DigitalLogic：第10章 脉冲波形的产生和整形1

vA
vo1
vo
使电路迅速跳变到vo＝VOH≈ VDD
10.2.1 用门电路组成的施密特触发器
由叠加原理得
vA
R2 R1 R2
vI
R1 R1 R2
v0
设施密特触发器在输入信号vI正向增加时的门槛电压（阈值电压）为VT＋，称为 正向阈值电压，此时vo＝0， G1门的输入电压为
vA
VTH＝
R2 R1 R2
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10.2.1 用门电路组成的施密特触发器
vA
R2 R1 R2
vI
R1 R1 R2
v0
v A＝VTH
R2 R1 R2
vI
R1 R1 R2
v0
＝ R2 R1 R2
VT－
R1 R1 R2
VDD

由于VTH＝ VDD / 2，故
V ＝（1 R )V T－ R 2020/11/29
第十章 脉冲波形 的产生和整形
内容提要
本章主要介绍矩形波的产生和整形电路。在矩形波产生电路中介绍几种常用的 多谐振荡器－对称式和非对称多谐振荡器、环形振荡器以及用施密特触发器和555 定时器构成的多谐振荡器等。在整形电路中，介绍了施密特触发器和单稳态触发器 。本章也讨论了最常用的555定时器及其所构成的施密特触发器、单稳态触发器及 多谐振荡器的电路及工作原理。
☻脉冲宽度tW：从脉冲前沿到达0.5Vm起，到脉冲后沿到达0.5Vm为止的一段时间。
☻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
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10.1 概述
图10.1.1
占空比q ：脉冲宽度与脉冲周期的比值，即q ＝ tw /T
第二 在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很 陡。
注：利用这两个特点不仅能将边沿变化缓慢地信号波形整形为边沿陡峭的矩形波， 而且可以将叠加在矩形波脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。
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10.2.1 用门电路组成的施密特触发器
将两极反相器串接起来，通过分压电阻把输出端的电压反馈到输入端就够成施密 特触发器电路，其电路及其图形符号如图10.2.1所示。
VT
VT＝
R1 R2 R1
VTH
＝（1
R2 R1
)VTH
10.2.1 用门电路组成的施密特触发器
当vA>VTH时，电路状态 维持在vo＝VOH＝ VDD不 变
③当vI从高电平VDD逐渐下降到vA＝VTH 时，由于也存在正反馈，即
vA
vo
vo
使电路迅速跳变到vo＝VOL≈ 0
此时施密特触发器在vI下降时对应输出电压由高电平转为低电平时的输入电压为VT－ ，称为负向阈值电压，此时vo＝VDD， G1门的输入电压为
注：在脉冲整型或产生电路用于数字系统时，有时对脉冲有些特殊要求，如脉冲 周期和幅度的稳定性等，这时需要另增加一些参数来描述脉冲。
10.2 施密特触发器（Schmitt Trigger）
施密特触发器时脉冲波形变换中经常使用的一种电路，它具有下面两个性能特 点：
第一 输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与输入信 号从高电平下降过程中对应的输入转换电平不同；
1.其工作原理
反相器电压传输特性
①当vI＝0时， vo1＝ VOH ， vo＝ VOL≈0，此时G1门的输入电压为
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vA
R1 R1 R2
v0
0
10.2.1 用门电路组成的施密特触发器
②当vI 从0逐渐升高到使得vA＝VTH时，反相器进入电 压传输特性的放大区（转折区），故vA的增加，会 引起下面的正反馈，即
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本章内容
10.1 概述 10.2 施密特触发器 10.3 单稳态触发器 10.4 多谐振荡器 10.5 555定时器及其应用
10.1 概述
一、 产生矩形脉冲的途径 1.利用各种形式的多谐振荡器电路； 2.通过各种整形电路把已有的周期性变化波形变换成符合要求的矩形脉冲。
二 、矩形脉冲特性的描述
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10.2.1 用门电路组成的施密特触发器
2.施输密v入A 特信号触在发上升器和VT下的降主过程要中特，电点路：状态转换的输入电平不同,电路状态转换时 有正V反OH馈过程，使输出波形边沿变陡
3.施密特触发器的应用 (1)用于波形变换
R2
vI
R1
1 vo1 1
vI G1
G2
vI
vo
vI
vo
vo vo
（a） 电路
图10.2.1
图6.2.1 用CMOS反相器构成的施密特触发器
设反相器G1和G2均为CMOS门，其阈值电压为VTH＝ VDD/2，输出高低电平分别为VOH＝ VDD， VOL＝0，且R1< R2
10.2.1 用门电路组成的施密特触发器
1 TH
2
只要vI<VT-，vo≈0
10.2.1 用门电路组成的施密特触发器
将VT＋和VT－之间的差值定义为回差电压，用△VT表示， 即
VI
VT
(1
R1 R2
)VTH
VT＝VT＋－VT－
2
R1 R2
VTH
VI
VT
(1
R1 R2
)VTH
施密特触发器的电压传输特性为图 10.2.2所示
图10.2.2
10.2.1 用门电路组成的施密特触发器
施密特触发器的两个输出电压传输特性为图10.2.3所示
vo
VOH
VT
vA
VT
VOH
VOL
0 VT－
VOL
VTH VT＋ VDD vI
0 VT－
VTH VT＋ VDDvI
(a）同相输出
（b）反相输出
2020/11/29 图10.2.2 由CMOS反相器构成的施密特触发器的电压传输特性
10.2vo.1 用门电路组成的施密v特A 触发器
VT
VT
VOH
VOH
VOL 0
VT－ VTH VT＋
(a）同相输出
VOL
VDD vI
0
VT－ VTH VT＋
（b）反相输出
VDDvI
图10.2.2(a)是以vo做为输出的， vo和vI同相位；而图10.2.2(b)是以v o做为输出的， v o 和vI反相位。另通过调节R1和R2的比值，可调节VT＋、VT－和回差电压△VT的大小。
通常的矩形脉冲 波形如图10.1.1所示 。
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图10.1.1
10.1 概述
其中：
图10.1.1
脉冲周期T ：周期行重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的时间间隔。有时也用频 率f＝1/ T表示单位时间内脉冲重复的次数
脉冲幅度Vm：脉冲电压的最大变化幅度。
10.1 概述
图10.1.1