8、波形产生及单稳态触发器
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。
中山大学-工程硕士(数电)复试题,绝对真实
习题一、填空题(1) 与非门的逻辑功能为 全1出0，有0出1(2) 数字信号的特点是在 时间 上和 幅值 上都是断续变化的，其高电平和低电平常用 1 和 0 来表示。
(3) 三态门的“三态”指 高电平 ， 低电平 ，和 高阻状态 。
(4) 逻辑代数的三个重要规则是 代入规则 对偶规则 反演规则。
(5) 为了实现高的频率稳定度，常采用 石英晶体 振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入 暂稳态(6) 同步RS 触发器中R 、S 为 高 电平有效，基本R 、S 触发器中R 、S 为 低 电平有效(7) 在进行A/D 转换时，常按下面四个步骤进行，采样、保持、量化、编码(8) 逻辑函数有四种表示方法，它们分别是真值表、逻辑图式、逻辑表达和卡诺图 。
(9) 将2004个“1”异或起来得到的结果是 0(10) 由555定时器构成的三种电路中，施密特触发器和单稳态触发器是脉冲的整形电路。
(11)TTL 器件输入脚悬空相当于输入 高 电平。
(12)基本逻辑运算有: 与、或 和非 运算。
(13)采用四位比较器对两个四位数比较时，先比较 最高 位。
(14)触发器按动作特点可分为基本型、 同步型 、 主从型 和边沿型；(15)如果要把一宽脉冲变换为窄脉冲应采用 积分型单稳态 触发器(16)目前我们所学的双极型集成电路和单极型集成电路的典型电路分别是 TTL 电路和 CMOS 电路。
(17)施密特触发器有 两 个稳定状态.，多谐振荡器有 0 个稳定状态。
(18)两二进制数相加时，不考虑低位的进位信号是 半 加器。
(19)不仅考虑两个__本位（低位）__相加，而且还考虑来自___低位进位_______相加的运算电路，称为全加器。
(20)时序逻辑电路的输出不仅和___该时刻输入变量的取值__有关，而且还与 该时刻电路所处的状态_有关。
(21)计数器按CP 脉冲的输入方式可分为 同步计数器 和 异步计数器 。
(22)触发器根据逻辑功能的不同，可分为RS 触发器 ，T 触发器 ，JK 触发器 ，T ˊ触发器，D 触发器等。
数字电路实验讲义
数字电路实验讲义课题：实验一门电路逻辑功能及测试课型：验证性实验教学目标：熟悉门电路逻辑功能，熟悉数字电路实验箱及示波器使用方法重点：熟悉门电路逻辑功能。
难点：用与非门组成其它门电路教学手段、方法：演示及讲授实验仪器：1、示波器；2、实验用元器件74LS00 二输入端四与非门 2 片74LS20 四输入端双与非门 1 片74LS86 二输入端四异或门 1 片74LS04 六反相器 1 片实验内容：1、测试门电路逻辑功能（1）选用双四输入与非门74LS20 一只，插入面包板（注意集成电路应摆正放平），按图1.1接线，输入端接S1～S4(实验箱左下角的逻辑电平开关的输出插口)，输出端接实验箱上方的LED 电平指示二极管输入插口D1～D8 中的任意一个。
（2）将逻辑电平开关按表1.1 状态转换，测出输出逻辑状态值及电压值填表。
2、逻辑电路的逻辑关系（1）用74LS00 双输入四与非门电路，按图1.2、图1.3 接线，将输入输出逻辑关系分别填入表1.2，表1.3 中。
（2）写出两个电路的逻辑表达式。
3、利用与非门控制输出用一片74LS00 按图1.4 接线。
S 分别接高、低电平开关，用示波器观察S 对输出脉冲的控制作用。
4、用与非门组成其它门电路并测试验证。
（1）组成或非门：用一片二输入端四与非门组成或非门B==，画出电路图，测试并填+Y∙ABA表1.4。
（2）组成异或门：①将异或门表达式转化为与非门表达式；②画出逻辑电路图；③测试并填表1.5。
5、异或门逻辑功能测试（1）选二输入四异或门电路74LS86，按图1.5 接线，输入端1、2、4、5 接电平开关输出插口，输出端A、B、Y 接电平显示发光二极管。
（2）将电平开关按表1.6 的状态转换，将结果填入表中。
6、逻辑门传输延迟时间的测量用六反相器74LS04 逻辑电路按图1.6 接线，输入200Hz 连续脉冲（实验箱脉冲源），将输入脉冲和输出脉冲分别接入双踪示波器Y1、Y2 轴，观察输入、输出相位差。
电子技术基础(数字部分)
= 0V
C
电容充电
vC vO
vI
当 v I =V 时， TH
vI
v O1
迅速使G1导通、 G2截止
vO1 =0 vO2=1 电路进入第二暂态
G1 TP D1 vI D2 TN R vO1 D3 充电 vO2 D4 TN TP G2 VDD
v O 1=0
vI
VDD VTH 0
Байду номын сангаас
v O =1
t
vO
C
VDD 0
Q L L L L
Q
H H H H
不可触发，保持稳态不变
B为高电平，且A1、A2中有一个 或两个为下降沿， 剩下的为高 电平时电路被触发 A1、A2中有一个或两个为低电平，
L
L
在B端输入上升沿时电路被触发
输入控制电路中锁存器的作用？
A1和A2是两个下降沿有效的触发信号输入端，B是上升沿有效的触发信号输入端。
G1 vI G2 vO1 R
G1 G2 TP D3 v O1 D2 TN TN vO +VDD
1
1
C
vO
D1
TP
vI
R
D4
组成的多谐振荡器
VC C
2. 工作原理
（1）第一暂稳态（初态）电容充电，电路自动翻转到第二暂稳态 电路初态：v =1 v O =0 （是偶然的） v 假定 VTH VDD / 2
CMOS或非门构成的微分型 单稳态触发器
稳态为0
vO1 vO 1 D vI2 vC R VDD C G2
vO 1 D vI2 R
G1 1 vI Cd vd Rd
G1 & vI Cd vd Rd
波形的产生与变换
uo
u2= u6 =2VCC /3 、uo由1翻
转为 0 。同时555内的晶体
管 T 导通,电容 C 经 R2 、
0
t
T放电, 一直至VCC /3 ，使 得uo 回到 1 , 进入循环 ...
6.3.1 555定时器的工作原理 555定时器的内部电路包括以下几部
分 : 一个由三个相等电阻组成的分压器; 两个电压比较器: A1、A2 ;一个 RS 触发 器; 一个反相器和一个晶体管T等。具体 的 结构见后图。
555电路结构图
TH
6
CO
＞2VCC/3
5
TR
2
＞VCC/3D
VCC
8
R
-
+
R
A1
uo 立即由＋UZ 变成－UZ
2. 当uo = -UZ 时， u+=UL
– uc + R
C
－ +
+
R1
R2
此时，C 经输出端放电。
uc
UH
uo
t
UZ UL
uc降到UL时，uo上翻。
当uo 重新回到＋UZ 以后，电路又进入另一个 周期性的变化。
uc
– uc + R
UH
C
－
+
+
R1
uo 0
UL
UZ uo
uo
输入到此比较器的 反相输入端。
UZ
上下门限电2压：
UH
R1
R1 R2
UZ
UL
R1
R1 R2
UZ
二、工作原理
uc
– uc + R
U+H
C
单稳态触发器
2019年7月24日星期三
4
第 12 章 脉冲波形的产生和整形
构成电路：
其周期可以用下面公式计算
T 2.3RC
2019年7月24日星期三
5
第 12 章 脉冲波形的产生和整形
12.1.2 RC基本多谐振荡器
其振荡周期可以用下面公式计算
T 1.4RC
2019年7月24日星期三
6
逻
工
辑
作
符
波
号
形
74HC123功能表
输
入
输出
说明
RD
TR
TR
Q
Q
1
0
↑
1
↓
1
↑
0
1
TR↑触发
TR
↓触发 ↑触发
RD
0
×
×
0
1
RD低电平置0
×
1
×
×
×
0
0
1
0
1
TR
为高电平，置0
TR
为低电平，置0
同样有输出脉冲宽度 tW 0.7RextCext
2019年7月24日星期三
14
第 12 章 脉冲波形的产生和整形
12.2.3 单稳态触发器的应用
1.脉冲定时
上图是单稳态触 发器的模块逻辑 表达。用较小的 宽度的脉冲去触 发，可以获得确 定宽度的脉冲输 出，实现定时控 制（如下图）。
2019年7月24日星期三
15
第 12 章 脉冲波形的产生和整形
2.脉冲延迟
某些电路中，要求输入信号出现后电路不立即工作， 而应延迟一段时间后再工作。将输入信号uI1加入第一 级单稳态电路，再级联一级单稳态就获得了延迟tw时 间的脉冲输出。
第八章-脉冲波形的产生和变换试题及答案
第八章脉冲波形的产生和变换一、填空题1。
(10-1中）矩形脉冲的获取方法通常有两种:一种是________________；另一种是________________________。
2。
（10-1易）占空比是_________与_______的比值.3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是（a。
T T L,b。
C M O S）产品,为7555的是（a.T T L,b。
C M O S）产品。
4．（10-3中）施密特触发器具有现象；单稳触发器只有个稳定状态。
5．（易,中）常见的脉冲产生电路有,常见的脉冲整形电路有、。
6．（中)为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入.7.（10-3易）在数字系统中,单稳态触发器一般用于______、______、______等.8。
（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。
9.（10-2易)多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态,故又称为________。
10。
（10—2中）由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式，但它们均具有如下共同特点：首先，电路中含有________，如门电路、电压比较器、BJT 等.这些器件主要用来产生________；其次，具有________，将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，以获得所需要的振荡频率.在许多实用电路中，反馈网络兼有_____作用.11。
（10—3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。
外加触发信号，电路由_____翻转到_____。
电容充电时,电路由______自动返回至______。
二、选择题1．(10-2中）下面是脉冲整形电路的是( ).A.多谐振荡器B.J K触发器C。
施密特触发器 D.D触发器2．（10—2中）多谐振荡器可产生（）.A.正弦波B。
202X年数电-07-脉冲波形的变换与产生
※ 11
1 vO 1
vO
vI
0
G1 ≥1
00
≥1 G2
vO1
－ + vI2Vth
vI
VDD
vI2
vO由1变0vO1=1(注意(zhù yì)：
∵此时vI的正脉冲已撤消)
VTH
VDD+VTH VDD+Δ+
电容电压不能突变(tūbiàn)vC=Vth
vO
vI2上升到VDD+Vth
暂态过程结束
v如果G2是CMOS门，由于保护二极管的钳位作用 vI2只能(zhī nénɡ)上升到VDD+Δ+
预备知识：
TTL与非门
1、门坎(ménkǎn)电平（阈值电压)：VTH
TTL与非门或反相器的电压传输(chuán shū)特性为：
输出低电平（逻辑0） ——与非门开通 输出高电平（逻辑1） ——与非门关闭
开门电平VON：使与非门开通的输入高电平的最小值。 关门电平VOFF：使与非门关闭的输入低电平的最大值。
(4)用TTL与非门组成微分型单稳态触发器，考虑到输入(shūrù)电流，
则应R ＜Roff，而Rd ＞Ron。CMOS门组成的单稳态触发器中R、
Rd 不受此限制。
第十七页，共九十二页。
※ 16
二、 积分(jīfēn)型单稳态触发器
两个与非门+RC积分电路 工作(gōngzuò)原理：
1 vO1 R
输出宽脉冲。
第十四页，共九十二页。
VDD+VTH VDD+Δ+
※ 13
3、主要参数计算(jìsuàn)：
vO
vO
1
பைடு நூலகம்
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》
tw=?
精选ppt
t re
《数字电子技术》
6.4 单稳态触发器
（二）积分型单稳态触发器
图6.4.3是用TTL与非门和反相器以及RC积分电路组成 的积分型单稳态触发器。为了保证vo1为低电平时VA在VTH以 下，电阻R的阻值不能取得很大。该电路用正脉冲触发。
思考：vI脉宽该如何取？
图6.4.3 积分型单稳态触发器
图6.3.9 单稳态触发器构成精密延时电路
精选ppt
《数字电子技术》
精选ppt
《数字电子技术》
6.4 单稳态触发器
R
vI
C
tw=RCln3 =1.1RC 定时器
图6.3.6 CB55精5选接pp成t 单稳态触发器 《数字电子技术》
6.4 单稳态触发器
二、单稳态触发电路的特点
单稳态触发器的工作特性具有如下的显著特点：
（1）电路在无外加触发信号作用期间，处于 稳态；
精选ppt
《数字电子技术》
6.4 单稳态触发器
下图6.4.5是TTL集成单稳态触发器74121简化的原理性 逻辑图。它是在普通微分型单稳态触发器的基础上附加输入 控制电路和输出缓冲电路而形成的。具有边沿触发的性质。
上、下边沿触发输入控制
tWRexC texltn2
图6.4.5 集成单稳态触发器74121逻辑图
精选ppt
《数字电子技术》
6.4 单稳态触发器
思考：vI脉宽该如何取？
图6.4.1 微分型单稳态触发器
精选ppt
《数字电子技术》
6.4 单稳态触发器 V DD
R
G1
C V I2
R ON
V DD
G2 R ON << R
几种常用的脉冲波形的产生与整形电路-精选文档
v I
vO1
v
O
电路状态迅速转换为vO= vOH ≈ VDD 。
6
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
R2
VT+ v
R1
I
VTH
v I
v o1
G1
v
G
2
o
0
v o
R 2 v V V I TH T R R 1 2
得正向阈值电压：
R R R 1 2 1 V V ( 1 ) V T TH TH R R 2 2
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
R2
VT-
R1
v
I
v I
v o1
G1
G
2
v
o
VDD
v o
VTH
当vI从高电平逐渐下降并达到v'I = VTH时，
v'I的下降引发又一个正反馈过程。
v I
vO 1
vO
电路的状态迅速转换为vO= vOL ≈ 0。
8
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
vI
O
VTH
VDD v
I
(b)反相输出
通过改变R1和R2的比值可以调节VT+、VT-和回差电压的大小。
但R1必须小于R2，否则电路将进入自锁状态，不能正常工作。
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
2. 集成施密特触发器
仿真
带与非功能的TTL集成施密特触发器
数字电路第8章脉冲波形的产生与整形概要
T T 1 T 2 0 .7 (R 1 R 2 )C
占空比为
DT1 R1 T R1 R2
第8章 脉冲波形的产生与整形
4)
用两个多谐振荡器可以组成如图8-7(a)所示的模拟声 响电路。适当选择定时元件，使振荡器A的振荡频率 fA=1Hz ， 振荡器B的振荡频率 fB= 1kHz。由于低频振荡 器A的输出接至高频振荡器B的复位端(4脚)，当Uo1输出高 电平时，B振荡器才能振荡，Uo1输出低电平时， B振荡器 被复位，停止振荡，因此使扬声器发出 1kHz的间歇声响。 其工作波形如图 8-7(b)所示。
到，电路就一直处于Uo=0 的稳定状态。
第8章 脉冲波形的产生与整形
② 暂稳态：外加触发信号Ui的下降沿到达时，由于
U21 3UC、 C U6(UC)0，RS触发器Q端置 1，因此Uo=1, V1截止，UCC开始通过电阻R向电容C充电。随着电容C充 电的进行，UC不断上升，趋向值UC(∞)=UCC。
电路处于某一暂稳态，电容C上电压UC略低于
，Uo
输出高电平，V1截止，电源UCC通过R1、R2 给电容C充电。 随输着出充电电压的Uo进就行一U直C逐保渐持增高高电，平但不只变要，13这U就CC是U第C 一23个U暂CC稳，
态。
第8章 脉冲波形的产生与整形
于
2 3
当电容C上的电压UC略微超过
2 3
U6 U23i的U触CC 发期负间脉，冲R消S失触后发，器U状2回态到保高持电不平变，，在因U此2 ，13UUoCC、 一直保持高电平不变，电路维持在暂稳态。但当电容C上
的电压上升到
U6
2 3
UCC
时，RS触发器置 0，电路输出Uo
=0，V1导通，此时暂稳态便结束，电路将返回到初始的
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。
8__脉冲波形的变换与产生解析
开 关 电 路
24
8.4 555定时器及其应用
8.4.1 555定时器 8.4.2 用555定时器组成施密特触发器
8.4.3 8.4.4
用555定时器组成单稳态触发器 用555定时器组成多谐振荡器
25
8.4.1
555定时器
555定时器是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机 械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5kΩ的电 阻而得名。此电路后来竟风靡世界。 555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。 它成本低，性能可靠，只需外接少量的阻容元件，就可以实现 多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换 电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电 子测量及自动控制等方面。广泛用于信号的产生、变换、控制 与检测。 555的具体应用： （1）构成施密特触发器，用于TTL系统的接口，整形电路或脉 冲鉴幅等； （2）构成单稳态触发器，用于定时、延时、整形及一些定时 开关中； （3）构成多谐振荡器，组成信号产生电路。
6
2.单稳态触发器的分类:
不可重复触发单稳态触发器
工作特点划分
可重复触发单稳态触发器
7
• 不可重复触发单稳态触发器：电路一旦被触发进 入暂稳态后，再加入触发脉冲则无效，必须在暂 稳态结束后才接受下一个触发脉冲，重新进入暂 稳态。电路的输出脉宽不受其影响。 • 可重复触发单稳态触发器：电路在被触发进入暂 稳态后，若再次加入触发脉冲则这些触发脉冲有 效，电路将重新被触发，使输出脉冲再继续维持 tw宽度 ，如后面的图所示，故输出脉冲宽度将为
t + t W。电路的输出脉宽可根据触发脉冲的输
入情况的不同而改变。
8
没有被重复触发
脉冲波形的产生和变换试题及答案解析
第八章脉冲波形的产生和变换一、填空题1.(10-1中)矩形脉冲的获取方法通常有两种：一种是________________；另一种是________________________。
2.（10-1易）占空比是_________与_______的比值。
3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是（a.T T L,b.C M O S）产品，为7555的是（a.T T L,b.C M O S）产品。
4．（10-3中）施密特触发器具有现象；单稳触发器只有个稳定状态。
5．（易，中）常见的脉冲产生电路有，常见的脉冲整形电路有、。
6．（中）为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入。
7.（10-3易）在数字系统中，单稳态触发器一般用于______、______、______等。
8.（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。
9.（10-2易）多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态，故又称为________。
10.（10-2中）由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式，但它们均具有如下共同特点: 首先，电路中含有________，如门电路、电压比较器、BJT 等。
这些器件主要用来产生________；其次，具有________, 将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，以获得所需要的振荡频率。
在许多实用电路中，反馈网络兼有_____作用。
11.（10-3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。
外加触发信号，电路由_____翻转到_____。
电容充电时，电路由______自动返回至______。
二、选择题1．（10-2中）下面是脉冲整形电路的是（）。
A.多谐振荡器B.J K触发器C.施密特触发器D.D触发器2．（10-2中）多谐振荡器可产生（）。
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实验八 波形产生及单稳态触发器
四、实验内容
A B
Vo
实验八 波形产生及单稳态触发器
四、实验内容
2．单稳态触发器
实验八 波形产生及单稳态触发器
四、实验内容
A B
C
实验八 波形产生及单稳态触发器
五、实验报告
1. 整理实验数据及波形。
2.画出振荡器与单稳态触发器 联调实验电路图。
3.写出实验中各电路脉宽估算值， 并与实验结果对照分析．
（5）脉冲重复的频率f和周期T：
（6）脉冲空度D：脉冲周期与宽度之比 D=T/tw 占空比q：脉冲空度的倒数 q=1/D
实验八 波形产生及单稳态触发器
多谐振荡器
多谐振荡器无需外加触发信号就能周期性地自动翻转，产生幅值 和宽度一定的矩形脉冲，因而又称为无稳态电路。它可由分立元 件、集成运放以及门电路组成。 多谐振荡器的特点：电路无稳态，但有两个暂稳态，这两个暂稳 态每隔一定时间就自动地，周期性地交替转换，从而形成周期性 矩形脉冲，每一暂稳态的持续时间，由电路本身的参数决定。
实验八 波形产生及单稳态触发器
六、实验结束
1、整理好工具，把连接线拉直并整齐放到一起； 2、关闭所用仪器电源开关、把仪器放好；
实验八 波形产生及单稳态触发器
3、脉冲波形的参数
0.9Um
Um
tw
0.1Um
tr
tf
（1）脉冲幅度Um：脉冲从起始值到峰值之间的变化幅度；
（2）脉冲前沿时间tr：脉冲从0.1Um变到0.9Um所需要的时间；
（3）脉冲后沿时间tf：脉冲从0.9Um变到0.1Um所需要的时间；
（4）脉冲宽度tW：脉冲半高处的宽度；
实验八 波形产生及单稳态触发器
门电路组成的单稳态触发器的结构
①微分型单稳态触发器
u1 1 uo1
ui Cr Rr
C
u2
2
R
uo
②积分型单稳态触发器
ui
uo1 R 1
A 2 uo2
C
实验八 波形产生及单稳态触发器
单稳态触发器的应用
① 定时：由于单稳态电路能够产生一定宽度tW的矩形脉冲，利 用这个矩形脉冲去控制某个电路，则可以使其在时间tW内动 作（或不动作），例如，利用宽度为tW的正矩形脉冲作为与 门输入的信号之一，则只有这个矩形波存在的时间内，信号才 有可能通过与门。
六反相器
1片
六反相器
1片
电位器10KΩ
1只
实验八 波形产生及单稳态触发器
数字电路区别于模拟电路的主要特点之 一是：它的工作信号 是离散的脉冲信号。最常用的脉冲信号是方波 ( 矩形波)。如何 产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本实验讨论的重点。
脉冲波形和参数
1、脉冲是突然变化的、间断的电压或电流。 2、产生、变换、传输和测量各种脉冲信号的电路——脉冲电路； 直接产生所需要的矩形脉冲的电路——脉冲振荡电路。 把非矩形信号变成矩形信号的电路——脉冲整形电路
多谐振荡器的逻辑符号
实验八 波形产生及单稳态触发器
门电路组成的多谐振荡器的结构
① RC环形振荡器:利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数个与 非门首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡器:
& uo1 & uo2 &
uo3
1 1 02 0
3
1
0
1
设Uo3为高电平，它反馈到G1门的输入端，经G1门延迟Tpd后 产生一个负跳变Uo1；再经G2延迟后产生一个正跳变Uo2；最 后经G3延迟使Uo3为负电平；这个负电平反馈到G1门的输入端， 延迟3Tpd又使Uo3为正。如此往复形成振荡。
实验八 波形产生及单稳态触发器
单稳态触发器：只有一个稳定状态。这个稳定状态不是“0”，就是“1”。 单稳态触发器的特点： ①电路有一个稳态、一个暂稳态； ②在外来触发信号的作用下，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。暂稳态的持续时间取决于 RC电路的参数值。
单稳态触发器的逻辑符号
1．多谐振荡器
现代电子技术实验
六反相器CD4069引脚图
实验八 波形产生及单稳态触发器
四、实验内容
1．多谐振荡器 （1）由CMOS门构成多谐振荡器
现代电子技术实验
实验八 波形产生及单稳态触发器
四、实验内容
1．多谐振荡器
输出的频率为1KHZ，波形图如下：
Vi
现代电子技术实验
Vo
实验八 波形产生及单稳态触发器
优点: 电路结构简单,所用元件少。
缺点: 频率太高,并且不可调整。其振荡周期为6tpd
实验八 波形产生及单稳态触发器
门电路组成的多谐振荡器的结构
②带有RC电路的环形多谐振荡器 :在原电路的基础上添加RC延 时电路,便可以克服上图的不足:
uo1
uo2
1
2
A RS
3
R
uo
注意：R不能太大，否则会使门3始终处于导通状态，导致电 路不能起振。
实验八 波形产生及单稳态触发器
多谐振荡器、单稳态触发器用途比较
① 多谐振荡器主要用于 a.直接产生符合要求的矩形脉冲； b.是通过整形电路对已有的波形进行整形、变换， 使之符合系统的要求。
②单稳态触发器主要用于 将脉冲宽度不符合要求的脉冲变换成符合要求的脉冲宽度；
实验八 波形产生及单稳态触发器
四、实验内容
四、实验内容
1．多谐振荡器
R2(k)
f (kHz) C(F)
理论值
测量值
1
0.1
10
0.01
实验八 波形产生及单稳态触发器
四、实验内容 R为限流电
1．多谐振荡器：由TTL门电阻路构成
用于输出波形整形
R2
电路利用电容C的充放电过程，控制A点电压VA,从而控制非门的自 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:tw1≈0.94R2C， tw2≈1.26R2C， T ≈2.2R2C 调节R2和C的大小可改变电路输出的振荡频率。
实验八 波形产生及单稳态触发器
实验八 波形产生及单稳态触发器
一、及振荡频率估算方法。
2、掌握单稳态触发器的使用。
实验八 波形产生及单稳态触发器
二、实验仪器
1、数字电路实验箱一台
2、双踪示波器
3、器件
74LS00 CD4069 74LS04
二输入端四与非门 1片
② 延时：利用单稳可以取得延时作用,延长的时间可以通过 R、C
调节。
&
uA
tW
单稳电路
延迟时间
实验八 波形产生及单稳态触发器
单稳态触发器的应用
③ 脉冲的整形：
脉宽不同
④ 方波发生器:
单稳电路 ui1=uo2
ui1 ui2
脉宽相同
uo1=ui2
单稳电路
uo2
红：自动返回 蓝：触发翻转
注：合理调节两电路的参数，可得到符合要求的输出脉冲。