第十章-数字电子技术基础第五版-阎石、王红、清华大学

10.3.1 用门电路组成的单稳态触发器 一、积分型 G1和G2为TTL门 1、原理分析
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* 稳态下： VI 0,VO 1, (VO1 VOH ),VA VOH ；
*VI 后，VO 0, 进入暂稳态， VO1 0, C开始放电；
*当放至 VA VTH 后，VO 1, 返回稳态；
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(3)当VI 2充至 VTH时，再 将起引起如下正反馈： VI 2 VO 2 VI 1 VO1 使VO1迅速跳变为高，而 VO 2 迅速跳变为低。 电路进入第二个暂稳态 , C 2开始充电， C1开始放电。
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二、电压波形
*VI 后，C重新充电至 VOH , 恢复初始态；
2. 性能参数计算 输出脉宽：
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V( ) V( 0) VOH tw RC ln RC ln V( ) V( t ) VTH
)C tre (3 ~ 5)( R RO td tTR tre
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《数字电子技术基础》（第五版）教学课件
清华大学 阎石 王红
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第十章 脉冲波形的产生和整形
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当VI ，至 VI VE 2 0.7V时， T1导通，并引起 VI iC1 VC1 iC 2 VBE1 VE
VOH 迅速转为 T1导通， T2截止 VO
1.9V VOL
VE 2
R4 VE1 (Vcc VCES 1 ) R2 R4
输出脉冲宽度（ VO 0时间）等于 VA从VOH 放电至VTH的时间。
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1 VOH VDD ,VOL 0,VTH VDD 2
二、微分型 G1和G2为CMOS门
1. 原理分析
稳态下： VI 0,Vd 0,VI 2 VDD ,VO 0, (VO1 VDD ), C上无电压；
2. 器件实例 74 13
附加部分： 输入加“与门” 输出加推拉式输出级“ 反相” 电压值较高，加入电平 偏移部分 VOL
二、CMOS IC
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施密特触发器的主要特点： 输入信号在上升和下降过程中，电路状态转换的输入电平不同 电路状态转换时有正反馈过程，使输出波形边沿变陡
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当VI 0时， VO 0。 当VI , 至VI' VTH时，进入传输特性的放 大区，故 VI' VO1 VO
VI VTH R2 VI R1 R2 VI VT R1 (1 )VTH R2
使电路迅速跳变到
VO VOH
(3)当VI 1 至VTH , 又返回第一个暂稳态。
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二、电压波形
脉冲宽度计算： TW T1 T2 T1 : C放电，从VTH VDD 放至VTH T2 : C充电，从VTH VDD 充至VTH
V( ) V( 0) tw RC ln V( ) V( t )
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10.4.4 用施密特触发器构成的多谐振荡器
VDD VT VDD VT T T1 T2 RC ln RC ln VDD VT VDD VT
VDD VT VDD VT T T1 T2 R2C ln R1C ln VDD VT VDD VT
加触发信号 VI , Vd VO1 VI 2 VO 电路迅速进入暂稳态 VO 1, VO1 0, C开始充电
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二、微分型 G1和G2为CMOS门
VOH VDD ,VOL 0 ,VTH 1 VDD 2
充电至 VI 2 VTH 时, VI 2 又引起正反馈 VI 2 VO VO1 电路迅速返回稳态 VO 0, VO1 VDD , C放电至没有电压，恢复 稳态。
R1 (1 )VTH R2
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VI VT VI VT
R1 (1 )VTH R2 R1 (1 )VTH R2
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10.2.2 集成施密特触发器 一、双极型IC VOL VI 0时，T1截止， T2饱和导通， VO 1. R4 VE 2 (VCC VCES2 ) R3 R4
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10.2.3 施密特触发器的应用 一、用于波形变换
二、用于鉴幅百度文库
10.2.3 施密特触发器的应用 三、用于脉冲整形
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10.3 单稳态触发器 特点： ①有一个稳态和一个暂稳态。
②在外界触发信号作用下，能从稳态→暂稳态，维持一段时 间后自动返回稳态。 ③暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数。
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二、功能表（输出与输 入的关系）
输
入
输
出
R D
0 1 1 1 1
VI 1
X
VI 2
X
VO
0 0 1 1
TD
导通 导通
2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3
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10.4.5 石英晶体多谐振荡器
１９２２年 美国 卡第提出用石英压电效应调制电磁振 荡的频率。 巴黎广播电台首先用严济慈制作的石英振荡 片实现了无线电播音中的稳频，随后各国相继采 用，使无线广播振荡电磁回路稳频成为压电晶体 的最重要应用之一。
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10.5 555定时器及其应用 10.5.1 555定时器 （数/模混 合IC） 一、电路结构 由电压比较器（C1,C2） 触发器 输出缓冲器（G3,G4） OC输出的三极管（TD） 组成
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10.4.2 非对称式多谐振荡器 (1)由于“扰动”使 VI 1有微小 ，则有： 一、工作原理（CMOS）
VI 1 VI 2 VO 2 使VO1迅速 低，而 VO 2 迅速 高。 电路进入第一个暂稳态 C开始放电 ,VI 1
( 2)VI 1 至VTH，则有： VI 1 VI 2 VO 2 使VO1迅速 高，而 VO 2 迅速 低。 电路进入第二个暂稳态 C开始充电 ,VI 1
VOL 迅速转为 T1截止， T2导通 VO
VT V E 2 0.7V
VE1 VE 2 (Vcc VCES 2 )
R4 R3 R4
VE1 (Vcc VCES 1 )
VT V E 1 0.7V
R4 R2 R4
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10.3.2 集成单稳态触发器 电路结构与工作原理 (74 121)
《数字电子技术基础》第五版 微分型单稳
控制附加电路
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V( ) V( 0) VCC 0 tw RC ln RC ln RC ln2 V( ) V( t ) VCC VTH
可重复触发？ 不可重复触发？
输
入
输
出
R D
0 1 1 1 1
VI 1
X
VI 2
X
VO
0 0 1 1
TD
导通 导通
2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3
不变 不变 截止 截止
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稳态： VI 1,VO 0, TD导通
不变 不变 截止 截止
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10.5.2 用555定时器接成施密特触发器 工作原理 输
R D
0 1
入
输
出
VI 1
X
VI 2
X
VO
0 0 1 1
TD
导通 导通
1
1 1
2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3
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三、振荡频率计算
T VI1从充电开始到充至 VTH的时间 VI 2从充电开始到充至 VTH的时间
VE VOH (VCC VBE VOH ) RE R1 // RF 2 RF 2 R1 RF 2
VE VIK T 2 RE C ln VE VTH
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VOH VI 1时，T1饱和， T2截止， VO VE1 (VCC VCES1 ) R4 R2 R4
当VI ，至 VI VE1 0.7V时， T1脱离饱和，并引起 VI iC1 VC1 iC 2 VBE1 VE
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10.4.3 环形振荡器 一、最简单的环形振荡器
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二、实用的环形振荡器
（TTL）
第一步：增加RC积分环节，加大t pd 2。
第二步：为获取更大延 迟，将C的接地端改至G1输出。
《数字电子技术基础》第五版
通过调整 R、C改f（R不能太大） RC常数远大于 Tpd ,因此周期主要计算 RC环节
不变 不变
截止 截止
VI , 使电路状态发生转变的 值VT ? VI , 使电路状态发生转变的 值VT ?
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VCO
VI , 使电路状态发生转变的 值VT ? VI , 使电路状态发生转变的 值VT ?
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10.5.3 用555定时器接成单稳态触发器
10.1 概述 一、获取矩形脉冲的方法 1. 脉冲波形发生电路 2. 脉冲波形整形电路
二、描述矩形脉冲特性的主要参数
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10.2 施密特触发器（常用的一类脉冲整形电路） 10.2.1 用门电路组成的施密特触发器
VOH VDD，VOL 0，VTH
1 VDD，且 R1 R2 2
10.4 多谐振荡器（自激振荡，不需要外加触发信号） 10.4.1 对称式多谐振荡器 一、工作原理（TTL） (1)静态（未振荡） 时应是不稳定的
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( 2)由于“扰动”使 VI 1有微小 ，则有： VI 1 VO ! VI 2 VO 2 使VO1迅速跳变为低，而 VO 2 迅速跳变为高。 电路进入第一个暂稳态 , C1开始充电， C 2开始放电。
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当VI 1时， VO 1。 当VI , 至VI' VTH时，进入传输特性的放 大区，故 VI' VO1 VO
使电路迅速跳变到 VO VOL
R1 VI ) VI R1 R2
VI VTH (VDD VI VT
1 稳态时，无触发信号： VI 1 ( VCC即可， VC 2 1) 3 V 1 若通电后 Q 0 TD导通 VC 0 C 1 Q 0保持 VC 2 1 2 若通电后 Q 1 TD 截止 C充电至 VC VCC 3 V 1 VC 1 0 Q 0 TD导通 C放电 C 1 Q 0保持 VC 2 1
2、性能参数计算 输出脉宽：
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V( ) V( 0) V 0 tw RC ln RC ln DD RC ln2 V( ) V( t ) VDD VTH
tre (3 ~ 5)( R // rD1 RON )C (3 ~ 5) RON C td tw tre 输出脉冲宽度（ VO 1 时间）等于 VI 2从0充电至VTH的时间。