出电压为高电平。
这样，施密特触发器就实现了在输入信号超过一定阈值时切换输出状态的功能。
施密特触发器在数字电路中有着广泛的应用。
例如，在脉冲发生器中，它可以产生稳定的脉冲信号；在数字系统中，它可以用于信号的整形和去除噪声；在电子开关中，它可以实现稳定的触发功能。
由于其稳定性和可靠性，施密特触发器在数字电路设计中扮演着重要的角色。
总之，施密特触发器是一种基于正反馈和负反馈结合的电路元件，能够产生稳定的数字信号输出。
它的工作原理简单明了，应用广泛。
通过本文的介绍，相信读者对施密特触发器的工作原理有了更深入的了解，希望能够对您的学习和工作有所帮助。
施密特触发器电路工作原理
施密特触发器电路工作原理施密特触发器电路是一种常用的数字电路元件，主要用于产生稳定的输出信号。
它是由两个晶体管和几个电阻、电容组成的。
施密特触发器电路的工作原理是基于正反馈的特性，通过对输入信号的比较和反馈控制，实现了信号的稳定输出。
施密特触发器电路的基本结构包括两个晶体管、两个电阻和一个电容。
其中，一个晶体管被称为比较晶体管，另一个被称为反馈晶体管。
电阻和电容的作用是控制电路的时间常数，以实现滞后反馈和稳定输出。
当输入信号施加到比较晶体管的基极时，它将根据输入信号的大小决定其导通或截止。
当输入信号超过比较晶体管的阈值电压时，比较晶体管将导通，输出信号为高电平。
相反，当输入信号低于阈值电压时，比较晶体管将截止，输出信号为低电平。
当比较晶体管导通时，反馈晶体管也会导通，此时电路处于稳定状态。
反馈晶体管的导通会使电路的输出电压降低，从而降低比较晶体管的基极电压，使其截止。
当输入信号经过一个时间常数后降至比较晶体管的阈值以下时，比较晶体管截止，输出信号为低电平。
反馈晶体管也会截止，使得输出电压回升，从而再次将比较晶体管导通。
这样，电路将在输入信号超过阈值时输出高电平，在输入信号低于阈值时输出低电平，形成了稳定的输出信号。
施密特触发器电路的工作原理可以简单概括为：当输入信号超过阈值时，输出信号翻转；当输入信号低于阈值时，输出信号保持不变。
这种工作方式使得施密特触发器电路广泛应用于数字电路中，例如作为触发器、计数器、时序电路等。
施密特触发器电路具有以下特点：首先，它具有较高的噪声免疫能力，能够有效抵抗输入信号中的噪声干扰，提高系统的稳定性和可靠性。
其次，它具有较快的响应速度和较低的功耗，适用于高速数字电路设计。
此外，施密特触发器电路还具有较好的电平转换特性，可以将不同电平的信号转换为标准的高低电平信号。
施密特触发器电路通过利用正反馈的原理，实现了对输入信号的比较和反馈控制，从而产生稳定的输出信号。
它具有高噪声免疫能力、快速响应、低功耗等特点，在数字电路设计中得到广泛应用。
第6章-555定时器
第二节 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
(8 )
RD 复 位
便的调节tW。
（2）恢复时间tre
vI
tre=（3～5）τ2 （3）最高工作频率fmax
4．利用施密特触发器构成多谐振荡器
R
R
VCC
1
vI
vo
8 47
C
6
3
2 555 5
C
1
0.01 F
二.单稳态触发器
特点: 1.有一个稳态和一个暂稳态； 2.在触发脉冲作用下，由稳态翻转到暂稳态； 3.暂稳状态维持一段时间后，自动返回到稳态。
（一）由555定时器构成的单稳态触发器
1. 电路组成及工作原理
7
vO 2
vI1 6
vI
v I2 2 55 5 3
vO1
1
R、VCC2构成另一输出端 vo2，其高电平可以通过 改变VCC2进行调节。
V C C（ 8 ） R D（ 4 ）
（ 5） 5kΩ
vI
v IC v I1
＋ －C 1
R
&
（ 6） 5kΩ
v I2 （ 2）
－ ＋C 2
S
&
vO 5kΩ
（ 7）
T
f 1 1.43 T (R12R2)C
（5）输出波形占空比q
qT1 R1R2 T R12R2
单稳态触发器与施密特触发器原理及应用
单稳态触发器与施密特触发器原理及应用1.单稳态触发器的原理：单稳态触发器，也称为单稳多谐振荡器，是一个能够在输入信号发生变化时，产生一个固定时间的输出脉冲的元件。
它有两个稳态，一个是触发态，另一个是稳定态。
在触发态时，输出保持一个较低的电平；在稳定态时，输出保持一个较高的电平。
当输入信号发生变化时，触发器进入触发态并产生一个固定宽度的输出脉冲，然后返回稳定态。
单稳态触发器的原理是通过RC电路的充放电过程实现的。
当输入信号变为高电平时，电容开始充电，直到电压达到了触发器的门限电压。
这时，触发器进入稳定态。
而当输入信号变为低电平时，电容开始放电，直到电压降到触发器的触发电平。
这时，触发器进入触发态并产生一个固定宽度的输出脉冲。
2.单稳态触发器的应用：-消抖器：将机械开关产生的抖动信号转换为一个稳定的输出信号。
-一次性多谐振荡器：使用单稳态触发器的稳定脉冲输出来控制多谐振荡器的频率，实现一个稳定的脉冲输出。
-电平传递：将一个短时脉冲信号转换为一个稳定的电平信号输出。
3.施密特触发器的原理：施密特触发器，又称为滞回比较器，是一种具有正反馈的比较器。
它的输入信号必须经过两个不同的阈值电平才能改变输出状态。
施密特触发器有两个稳态，一个是高稳态，另一个是低稳态。
当输入信号超过上阈值电平时，触发器从低稳态切换到高稳态；当输入信号低于下阈值电平时，触发器从高稳态切换到低稳态。
施密特触发器的原理是利用正反馈产生滞回特性。
当输入信号超过上阈值电平时，正反馈会加强这个变化，使得输出电平更快地从低电平切换到高电平。
而当输入信号降低到下阈值电平时，正反馈会加强这个变化，使得输出电平更快地从高电平切换到低电平。
4.施密特触发器的应用：施密特触发器常用于数字信号处理中的滤波和门控电路等应用。
具体应用包括：-模数转换器：将模拟信号转换为数字信号时，需要滤除输入信号中的噪声和抖动。
施密特触发器可以用来实现这个滤波功能。
-数字信号选择器：当多个数字信号输入时，施密特触发器可以用来实现对一些信号的优先级选择。
《数字电子技术》学习情境4任务三 555定时器构成振荡器的应用
想一想：
1．图4-47所示多谐振荡器中，R1=15kΩ ，R3=10kΩ ， C1=0.05µF，VCC=9V，估算振荡频率f和占空比D 。
2．图4-47所示多谐振荡器中，输出频率f为1kHz和占空比D 为67%的方波，则必须选R1= kΩ ，R3= kΩ ， C1=0.1µF的元件。
读一读：
一、单稳态触发器 1．单稳态触发器的特点 1）.它有一个稳定状态和一个暂稳状态； 2).在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状 态； 3).暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态，而 暂稳状态时间的长短，与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的 参数。 +V
表4-12 555定时器的输入、输出关系
想一想:
将前面555定时器的输入、输出关系测试记录表4-10和表 4-11与表4-12进行比较，可以看出555定时器5脚的功能是什 么？
做一做:
1. 创建1kHz多谐振荡器仿真测试电路 （1）进入Multisim8.0用户操作界面。 （2）按图4-46所示电路从Multisim9.0元器件库、仪器仪 表库选取相应器件和仪器，连接电路。 单击模数混合芯片元器件库图示按钮，拽出在555TIMER器 件列表中选取定时器集成电路图形，从它们的选出LM555CN。 从仪器仪表库中选取示波器。用以观察555输出波形及测出 波形的频率。 （3）给电路中的全部元器件按图4-47所示，进行标识和设 置。
CC
ui
R 3 6
8 7 4
uo
0
uc
t 2VCC/3 t tP t
ui
C
555 2 5 1 0.01μ F
uo
0
(a) 电路 (b) 工作波形 (a) 电路 (b) 工作波形 图4-51 555定时器构成的单稳态触发器
《数字电子技术》课程教学大纲
数字电子技术课程教学大纲(DIGITA1E1ECTRONICTECHNO1OGY)总学时数：56其中实验学时：0学分：3.5适用专业：电气工程与自动化专业一、课程的性质、目的和任务本课程是自动化专业的必修学科基础课程。
数字电子技术是电工、电子系列课程知识平台上的重要组成部分，是在电子技术方面入门性质的重要技术基础课。
其教学目的是使学生获得适应信息时代的电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能。
培养学生分析和解决问题的能力，为以后深入学习数字电子技术领域的相关内容和专业应用打好基础。
具体包括两方面：一是正确分析设计数字电路特别是集成电路的基础；二是进一步学习设计专用集成电路芯片的基础。
二、课程教学的基本要求在本课程学习中，要求学生掌握数字电子技术中的基本概念、基本原理和基本分析方法，其中包括：数字逻辑基础知识、逻辑门电路、组合逻辑电路的分析和设计、触发器时序逻辑电路的分析和设计、存储器和可编程逻辑器件、脉冲波形的产生和变换、数模和模数转换器的基本内容。
此外还应了解数字系统设计的一般方法。
三、课程的教学内容、重点和难点第一章数字逻辑概论(6学时)第一节数字逻辑电路概述(1)数字信号和数字电路的特点(2)数字电路的研究方法第二节数制(1)十进制数、二进制数、十六进制数的构成特点(2)非十进制数向十进制数转换及十六进制与二进制的相互转换的方法(3)十进制数向非十进制数转换的方法第三节二进制数的算术运算(1)无符号二进制数的算术运算(2)带符号二进制数的减法运算第四节编码(1)8421码内容及构成特点(2)2421码、5211码、循环码、余3循环码、ASC11码的构成特点及内容第五节基本逻辑运算第六节逻辑函数及其表示方法基本要求：(1)掌握数字信号与模拟信号的区别(2)掌握常用数制及其相互之间的转换(3)掌握原码、反码及补码的关系及转换(4)掌握8421码内容及构成特点；了解其它常用代码的构成特点重点难点：各种数制间相互转换，原码、反码及补码的概念及转换。
脉冲波形的变换与产生
稳态
暂
自动返回
稳
稳态
态
稳态
暂 稳 态
2. 单稳态触发器旳应用
1). 定时
vI
vO
O
t
vB
与门
tW
O
t
tW
vA
vA vB
单稳
O
t
vO
vI
O
t
该电路可用于频率计
2). 延时
vI
0
vO1
t1
tw1
0 vO
tw2
0
t tw1
t
tw2 t
8.2 施密特触发器
1、施密特触发器电压传播特征及工作特点：
① 施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号到达某一定电压 值时，输出电压会发生突变。
vo
8.3 多谐振荡器
多谐振荡器：在没有信号输入时，就能产生一定幅值、一 定频率旳输出脉冲信号。
开关器件：产生高、低电平 反馈延迟环节（ RC电路）：利用RC电路旳充放电特征实现 延时，输出电压经延时后,反馈到开关器件输入端，变化电路 旳输出状态,以取得所脉冲波形输出。
RC延时环节
开
关
5定时器及其应用
tpL= R2C1n2≈0.7R2C
1
1.43
f
tPL tPH (R1 2R2)C
R1
R2 vC C
84
7
3
6 555 5
2 1
VCC vO
0.01F
vC
2 3
VCC
1 3
VCC
O
t
vO
tPL
tPH
O
t
4、占空比可旳调多谐振荡器
VCC
RA
第3章 门电路
vI R1 vI1
1
vO1
1
vO
R2 R1 vI 1 vI vO R1 R2 R1 R2
如果CMOS反相器的阈值电压Vth≈VDD/2，R1<R2，输入信号vI 是三角波， vI增大时电路的工作过程如下： （a）vI =0时, 由于R1<R2， vI1 <VDD/2， vO1 =1， vO =0。 （b）当vI↑ → vI1 ≈Vth时， vI↑ → vI1↑ → vO1↓→vO↑ 电路状态很快翻转为： vO = VDD
工作特点划分
不可重复触发单稳态触发器 可重复触发单稳态触发器
2012年12月
可重触发与不可重触发单稳态触发器
Bai Tianrui
集成单稳根据电路及工作状态不同分为不可重触发和可重 触发两种
不可重触发
vi vo tw tw
可重触发
vi vo tw tw
2012年12月
1. 集成单稳态触发器74121
vi vi vo tw
t
Bai Tianrui
定时 延时 脉冲整形 组成振荡器
单稳态 触发器
vo
t
2012年12月
3. 门电路构成的单稳
Bai Tianrui
G1、G2是CMOS门电路。
与非门构成的微分型单稳 vI Cd R VDD &
G1
G1、G2由RC电路耦合 在一起。 RC电路是一种微分电路 形式。 最关键：vR VDD
0 vI VTVT+
（c） vI >VT+时， vO =VDD保持不变。
2012年12月
门电路组成的施密特触发器
Bai Tianrui
脉冲波形详解
2、〕工作波形及输出脉宽的计算
R
84
7
3
vC
6 555
vI
2
5
C
1
vI VCC
vO
O
vC
O
0 .0 1 F
vO
O
tw=RC1n3≈1.1RC
2 3 VCC
t
t
tW t
8.4.4 用555定时器组成多谐振荡器
阻特性
X fs
电 容 性
电 感 性
f
电 容 性
2、石英晶体振荡器
G1
1
C1
G2 1
vO
R
C2
R
R: 使反相器工作在线性区 C1 : 用于两个反相器间的耦合。 C2 : 抑制高次谐波，以保证稳定的频率输出。 电路的振荡频率仅取决于石英晶体谐振频率，而与电路 中的R、C的数值无关。
3、双相脉冲产生电路
2
t
= RCln2
V DD V TH
0
vO
t
tw≈0.7RC
tW
0
t1
t2
t
8.1.2 集成单稳态触发器
没有被重复触发 不可重复触发
vI
vO
可重复触发
vI
tw
tw
(a)
被重复触发
vO
tw
tw
(b)
1. 不可重复触发的集成单稳态触发器 74121
B
G1
A1
&
A2
G4 &
a G2 &
G3 &
Cext
vI
vo
1
vI
VT＋ VT－
O vO VDD
单稳态触发器工作原理
单稳态触发器工作原理
单稳态触发器是一种具有稳态和非稳态两种工作状态的数字逻辑电路。
在非稳态时，输入引发了一次输出。
在稳态时，输入不会引发输出，除非在输入发生变化时。
单稳态触发器可以用于生成延时脉冲、消除毛刺、处理不稳定的输入信号等应用。
单稳态触发器通常由两个互补的非门（也称为反相器）组成。
一个非门的输出连接到另一个非门的输入，并将该输入与一个稳态输入连接在一起。
这个稳态输入决定了单稳态触发器的状态，称为置位状态或复位状态。
在置位状态下，第一个非门的输出为高电平，将第二个非门的输入拉低。
这将导致第二个非门的输出保持在低电平，触发器处于非稳态。
只要输入保持稳定，触发器将保持在非稳态，不产生输出。
当稳态输入发生变化，例如由低电平变为高电平时，第一个非门的输出将变为低电平。
这将导致第二个非门的输入变为高电平，从而使第二个非门的输出在一个特定的时间间隔内保持在高电平。
这个时间间隔称为单稳态脉冲宽度，可以通过选择适当的电阻和电容值来控制。
一旦单稳态脉冲宽度过去，第二个非门的输出将返回到低电平，触发器重新进入稳态。
只有当稳态输入再次变化时，才会重新触发单稳态脉冲。
通过这种方式，单稳态触发器可以在非稳态时对输入信号进行
处理，生成一个确定宽度的输出脉冲，然后返回稳态状态以等待下一次输入变化。
这种功能使得单稳态触发器在数字电路中非常有用。
单稳态触发器工作过程
单稳态触发器工作过程单稳态触发器是数字电路中常见的一种触发器，也被称为单稳态多谐振荡器。
它在应用中具有重要的作用，可以用于信号的延时、脉冲的整形、频率的分频等。
本文将详细介绍单稳态触发器的工作过程及其应用。
一、单稳态触发器的基本概念单稳态触发器是一种具有两个稳定状态的触发器，其中一个稳定状态为触发状态（也称为非稳态），另一个稳定状态为稳态。
在触发状态下，当输入信号满足特定条件时，触发器会自动切换到稳态，并在一定时间后恢复到触发状态。
这种触发器的工作过程可以用一个简单的模型来描述。
二、单稳态触发器的工作原理单稳态触发器通常由两个互补的非门和一个RC电路组成。
当输入信号触发器为高电平时，称为触发状态；当输入信号为低电平时，称为稳态。
在触发状态下，输出信号为高电平；在稳态下，输出信号为低电平。
当触发状态下输入信号发生改变时，触发器会进入稳态，并在一定时间后返回触发状态。
三、单稳态触发器的工作过程单稳态触发器的工作过程可以分为触发过程和稳态过程两个阶段。
1. 触发过程当输入信号从低电平变为高电平时，触发器进入触发状态。
在这个阶段，输出信号保持高电平，RC电路开始充电。
触发器的稳态过程的持续时间由RC电路的参数决定，可以通过改变RC电路的电阻和电容值来控制。
2. 稳态过程当RC电路充电到一定程度后，触发器会自动从触发状态切换到稳态。
在稳态下，输出信号保持低电平，RC电路继续充电直到充满。
稳态过程的持续时间由RC电路的参数决定，可以通过改变RC电路的电阻和电容值来控制。
四、单稳态触发器的应用单稳态触发器在数字电路中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：1. 脉冲整形：单稳态触发器可以将输入信号的突变部分整形为规整的脉冲信号，用于数字电路的输入或输出。
2. 信号延时：通过调整RC电路的参数，可以实现对输入信号的延时。
这在某些特定的应用中非常有用，例如在数据传输中，可以利用单稳态触发器对信号进行同步。
3. 频率分频：通过将单稳态触发器与计数器等组合使用，可以实现对输入信号频率的分频，用于时钟信号的处理。
施密特触发器原理图解
施密特触发器原理图解重要特性：施密特触发器具有如下特性：输⼊电压有两个阀值VL、VH，VL施密特触发器通常⽤作缓冲器消除输⼊端的⼲扰。
施密特波形图 施密特触发器也有两个稳定状态，但与⼀般触发器不同的是，施密特触发器采⽤电位触发⽅式，其状态由输⼊信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化⽅向的输⼊信号，施密特触发器有不同的阀值电压。
门电路有⼀个阈值电压，当输⼊电压从低电平上升到阈值电压或从⾼电平下降到阈值电压时电路的状态将发⽣变化。
施密特触发器是⼀种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。
在输⼊信号从低电平上升到⾼电平的过程中使电路状态发⽣变化的输⼊电压称为正向阈值电压，在输⼊信号从⾼电平下降到低电平的过程中使电路状态发⽣变化的输⼊电压称为负向阈值电压。
正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。
它是⼀种阈值开关电路，具有突变输⼊——输出特性的门电路。
这种电路被设计成阻⽌输⼊电压出现微⼩变化（低于某⼀阈值）⽽引起的输出电压的改变。
利⽤施密特触发器状态转换过程中的正反馈作⽤，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。
输⼊的信号只要幅度⼤于vt+，即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。
当输⼊电压由低向⾼增加，到达V+时，输出电压发⽣突变，⽽输⼊电压Vi由⾼变低，到达V-，输出电压发⽣突变，因⽽出现输出电压变化滞后的现象，可以看出对于要求⼀定延迟启动的电路，它是特别适⽤的. 从传感器得到的矩形脉冲经传输后往往发⽣波形畸变。
当传输线上的电容较⼤时，波形的上升沿将明显变坏；当传输线较长，⽽且接受端的阻抗与传输线的阻抗不匹配时，在波形的上升沿和下降沿将产⽣振荡现象；当其他脉冲信号通过导线间的分布电容或公共电源线叠加到矩形脉冲信号时，信号上将出现附加的噪声。
⽆论出现上述的那⼀种情况，都可以通过⽤施密特反相触发器整形⽽得到⽐较理想的矩形脉冲波形。
施密特触发器工作原理
施密特触发器工作原理施密特触发器是一种常用的电子元件，它可以在输入信号达到一定阈值时产生输出，并且在输入信号下降到另一个阈值时再次产生输出。
它的工作原理基于正反馈的电路结构，下面我们将详细介绍施密特触发器的工作原理。
首先，施密特触发器由两个晶体管和若干个电阻器、电容器组成。
其中，两个晶体管的基极通过电阻器相连，形成一个正反馈回路。
当输入信号加到施密特触发器的输入端时，如果输入信号的幅值超过了一个特定的阈值，那么触发器的输出端就会产生一个高电平输出。
这个阈值通常称为上升沿触发点。
而当输入信号下降到另一个特定的阈值时，输出端就会产生一个低电平输出，这个阈值通常称为下降沿触发点。
其次，施密特触发器的工作原理是基于正反馈回路的特性。
当输入信号超过上升沿触发点时，输出端产生高电平输出，这个高电平输出会通过正反馈回路传递到另一个晶体管的基极，使得这个晶体管导通，从而进一步增强输出端的高电平信号。
这种正反馈的作用会使得输出信号的变化更加迅速和明显，从而形成一个明显的输出脉冲。
而当输入信号下降到下降沿触发点时，输出端产生低电平输出，这个低电平输出同样会通过正反馈回路传递到另一个晶体管的基极，使得这个晶体管截止，从而进一步减弱输出端的低电平信号。
这种正反馈的作用会使得输出信号的变化更加迅速和明显，从而形成一个明显的输出脉冲。
最后，施密特触发器的工作原理可以总结为，当输入信号超过上升沿触发点时，输出端产生高电平输出；当输入信号下降到下降沿触发点时，输出端产生低电平输出。
这种工作原理使得施密特触发器在数字电路中具有重要的应用，例如在脉冲发生器、频率倍增器、数字比较器等电路中都可以看到它的身影。
总之，施密特触发器是一种基于正反馈回路的电子元件，它的工作原理是基于输入信号的阈值触发点，通过正反馈回路产生明显的输出信号。
它在数字电路中有着广泛的应用，对于理解它的工作原理有助于我们更好地设计和应用数字电路。
触发电路的工作原理
触发电路的工作原理引言：在现代电子技术中，触发电路是一种重要的电路元件，用于产生特定的脉冲信号，以控制其他电路或设备的工作。
本文将介绍触发电路的工作原理，包括对触发电路的定义、主要类型以及工作原理的详细解释。
一、触发电路的定义触发电路是用于控制其他电路或设备的开关电路，其输入信号被称为触发信号。
触发电路通常由触发器、计数器、比较器等基本元件组成。
通过设置适当的参数和条件，触发电路能够在特定的时刻产生或传递脉冲信号，用于控制其他电路或设备的工作。
二、触发电路的主要类型触发电路根据其工作原理和结构可分为多种类型，其中比较常见的有单稳态触发电路、双稳态触发电路和多稳态触发电路。
下面将分别对这些类型进行详细介绍。
1. 单稳态触发电路：单稳态触发电路在触发信号的作用下，在输出端产生一个持续时间较短的方波脉冲。
单稳态触发电路可分为正脉冲单稳态触发电路和负脉冲单稳态触发电路两种。
正脉冲单稳态触发电路在输入信号为正脉冲时触发，负脉冲单稳态触发电路在输入信号为负脉冲时触发。
2. 双稳态触发电路：双稳态触发电路在触发信号的作用下，在输出端产生两个稳定的状态，即高电平和低电平。
典型的双稳态触发电路有RS触发器、D触发器、JK触发器等。
这些触发器由逻辑门电路构成，能够根据输入信号的变化在输出端产生相应的稳定状态。
3. 多稳态触发电路：多稳态触发电路是指在触发信号的作用下，在输出端产生多个不同的稳定状态。
这类触发电路常用于数字系统中的存储电路和计数器等。
多稳态触发电路的实现较为复杂，通常需要利用逻辑门电路和时序电路来实现。
三、触发电路的工作原理触发电路的工作原理主要涉及触发器的工作机制和逻辑门电路的应用。
触发器是一种存储器件，能够根据输入信号的变化在输出端产生相应的稳定状态。
逻辑门电路则用于控制触发器的输入信号，以实现特定的触发条件。
以JK触发器为例，说明触发电路的工作原理。
JK触发器由两个输入端J和K组成，以及两个输出端Q和Q'。
施密特触发器芯片
施密特触发器芯片施密特触发器芯片（Schmitt Trigger）是一种常用的触发器电路，可将输入的模拟信号转换为具有明确的数字电平输出。
它的主要作用是去除输入信号中的噪声和干扰，提高系统的稳定性和可靠性。
本文将详细介绍施密特触发器芯片的原理、工作方式和应用。
施密特触发器芯片的原理基于正反馈电路。
它由一个比较器和一个正反馈网络组成。
比较器是一个比较输入信号与参考电压的电路，当输入信号超过某个阈值时，比较器的输出发生变化。
正反馈网络将比较器的输出再送回到比较器的输入端，起到放大和延迟的作用，使输入信号在阈值附近产生明确的高低电平输出。
施密特触发器芯片的工作方式如下：1. 当输入信号低于低阈值（Low Threshold）时，比较器的输出为低电平。
2. 当输入信号高于高阈值（High Threshold）时，比较器的输出为高电平。
3. 当输入信号介于低阈值和高阈值之间时，比较器的输出保持不变，即保持之前所处的电平状态。
施密特触发器芯片的应用非常广泛，以下列举几个典型的应用场景：1. 信号整形和去噪声。
施密特触发器芯片可以将输入信号的波形整形为方波，并去除信号中的噪声和干扰。
2. 模拟信号转换为数字信号。
施密特触发器芯片可以将模拟信号转换为明确的数字电平，便于数字系统的处理和分析。
3. 脉冲检测和信号触发。
施密特触发器芯片可以检测输入信号的上升沿和下降沿，触发其他逻辑电路的动作。
4. 数字数据信号重构。
施密特触发器芯片可以对数字信号进行重新采样和整形，恢复丢失的信号信息。
5. 单稳态触发器。
施密特触发器芯片还可以构成单稳态（Monostable）触发器，用于产生一定的定时延迟。
总之，施密特触发器芯片是一种重要的电路元件，广泛应用于电子系统中的信号处理、数字逻辑和定时控制等领域。
它具有去噪声、整形波形、转换信号等功能，能提高系统的稳定性和可靠性。
在实际应用中，我们可以根据具体的需求选择不同类型的施密特触发器芯片，如门电路（如与门、或门）、晶体管电路和集成电路等。
施密特触发器工作原理
施密特触发器工作原理
施密特触发器是一种常用的数字电子元件，被用于产生一个无噪声的数字信号。
它能够将一个模拟输入信号转换为一个数字输出信号，只有当输入信号达到一定的阈值时才会发生触发。
施密特触发器的工作原理基于正反馈。
它由两个晶体管构成，分别称为P型和N型晶体管。
其中，P型晶体管的基极通过一个电阻与正电源相连，N型晶体管的基极通过一个电阻与负电源相连。
当没有输入信号时，P型晶体管处于截止状态，N型晶体管处
于饱和状态，输出信号为高电平。
当输入信号逐渐上升时，达到P型晶体管的额定阈值电压，P型晶体管将变为饱和状态。
同时由于正反馈，N型晶体管也将进入截止状态，输出信号仍然为高电平。
当输入信号继续上升，超过N型晶体管的额定阈值电压时，N 型晶体管将恢复为饱和状态，输出信号将瞬间下降到低电平。
此时，由于正反馈的作用，P型晶体管也将进入截止状态。
当输入信号开始下降时，N型晶体管继续保持饱和状态，直到达到其额定的下降阈值。
此时，N型晶体管将恢复为截止状态，输出信号将瞬间上升到高电平。
同样，由于正反馈，P型晶体
管也将恢复为饱和状态。
施密特触发器的工作原理可以简单归纳为：当输入信号超过阈值上升时，输出信号保持高电平；当输入信号超过阈值下降时，
输出信号瞬间切换到低电平。
这种触发器具有自持续触发的特性，能够抵抗噪声干扰，并且能够产生一个干净、稳定的数字信号。
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回差 : VT
VT
VT-
2
R1 R2
VTH
R1 R2
VDD
施密特触发电路的电压传输特性：
同相输出施密特触发器
v
O
VOH
反相输出施密特触发器 v'o
VOH
VOL
o VT- VT+
vI
VOL
O VT－ VT+
vI
施密特触发电路的工作特点：
1、 电路具有两个不同的阈值电压，存在回差。
输入信号在上升过程中，使输出电平发生跳变时所对应I 的值——正向阈值电压 (VT+)； 输入信号在下降过程中，使输出电平发生跳变时所对应I 的值——负向阈值电压 (VT-)。
当 υA =VTH，电路产生如下正反馈 ：
vI↓ vA↓ vO1↑ vO↓
vO1
vO=VOL vO1= VOH
负向阈值电↓压 (VT-): 输入↓信号在下降过程中，使输出电平发生跳
变时所对应I 的值。
A
VTH
R2 R1 R2
VT-
R1 R1 R2
VDD
VT-
(1
R1 R2
)VTH
第9章 脉冲波形的产生和整形
教学基本要求
1、熟练掌握多谐振荡电路、单稳态电路、施密特触 发电路的工作特点；正确理解其电路组成及工作原理。
2、掌握多谐、单稳、施密特触发器MSI器件的逻辑 功能及主要参数的估算。 3、掌握555定时器的工作原理。
4、重点掌握由555定时器组成的多谐、单稳、施密特 触发器的电路、工作原理及电路主要参数的估算。
1A 1 1Y 2
2A 3 2Y 4
3A 5 3Y 6 VSS 7
14 VDD
13
6A
12
6Y 11 5A 10 5Y
9
4A
8
4Y
CC40106
1A 1 1Y 2
2A 3 2Y 4
3A 5 3Y 6
GND 7
14 VCC
13
6A
12
6Y 11 5A 10 5Y
9
4A
8
4Y
74LS 14
9.2.2 施密特触发电路的应用
0，VTH
1 2
VDD，且R1
R2
根据叠加原理：
vA
R2 R1 R 2
vI
R1 R1 R 2
vO
当I =0时，
v O1
vO= VOL、vO1= VOH ↓
(1) I上升只要 A <VTH，则保持 O=0V。
(2)当υA =VTH，电路发生正反馈 ：
vI↑ vA↑ vO1↓
充电经过R2 ，放电经过R1 ， T1= R2C ln —VVDD—DD--—VV—TT-+
T2=
R1C
ln
—VT—+ VT-
T=T1+T2
R2 R1
UI
1
UO
+
C
q =T1/T
调节R1 或 R2 ，即可调节q
注意：若采用TTL集成门电路构成上述电路时，则计算振 荡周期时必须考虑输入电流，不能简单地套用上述计算式。
9.1 矩形脉冲的特性参数
脉冲幅度Vm：脉冲电压波形的高、低电平之差。 脉冲宽度tm：从脉冲前沿的0.5Vm到达脉冲后沿0.5Vm所需的时间。 上升时间tr：脉冲上升沿从0.1Vm上升到0.9Vm所需要的时间。 下降时间tf：脉冲下降沿从0.9Vm下降到0.1Vm所需要的时间。 脉冲周期T：相邻两个脉冲之间的时间间隔。 占空比q：脉冲宽度与脉冲周期的比值。
三. 石英晶体多谐振荡电路
1、石英晶体
当要求多谐振荡器的振荡频率十分稳定（如数字钟的
秒脉冲频率）时，上述电路的都达不到要求。最简便的稳
频方法是在多谐振荡器中接入石英晶体，构成石英晶体多
谐振荡器。
X
电感性
石英晶体的固有振荡频率 fo 由晶体
切片的几何尺寸和结晶方向所确定，几 O 乎不受环境温度和时间变化的影响，具
t
t VT+ VT-
t
t
9.4 多谐振荡电路
多谐振荡器的工作特点：
1、电路没有稳态，只有两个暂稳态。 2、在接通电源后，不需要外加触发信号，在RC电路 的充、放电作用下，电路在两个暂稳态间自动转换， 从而产生矩形脉冲。
用途：产生矩形脉冲。
9.4.1 对称式和非对称式多谐振荡电路
一. 对称式多谐振荡电路
fo
f
有极高的稳定度。
电容性
当外加电压的频率f = fo 时，其电抗 X=0 。 电抗-频率特性
2、石英晶体振荡器 （1）、组成
将石英晶体接到多谐振荡器的正反馈回路中。 符号
（2）、工作原理
只有输出电压中的频率
为 fo 的分量最容易通过石
英晶体并使电路产生振荡。
结果： 电路的振荡频率就等于 fo 。
2、 由于输出状态转换时有正反馈过程发生，所以输出电压 波形的边沿很陡，可以得到比较理想的矩形输出脉冲。
强调：施密特触发器属于电平触发器件。 电平触发：电路状态的维持和转换都取决于输入信号的电平。
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
9.4.2 环形振荡电路
最简单的环形振荡电路：
1、组成
利用门电路的传输延迟时间tpd
2、工作波形
UO1
，将奇数个反相器首尾相接。 tpd
3、计算
tW = ntpd ；
UO2
t
n是门的数目。
UO3
t
T=2tW ； f =1/T
tW
一般，tpd =
TTL类几十 ns CMOS类几百ns
t
缺点：输出频率太高，且不可调节。
小结
熟练掌握施密特触发电路的工作特点。 掌握各种多谐振荡电路的振荡周期的估算方法。
作业
P249 9.5 、 9.14
3）UO=0 → C放电 →UI ，UI =VT- → UO=1
3、电压波形
UI
VT+
VT-
0
t
UO T1 T2
0
T
t
若是CMOS电路， 则：
T1= RC ln —VVDD—DD -—-VV—TT-+ T2= RC ln —00 —--VV—TT+T=T1+T2 ； f =1/T； q =T1/T
4、电路改进 占空比可调电路如图：
为了获得较低的、可调的f ，可在环形回路中增加RC延时环节。
改进的环形振荡电路
在G2的输出端接入RC延迟环节
T 2.2RC
9.4.3 利用施密特触发电路构成的多谐振荡电路
2、工作原理
1、组成
接通VCC瞬间，C中无电荷，所以：
1）UC=0 → UI =0 → UO=1
2）UO=1 → C充电 →UI ，UI =VT+ → UO=0
始
充
电
，C
开
2
始
放
电
。
(
3)随
着C
的
2
放
电v
逐
I1
渐
，
当
到VTH时
，
引
起
如
下
正
反
馈
：
vI1 vO1 vI2 vO2
使vO1迅 速 跳 变 为 高 ， 而vO2迅 速 跳 变 为 低 。
电
路
进
入
第
二
个
暂
稳
态, C
开
2
始
充
电
，C1开
始
放
电
。
电压波形：
振荡周期计算：
T vI1从充电开始到充至VTH的时间 vI2从充电开始到充至VTH的时间
vO↑
vO=VOH、vO1= VOL
↓
↓
正向阈值电压 (VT+): 输入信号在上升过程中，使输出电平发生跳 变时所对应I 的值。
vA
VTH
R2 R1 R2
VT
VT
(1
R1 R2
)VTH
(3) υA VTH，电路维持 υ O=VOH 不变。
(4)当υI下降, υA也下降 ,只要υA > VTH，则保持 υo =VOH。
脉冲波形的获取，通常有两种方法:
1、将已有的非脉冲波形通过波形变换电路 获得；如单稳态电路、施密特触发电路。
2、采用脉冲信号产生电路直接获得；如多 谐振荡电路。
9.2 施密特触发电路
9.2.1 施密特触发电路的工作原理
1、电路组成： 由CMOS反相器组成
vO1
2、工作原理
I为三角波
设VOH
VDD，VOL
T 2( RF RON(N) RON(P) )C ln(VDD (VTH VDD )) /(VDD VTH ) 在VTH＝VDD / 2、RF远 大 于RON(N)和RON(P)的 条 件 下 ， T 2RFC ln 3 2.2RFC
二. 非对称式多谐振荡器
振荡周期： T 2RFC ln 3 2.2RFC
1、用于波形变换
例： 已知UI为半波，UI m= 9V， 电路的VT+ =6V， VT-=3V UOH =VDD，试画UO波形。
UI （V）
9 6 3 o
UO
1
o
UO
1
o
VT+ VT-
t
VDD
t
VDD
t
2、用于脉冲整形