第七章脉冲波形的产生与整形电路精品
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第七章脉冲波形的产生和变换.
»＞第三节单稳态电路多谐振荡器数字电路或系统中，需要各种波形，例如时钟波形, 定时信号等等。
通过脉冲信号产生电路或通过变换 电路对已有的信号进行变换，来获取所需要的波形。
____________________________ ________ ________________________ )■»第一节 槪述第二节555定时电路■A 第四节 施密特电路M7+ *冲汶形eft 产*眉夏换第7* |»冲Mt 形皑产*鸟夏换7.1概述脉冲波形产生机理:儈仃怡柱原件C 或L 的电路存在侑态过程•即冇充放电现球, 故脉冲波形的产生对以通过悄件电路的允放电形成・川控制幵关位S 及时间常数RC 的 方法即町衍到不同的脉冲波形。
第7* |»冲Mt 形皑产*鸟夏换以U R 为输出，当RCv"（开关转换时间）时:o ②微分电路 （窄脉冲）Usi—皿dt+ *冲豪形的产*鸟夏换可ra三耍索法來描述一阶问题，从而获得电压或电流随时间变化的方程，该方程是脉冲波形计算的重耍依据。
X（/）= ;^8）+[ ?^（r）— X（8）吹/ /时间常数趋向值匕式町转换成:,讪TX0)X(oo)-X(z)+ *冲豪形的产*鸟夏换3i脉冲产生电路组成应有两大部分：惰性元件和开关开关用来破坏稳态产生暂态。
开关可用不同的电子器件来完成，如运算放大器晶体管或者场效应管。
目前用的最多的是555定时电路。
*冲豪形的产*眉夏换721 555定时器的组成与功能越 第7* Mt 冲豪形的产*眉夏换 孑徉沒妬!「 X I O I A N UNIViR»ITV比较器G 的输入端》6（接引脚6）称为測值输入埔.于册上用TH 标注，比较器G 的输入端4（接W 脚2）称触发输入端，于册I:川TR 标注。
5和G 的参再屯压（屯压叱较的基准）3n 和山电源—经三个5kn 的电川分尿给也 '勺控制电斥输入9I做&悬讪5 =評"匕严扌％;rrt/co 外接固定电丿心 则U 剜二Um ，f7和二丄i/g • R D 为界步置0端，只翌2rt7?D 竭加入低电平.则菇木RS 触发器就宙0,平时R D 处丁侖电平。
7脉冲波形的产生与整形电路
图
脉冲定时
EXIT
数模和模数转换器
7.3 施密特触发器
主要用途：把变化缓慢的信号波形变换为边沿 陡峭的矩形波。 特点： ⑴电路有两种稳定状态。两种稳定状态的维持 和转换完全取决于外加触发信号。触发方式：电平 触发。 ⑵电压传输特性特殊 ，电路有两个转换电平 （上限触发转换电平UT+和下限触发转换电平UT－）。 ⑶状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡 峭的矩形脉冲。
脉冲信号。
EXIT
数模和模数转换器
7.1 多谐振荡器
1．多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。
2．通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交
替，从而产生自激振荡，无需外触发。
3．输出周期性的矩形脉冲信号，由于含有丰富的
谐波分量，故称作多谐振荡器。
EXIT
数模和模数转换器
7.1.1 矩形脉冲的主要参数 1. 常见的脉冲波形 脉冲波形是指突变的电流和电压的波形。
图7-1 常见的脉冲波形图 EXIT
数模和模数转换器
2. 矩形波及其参数
数字电路中用得最多的是矩形波。矩形波
有周期性与非周期性两种。
图7-2 非周期性和周期性矩形波 (a) 非周期性 (b) 周期性 EXIT
数模和模数转换器
图7-3 矩形波的主要参数
周期性矩形波的 周期用T表示，有时 也用频率f表示（f =1/ T）。 矩形波的另外几 个主要参数：
前面介绍的多谐振荡器的一个共同特点就是振 荡频率不稳定，容易受温度、电源电压波动和RC参
数误差的影响。
而在数字系统中，矩形脉冲信号常用作时钟信
号来控制和协调整个系统的工作。因此，控制信号
频率不稳定会直接影响到系统的工作，显然，前面
脉冲波形的产生和整形—单稳态触发器(电子技术课件)
+VDD
8
R
vI
O
5
CO
t
vO
O
vC
5kΩ
U+
6
2UDD/3 TH
1VDD/3
U-
C
暂稳态
t
4R
>1UDD/3 2
vI TR
∞
+
C1 +
－
5kΩ
U+
∞
U-
+
C2 +
－
1 R Q
0
S
T
1
OtU SS来自7 DQ1
1
1
Q
5kΩ
2VDD/3
0
3
0
OUT
输出脉冲的宽度 等于暂稳态持续时间，而暂稳态持续时间等于电容电压
单稳态触发器的应用
● 脉冲整形
● 脉冲定时
● 脉冲延时
脉冲信号经过长距离传输后，其边沿会变差
或叠加了某些干扰，这时可利用单稳态触发器
进行整形。将这些受到干扰的脉冲信号加到单
稳态触发器的输入端，输出便可得到符合要求
的矩形脉冲。
暂稳态期间输出电平的高低与输入信号状态
无关，即使输入信号不规则，也能使输出成为
<1UDD/3
2
∞
+
C1 +
－
5kΩ
U+
∞
U-
+
C2 +
－
0 R Q
1
S
T
1
7 D
1
1
0
Q
5kΩ
U SS
1
Q
3
1
OUT
（三）自动恢复稳态
8
R
vI
O
5
CO
t
vO
O
vC
5kΩ
U+
6
2UDD/3 TH
1VDD/3
U-
C
暂稳态
t
4R
>1UDD/3 2
vI TR
∞
+
C1 +
－
5kΩ
U+
∞
U-
+
C2 +
－
1 R Q
0
S
T
1
OtU SS来自7 DQ1
1
1
Q
5kΩ
2VDD/3
0
3
0
OUT
输出脉冲的宽度 等于暂稳态持续时间，而暂稳态持续时间等于电容电压
单稳态触发器的应用
● 脉冲整形
● 脉冲定时
● 脉冲延时
脉冲信号经过长距离传输后，其边沿会变差
或叠加了某些干扰，这时可利用单稳态触发器
进行整形。将这些受到干扰的脉冲信号加到单
稳态触发器的输入端，输出便可得到符合要求
的矩形脉冲。
暂稳态期间输出电平的高低与输入信号状态
无关，即使输入信号不规则，也能使输出成为
<1UDD/3
2
∞
+
C1 +
－
5kΩ
U+
∞
U-
+
C2 +
－
0 R Q
1
S
T
1
7 D
1
1
0
Q
5kΩ
U SS
1
Q
3
1
OUT
（三）自动恢复稳态
07脉冲波形的产生和整形
VI VO1 VO
使电路迅速跳变到VO VOH
VA
VTH
R1
R2 R2
VI
VI
VT
(1
R1 R2
)VTH
当VI 1时，VO 1。
当VI 至VA VTH时，进入传输特性的放大区，故
VA VO1 VO
使电路迅速跳变到VO VOL
VA
VTH
VDD
(VDD
VT )
7.2.2施密特触发器的应用 用于波形变换
7.2.2施密特触发器的应用 用于鉴幅
7.2.2 施密特触发器的应用 用于脉冲整形
7.2.3 用施密特触发器构成的多谐振荡器
T
T1
T2
RC ln VDD VDD
VT VT
RC ln VT VT
调节R和C的大小，可以改变振荡周期
输出脉冲占空比可调
同样，若触摸金属片A时，人体感应电信号经R4、 R5加至T1基极，也能使T1导通，触发555，达到上述 效果。
练习：救护车报警音响电路
VCC (+12V)
R1 10kΩ
VCC RD
8
4
7
R2
150kΩ
555 3
vI1 6 ( A )
vC
vI2 2
R3
C1 10μF
15 0.01μF
R4
R5 10kΩ
环节,加大t
pd
。
2
第二步：为获取更大 延迟,将C的接地 端改至G1输出。
通过调整R、C 改（f R不能太大） RC常数远大于Tpd , 因此周期主要计算 RC环节
7.4.5 石英晶体多谐振荡器
1922年美国 卡第提出用石英 压电效应调制电磁振荡的频率。
7脉冲波形的产生与变换
2 3 VCCtO Nhomakorabeat
vO
tW
O
t
7.2 用555组成单稳态触发器
工作原理：
5kΩ
vIC vI1
＋ －C1
R
5kΩ
vI
vI2
－ ＋C2
S
vO 5kΩ T
RD &
&
VCC
&
当引脚2有一个下降 沿触发时，Vo由低电平跳 变到高电平，电路由稳态 转入暂稳态。
G
1 vO vI
O vC
2 3 VCC
t
O
t
vO
G
1 vO vI
O vC
2 3 VCC
t
O
t
vO
tW
O
t
7.2 用555组成单稳态触发器
工作原理：
5kΩ
vIC vI1
＋ －C1
R
5kΩ
vI
vI2
－ ＋C2
S
vO 5kΩ T
RD &
&
VCC
&
当电路无触发信号时， Vi保持高电平，555内部 处于稳定状态，输出端VO 低电平。
G
1 vO vI
O vC
vI
2
5
C
1
O
t
vO
tW
O
t
输出脉冲宽度：TW = 1.1RC
t
uc (t) uc () (uc (0 ) uc ())e
VCC vO
0.01F
工程案例：产品数量检测电路
知者行之始，行者知之成”。在实践中不断总结创新经验， 深入学习，迎难而上。
tW
精选第七章脉冲波形的产生与整形电路资料
器件 延迟时间 每门功耗 型号 （ns） （mW）
74LS13 16.5
8.75
74LS14 15
8.6
74LS132 15
8.8
VT+ （V）
1.6 1.6 1.6
VT（V）
0.8 0.8 0.8
ΔVT （V）
0.8 0.8 0.8
7.2.3 施密特触发器的应用
1. 用作接口电路
MOS CMOS
脉冲的原意被延伸出来即隔一段相同的时间发出的 波等机械形式，学术上把脉冲定义为在短时间内 突变，随后又迅速返回其初始值的物理量称之为 脉冲。
7.1.1 脉冲信号
脉冲信号现在一般指数字信号，它已经是一个周 期内有一半时间（甚至更长时间）有信号。
脉冲信号是一种离散信号，与普通模拟信号（如 正弦波）相比，波形之间在时间轴不连续（波形 与波形之间有明显的间隔）但具有一定的周期性 是它的特点。脉冲信号可以用来表示信息，也可 以用来作为载波，比如脉冲调制中的脉冲编码调 制（PCM），脉冲宽度调制（PWM）等等，还 可以作为各种数字电路、高性能芯片的时钟信号。
正弦波 振荡器
施密特触发器用作TTL接口电路
2. 用作整形电路
3. 用作脉冲鉴幅
如果将一系列幅度不相同的脉冲信号加到施密特 触发器的输入端，只有那些信号幅度大于VT+的脉 冲才会在输出端产生输出信号。因此，施密特触 发器能将幅度大于VT+的脉冲选出，如图所示。
UI VT+ VT-
0
t
UI
UO
UO
t
w
=
ln
UI2 ()-UI2 UI2 ()-UI2
(0 + (t w
) )
第七章脉冲波形的产生与整形051020
况。
+Vcc
RD 0
8
R
5
C1
+
6
R
4 ＆
2
+ -
＆
C2
R
7
T
Rb
1
Q1 Q
30
1
vo
① RD＝0 时： Q＝1， Vo＝0 , T 导通
CO TH
＞2/3VCC
TR
＞1/3 VCC
D
+Vcc
RD 1
8
4
R
5
C1
+ 0＆
-
6
R
Q1
2
+ 1 ＆ Q0
-
C2
R
7
Rb
1
0
3 1
vo
① RD＝0 时： Q＝1， Vo＝0 , T 导通
②
RD＝1
，VTH
2 3
VCC,
VTR
1 3
VCC 时：
C1 = 0、C2＝1、Q＝1、Q＝0、Vo＝0 , T 导通。
CO TH
＜2VCC/3
TR
＞VCC/3
D
+Vcc
RD
8
4
R
5
+ C1 1 ＆
-
6
R
2
+ -
1＆
C2
R
7
Rb
1
Q1 Q0
30
1
vo
③
RD＝1
，VTH
2 3
VCC,
VTR
vc (0+) = 0 vc () =VCC
vc (t)
=
2 3
+Vcc
RD 0
8
R
5
C1
+
6
R
4 ＆
2
+ -
＆
C2
R
7
T
Rb
1
Q1 Q
30
1
vo
① RD＝0 时： Q＝1， Vo＝0 , T 导通
CO TH
＞2/3VCC
TR
＞1/3 VCC
D
+Vcc
RD 1
8
4
R
5
C1
+ 0＆
-
6
R
Q1
2
+ 1 ＆ Q0
-
C2
R
7
Rb
1
0
3 1
vo
① RD＝0 时： Q＝1， Vo＝0 , T 导通
②
RD＝1
，VTH
2 3
VCC,
VTR
1 3
VCC 时：
C1 = 0、C2＝1、Q＝1、Q＝0、Vo＝0 , T 导通。
CO TH
＜2VCC/3
TR
＞VCC/3
D
+Vcc
RD
8
4
R
5
+ C1 1 ＆
-
6
R
2
+ -
1＆
C2
R
7
Rb
1
Q1 Q0
30
1
vo
③
RD＝1
，VTH
2 3
VCC,
VTR
vc (0+) = 0 vc () =VCC
vc (t)
=
2 3
数字电子技术第7章脉冲波形的产生与变换简明教程PPT课件
v I' vO1 vO __________________ |
于是电路的状态迅速转换为 vO VOH VDD 。
' 由此可知，输入信号 v I 上升的过程中电路的状态发生转换是在 vI VTH 时，把此 时对应的输入电压值称为上限阈值电压，用 VT 表示。
1
使 v O1 迅速跳变为低电平。由于电容上的电压不能跃变，所以v I2 也同时跳变到低电平，并 使 vO 跳变为高电平，电路进入暂稳态。这时即使 vd 回到低电平， vO 的高电平仍将维持。 与此同时，电容C开始充电。
③暂稳态维持一段时间后自行回到稳态。随着充电过程的进行， v I2 逐渐上升，当上升到 略高于 VTH 时，又引发另外一个正反馈过程
根据以上分析，电路中各点电压波形如图所示。
(3) 主要参数计算
输出脉冲的宽度：
t W RC ln VDD 0 RC ln 2 0.69RC VDD VTH
输出脉冲的幅度：
Vm VOH VOL VDD
微分型单稳态触发器可以用窄脉冲触发。在 v I 的脉冲宽度大于输出脉冲宽度的情况 下，电路仍能正常工作，但是输出脉冲的下降沿较差。
根据以上分析，电路中各点电压的波形如图所示。
(3) 主要参数计算
输出脉冲的宽度：
t W ( R RO )C ln
VOH VOL VTH VOL
式中RO 为反相器 G 1 输出为低电平时的输出电阻。
输出脉冲的幅度：
Vm VOH VOL
积分型单稳态触发器的优点是抗干扰能力较强。它的缺点是输出波形的边沿比较差。 此外，积分型单稳态触发器必须在触发脉冲的宽度大于输出脉冲的宽度时才能正常工作。
阎石《数字电子技术基础》(第6版)章节题库-第7章 脉冲波形的产生和整形电路【圣才出品】
第7章脉冲波形的产生和整形电路一、选择题1．为了提高多谐振荡器频率的稳定性，最有效的方法是（）。
A．提高电容、电阻的精度B．提高电源的稳定度C．采用石英晶体振荡器C．保持环境温度不变【答案】C【解析】石英晶体多谐振荡器的振荡频率取决于石英晶体的固有谐振频率，而与外接电阻、电容无关，具有极高的频率稳定性。
2．已知时钟脉冲频率为f cp，欲得到频率为0.2f cp的矩形波应采用（）A．五进制计数器B．五位二进制计数器C．单稳态触发器C．多谐振荡器【答案】A【解析】频率变为原来的五分之一，是五分频，只需要每五次脉冲进一位即可实现。
3．在图7-1用555定时器组成的施密特触发电路中，它的回差电压等于（）A．5VB．2VC．4VD．3V图7-1【答案】B【解析】555组成的施密特触发器中，当不接外接电压时，得到电路的回差电压为2V CC/3－V cc/3＝V cc/3；5脚为外部参考电压输入V CO，如果参考电压由外接的电压V CO供给，这时V T＋＝V CO；V T－＝V CO/2，回差电压为V CO/2＝4V/2＝2V，可以通过改变V CO值可以调节回差电压的大小。
4．电路如下图7-2（图中为上升沿JK触发器），触发器当前状态Q3Q2Q1为“100”，请问在时钟作用下，触发器下一状态（Q3Q2Q1）为（）。
图7-2A．“101”B．“100”C．“011”D．“000”【答案】C【解析】JK触发器特征方程为Q n＋1＝JQ＿n＋K＿Q n，由图7-2可得，三个触发器的驱动方程均为J＝K＝1，即特性方程均为Q n＋1＝Q＿n，Q1的时钟是CP，Q2的时钟是Q1，Q3的时钟是Q2，当前Q3Q2Q1的状态是100，由于触发器在上升沿被触发，CP上升沿Q1状态被触发，变为1；同时触发了Q2，Q2变为1；同理Q3为0。
5．多谐振荡器可产生的波形是（）A．正弦波B．矩形脉冲C．三角波D．锯齿波【答案】B【解析】“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。
脉冲波形的产生和整形电路PPT课件
知识点精讲
【解】先求电路的时间常数τ
= RC = 20 × 103 × 200 × 20−12 = 4 × 10−6 = 4
再求方波的脉宽 ，方波脉宽为周期的一半，即
1
1
= =
=
= 5 × 10−5 = 50
3
2 2 2 × 10 × 10
1
由计算可知， < 5 ，该题所示电路是微分电路。
试估算电路的振荡周期，画出 和0 的波形。
【分析】多谐振荡器又称为无稳态电路，它只有两个暂稳态，
没有稳态，两个暂稳态交替变化，输出连续的矩形脉冲信号。
【解】电路的振荡周期由下式计算:
= 0.7 1 + 22
= 0.7 × (4.7 × 103 + 2 × 4.7 × 103 ) × 0.1 × 10−6
知识点精讲
【知识点1】RC波形变换电路的分析与计算
【例1】图9-5所示电路中，R=20kΩ，C=200pF，若输入f=10kHz的连续方波，试分析此电路是否
满足RC微分电路的条件?
【分析】组成微分电路应满足两个条件:
（1）输出信号取自RC电路中电阻R的两端，即0 = ;
（2）电路时间常数τ应远小于输入的矩形波脉冲宽度 ，即τ≤15 。
知识清单
3.555定时器的应用
（1）用7555定时器构成单稳态电路，电路如图9-2所示:
输ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ脉冲宽度 ：
≈ 1.1
知识清单
（2）用555定时器构成多谐振荡器，电路如图9-3所示:
振荡频率：
=
1.44
1 + 22
知识清单
（3）用555定时器构成施密特触发器，电路如图9-4所示:
第七章-脉冲产生与整形电路
当 uI 从小增大时， 经过 UT+ 处才能使输 出发生跃变。
UT- UT+
uI
负向阈值电压 正向阈值电压
回差电压 UT = UT+ - UT-
施密特触发 器工作特点
(1)允许输入信号为缓慢变化的信号。 (2)有两个阈值电压。 (3)有两个稳态。
第 7 章 脉冲产生与整形电路
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7.3.2 用 555 定时器组成施密特触发器
7 DIS
CO 5
GND
1
第 7 章 脉冲产生与整形电路
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7.2.2 555 定时器的逻辑功能
定时器 CC7555 的工作原理 TR 端当电T压H大端于电U压R2大= 于31 VUDRD1时= ，32 V电DD压， 比较器 C1 和C2 分别输出 R=1、S=0， 基本 RS 触发器置 0，Q =0、Q = 1，
15
与非门 CT74LS132 8.8
1.6
0.8 0.8 15
15
双 4 输入 CT7413
42.5
1.7
0.9 0.8 15
18
与非门 CT74LS13 8.75
1.6
0.8 0.8 18
15
TTL 施密特触发器的特点
(1) 可将变化缓慢的信号变换成上升沿和下降沿都很 陡直的脉冲信号。 (2) 具有阈值电压和回差电压温度补偿。 (3) 具有很强的抗干扰能力。
态不变，输出 uO保持低电平 UOL不变。
当输入电压下降到 uI ≤ 31VDD时，
比较器 C1 和 C2 输出 R =0、S =1， 触发 器置 1 ， Q = 1，输出 uO 由低电平 UOL t 跃的到负高向电阈平值电UO压H。UT所- =以，V施DD31密。特触发器
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脉冲电路的特点是脉冲电路中的晶体管是工作在 开关状态的。大多数情况下，晶体管是工作在特 性曲线的饱和区或截止区的，所以脉冲电路有时 也叫开关电路。脉冲电路的另一个特点是一定有 电容器（用电感较少）作关键元件，脉冲的产生、 波形的变换都离不开电容器的充放电。
脉冲波形的整形电路中，最常用的电路有施密特 触发器和单稳态触发器；脉冲波形的产生电路中， 最常用的电路是多谐振荡器。
由此可求出上升过程中电路发生转换时的输入电平VT+ 。
UI
VTH
R2 R1 R2
UI
R2 R1 R2
VT
VT
R1 R2 R2
VTH
(1
R1 R2
)VTH
当UI从高电平下降时，UI也下降；当UI下降使 UI 趋于G1门的阈值电压VTH时，G1门和G2门又处在 要翻转的边缘；当UI下降使 UI =VTH时， UO1=UOH，UO=UOL≈0。由此可求出此电路在UI下 降过程中的负向阈值电压VT－。
7.2 施密特触发器
施密特触发器是一种常用的脉冲波形整形电路， 能够将边沿变化缓慢的脉冲信号波形整形为边沿陡 峭的矩形波。它具有如下两个特点：
一是滞回特性，即对于正向和负向变化的输入 信号，分别有不同的临界阈值电压。
二是电平触发，即当输入信号达到一定的电压 值时，输出电压会发生突变。这一特点对于缓慢变 化的信号仍然适用。因此施密特触发器是一种受输 入信号电平直接控制的双稳态电路。
C
D1
G1
G2
放电等效电路
UI
0 UO1
0 UI2
VDD+0.7
0 UO
tw
0
电压波形
3. 输出电压脉宽tw的计算
t tw等于UI2从0上升到VTH所 对应的时间
电容C的充电时间常数τ=RC，
t 初始值UI2（0+）=0，稳定值
VTH t
UI2（∞）=VDD，转换值 UI2（tw）=VTH≈1/2 VDD
U集I 成单稳态触发器有不可重UI复触发型和可重复触 发型两种。不可重复触发的单稳态触发器一旦被
触发进入暂稳态以后，再加入触发脉冲不会影响
电0 路的工作过程，必t 须在暂0稳态结束以后，它才 t Q能图接7.1受6（下a一）个所触示发。脉而冲可而重转复Q入触下发一的个单暂稳稳态态在，电如路 被触发而tw进入暂稳态以后，如果再次加入tw触发脉
UI
VTH
VDD
(VDD
Vபைடு நூலகம் )
R2 R1 R2
UI
VT
R1 R2 R2
VTH
R1 R2
VDD
VT + VT-
t
VT
(1
R1 R2
)VTH
UO UOH
ΔVT＝VT+-VT－＝
2 R1 R2
VTH
UOL 0
t
3. 电压传输特性
UO UOH
UO UOH
UOL
UOL
三、本章知识结构
基本概念
施密特触发器 脉
冲
波
形
的
产
单稳态触发器
生
与
整
形
多谐振荡器
555定时器
脉冲信号 脉冲电路 电路结构 电路应用 电路结构 电路应用 门电路结构 石英晶体结构 工作原理 应用与仿真
7.1 脉冲信号与脉冲电路
在电子技术中，脉冲信号是一个按一定电压幅度， 一定时间间隔连续发出的脉冲信号。脉冲信号之 间的时间间隔称为周期；而将在单位时间（如1秒） 内所产生的脉冲个数称为频率。频率是描述周期 性循环信号（包括脉冲信号）在单位时间内所出 现的脉冲数量多少的计量名称；频率的标准计量 单位是Hz（赫兹）。
（a） （d）
（b） （e）
（c） （f）
（g）
（h）
（a）方波（b）矩形波（c）梯形波（d）锯齿波（e）钟形波 （f）三角波（g）尖峰波（h）阶梯波
V
Vm
脉冲幅度
V
t
tr
tf
T
Vm 0.9Vm
理想的矩形波波形
0.5Vm
下降时间
上升时间
0.1Vm 0
脉冲宽度
tw
t
T
脉冲周期 实际的矩形波波形
7.1.2 脉冲电路
接下来，电容C开始放电，放电回路有两条，分别为 UI2→R→VDD和UI2→G2→VDD ，放电使UI2下降，当UI2下降到 等于VDD时（此时，C两端均为VDD，C中无电荷），电路稳定， 保证UO=0。
VDD
UI
G1
R
UO1 C
UI2
G2
UI
UO
VDD
R
C
G1
G2
RON
充电等效电路
VDD
R
RON
R2
R1
UI
UI G1
UO1
G2
UO
2. 工作原理
R2
R1
UI
UI G1
UO1
G2
UO
当输入UI为0V时，G1截止、G2导通，输出UO为0V，UI ≈0 。
当输入电压UI逐渐上升到 UI =VTH时，G1进入电压特性的转折 区，所以电路将发生如下正反馈： UI↑→UO1↓→UO↑ 使电路迅 速跳变到 UO=VOH ≈ VDD。
器件 延迟时间 每门功耗 型号 （ns） （mW）
74LS13 16.5
8.75
74LS14 15
8.6
74LS132 15
8.8
VT+ （V）
1.6 1.6 1.6
VT（V）
0.8 0.8 0.8
ΔVT （V）
0.8 0.8 0.8
7.2.3 施密特触发器的应用
1. 用作接口电路
MOS CMOS
0
VT-
VT+
UI
0
VT-
VT+
UI
同相传输特性
反相传输特性
7.2.2 集成施密特触发器
1. CMOS集成施密特触发器
1A 1
14 VDD 13 6A
1Y 2 2A 3 2Y 4 3A 5 3Y 6 VSS 7
12 6Y 11
5A 10 5Y 9
4A 8 4Y
集成施密特触发器CC40106的逻辑功能图
t
w
=
ln
UI2 ()-UI2 UI2 ()-UI2
(0 + (t w
) )
t
=RCln VDD -0 VDD -VTH
0.69RC
7.3.2 集成单稳态触发器
1. TTL集成单稳态触发器74121
74121是在普通微分型单稳态触发器的 A1
基础上附加以输入控制电路和输出缓
冲电路而形成的。
UO
脉冲触发时，电路才
有响应。
接通电源VDD，不触发时，UI=0，而UI2=VDD=1，所以UO=0。 故有自然稳态：UO=0。此时 UI =0，UO1=1≈VDD 。自然稳态时， 电容C两端均为VDD ，C中无电荷。C中无电荷，是稳态的标志。
触发时，UI=1，UO1=0，由于电容C两端的电压在触发瞬间 不能突变，所以UI2=0，使UO=1。故有暂态UO=1。 接下来，电容C充电，充电回路为VDD→R→C→UO1 ，充电使 UI2升高。当UI2升高到G2门的阈值电压VTH时，UO突跳为0， 电路返回到自然稳态：UO=0。
（2）输入触发脉冲最小周期Tmin 输时入间触之发和脉，冲即最Tm小in=周tw期＋Ttmrei。n为输出脉冲宽度和恢复
（3）周期性输入触发脉冲占空比q
周期性输入触发脉冲占空比q定义为q = tw/T，其中 T的是输输出入脉触冲发宽脉度冲。的重复周期，tw是单稳态触发器
3. 集成单稳态触发器的重复触发问题
uo 1
0 VT－ VT＋ ui 传输特性
逻辑符号
在此，称VT+为正向阈值电压，VT－为负向阈值电 压。显然，施密特触发器的正向和负向阈值电压
是不等的，定义二者之差ΔVT为回差电压，即 ΔVT= VT+－VT－。
7.2.1 门电路构成的施密特触发器
1. 电路结构
假定图中CMOS反相器的阈值电压为VTH ≈1/2VDD， 设电阻R1＜R2。
6Q 1
Q
7
外接电阻（下降沿触发）
Cext
VC
10 11
9 14 C
Cext Rext Rint VC
Cext
C
3 A1
4 A2 5B
74121
6Q 1 Q
GND
7
内接电阻（上升沿触发）
2. 主要参数
（1）输出脉冲宽度tw 集成单稳态触发器74121的输出脉冲宽度。当使用 外tw≈接0.电7R阻int电C。阻时，tw≈0.7RextC；当使用内部电阻时
0
t
A2
10 11 9 14
Cext Rext Rint VC
Cext
C
3 A1
4 A2 5B
74121 GND
6Q 1 Q
7
逻辑符号图
0 t
B
0
t
Q
tw 0
tw tw t
工作波形图
Cext
Rext
VC
10 11
9 14 C
Cext Rext Rint VC
Cext
C
3 A1
4 A2 5B 1
74121 GND
2. 工作原理
VDD
此电路用负脉冲触发 UI
G1
R
UO1 C
UI2