用门电路构成的单稳态触发器
脉冲信号的产生及波形变换
一、 由门电路构成的多谐振荡器 二、由555定时器构成的多谐振荡器 三、 多谐振荡器的应用
3
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
一、 由门电路构成的多谐振荡器
能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。
1、RC环形多谐振荡器
G1 ui1 &
G2 ui2 & uo2
R
C
G3 ui3 & RS
uo (ui1)
动翻转的工作过程
0 ui2
t1 t2 t3
t
(uo1)
G1
G2
ui1 & ui2 & uo2
G3 ui3 &
0 uo uo2
t
R
RS
0
t
ui3
C (a) 电路图
UT
t
0
(b) 波形图
在t2时刻，uo2变为低电平，电容C开始通过电阻R放电。随着放 电的进行，ui3逐渐下降。在t3时刻，ui3下降到UT，使uo（ui1）又 由0变为1，第二个暂稳态结束，电路返回到第一个暂稳态，又 开始重复前面的过程。
24
第7章 脉冲信号的产V生DD及波形变换
ui
ui
号
发
生
器
FF1 Q1 FF2
Q2 FF14 Q14 FF15 Q15 分
C1
C1
C1
C1
频
电
f0
f1
f2
f14
f
路
32768Hz 16384Hz 8192Hz 2Hz
1Hz 17
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
模拟声响电路
VCC
R1
84
7
门电路组成的微分型单稳态触发器
门电路组成的微分型单稳态触发器单稳态触发器的特点:1. 电路中有一个稳态，一个暂稳态。
2. 在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。
3. 暂稳态是一个不能长期保持的状态，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。
1、电路组成及工作原理微分型单稳态触发器可由与非门和或非门电路组成，图1(a)、(b)分别为由与非门和或非门构成的单稳态触发器。
与基本RC 触发器不同，构成单稳态触发器的两个规律门是由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。
(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器图1 微分型单稳态触发器1. 没有触发信号时，电路处于一种稳态。
没有触发信号时，vⅠ为低电平。
由于门G2的输入端经电阻R 接VDD，因此vO2为低电平；G1的两个输入均为0，故输出vO1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始终处于这个状态：vO1=VOH，vO2=VOL。
2. 外加触发信号，电路由稳态翻转到暂稳态。
当v1正跳变上升到Vth后，开头G1的输出vO1由高变低，经电容C 耦合，使vR为低电平，于是G2的输出vO2由低电平变为高电平。
vO2的高电平接至G1门的输入端，从而在此瞬间导致如下正反馈过程：这样G1导通，G2截止在瞬间完成。
此时，即使触发信号vⅠ撤除(vⅠ变为低电平)，由于vO2的作用，vO1仍维持低电平。
然而，电路的这种状态是不能长期保持的，故称之为暂稳态。
暂稳态时，vO1=VOL，vO2=VOH。
3. 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G1的导通工作管对电容C充电，随着充电时间的增加，vC增加，使vR上升，当vR达到阈值电压Vth 时，电路发生下述正反馈过程（设此时触发器脉冲已消逝）：于是G1门快速截止，G2门很快导通，最终使电路由暂稳态返回至稳态，vO1=VOH，vO2=VOL。
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。
数字电子技术基础第五版第十章
1. 原理分析
* 稳V 态 I 0 ,V O 下 1 ,( V O 1 V O ： )V H A , V O ； H *V I后V ， O0,进入暂 V O 1 稳 0,C 开 态始 ，放电 *当放 VA 至 VTH 后V ， O1,返回稳态； V I后 C 重 ， 新 充 至 V OH
暂稳态时, Vo1,V ,Co1开始0充电
C 充电V至 I2VTH 时,VI2又引起正反馈
VI2 VO VO1
这期间vd维持低电平
电路迅速返V回 O稳 0,VO 态 1VDD,C放电至没有电压 稳， 态恢 。复
稳态 V I 0 ,V 下 d 0 ,V I ： 2 V D,V D O 0 ,(V O 1 V D)D C ,上无电 暂稳态时, Vo1,V ,Co1开始0充电
2. 性能参数计算 输出脉宽：
放电 回路
tw (R R o)C ln V V ( ( ) ) V V ( (0 t) ) (R R o)C ln V V O T H H
输出脉宽
输出脉 V O 0 时 冲间 宽 V A 从 ） 度 V O放 H 等 （ V 电 T于 的 H至 时间。
二、微分型单稳态触发器
则有： vAVTH R1R2R2VT
V TR 1R 2R2V TH(1R R 1 2)V TH
vA VT R2 R1 R2
VT+称为输入信号vI的正向阈值电压
3.当 v 从I 高电平 V逐D D渐下降时,有
VTH=
vI
vA
v o1
vo
设此时
VI =VT-
当 v 下I 降到使 vA 时V,电th 路的状态将迅速转换为
性能参数： 暂稳态输出的宽度
实验十二使用电路产生脉冲信号
实验十二使用门电路产生脉冲信号—自激多谐振荡器—一、实验目的1、掌握使用门电路构成脉冲信号产生电路的基本方法2、掌握影响输出脉冲波形参数的定时元件数值的计算方法3、学习石英晶体稳频原理和使用石英晶体构成振荡器的方法二、实验原理与非门作为一个开关倒相器件，可用以构成各种脉冲波形的产生电路。
电路的基本工作原理是利用电容器的充放电，当输入电压达到与非门的阈值电压VT时，门的输出状态即发生变化。
因此，电路输出的脉冲波形参数直接取决于电路中阻容元件的数值。
4、非对称型多谐振荡器如图12－1所示，非门3用于输出波形整形。
非对称型多谐振荡器的输出波形是不对称的，当用TTL与非门组成时，输出脉冲宽度t w1═RC tw2═1.2RC T═2.2RC调节 R和C值，可改变输出信号的振荡频率，通常用改变C实现输出频率的粗调，改变电位器R实现输出频率的细调。
图12－1 非对称型振荡器图12－2 对称型振荡器2、对称型多谐振荡器如图12－2所示，由于电路完全对称，电容器的充放电时间常数相同, 故输出为对称的方波。
改变R和C的值，可以改变输出振荡频率。
非门3用于输出波形整形。
一般取R≤1KΩΩ,当R＝1KΩ，C＝100pf～100µf时，f＝nHz～nMHz，脉冲宽度tw1＝tw2＝0.7RC，T＝1.4RC3、带RC电路的环形振荡器电路如图12－3所示，非门4用于输出波形整形，R为限流电阻，一般取100Ω，电位器Rw 要求≤1KΩ，电路利用电容C的充放电过程，控制D点电压V D ,从而控制与非门的自动启闭，形成多谐振荡，电容C的充电时间tw1、放电时间tw2和总的振荡周期T分别为t w1≈0.94RC， tw2≈1.26RC， T ≈2.2RC调节R和C的大小可改变电路输出的振荡频率。
图12－3 带有RC电路的环形振荡器以上这些电路的状态转换都发生在与非门输入电平达到门的阈值电平VT的时刻。
在VT 附近电容器的充放电速度已经缓慢，而且VT本身也不够稳定，易受温度、电源电压变化等因素以及干扰的影响。
门电路组成的微分型单稳态触发器
t3
(b)
电容正反馈
多谐振荡器
当vd下降至Vth时，G1由开态变为 关态，va由低电平上跳至高电平，G2 由关态变为开态，vb由高电平下跳至 低电平。电路又一次自动翻转。
当G1处于关态，G2处于开态后，
R
d
&
a
G1 C
(a) 3.6V
va
0.3V
&b G2
电 容 C 充 电 ， vd 电 位 逐 渐 上 升 ， 在 vd 上升至Vth之前，这段时间称为暂态Ⅱ，
电路从暂稳态回到原来的初始稳定状态，电容上的电压恢复到原来的初始态0
输出脉冲宽度的计算：
主要参数的计算
vR t vc
vc
0
vc
t
e
tw
ln
vc vc vc vc
0
tw
估算
三要素公式
tw
ln
vc vc vc vc
0
tw
RCIn VDD 0 0.7RC
vb
0.3V
放
如图中t2～t3期间的波形。
vd ΔV 1.4V
电
电
充
当vd上升至Vth时，G1由关态变为
tw1
tw2
开态，G2由开态变为关态，进入暂态 Ⅰ。以后不断重复上述过程，从而形
成周期振荡，在输出端获得矩形波v
电容正反馈 多谐振荡器
R
d
&
a
G1 C
(a) 3.6V
va
0.3V
VDD
1 2
VDD
单稳态触发器
单稳态触发器的工作特点： ① 电路有一个稳态，一个暂稳态 ② 在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态 ③ 暂稳态不能长久保持，电路会自动翻转回稳态 ④ 电路在暂稳态中持续的时间，由RC延时环节决定
jk触发器原理
jk触发器原理
JK触发器是一种非常常见的电子电路设备，用于在电子设备中存储二进制数据。
它由两个交叉作用的单稳态门电路构成，通过不同的
触发方式可以产生不同的输出状态，常常被用于电子计算机和数码电
路中。
1. JK触发器概述
JK触发器是由JK反馈门和减数器两部分组成的，工作时通过输入信号改变反馈门的状态，再通过减数器输出信号完成相应的操作。
JK触发
器的输出是由当前输入和时钟信号的值决定的。
JK触发器的主要优点
是速度快、稳定性好、复杂电路可控制容易等特点。
2. JK触发器原理
JK触发器是由三个门电路组成的，其中包括两个输入口和一个输出口。
其中一个输入口是由J端提供，另一个输入口是由K端提供。
当J主
要输入信号为逻辑1，K端口信号为逻辑0时，输出口的逻辑状态为1，反之，则输出0。
当J和K信号均为0时，输出为保持原来状态的Q值。
当J和K信号都为1时，JK触发器会转移其状态，交换其输出状态。
如果时钟信号为低电平，那么JK触发器将不受控制。
3. JK触发器的应用
JK触发器具有很广泛的应用，例如在计算机存储器芯片和数字逻辑电
路的设计中，JK触发器可用于控制流水线和寄存器的操作。
由于JK触发器的特殊性质，它也可以增强其他电路的功能。
例如，它可以用来
降低脉冲噪声和限制信号的频率。
此外，JK触发器还可以控制多路数
据继电器的操作，这对于控制多个运动部件的位置和方向非常重要。
总之，JK触发器是一种优秀的数字电子电路设备，具有较快的响应速度、较高的稳定性和易于控制的优点，因此在众多领域中广泛应用。
数电知识点汇总
数电知识点汇总一、数制与编码。
1. 数制。
- 二进制：由0和1组成，逢2进1。
在数字电路中，因为晶体管的导通和截止、电平的高和低等都可以很方便地用0和1表示，所以二进制是数字电路的基础数制。
例如，(1011)₂ = 1×2³+0×2² + 1×2¹+1×2⁰ = 8 + 0+2 + 1=(11)₁₀。
- 十进制：人们日常生活中最常用的数制，由0 - 9组成，逢10进1。
- 十六进制：由0 - 9、A - F组成，逢16进1。
十六进制常用于表示二进制数的简化形式，因为4位二进制数可以用1位十六进制数表示。
例如，(1101 1010)₂=(DA)₁₆。
- 数制转换。
- 二进制转十进制：按位权展开相加。
- 十进制转二进制：整数部分采用除2取余法，小数部分采用乘2取整法。
- 二进制与十六进制转换：4位二进制数对应1位十六进制数。
将二进制数从右向左每4位一组，不足4位的在左边补0，然后将每组二进制数转换为对应的十六进制数；反之，将十六进制数的每一位转换为4位二进制数。
2. 编码。
- BCD码（Binary - Coded Decimal）：用4位二进制数来表示1位十进制数。
常见的有8421 BCD码，例如十进制数9的8421 BCD码为(1001)。
- 格雷码（Gray Code）：相邻的两个代码之间只有一位不同。
在数字系统中，当数据按照格雷码的顺序变化时，可以减少电路中的瞬态干扰。
例如，3位格雷码的顺序为000、001、011、010、110、111、101、100。
二、逻辑代数基础。
1. 基本逻辑运算。
- 与运算（AND）：逻辑表达式为Y = A·B（也可写成Y = AB），当A和B都为1时，Y才为1，否则Y为0。
在电路中可以用串联开关来类比与运算。
- 或运算（OR）：逻辑表达式为Y = A + B，当A和B中至少有一个为1时，Y为1，只有A和B都为0时，Y为0。
数字电子技术基础第四版课后答案6
数字电子技术基础第四版课后答案6第六章脉冲波形的产生和整形[题6.1]用施密特触发器能否寄存1位二值数据，说明理由。
[解]不能，因为施密特触发器不具备记忆功能。
[题6.2]在图P6.2（a）所示的施密特触发器电路中，已知R110k，R230kG1和G2为CMOS反相器，VDD=15Ｖ。
（1）试计算电路的正向阈值电压ＶＴ＋、负向阈值电压ＶＴ－和回差电压△VT。
（2）若将图P6.2（b）给出的电压信号加到P6.2（a）电路的输入端，试画出输出电压的波形。
［解］R11015VT1VRTH1302V10V2(1)R11015VT1VRTH1302V5V2VTVTVT5V(2)见图A6.2。
［题6.3］图P6.3是用ＣMOS反相器接成的压控施密特触发器电路，试分析它的转换电平ＶT+、VT-以及回差电压△ＶT与控制电压ＶCO的关系。
,则根据叠加定理得到[解]设反相器G1输入端电压为IR2//R3R1//R3R1//R2VCO0R1R2//R3R3R1//R2R2R1//R3VTH时，IVT，因而得到（1）在I升高过程中00。
当升至IIIVTHVTR2//R3R1//R2VCOR1R2//R3R3R1//R2R1R1R1R1//R2R1R2//R3VTVTHVCOVTH1RVCORRRR//RR//R32331223 VTH时，IVT，于是可得（2）在I降低过程中0VDD。
当降至I VTHVTR2//R3R1//R3R1//R2VCOVDDR1R2//R3R3R1//R2R2R1//R3 R1//R3R1R2//R3R1//R2VVVCODDTHR3R1//R2R2R1//R3R2//R3VTR1R1R1VTH1RRRVCO323RRVTVTVT21VTH1VDDR2R2（3）（与VCO无关）根据以上分析可知，当Vco变小时，VT+和VT-均增大，但回差电压△VT不变。
[题6.4]在图P6.4施密特触发器电路中，若G1和G2为74LS系列与非门和反相器它们的阈值电压VTH=1.1V，R1=1KΩ，二极管的导通压降VD=0.7V，试计算电路的正向阈值电压VT+、负向阈值电压VT-和回差电压△VT。
电子技术应用实验(数字电路综合实验)_电子科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
电子技术应用实验2（数字电路综合实验）_电子科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.用数字示波器双踪测量不同频率的相关信号时，应选哪个信号为触发源？参考答案:频率低的信号2.约束文件中“set_property PULLDOWN true [get_ports {col[3]}]”是？参考答案:将第3列下拉至低电平3.若工程中只使用矩阵键盘中的一个按键,则参考答案:可以不需要按键扫描4.在本次实验示例中，将行列式键盘的行值定义为参考答案:输出信号5.如果要求不仅能显示16进制数，还要包括"-"，那么显示译码器接收的数据至少应为参考答案:5位6.实现6位数码管动态显示16进制数时，可以不改写哪部分的代码？参考答案:显示译码器部分7.如果你要在一个工程中添加自定义的IP核，首先应在Project manager中点击参考答案:Settings8.IP核的意思是参考答案:知识产权核9.如果实现5位数码管动态显示，则电路中计数器的位数至少为参考答案:310.所介绍的555多谐振荡器电路中，振荡周期的改变与（）有关。
参考答案:电容C_电阻R2_电阻R111.所介绍的555多谐振荡器电路中，占空比的改变与（）无关。
参考答案:电容C12.对于本次实验中的多谐振荡器电路，若要实现其输出矩形波的振荡频率约为160Hz，占空比约为89%。
所选择的电阻R1和R2的比值约为（）。
参考答案:7:113.对于本次实验中的多谐振荡器电路，若要实现其输出矩形波的振荡频率约为4700Hz，可供选择的电阻R1和R2值约为10千欧姆，则电容C应选取（）。
参考答案:0.01微法14.所介绍的555多谐振荡器电路中，当VCC（引脚8端）为9V，电压控制端（引脚5）悬空，则该多谐振荡器Vc（2、6脚）处三角波的幅度大约为（）。
参考答案:3V15.用视频中介绍的方法产生占空比为50%的分频信号输出，将50MHz信号分频为2KHz，如果计数器计数值从0依次加一到999循环，那么输出频率为？参考答案:25KHz16.假如clr是清零端，通过语句always@(posedge CP or posedge clr)，可以知道clr是哪一种清零？参考答案:异步清零17.在过程块中哪种赋值语句必须按照编写顺序依次执行？参考答案:阻塞式赋值18.非阻塞式赋值的赋值运算符是？参考答案:<=19.在always块中，应该采用哪种赋值？参考答案:过程赋值20.在verilog语言中，下面哪个符号不能用作设计源文件或约束文件里的注释符号？参考答案:*21.本实验中门电路构成的单稳触发器输出信号的脉冲幅度和以下哪些因素有关？参考答案:门电路的电源电压_最后一个与非门的器件类型22.根据实验电路中给出的参数，这个单稳触发器最大定时时间可能是？参考答案:约4uS23.本实验中门电路构成的单稳触发器电路对输入信号的触发条件为？参考答案:下降沿触发24.施密特触发器和单稳态触发器都可以对脉冲实现整形，这两种电路对脉冲整形后，那种电路可以得到相同的脉宽？参考答案:单稳态触发器25.在Verilog语言中关于if-else语句说法不正确的是？参考答案:有一条if语句就有一条对应的else语句26.实验开发板的时钟为50MHZ，实验中要求设计的计数器时钟为5HZ，则分频器的分频比应为多少？采用实验介绍的分频方法，verilog语句中的分频计数范围应设为多少？参考答案:10M, 0~499999927.在本实验内容一的顶层模块连接图中，对应模块u2正确的例化语句应该是？参考答案:counter10 u2(。
数字电子技术试题
数字电子技术(总分88, 考试时间90分钟)单选题1.一个8位二进制输出的逐次逼近型A/D转换器中，U REF=5V，当U i=4V时，输出的数字量为( D )。
(A) 10001000(B) 11110000(C) 01111111(D) 110011002.由TTL门电路组成的微分型单稳态触发器如题3-41图所示。
其中R=200Ω，C=5100pF，则暂稳态的延迟时间约为( D )。
(A) 1μs(B) 2.3μs(C) 5μs(D) 10μs3.电路如题3-4图所示，试判断D1、D2的工作状态。
( B )(A) D1导通，D2截止(B) D1截止，D2导通(C) D1导通，D2导通(D) D1截止，D2截止4.一个三极管的发射结处于正向偏置，集电结也处于正向偏置，则该三极管工作在( A )状态。
(A) 饱和(B) 截止(C) 放大(D) 不能确定5. TTL与非门的3输入端A、B、C，在C输入端接一电阻到地，要实现，R A的取值应( B )。
(A) 小于200Ω(B) 大于2kΩ(C) 小于2kΩ(D) 可以任意取值6.电路如题3-28图所示，设触发器的初始状态为0，其在输入A和CP脉冲作用下输出Q端的波形为( A )。
7.如题3-26图所示电路，设初始状态Q=0，其在CP脉冲作用下输出Q端的波形为( B )。
8.由8选1数据选择器组成的三变量逻辑函数发生器电路如题3-19图所示，该电路所产生的逻辑函数为( B )。
9.由3-8译码器和8选1数据选择器组成的电路如题3-20图所示，3-8译码器输入的三位二进制数为A=A2A1A0，8选1数据选择器输入的三位二进制数为B=B2B1B0，输出为F，该电路的逻辑功能为( C )。
(A) 数据选择器(B) 数据分配器(C) 同比较器(D) 译码器10.十进制数的“5”，用余3码表示为( A )。
(A) 1000(B) 1011(C) 0110(D) 010111.某组合逻辑电路的工作波形如题3-21图所示，其中A、B、C是电路的输入端，F是输出端，该电路的输出F的函数表达式和逻辑功能为( A )。
单稳态触发器电路图大全（555LM324晶体管时基电路）
单稳态触发器电路图大全（555LM324晶体管时基电路）单稳态触发器电路图（一）由RC电路构成的单稳态触发器中，稳态到暂稳态需要输入触发脉冲，暂稳态的持续时间即脉冲宽度是由电路的阻容元件RC决定的，与输入信号无关。
单稳态触发器可以用于产生固定宽度的脉冲信号，主要用于定时、延时与整形、消除噪声等。
典型电路图：可产生如下图所示波形：单稳态触发器电路图（二）LM324组成的单稳态触发器见附图1。
此电路可用在一些自动控制系统中。
电阻R1、R2组成分压电路，为运放A1负输入端提供偏置电压U1，作为比较电压基准。
静态时，电容C1充电完毕，运放A1正输入端电压U2等于电源电压V+，故A1输出高电平。
当输入电压Ui变为低电平时，二极管D1导通，电容C1通过D1迅速放电，使U2突然降至地电平，此时因为U1》U2，故运放A1输出低电平。
当输入电压变高时，二极管D1截止，电源电压R3给电容C1充电，当C1上充电电压大于U1时，既U2》U1，A1输出又变为高电平，从而结束了一次单稳触发。
显然，提高U1或增大R2、C1的数值，都会使单稳延时时间增长，反之则缩短。
lm324中文资料下载pdf。
图2如果将二极管D1去掉，则此电路具有加电延时功能。
刚加电时，U1》U2，运放A1输出低电平，随着电容C1不断充电，U2不断升高，当U2》U1时，A1输出才变为高电平。
参考图2。
单稳态触发器电路图（三）下图所示为晶体管单稳态触发器电路它是由VT1，VT2两个晶体管交叉耦合组成，单稳态触发器VT1集电极与VT2基极之间由电容C1耦合，正是由于电容的耦合作用，使电路具有了单稳态的特性。
R4，R3是VT1的基极偏置电阻，R2是VT2的基极偏置电阻，R1，R5分别是两管的集电极电阻。
微分电路C2，R6和隔离二极管VD组成触发电路。
输出信号可以从两个晶体管的集电极取出，两管输出信号相反。
1、稳定状态单稳态触发器处于稳定状态时的情况如下图所示。
电源+VCC经R2为VT2提供基极偏流，VT2导通，其集电极电压为0V，VT1因无基极偏压而截至，其集电极电压为+VCC，电源+VCC经R1，VT2基极-发射极向电容C1充电，C1上的电压为左正右负，大小等于电源电压+VCC。
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]。
555定时器-脉冲的产生与整形电路解析
6.1 概述 6.2 施密特触发器 6.3 单稳态触发器 6.4 多谐振荡器 6.5 555定时器及其应用
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6.1 概 述
数字电路中，为了控制和协调整个系统的工作，常常需 要时钟脉冲信号。 获得时钟脉冲的方法有：
1. 利用多谐振荡器直接产生。 2. 通过整形电路变换而成。 整形电路又分为两类：施密特触发器和单稳态触发器。 整形电路可以使脉冲的边沿变陡峭，或形成规定的矩形脉冲。
G1
C uI2 R
+5V R1
T1
G2
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输入带微分环节的单稳态触发器
若uI脉冲宽度twI > tw则应通过 微分电路RPCP再输入到与非门1。
为保证稳态时uO1 = 0，要求:
RP CP≤twI RP≥RON
门3改善输出波形，起反 相和整形的作用。
MOS门输入阻抗高，外接电阻R和RP的大小不会影响其 稳态，它们不再受ROFF和RON的限制。
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R2
uI
R1
1 uO' 1
uI' G1
G2
uO
uO'
(4) 波形图
波形图
uI
UT+
UT–
O
t
uO
O
t
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6.2.2 集成施密特触发器 TTL集成施密特触发器有：74LS14，74132，7413等。
TTL集成施密特触发器性能表
型号 7414 74LS132 7413
tpd/ns 15 15 16.5
换成矩形脉冲信号 。
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3. 鉴幅电路
在一串幅度不相等的
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。
数字电子技术 第10章 脉冲波形的产生电路
第10章脉冲波形的产生与整形电路内容提要：本章主要介绍多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器的电路结构、工作原理及其应用。
它们的电路结构形式主要有三种：门电路外接RC电路、集成电路外接RC电路和555定时器外接RC电路。
10.1概述导读:在这一节中，你将学习：⏹多谐振荡器的概念⏹单稳态触发器的概念⏹施密特触发器的概念在数字系统中，经常需要各种宽度和幅值的矩形脉冲。
如时钟脉冲、各种时序逻辑电路的输入或控制信号等。
有些脉冲信号在传送过程中会受到干扰而使波形变坏，因此还需要整形。
获得矩形脉冲的方法通常有两种：一种是用脉冲产生电路直接产生，产生脉冲信号的电路称为振荡器；另一种是对已有的信号进行整形，然后将它变换成所需要的脉冲信号。
典型的矩形脉冲产生电路有双稳态触发电路、单稳态触发电路和多谐振荡电路三种类型。
（1）双稳态触发电路又称为触发器，它具有两个稳定状态，两个稳定状态之间的转换都需要在外加触发脉冲的作用下才能完成。
（2）单稳态触发电路又称为单稳态触发器。
它只有一个稳定状态，另一个是暂时稳定状态（简称“暂稳态”），在外加触发信号作用下，可从稳定状态转换到暂稳态，暂稳态维持一段时间后，电路自动返回到稳态，暂稳态的持续时间取决于电路的参数。
（3）多谐振荡器能够自激产生连续矩形脉冲，它没有稳定状态，只有两个暂稳态。
其状态转换不需要外加触发信号触发，而完全由电路自身完成。
若对该输出波形进行数学分析，可得到许多各种不同频率的谐波，故称“多谐”。
脉冲整形电路能够将其它形状的信号，如正弦波、三角波和一些不规则的波形变换成矩形脉冲。
施密特触发器就是常用的整形电路，它利用其著名的回差电压特性来实现。
自测练习1．获得矩形脉冲的方法通常有两种：一种是（）；另一种是（）。
2．触发器有（）个稳定状态，分别是（）和（）。
3．单稳态触发器有（）个稳定状态。
4．多谐振荡器有（）个稳定状态。
10.2 多谐振荡器导读:在这一节中，你将学习：⏹ 门电路构成多谐振荡器的工作原理 ⏹ 石英晶体多谐振荡器电路及其优点 ⏹ 秒脉冲信号产生电路的构成方法多谐振荡器是一种无稳态电路，它不需外加触发信号，在电源接通后，就可自动产生一定频率和幅度的矩形波或方波。
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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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。
2018/12/3
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：
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。
2018/12/3 11
5.2.2
2018/12/3
7
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。
2018/12/3 8
2018/12/3
单稳态触发器工作波形
9
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
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 。
2018/12/3 3
5.2.1 用集成门电路构成的单稳态触发器
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。
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：
2018/12/3
脉冲定时
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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）。
2018/12/3 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）
该电路在触发进入
暂稳态期间如再次被
稳态期间如再次受到触
发，对原暂稳态时间没 有影响，输出脉冲宽度
触发，则输出脉冲宽
度可在此前暂稳态时 tw 仍从第一次触发开始 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。 2018/12/3 13 方便地得到持续时间更长的输出脉冲宽度。
集成单稳态触发器及其应用
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
2018/12/3
12
2. 不可重复触发型与可重复触发型
图（ a ）为不可重复 图（b）为可重复 触发型单稳态触发器 型触发单稳态触发器 该电路在触发进入暂
结束 放映
5.2
单稳态触发器
5.2.1 用门电路构成的单稳态触发器 5.2.2 集成单稳态触发器及其应用
2018/12/3
1
复习
施密特触发器的特点和主要应用？
2018/12/3
2
5.2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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；
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功能： （1）触发方式：
2018/12/3
15
（2）定时元件接法：
图(b)：用内部电阻 图(a)：外接电阻 74121应用电路 R＝Rint (约为2kΩ)。 R=Rext（1.4~40kΩ）。 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～ 10μF，在 要求不高的情况下最大值可达1000μF。
2018/12/3 16
4.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。
2018/12/3 O
u 的下降沿比uI单稳电路的延时作用 的下降沿延迟了tw的时间。
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（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)。
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2kΩ)。 入端 输出端 阻引脚 74121电路的功能表
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74121的电路符号