8.1 单稳态触发器解析

C
(2) 外加触发信号
vI 0 vd
d
vI
t
d =VTH
vO1
使
OI
vO
vI2
正反馈
t
vO
1
0
O1 = 0
O=1
vO1 C 1 vI2
R VDD G2
电路进入暂稳态
0
vI2
0
t
vO1
G1 1 vd v C
VDD VTH 0 vO 0
t
vI
Cd
Biblioteka BaiduRd
t1 t2 t
(3)电容充电
vI
或非门构成
2. CMOS或非门构成的微分型单稳态触发器工作原理分析 设CMOS反相器的阈值电压
VTH
VDD 2
0
I=0 (1) 没有触发信号时，
电路状态
vO1
1
vO 1 G2
O =0 O1 = 1 C =0
0
G1 1 vI Cd vd Rd
0
电路处于稳态
D v 1 I2 v C R VDD
A1 3
A2 4 B 5
Q 6
GND 7
不可重复触发的集成单稳态触发器 74XX121
tw
0 t1 t2 t
(4) 电容放电
vI
vR
0 vd

v o2
vO1
t
产生恢复过程
vO
1
0
t
1
0
vO1
t
vO C 1 G2
0 v I2 V DD V TH 0 vO
G1 1 vI Cd vd Rd
t
D v I2 v C R VDD
tw
0 t1 t2
t
3 . 主要参数的计算
（1） 输出脉冲宽度tW
t
v I
b) 外加触发信号后，电路进入暂稳态
v o1
vR
vO2
c) 电容充电，VR下降至Vth，电路由暂稳态自动返回到稳态 d) 电容放电恢复，电路回到初始状态
`
vR
vO2
vO1
vI
vCC vCC
tpi
t t
vO1 1 0 vO2
vO1
vR vth
&
& 0

1
t
t
0 vI
0 vO
1
t
0 vI2 VDD VTH 0 vO tW 0 t1 t2
t
t
t
vR t vR vR 0


vR e


t

4. 讨论
vO
(1) 在暂稳态结束(t= t2)瞬间， 门G2的输入电压I2达到 VDD+VTH
vO1
≥1 G3
vO G1 ≥1
tW
vI 0 vd 0 vO
1
t
C ( )C ( 0 ) RC ln C ( ) V TH
t
vC = 0；vC() =VDD =RC, VTH = VDD /2 (0+)
tW VDD 0 RCln VDD VTH = RCln2
0 vI2 VDD VTH 0 vO tW 0 t1 t2
两种触发方式
（3）电路连接
定时电容 定时电阻——内部 定时电阻——外部
74121功能表 A1 0 X X 1 1 A2 X 0 X 1 1 0 X X 0 B 1 1 0 X 1 1 1 Q 0 0 0 0
Q
1 1 1 1
Q 1
NC 2
14 VCC 13 NC 12 NC 11 Cext/Rext 10 Cext 9 Rint 8 NC
vI
(2) 增加门G3 (3) 采用TTL门
(4) 触发脉冲宽度
1 C R VDD
G2
VD
Cd Rd
与非门构成的微分型单稳态触发器原型电路
a) 没有触发信号时，电路处于一种稳态
`
vI
vCC
vCC
tpi
t
vO1
0 vO2
1
vO1
t
&

vR vth
& 1 vR
0
t
1 vI
vc
R
vO2 tw t1 t2
8.1 单稳态触发器
8.1.1 单稳态触发器原型电路
电路的组成及工作原理分析
暂稳态时间特性及其计算
8.1.2 集成单稳态触发器 8.1.3 单稳态触发器的应用
8.1.1 集成门构成的微分型单稳态触发器原型电路
1. 电路
vO1
vO2
vO1
1
vO2
1

&

&
vI
vc
R
vI
vc
R
与非门构成
I2
vO1
t
I2 =VTH 产生正反馈过程
vI2 vO vO1
vR
0 vd

v o2
使
O1 = 1
O=0
0
vO
1
0
t
电路由暂稳态自动返回到稳态
1
v0
I2
vO1 C 1
vO G2
t
V DD V TH 0 vO
G1 1 vI Cd vd Rd
t
D v I2 v C R VDD
vI
估算
R(0+)
R() =0
vCC vCC
tpi
t t
=RC
R(tW) = 1.4
vO1
(2) 恢复时间tre
tre 3 5
f max 1 1 Tmin tw tre
vR vth
(3) 最高工作频率 fmax
t
t
vO2 tw
t1
t2
8.1.2
集成单稳态触发器
不可重复触发
G4 & a
G5 & ≥1
G7 1 G8 1 G9 1
A1 A2
Q
1 0
0
G3 &
Q
触发信号控制电路
微分型单稳态触发器
(a) 逻辑图
输出缓冲电路
在暂稳态期间即使有触发信号输入,但由于G4门在此期间关闭， 不会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器。 输出脉冲宽度： tW≈0.7RC
(2) 功能表
vO2
vc
vR R
tw t1 t2
主要参数的计算 (1) 输出脉冲宽度tw
vR t vR vR 0 v R e
tw ln vR vR 0 vR vR t w
= 3.0
`



t

三要素公式
t
t
tW≈0.7RC
vR t vR vR 0 v R e



t
t

3 . 主要参数的计算
vI 0 vd
t
tW≈0.7RC
(2) 恢复时间tre tre 3 (3) 最高工作频率 fmax
fmax 1 1 Tmin t W tre
不可重复触发
vI
tw
vO
(a)
tw
被重复触发
可重复触发
vI
tw
vO
(b)
tw
1. 不可重复触发的集成单稳态触发器 74121
Cext Rext/Cext B G4 & a A1 A2 G1 & G2 & G5 & ≥1 G6 & Rint Rext Rint
G7 1 G8 1 G9 1
Q
G3 &
Q
触发信号控制电路
微分型单稳态触发器
输出缓冲电路
触发信号控制电路 电路的连接：
微分型单稳态触发器
(a) 逻辑图
C：外接电阻容 R：外接电阻或采用内部电阻
(1)工作原理
电路的不可重复触发特性
Cext Rext /Cext G6 & Rint Rext Rint
暂稳态: Q=1 Q=0
B G1 &
0
G2 &