单稳态触发器&
555单稳态触发器暂稳态和稳态的工作时间
555单稳态触发器暂稳态和稳态的工作时间1.引言1.1 概述概述单稳态触发器是一种重要的数字电路元件，在现代电子器件和通信系统中被广泛应用。
它可以在时序控制、频率分频、脉冲变换等方面发挥重要作用。
单稳态触发器具有两个稳态状态，即暂稳态和稳态。
暂稳态是指在输入触发脉冲作用下，触发器输出从一个稳态状态转变到另一个稳态状态的过程，而稳态是指触发器输出保持在某个稳定的状态。
本文将重点探讨555单稳态触发器的暂稳态和稳态的工作时间。
首先，我们将介绍单稳态触发器的基本原理和结构。
然后，我们将详细讨论暂稳态的工作时间要点，包括输入触发脉冲的宽度和对称性对暂稳态时间的影响。
接着，我们将讨论稳态的工作时间要点，其中包括稳定状态的保持时间和复位时间。
通过深入研究555单稳态触发器的暂稳态和稳态的工作时间，我们可以更好地理解该器件的性能和特性，为电子设计和应用提供有效的参考和指导。
同时，我们也可以进一步优化触发器的工作性能，提高电路的稳定性和可靠性。
在接下来的章节中，我们将逐一介绍单稳态触发器的相关内容，并详细分析暂稳态和稳态的工作时间要点。
通过阅读本文，读者将有机会深入了解555单稳态触发器，并在实际应用中灵活运用，从而为电子技术领域的发展贡献自己的力量。
1.2文章结构文章结构部分应该包含以下内容：文章结构部分旨在介绍整篇文章的组织结构，以便读者了解文章内容的脉络。
本文共分为引言、正文和结论三个主要部分。
引言部分将简要概述文章的主题和目的，引领读者对文章的整体背景有所了解。
同时，还将介绍文章结构的安排，让读者对整个文章的脉络和逻辑有所把握。
正文部分是文章的核心部分，将详细介绍如何理解和应用555单稳态触发器的暂稳态和稳态的工作时间。
其中，2.1节将对单稳态触发器进行介绍，包括原理、结构和工作方式等内容；2.2节将重点讨论暂稳态的工作时间要点，包括暂稳态的产生、持续时间的计算方法等；2.3节将重点讨论稳态的工作时间要点，包括稳态的维持时间、重复周期等。
数字电子电路分析与应用)4-3单稳态触发器
触发器在暂稳态结束后，会进入 一个稳定的状态，此时触发器的 输出状态保持不变。
触发器的波形变换功能
01
02
03
脉冲整形
利用触发器可以将不规则 的输入信号转换成具有特 定波形和频率的输出信号。
信号分离
可以将一个连续的输入信 号分离成多个脉冲信号， 实现信号的分离和整形。
信号分频
利用触发器可以将输入信 号的频率降低，实现信号 的分频。
输出脉冲宽度稳定，受电源电压和温度变化影响较小。
单稳态触发器的优势与不足
• 输出脉冲幅度大，驱动能力强。
单稳态触发器的优势与不足
不足
输出脉冲的上升沿和下降 沿不陡峭，可能会影响后 续电路的工作。
输出脉冲宽度固定，无法 调节。
电路的延迟时间受元件参 数影响较大，不易精确控 制。
单稳态触发器的发展趋势
恢复时间
指从输出状态改变后，输出回到稳定状态所需的时间。
影响因素
触发器的电路结构和参数，以及上一次触发后的余振影响。
选择依据
根据实际应用需求，选择具有较短恢复时间的单稳态触发器，以 提高工作效率。
重复频率
重复频率
指单位时间内触发器能够重复工 作的次数。
影响因素
触发器的电路结构和参数，以及 电源电压和环境温度等外部条件。
03 单稳态触发器的应用
定时器
定时器
单稳态触发器可以用于定时器电路， 通过设定输入脉冲的宽度和延迟时间 ，实现定时控制。
定时器应用
定时器在各种电子设备和系统中有着 广泛的应用，如微波炉、烤箱、洗衣 机等家电的计时功能，以及计算机和 通信设备的时钟信号等。
脉冲整形
脉冲整形
单稳态触发器可以对输入脉冲进行整形，通过调整输出脉冲的宽度和形状，以 满足特定电路的要求。
单稳态触发器
《数字电子技术》
2.1 微分型单稳态触发器 2.2 集成单稳态触发器 2.3 单稳态触发器的应用
单元2 单稳态触发器
引言
《数字电子技术》
单稳态触发器是输出有一个稳态和一个暂稳态的电路。 它不同于触发器的双稳态。单稳态触发器在无外加触发信 号时处于稳态。在外加触发信号的作用下，电路从稳态进 入到暂稳态，经过一段时间后，电路又会自动返回到稳态。 暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发信 号无关。单稳态触发器在触发信号的作用下能产生一定宽 度的矩形脉冲，广泛用于数字系统中的整形、延时和定时。
单元2 单稳态触发器
2.1 微分型单稳态触发器
1、工作原理
《数字电子技术》
（1）稳态
在无触发信号（uI为高电平）且R＜ ROFF时，G2门关闭，uO2输出高电平；G1门 全1出0，uO1为低电平，电路处于稳态。
工作波形
单元2 单稳态触发器
2.1 微分型单稳态触发器
1、工作原理
《数字电子技术》
（2）暂稳态
tW ≈ 0.7RC 在应用微分型单稳态触发器时对触发信号uI的脉宽和
周期要有一定的限制。即要求脉宽要小于暂稳态时间，周 期要大于暂稳态加恢复过程时间，这样才能保证电路正常 工作。
单元2 单稳态触发器
2.2 集成单稳态触发器
《数字电子技术》
集成单稳态触发器根据工作状态的不同可分为不可重复触发和可重复
逻辑符号
引脚排列
单元2 单稳态触发器
2.2 集成单稳态触发器
《数字电子技术》
74LS121的 功能表
1、触发脉冲 74LSl21有两种触发方式，可以上升沿触发，也可下降沿触发。
（1）上升沿触发时，触发脉冲应从B端输入，且A1和A2中至少有一 个为低电平。此时，电路由稳态翻转W延时即可得一负脉冲 。因此利
单稳态触发器
单稳态触发器特点：电路有一个稳态、一个暂稳态。
在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。
暂稳态不能长久保持，由于电路中RC延时环节的作用，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。
暂稳态的持续时间取决于RC电路的参数值。
单稳态触发器的这些特点被广泛地应用于脉冲波形的变换与延时中。
一、门电路组成的微分型单稳态触发器1. 电路组成及工作原理微分型单稳态触发器可由与非门或或非门电路构成，如下图。
与基本RS触发器不同,(a)由与非门构成的微分型单稳态触发器 (b)由或非门构成的微分型单稳态触发图6.7微分型单稳态触发器构成单稳态触发器的两个逻辑门是由RC耦合的，由于RC电路为微分电路的形式，故称为微分型单稳态触发器。
下面以CMOS或非门构成的单稳态触发器为例，来说明它的工作原理。
⑴ 没有触发信号时，电路处于一种稳态没有触发信号时，为低电平。
由于门输入端经电阻R接至，因此为低电平; 的两个输入均为0，故输出为高电平，电容两端的电压接近0V，这是电路的“稳态”。
在触发信号到来之前，电路一直处于这个状态：, 。
⑵ 外加触发信号，电路由稳态翻转到暂稳态当时，的输出由1 0，经电容C耦合，使,于是的输出v02 =1, 的高电平接至门的输入端，从而再次瞬间导致如下反馈过程：这样导通截至在瞬间完成。
此时，即使触发信号撤除（），由于的作用，仍维持低电平。
然而，电路的这种状态是不能长久保持的，故称之为暂稳态。
暂稳态时，，。
⑶ 电容充电，电路由暂稳态自动返回至稳态在暂稳态期间，电源经电阻R和门的导通工作管对电容C充电，随着充电时间的增加增加，升高，使时，电路发生下述正反馈过程（设此时触发器脉冲已消失）：迅速截止，很快导通，电路从暂稳态返回稳态。
, 。
暂稳态结束后，电容将通过电阻R放电，使C上的电压恢复到稳定状态时的初始值。
在整个过程中，电路各点工作波形如图6.8所示。
图6.8 微分型单稳态触发器各点工作波形2. 主要参数的计算(1) 输出脉冲宽度暂稳态的维持时间即输出脉冲宽度，可根据的波形进行计算。
单稳态触发器
同时输出返回到
的状态。
此后电容C通过电阻R和G2门的导通电路放电， 最终使电容C上的电压恢复到稳定状态时的初始 值，电路从暂稳态回复到稳态。
2．电路波形 uI
0 uO1
uI02 UDD UTH
0
uO
tw
tw
0
t1 t2
t
t UDD+ΔU
t
t
由波形图可知，若uI的正脉宽大于暂态脉宽tw，在电 路由暂态返回到稳态时，由于门G1被uI封锁住了， 会使输出uO的下降沿变缓，波形质量下降。 此时可以在单稳态触发器的输入端加一个RC微分电路，
当输入触发脉冲uI上升到G1门的阈值电压UTH，电路中 将产生如下正反馈过程： uI↑→ uO1↓→ uI2↓→ uO↑ 则门G1迅速导通，uO1很快 从高电平跳变为低电平 ，而由于电容C两端的电压不能 突变，所以uI2也同时跳变为低电平，门G2截止，输出 uO跳变为高电平。
此时即使触发信号uI撤除（即uI变为低电平），uO仍维 持高电平。 但电路的这种状态不能长久保持，所以叫做暂稳态。
数字电子技术基础
单稳态触发器
单稳态触发器
1.1 门电路构成的单稳态触发器 1.2 集成单稳态触发器
单稳态触发器--只有一个稳定状态的触发器。
特点：在未加触发脉冲前，电路处于稳定状态； 在触发脉冲到来时，电路由稳定状态翻转为暂 稳定状态，停留一段时间后，电路又自动返回 稳定状态。
暂稳定状态维持的时间长短，取决于电路的 参数（RC），与触发脉冲无关。
另外要注意，对于不同逻辑门组成的单稳态触发器， 电路的触发信号和输出脉冲是不一样的。
3．电路主要参数计算
（1）输出脉冲宽度tw。 由波形图知，输出脉冲宽度tw为电容C充电过程。 即uI2从0V上升到UTH所需的时间。
单稳态触发器实验报告
单稳态触发器实验报告单稳态触发器实验报告引言单稳态触发器是一种重要的电子元件，广泛应用于数字电路和计算机科学领域。
本实验旨在通过实际操作和观察，深入理解单稳态触发器的工作原理和应用。
实验目的1. 学习单稳态触发器的基本原理；2. 掌握单稳态触发器的实际应用；3. 理解单稳态触发器在数字电路中的作用。
实验器材1. 单稳态触发器芯片；2. 电路板；3. 电源；4. 示波器；5. 电阻、电容等元件。
实验步骤1. 搭建单稳态触发器电路：将单稳态触发器芯片连接到电路板上，并根据电路图连接所需的电阻、电容等元件。
2. 接通电源：将电路板连接到电源上，并调节电源的电压和电流。
3. 示波器连接：将示波器的探头连接到电路板上，以便观察电路的波形。
4. 实验观察：通过改变电路中的元件数值和连接方式，观察单稳态触发器的工作状态和输出波形的变化。
5. 记录实验数据：记录每次实验的电路参数、观察到的波形和实验结果。
实验结果与分析在实验过程中，我们通过改变电容值和电阻值，观察到了单稳态触发器的工作状态和输出波形的变化。
当电容值较小或电阻值较大时，触发器的输出波形呈现较长的稳态，即保持在高电平或低电平的时间较长。
而当电容值较大或电阻值较小时，触发器的输出波形呈现较短的稳态，即保持在高电平或低电平的时间较短。
通过实验观察和数据记录，我们发现单稳态触发器在数字电路中具有重要的应用。
例如，在计算机的存储器中，单稳态触发器可以用于控制存储单元的写入和读取操作，确保数据的正确传输和存储。
此外，在通信系统中，单稳态触发器也被广泛应用于数据的解码和编码过程中，提高数据传输的可靠性和稳定性。
结论通过本次实验，我们深入了解了单稳态触发器的工作原理和应用。
实验结果表明，单稳态触发器的输出波形受电容和电阻的数值影响，可以根据实际需求进行调节和控制。
单稳态触发器在数字电路和计算机科学领域具有重要的作用，能够提高数据传输的可靠性和稳定性。
实验中我们还发现，单稳态触发器的稳态时间和触发时间与电容和电阻的数值相关，这为进一步的研究和应用提供了指导。
单稳态触发器有哪些_单稳态触发器工作原理介绍
单稳态触发器有哪些_单稳态触发器工作原理介绍
单稳态触发器工作特点①电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。
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与RC参数值有关。
单稳态触发器分类按电路形式不同：
1、门电路组成的单稳态触发器
2、MSI集成单稳态触发器
3、用555定时器组成的单稳态触发器
工作特点划分：
1、不可重复触发单稳态触发器
2、可重复触发单稳态触发器电
单稳态触发器工作原理当输入Vi保持高电平时，Ci相当于断开。
输入Vi‘由于Ri的存在而为高电平Vcc。
此时，①若定时器原始状态为0，则集电极输出（7脚）导通接地，使电容C放电、Vc=0，即输入6脚的信号低于2/3Vcc，此时定时器维持0不变。
②若定时器原始状态为1，则集电极输出（7脚）对地断开，Vcc经R向C充电，使Vc 电位升高，待Vc值高于2/3Vcc时，定时器翻转为0态。
结论：单稳态触发器正常工作时，若未加输入负脉冲，即Vi保持高电平，则单稳态触发器的输出V o一定是低电平。
单稳态触发器的工作过程分为下面三个阶段来分析，图为其工作波形图：
①触发翻转阶段：
输入负脉冲Vi到来时，下降沿经RiCi微分环节在Vi’端产生下跳负向尖脉冲，其值低于负向阀值（1/3Vcc）。
由于稳态时Vc低于正向阀值（2/3Vcc），固定时器翻转为1，输出V o为高电平，集电极输出对地断开，此时单稳态触发器进入暂稳状态。
②暂态维持阶段：。
单稳态触发器
课题: 单稳态触发器课时: 讲/练二课时（1）教学要求:（2）理解单稳态触发器的工作原理；（3）掌握输出波形周期的估计。
教学过程:一、微分型单稳态触发器单稳态触发器的功能特点: 只有一个稳定状态的触发器。
如果没有外来触发信号, 电路将保持这一稳定状态不变。
只有在外来触发信号作用下, 电路才会从原来的稳态翻转到另一个状态。
但是, 这一状态是暂时的, 故称为暂稳态, 经过一段时间后, 电路将自动返回到原来的稳定状态。
功能: 常用于脉冲的整形和延时。
电路组成:vo经过R、C组成的微分电路, 耦合到门G2的输入端, 故称微分型单稳态电路。
2）工作原理:3）1）电路的稳态: 无触发信号输入时, vI为高电平。
由于电阻R很小, B端相当于接地, 门G2的输入信号为低电平0, vo输出高电平1态。
电路的暂稳态: 当输入端A加入低电平触发信号时, 门G1的输出为高电平1, 通过电容C耦合, 门G2的输入信号为高电平1, vo输出低电平0态。
暂稳态期间：vo1高电平对C充电, 使B端的电平也逐渐下降。
自动恢复为稳态：当B端的电平下降到关门电平时, 门G2关闭, 输出电压又上跳为高电平。
输出脉冲宽度: TW≈0.7RC。
二、集成单稳态触发器－CT74121（一）外引线排列及引出端符号Q: 暂稳态正脉冲输出端；Q: 暂稳态负脉冲输出端；TR＋: 为正触发（上升沿触发）输入端；TR一A.TR一B: 两个负脉冲（下降沿触发）输入端；Cext: 为外接电容端；Rint: 为内电阻端；Rext/Cext: 为外接电阻和电容的公共端；Vcc、GND.NC。
（二）逻辑功能及简要说明1.外引线排列图:2.输出脉冲宽度TW由定时元件R、C决定。
TW≈0.7RC。
作业: P26713－9、13－10。
单稳态触发器 (2)
单稳态触发器概述单稳态触发器（Monostable Multivibrator），又称单谐振触发器或单稳态多谐振器，是一种基本的数字电路元件。
它在输入触发信号的边沿出现时，会在一定的时间间隔内产生一个输出脉冲。
单稳态触发器有广泛的应用，特别是在数字电路中的计算机系统、通信系统和控制系统中，扮演着重要的角色。
工作原理单稳态触发器由一个RS触发器加上一个RC电路组成。
当输入端的触发信号进行边沿触发时，RS触发器的状态发生改变，导致输出信号产生脉冲。
而RC电路则决定了脉冲的宽度。
触发信号在上升沿或下降沿时，通过一个比较器来将信号转换为高电平或低电平。
触发信号的上升沿或下降沿引起比较器输出瞬时反转，导致RS触发器的状态发生改变。
RS触发器的状态改变会导致输出脉冲的产生。
在输出脉冲的持续时间方面，RC电路起到了关键的作用。
RC电路由一个电阻和一个电容组成，当输入端的触发信号引起RS触发器状态改变时，电容开始充电，通过选择合适的电阻和电容值，可以控制电容充电的时间，从而控制输出脉冲的持续时间。
应用单稳态触发器在数字电路中有着广泛的应用。
常见的应用包括： 1. 脉冲生成器：单稳态触发器能够生成一定宽度的脉冲信号，可以用于时序控制和时序检测。
2. 边沿检测器：单稳态触发器可以检测输入信号的边沿，用于时序检测。
3. 延时器：通过调整RC电路的参数，可以实现不同的延时效果，在单片机、微控制器等系统中常用于延时应用。
4. 脉宽测量器：利用单稳态触发器的特性，可以对输入信号的脉冲宽度进行测量。
优点和缺点单稳态触发器具有以下优点： - 可靠性高：由于是基于硅片制造的集成电路，因此具有高可靠性和稳定性。
- 可控性强：通过调整RC电路的参数，可以灵活控制输出脉冲的宽度和时间间隔。
- 适用范围广：可以应用于不同的数字电路设计中，满足不同的需求。
然而，单稳态触发器也存在一些缺点： - 成本较高：由于是集成电路，制造工艺复杂，因此成本相对较高。
6.3~7单稳态触发器和施密特触发器
7 5KΩ
截止 (地) 地1
由555定时器组成的单稳态触发器工作原理 555定时器组成的单稳态触发器工作原理 +UCC R1 5 6 ui
1
UCC 8
5KΩ
4 (复位端 复位端) 复位端
∞ 0 1
RD Q SD Q
VA
5KΩ
+ C1+ +
0 稳定状态 1 0 1
2
VB
T
∞ 0 1
C2+
3uO Q=1 Q=0
RD=1 SD=1
t
保持" 保持"0" 态
+UCC R
ui
RD=0 SD=1 Q=0 t Q=1
μ 0.01 F
ui uC
C RD=1 SD=0
. .
Q=1
5 8 4 6 3 2 71
uO
2/3UCC
uC uO
.
t
暂稳态
T截止 截止 Q=0 C充电 充电 因此暂稳态的长短 取决于RC时间常数 取决于 时间常数
+ ∞u 0 +
-
控 制 逻 辑
时钟
�
1. 转换原理 (待转换的模拟电压) UI 待转换的模拟电压) 试探电压 UA
D/A转换器 D/A转换器 清0,置数 砝码是 否保存 数码寄存器 "1"状态是否保留 控制端 清0,置数 顺序脉冲发生器 放哪一 个砝码 N位A/D转换器,转换一次需要n+2个时钟脉冲周期 A/D转换器 转换一次需要n+2个时钟脉冲周期 转换器, CP(移位命令 CP(移位命令) 移位命令)
uc
>2/3 UCC
7 5KΩ
单稳态触发器
uo2
思考 ： uo2 又该如何呢 ?
0
t
t
2
ui 01
1
10 uo1 R 1
10
A C
2
1 uo2
ui
0
+5V
uo1
t1
t3
t
电容
C 的 R4
0
t
充电
uA
主要 回路 如右 图示：
T4
uo1 R A
UT
0
＋ uo2
T5
－C
0
t
t t
2
停留在暂稳态的时间 与电路参数的关系：
ui
0
uo1
t1
t3
t
ui
uo
RS
1
3
10
0
uo1
t
uo011
uo2
2
R 10
A
U
10 100
0
t
C
uo2
＋－
一旦出现 uA < UT ，
立即有 A＝0，电路 中其它各点的状态 也会跟着变化 。
0
uA
UT 0U
t
t 电容电压 再不怎突么变变!?
uo
RS
1
3
+5V
10
uo011
uo2
2
R 10 R4
A
10 100
T4
+5V
UT
从此，电容C将
0
t
进入充电过程 ，
uo2
思考 ： uo2 又该如何呢 ?
0
t
t
2
ui
10
1
0 uo1 R 1
10
单稳态触发器
2.按工作特点
可重复触发单稳态触发器
一、用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器
1. 电路 CMOS与非门构成的微分型 单稳态触发器 稳态为1
vO1 G1 & vI Cd vd Rd vO 1 D vI2 R G2
vI
CMOS或非门构成的微分型 单稳态触发器
稳态为0
vO1 G1 ≥1 Cd vd Rd 1 Dv I2 v C R VDD C vO G2
8.2 施密特触发器
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。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（VT+）和负向阈值电压（VT-） 。
vO VOH
1
vo VOH
vO vI
1
t
vI
Cd
tw
0 t1 t2 t
vd Rd
D vI2 v C R VDD
3.主要参数的计算
tW
⑴ 输出脉冲宽度tw C ( )C ( 0 ) RC ln C ( ) V TH
vI 0 vd 0 vO
1
t
vC(0+) = 0；vC() =VDD =RC, VTH = VDD /2 V DD 0 t w RC ln V DD V TH = RCln2
vI
vO
VOL o VT- VT+ vI
VOL O
VT－ VT+
vI
同相输出施密特触发器
反相输出施密特触发器
一、用门电路组成的施密特触发器
1.电路组成
R2 R1 G1 1 G2 1 vO vO1
第二节 单稳态触发器
＆ ui G1
Q C
＆
Q
ui
R
a
G2 o t
ui o Q o Q tP o c
Q t
o
Q t tP
t
o
t b
t
积分型单稳态触发器
ui
1
R
＆
Q
C
13-9 积分型单稳态触发器
二、单稳态触发器的应用
单稳态触发器可广泛应用于： 脉冲的整形 定时 延时
单稳态触发器作定时电路的应用
ui uo o uA tP o uA uB 单稳电路 o ui a o b 13-10 单稳态触发器作定时电路的应用 a.逻辑图 b.波形图 t tP ＆ t
t
uB
单稳态触发器延时
a
tP
三、集成单稳态触发器
主要参数
（1）正向阈值电压UT＋ （2）负向阈值电压UT－ （3）输入脉冲上升或下降速度 （4）输入脉冲宽度tw （5）外接定时电阻Rext （6）外接定时电容
CT74121集成单稳态触发器
第二节 单稳态触发器
一、TTL与非门组成的微分型单稳态触发器
二、单稳态触发器的应用 三、集成单稳态触发器
一、TTL与非门组成的微分型单稳态触 发器
1.电路组成 图13-8所示两个与非门G1和G2 首尾相接，G1到G2用RC微分电路耦合，G2到G1直
接耦合。RC微分电路完成暂稳态的定时。该电路
单稳态触发器
16
第 12 章
3.脉冲整形
脉冲波形的产生和整形
将外形不规则的脉冲作触发脉冲，经单稳输出，可获 得规则的脉冲波形输出。
2019年1月1日星期二
17
第 12 章
脉冲波形的产生和整形
12.3 施密特触发器
主要要求：
理解施密特触发器的概念和特点
掌握施密特触发器的传输特性和应用
2019年1月1日星期二
不可重复触发型
可重复触发型
74121、74221、74LS221 都是不可重复触发的集成单 稳态触发器，而74122、 74LS122、74123、 74LS123等属于可重复触发 的集成单稳态触发器。
在tw时间内再次触发 将持续暂稳态。
2019年1月1日星期二
11
第 12 章
脉冲波形的产生和整形
2019年1月1日星期二
33
第 12 章
脉冲波形的产生和整形
2.施密特触发器 将555的uI1（2脚）与uI2（ 6脚）连接在一起作输入uI， UREF（4脚）与 R D（5脚）都不起作用时，就构成了一个 施密特触发器。其中3脚为输出。 可以构成波形变换、波形整形、鉴幅等多种电路。
波形变换
2019年1月1日星期二
18
第 12 章
脉冲波形的产生和整形
12.3.1 用门电路组成的施密特触发器
施密特触发器有两个稳定的工作状态，所以是双稳态触发 器的一种。但是又不同于一般的双稳态触发器，其两个稳 态互相翻转所需的输入信号电平不相同，具有滞后电压传 输特性，即回差特性。如图12.1.1所示其输出信号与输入 信号关系的电压传输特性曲线图。
2019年1月1日星期二
31
单稳态触发器
第I阶段:
P2+被按下时，输出 由0－>1，123不会被 触发；此时192的清零 有效，将实现清零
此处P2+ 是指手时， 输出由1－>0， 123被触发，输 出暂态1，使 192CD为1；同 时192的清零无 效，开始计数
第I阶段:
P2+被按下时，输出 由0－>1，123不会被 触发；此时192的清零 有效，将实现清零
单稳态触发器
没有触发脉冲时，触发器输出端可以保 持的状态，就是稳态
单稳态触发器只有一个稳态；在触发脉 冲作用下，单稳态触发器由稳态翻转到 暂态；暂态保持一段时间后，将自动变 回稳态。
暂态维持的时间就是单稳态触发器的输 出脉宽
一、实验目的
掌握单稳态触发器的功能和相关概念 掌握单稳态触发器输出脉宽的计算方法
器；如果用10Hz方波作为计数脉冲，则192计数的值就是以 0.1秒为单位的时间。两片192可以计时到9.9秒，大于123的输 出脉宽
若让192的计数从123暂态起始时开始，暂态结束时停止并保 持供读数，则可用来对123的暂态时间进行测试
整个过程应当是
192清零－>123暂态开始，192开始计数－>123暂态结束，192保持计
触发器 1
触发器 2
A门 B门
C门
需要嘀嘟声的音源，即首先要产生2种不同频率的声音。可 采用161对10kHz分频，在161的Q3~Q0得到4种不同频率的方 波。
选取Q1为嘀音源（频率为10/4=2.5kHz)，Q2为嘟音源(频率 为10/8=1.25kHZ)
对方波可以采用逻辑门来控制是否输出，即门控；如采用 与(非)门，则开门信号为1，方波通过，关门信号为0，方 波不能通过。
单稳态触发器
3．正常工作条件：输入正脉冲vI的宽度tpI一定要大于单 稳态的输出脉冲宽度tp。
4．弱点的积分型单稳电路。
14.2.2 单稳态触发器集成电路简介 一、CT74121型单稳态触发器简介
1．引线排列
2．功能
•说明：×表示任意值；↓表示电平从高到低的跳变；↑ 表示电平从低到高的跳变；
（2）外加触发信号，电路翻转为暂稳态
设稳态时vI为低电平。当vI电平由低变高时，由于vC不能 突变仍保持高电平，则使vO电平从高变低；随电容C的放电 过程进行，vC将下降，维持G2开通的条件将被破坏，因此G2 开通的状态是暂时的，是暂稳态；
（3）自动返回到稳态
当vC下降到关门电平时，G2由开通返回到关闭状态， vO由低电平返回到高电平。
冲变窄，由tp变为tp′。 •此芯片具有重复触发功能，可使输出脉冲加宽。
外加负脉冲终止输出脉冲
重触发脉冲加宽输出脉宽
3．功能表
14.2.3 单稳态触发器应用举例 单稳态触发器在脉冲系统中有着广泛的应用。 例：由CT74LS123组件接成的两级单稳态定时电路。
工作波形：
“高”表示高电平脉冲；“低”表示低电平脉 冲•使。用：Cext是外接电容端，Rint是内部电阻端，Rint／ Cext是外接电阻和电容公共端。 单稳态触发器输出脉冲的宽度由定时元件R和C决定。
接法：
二、CT74LS123双单稳态触发器简介 1．引脚排列 2．使用 •在直接复位端输入低电平脉
冲，可提前终止输出脉冲，迫使脉
14.2 单稳态触发器
14.2.1 用与非门组成的单稳态触发器 14.2.2 单稳态触发器集成电路简介 14.2.3 单稳态触发器应用举例
14.2 单稳态触发器
单稳态触发器：有一个稳定状态和一个暂稳态的触发器。
单稳态触发器
单稳态触发器(双击自动滚屏)我们知道，因为触发器有两个稳定的状态，即0和1，所以触发器也被称为双稳态电路。
与双稳态电路不同，单稳态触发器只有一个稳定的状态。
这个稳定状态要么是0，要么是1。
单稳态触发器的工作特点是：(1)在没有受到外界触发脉冲作用的情况下，单稳态触发器保持在稳态；（2）在受到外界触发脉冲作用的情况下，单稳态触发器翻转，进入“暂稳态”。
假设稳态为0，则暂稳态为1。
（3）经过一段时间，单稳态触发器从暂稳态返回稳态。
单稳态触发器在暂稳态停留的时间仅仅取决于电路本身的参数。
微分型单稳态触发器[图6.3.1]包含阻容元件构成的微分电路。
因为CMOS门电路的输入电阻很高，所以其输入端可以认为开路。
电容和电阻构成一个时间常数很小的微分电路，它能将较宽的矩形触发脉冲变成较窄的尖触发脉冲。
稳态时，等于0，等于0，等于，等于0，等于，电容两端的电压等于0。
触发脉冲到达时，大于，大于，等于0，等于0，等于，电容开始充电，电路进入暂稳态。
当电容两端的电压上升到时，即上升到时，等于0，电路退出暂稳态，电路的输出恢复到稳态。
显然，输出脉冲宽度等于暂稳态持续时间。
电路退出暂稳态时，已经回到0（这是电容和电阻构成的微分电路决定的），所以等于，等于，电容通过输入端的保护电路迅速放电。
当下降到时，电路内部也恢复到稳态。
图6.3.1 微分型单稳态触发器图6.3.5 积分型单稳态触发器积分型单稳态触发器[图6.3.5]包含阻容元件构成的积分电路。
稳态时，等于0，、和等于。
触发脉冲到达时，等于，等于，仍等于，等于，电容开始通过电阻放电，电路进入暂稳态。
当电容两端的电压下降到时，即下降到时，等于，电路退出暂稳态，电容的放电过程要持续到触发脉冲消失。
回到后，又变成，电容转为充电。
当上升到后，电路内部也恢复到稳态。
图6.3.8 集成单稳态触发器74121的逻辑图在普通微分型单稳态触发器的基础上增加一个输入控制电路和一个输出缓冲电路就可以构成集成单稳态触发器[图6.3.8]。
单稳态触发器课件
脉冲整形
总结词
单稳态触发器可以对输入的脉冲信号 进行整形，改变其脉冲宽度或脉冲周 期。
详细描述
利用单稳态触发器的暂态保持功能， 可以对输入的脉冲信号进行整形，改 变其脉冲宽度或脉冲周期，以满足不 同电路对脉冲信号的要求。
信号分离
总结词
单稳态触发器可以对复杂的信号进行分离，提取出所需的单个信号。
详细描述
输出信号的特性
输出信号的稳定性
单稳态触发器的输出信号应该是稳定 的，即在触发器触发后，输出信号应 该保持在一个恒定的状态，直到下一 次触发。
输出信号的延迟时间
单稳态触发器有一个延迟时间，即从 输入信号触发到输出信号稳定所需的 时间。延迟时间的长短会影响触发器 的性能，需要根据实际需求进行优化 。
电路参数的设计
分类与比较
分类
根据电路结构和工作原理，单稳 态触发器可分为施密特触发器和 多谐振荡器等类型。
比较
施密特触发器主要用于信号整形 和阈值检测，而多谐振荡器主要 用于产生脉冲信号。
02
单稳态触发器的应用
定时器
总结词
单稳态触发器可以用于产生精确的时间延迟，具有定时功能 。
详细描述
在电路中，单稳态触发器可以在输入信号的作用下，从稳态 翻转到暂态，并在一定时间后自动返回到稳态。这段时间即 为单稳态触发器的定时时间，可以用来实现精确的时间延迟 和定时操作。
特点
单稳态触发器具有暂态和稳态两个工作状态，当输入信号触发时，电路进入暂 态，经过一定时间后自动返回稳态。
工作原理
01
02
03
输入信号触发
当输入信号达到一定幅度 时，单稳态触发器由稳态 转换为暂态。
暂态过程
在暂态过程中，电路输出 信号的幅度和时间由电路 的RC时间常数决定。
由门电路构成的单稳态触发器
（1）没有触发信号时电路工作在稳态 当没有触发信号时，ui为低电平。因为门G2的输入端经电阻R接至VDD，VA为高电平，因 此uo2为低电平；门G1的两个输入均为0，其输出uo1为高电平，电容C两端的电压接近为0。 这是电路的稳态，在触发信号到来之前，电路一直处于这个状态：uo1＝1，uo2＝0。
电路的改进
VDD
ui C1
G1
R
o1
uA
当ui的宽度很宽时，可在单稳态触发器的输入端加一 个RC微分电路，否则，在电路由暂稳态返回到稳态 时，由于门G1被ui封住了，会使uo2的下降沿变缓。
Rext /C ext
VCC
NC Cext NC Rin Q
14 13 12 11 10 9 8 74122
由门电路构成的单稳态触发器
单稳态触发器在数字电路中一般用于定时（产生一定 宽度的矩形波）、整形（把不规则的波形转换成宽度、幅 度都相等的波形）以及延时（把输入信号延迟一定时间后 输出）等。单稳态触发器具有下列特点：
（1）电路有一个稳态和一个暂稳态。 （2）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳 态。 （3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时 间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与 触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。
1
0
1 0
脉冲宽度：tw=0.7RC
（3）电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态 在暂稳态期间，VDD经R和G1对C充电，C上的电荷逐渐增多，使uA升高。当uA上升到阈值 电压UT时，G2的输出uo2由1变为0。这时G1输入触发信号已经过去，G1的输出状态只由uo2 决定，所以G1又返回到稳定的高电平输出。uA随之向正方向跳变，加速了G2的输出向低 电平变化。使电路退出暂稳态而进入稳态，此时uo1＝1，uo2＝0。
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3. TTL集成单稳态触发器电路74121的功能及其应用 74121是一种不可重复触发的单稳态触发器，它 外接定时 既可采用上升沿触发，又可采用下降沿触发，其内 触发输 元件引脚 内部电 部还设有定时电阻Rint(约为2k )。 入端 输出端 阻引脚 表6-1 74121电路的功能表
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6.3
单稳态触发器
结束 放映
6.3.1 用集成门电路构成的单稳态触发器 6.3.2 集成单稳态触发器 6.3.3 单稳态触发器的应用
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1
复习
脉冲电路的研究重点与数字电路有何不同？ 常用脉冲波形的产生与变换电路有哪些？ 周期性矩形波的主要参数？ 施密特触发器的特点和主要应用？
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2010-9-14 11
6.3.2
集成单稳态触发器
用集成门电路构成的单稳态触发器虽然电路简 单，但输出脉冲宽度的稳定性较差，调节范围小， 而且触发方式单一。因此实际应用中常采用集成单 稳态触发器。 1. 输入脉冲触发方式 上升沿触发 下降沿触发
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12
2. 不可重复触发型与可重复触发型
2
6.3
工作特点：
单稳态触发器
第一，它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态； 第二，在外加脉冲作用下，触发器能从稳态翻转 到暂稳态； 第三，在暂稳态维持一段时间后，将自动返回稳 态，暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数， 与外加触发信号无关。 例：楼道的路灯 。
2010-9-14 3
6.3.1 用集成门电路构成的单稳态触发器
图6-16
74121的电路符号
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功能： （1）触发方式：
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15
（2）定时元件接法：
图(b)：用内部电阻 ： 图(a)：外接电阻 ： R＝Rint 约为 约为2k )。 ＝ 。 R=Rext（1.4~40k 图6-17 74121应用电路(约为 ）。 输出脉冲uO的宽度：tw ≈ 0.7RCext 外接电容Cext一般取值范围为10 pF～10F，在 ～ 要求不高的情况下最大值可达1000F。
1. 电路组成及工作原理 暂稳态是靠RC电路的充放电过程来维持的。 由于图示电路的RC电路接成微分电路形式， 故该电路又称为微分型单稳态触发器。
图6-14 集成门电路构成的单稳态触发器
（1） 输入信号uI为0时，电路处于稳态。 uI2=VDD，uO=UOL =0，uO1＝UOH =VDD。 ， （2）外加触发信号，电路翻转到暂稳态。 当uI产生正跳变时，uO1产生负跳变，经过电容C 耦合，使uI2产生负跳变，G2输出uO产生正跳变；uO 的正跳变反馈到G1输入端，从而导致如下正反馈过程：
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使电路迅速变为G1导通、G2截止的状态，此时， 电路处于uO1=UOL、uO=uO2=UOH的状态。然而这一 状态是不能长久保持的，故称为暂稳态。
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6
（3）电容C充电，电路由暂稳态自动返回稳态。 在暂稳态期间，VDD经R对C充电，使uI2上升。 当uI2上升达到G2的UTH时，电路会发生如下正反馈过 程：
2010-9-14 16
6.3.3 单稳态触发器的应用
单稳态触发器的主要应用是整形、定时和延时。 1. 脉冲延时 如果需要延迟脉冲的触发时间，可利用单稳 电路来实现。
图6-18 单稳电路的延时作用 uO的下降沿比uI的下降沿延迟了 w的时间。 的下降沿比 的下降沿延迟了t 的时间。 2010-9-14 Nhomakorabea17
2. 脉冲定时 单稳态触发器能够产生一定宽度tw的矩形脉冲， 利用这个脉冲去控制某一电路，则可使它在tw时间 内动作(或者不动作)。
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图6-19 脉冲定时
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作业题
6-3
2010-9-14
19
2010-9-14 10
（3）最高工作频率fmax（或最小工作周期Tmin） 设触发信号的时间间隔为T，为了使单稳态触发 器能够正常工作，应当满足T ＞ tw +tre 的条件，即 Tmin= tw +tre。因此，单稳态触发器的最高工作频率为 fmax = 1/ Tmin = 1/（tw +tre） （ 3. 对输入触发脉冲宽度的要求 在使用微分型单稳态触发器时，输入触发脉冲uI的 宽度tw1 应小于输出脉冲的宽度tw ，即tw1 ＜ tw ，否则电 路不能正常工作。 如出现tw1 ＞ tw 的情况时，可在触发信号源uI 和G1 输入端之间接入一个RC微分电路。
图 （ a） 为不可重复 ） 图（b）为可重复 触发型单稳态触发器 该电路在触发进入 暂稳态期间如再次被 触发 ， 则输出脉冲宽 型触发单稳态触发器 该电路在触发进入暂 稳态期间如再次受到触 发 ， 对原暂稳态时间没 有影响， 有影响 ， 输出脉冲宽度
度可在此前暂稳态时 tw 仍从第一次触发开始 因此， 因此 ， 采用可重复触发单稳态触发器时能比较 间 的 基 础 上 再 展 宽 tw 。 计算。 计算。 2010-9-14 13 方便地得到持续时间更长的输出脉冲宽度。 方便地得到持续时间更长的输出脉冲宽度。
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使电路迅速由暂稳态返回稳态，uO1=UOH、uO= uO2=UOL。 从暂稳态自动返回稳态之后，电容C将通过电 阻R放电，使电容上的电压恢复到稳态时的初始值。
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图6-15 单稳态触发器工作波形
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2. 主要参数 （1）输出脉冲宽度tw 输出脉冲宽度tw，就是暂稳态的维持时间。根据 uI2的波形可以计算出： tw ≈0.7RC （2） 恢复时间tre 暂稳态结束后，电路需要一段时间恢复到初始状 态。一般，恢复时间tre为（3~5）放电时间常数（通 常放电时间常数远小于RC）。