数字电路 施密特触发器

简化功能表
使用要点
输入
输出
RD TH 0×
TR OUT V 状态 (1) RD 低电平有效,优先级最高，
× 0 导通
不用时应接高电平。
1 32VCC 13VCC 0
导通
(2)TH 和 TR 均为高电平时输出 0，均为低电平时输出 1。
1
32VCC
1 3
VCC
1
截止 (3) TR 低电平有效，TH 高电平 有效，因此，TH 加低电平、
多谐振荡电路能够自激产生脉冲波形，它的状态转换 不需要外加触发信号触发，而完全由电路自身完成。因此 它没有稳定状态，只有两个暂稳态。
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，它有两个特点：① 能把变化 非常缓慢的输入波形整形成数字电路所需要的矩形脉冲； ② 有两个触发电平，当输入信号达到某一额定值时，电 路状态就会转换，因此它属于电平触发的双稳态电路。
③ 电路的时常数τ=RC, τ决定了暂态时间的长短。根据 三要素公式，可以得到电压(或电流)随时间变化的方程为
x(t) x() [x(0 ) x()]et /
如果U(tM)=UT，它是U(0+)和U(∞）之间的某一转换值，
那么从暂态过程的起始值U(0+)变到UT所经历的时间tM(见图
6-2)可用下式计算：
5kΩ + C1 －
5kΩ + －
5kΩ C2
G1
G3
Q
&
&
1
3
0
uO
G2 &Q
7D T
1
①R=0时，Q=1，uo=0，T导通。
CO
TH
＞2VCC/3
TR
＞VCC/3
+VCC
R
8
4
5kΩ
5
+ C1 0
G1 Q
&
－ 6
1
5kΩ
2来自百度文库
+
1
G2 0
&Q
－
5kΩ C2
G3
&
3
0
uO
7D T
1
①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。 ②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1， Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。
CO
TH
＜2VCC/3
TR
＞VCC/3
+VCC
R
8
4
5kΩ
5
+ C1 1
G1 Q
&
－ 6
10
5kΩ
2
+
1
G2 01
&Q
－
C2 5kΩ
G3
&
3
01
uO
7D T
1
①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。 ②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1， Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。 ③R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=1、C2=1， Q、Q不变，uo不变，T状态不变。
6.1.2 脉冲电路的基本分析方法
C
UC(t)
x(t) x() [x(0 ) x()]et /
S E
R UR(t)
tM
RC1n U() U(0 ) U() UT
图 6-1 RC开关电路
① 开关转换的一瞬间，电容器上电压不能突变，满足 开关定理UC(0+)=UC(0-)。
② 暂态过程结束后，流过电容器的电流iC(∞)为0，即电 容器相当于开路。
CO TH
＜2VCC/3 TR ＜VCC/3
+VCC
R
8
4
5kΩ
5
+ C1 1
G1 Q
&
－
6
0
5kΩ
2
+
0
G2 &
Q1
－ 5kΩ C2
G3
& 3 1uO
7D T
1
①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。 ②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1， Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。 ③R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=1、C2=1， Q、Q不变，uo不变，T状态不变。 ④R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＜VCC/3时，C1=1、C2=0， Q=0、Q=1，uo=1，T截止。
脉冲产生电路和整形电路的特点
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；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。
脉冲产生电路能够直接产生矩形脉冲或方波，它由开 关元件和惰性电路组成，开关元件的通断使电路实现不同 状态的转换，而惰性电路则用来控制暂态变化过程的快慢。
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。
双稳态触发电路具有两个稳定状态，两个稳定状态的 转换都需要在外加触发脉冲的推动下才能完成。
单稳态触发电路只有一个稳定状态，另一个是暂时稳 定状态，从稳定状态转换到暂稳态时必须由外加触发信号 触发，从暂稳态转换到稳态是由电路自身完成的，暂稳态 的持续时间取决于电路本身的参数。
通常不用 CO 端，为了提高电路工作稳定性， 将其通过 0.01 F 电容接地。
6.2 施密特触发器 （Schmitt Trigger）
6.2.1 用 555 定时器构成的施密特触发器 一、普通反相器和施密特反相器的比较
普通反相器
A
1
Y
uA
uY
施密特反相器
uA
A
Y
uY
UTH ?
TTL： 1.4 V CMOS：12 VDD
1. 555定时器及其应用
4.5～16V 1.1 555定时器结构及功能
电压 控制端
CO TH
高电平 触发端 TR
低电平 触发端
+VCC 8
5kΩ
5
+ C1
－
6
5kΩ
2
+
－ C2
5kΩ
1
R 4
G1 Q
&
G2 &Q
复位端 低电平有效
G3
&
3 uO
7D T
放电端
+VCC 8
R
40
CO 5 TH 6
TR 2
tM
RC1n U() U(0 ) U() UT
U(t)
U(∞ ) UT
U(0+)
tM
t 0
图 6-2 从U(0+)到UT所经历的时间tM
tr
tf
0.9 U m 0.5 U m 0.1 U m
tw
T
脉冲幅度：Um 上升时间：tr 下降时间：tf
Um
脉冲宽度：tw 脉冲周期：T
占空比： q tw
T
1 32VCC 13VCC 不变 不变
TR 加高电平时为非有效电 平，电路状态不变。
(4)输出 0 时，Q = 1，因此 V 导通；输出 1 时，Q = 0，故 V 截止。
(5)注意：① TH 电平高低是与 2/3VCC 相比较，TR 电平高低是与 1/3VCC 相比较。②若控制输入端 CO 加输入电压 uCO ，则 UR1 = uCO UR2 = uCO/2，故 TH 和 TR 电平高低的比较值将变成 uCO 和 uCO/2。
UT+ 上限阈值电压 UT–下限阈值电压
回差电压： UT UT UT
二、电路组成及工作原理
8 +VCC
4
工作原理 uI