第一课数字电路逻辑设计 第10章 脉冲单元电路
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数字电路逻辑设计(第二版) 王毓银 电子科技大学
3.5.3 CMOS传输门
3.5.4 CMOS逻辑门电路
3.5.5 BiCMOS门电路
3.5.6 CMOS电路的正确使用方法
3.6 VHDL描述逻辑门电路
3.6.1 VHDL描述电路的基本方法
3.6.2 VHDL描述逻辑门电路
习题
第4章 组合逻辑电路
4.1 组合逻辑电路分析
6.4.1 设计给定序列信号的产生电路
6.4.2 根据序列循环长度M的要求设计发生器电路
6.5 时序逻辑电路的VHDL描述
6.5.1 移位寄存器的VHDL描述
6.5.2 计数器的VHDL描述
习题
第7章 半导体存储器
7.1 概述
7.1.1 半导体存储器的特点与应用
5.3 主从触发器
5.3.1 主从触发器基本原理
5.3.2 主从J-K触发器主触发器的一次翻转现象
5.3.3 主从J-K触发器集成单元
5.3.4 集成主从J-K触发器的脉冲工作特性
5.4 边沿触发器
5.4.1 维持一阻塞触发器
5.4.2 下降沿触发的边沿触发器
10.2.6 DAC的转换精度与转换速度
10.3 模数转换器（ADC）
10.3.1 模数转换基本原理
10.3.2 并联比较型ADC
10.3.3 逐次逼近型ADC
10.3.4 双积分型ADC
10.4 集成ADC及其应用举例
双积分型集成ADC
10.4.2 逐次逼近型集成ADC
2.1.3 真值表与逻辑函数
2.1.4 逻辑函数相等
2.1.5 三个规则
2.1.6 常用公式
2.1.7 逻辑函数的标准形式
3.5.4 CMOS逻辑门电路
3.5.5 BiCMOS门电路
3.5.6 CMOS电路的正确使用方法
3.6 VHDL描述逻辑门电路
3.6.1 VHDL描述电路的基本方法
3.6.2 VHDL描述逻辑门电路
习题
第4章 组合逻辑电路
4.1 组合逻辑电路分析
6.4.1 设计给定序列信号的产生电路
6.4.2 根据序列循环长度M的要求设计发生器电路
6.5 时序逻辑电路的VHDL描述
6.5.1 移位寄存器的VHDL描述
6.5.2 计数器的VHDL描述
习题
第7章 半导体存储器
7.1 概述
7.1.1 半导体存储器的特点与应用
5.3 主从触发器
5.3.1 主从触发器基本原理
5.3.2 主从J-K触发器主触发器的一次翻转现象
5.3.3 主从J-K触发器集成单元
5.3.4 集成主从J-K触发器的脉冲工作特性
5.4 边沿触发器
5.4.1 维持一阻塞触发器
5.4.2 下降沿触发的边沿触发器
10.2.6 DAC的转换精度与转换速度
10.3 模数转换器（ADC）
10.3.1 模数转换基本原理
10.3.2 并联比较型ADC
10.3.3 逐次逼近型ADC
10.3.4 双积分型ADC
10.4 集成ADC及其应用举例
双积分型集成ADC
10.4.2 逐次逼近型集成ADC
2.1.3 真值表与逻辑函数
2.1.4 逻辑函数相等
2.1.5 三个规则
2.1.6 常用公式
2.1.7 逻辑函数的标准形式
《数字电路脉冲信号》课件
概念
触发器是一种存储器件，用于存储和控制二进制数据。
RS触发器
通过两个输入信号进行控制，实现存储和状态切换。
D触发器
通过输入信号控制和传输数据，实现数据存储和同步控制。
SR触发器的工作原理及应用
SR触发器电路
由逻辑门和触发器构成，实现数 据存储和状态切换。
SR触发器真值表
根据输入信号的不同组合，SR触 发器的状态和输出会发生变化。
异步二进制计数器
通过触发信号异步计数，不受外部时钟限制。
二进制计数器的工作原理及应用
二进制计数器电路
由多个触发器和逻辑门构成，实 现二进制计数功能。
上升沿计数器
下降沿计数器
顺序递增计数，常用于频率分频、 寄存器地址和程序计数等。
顺序递减计数，常用于定时器、 脉冲生成和状态机控制等。
触发器的概念分类
脉冲信号计数器
产生特定频率和宽度的脉冲信号， 用于测试和调试电路。
计数和测量脉冲信号的频率。
脉冲信号序列器
控制和管理多个脉冲信号的出现 顺序。
延时器的原理及类型
1
பைடு நூலகம்
单稳态延时器
2
在输入信号发生变化时，生成一个单脉
冲宽度可控的输出。
3
原理
延时器通过增加信号的延时时间来实现 控制和定时功能。
定时器
根据预设的定时值，生成时序精确的脉 冲信号或触发信号。
《数字电路脉冲信号》 PPT课件
数字电路脉冲信号PPT课件将深入探讨数字电路中脉冲信号的特点、分类、应 用以及与时序电路、延时器、计数器和触发器等的关系。
脉冲信号的定义和特点
脉冲信号是一种短时且幅度突变的信号，在数字电路中起到传输和控制的作 用。它具有快速切换、高频响应和低能耗等特点。
触发器是一种存储器件，用于存储和控制二进制数据。
RS触发器
通过两个输入信号进行控制，实现存储和状态切换。
D触发器
通过输入信号控制和传输数据，实现数据存储和同步控制。
SR触发器的工作原理及应用
SR触发器电路
由逻辑门和触发器构成，实现数 据存储和状态切换。
SR触发器真值表
根据输入信号的不同组合，SR触 发器的状态和输出会发生变化。
异步二进制计数器
通过触发信号异步计数，不受外部时钟限制。
二进制计数器的工作原理及应用
二进制计数器电路
由多个触发器和逻辑门构成，实 现二进制计数功能。
上升沿计数器
下降沿计数器
顺序递增计数，常用于频率分频、 寄存器地址和程序计数等。
顺序递减计数，常用于定时器、 脉冲生成和状态机控制等。
触发器的概念分类
脉冲信号计数器
产生特定频率和宽度的脉冲信号， 用于测试和调试电路。
计数和测量脉冲信号的频率。
脉冲信号序列器
控制和管理多个脉冲信号的出现 顺序。
延时器的原理及类型
1
பைடு நூலகம்
单稳态延时器
2
在输入信号发生变化时，生成一个单脉
冲宽度可控的输出。
3
原理
延时器通过增加信号的延时时间来实现 控制和定时功能。
定时器
根据预设的定时值，生成时序精确的脉 冲信号或触发信号。
《数字电路脉冲信号》 PPT课件
数字电路脉冲信号PPT课件将深入探讨数字电路中脉冲信号的特点、分类、应 用以及与时序电路、延时器、计数器和触发器等的关系。
脉冲信号的定义和特点
脉冲信号是一种短时且幅度突变的信号，在数字电路中起到传输和控制的作 用。它具有快速切换、高频响应和低能耗等特点。
第一课数电10章
10.3.1 用门电路构成的施密特触发器
1. 电路组成 两个CMOS反相器，两个分压电阻。
用集成门电路构成的施密特触发器 （a） 电路 （b）逻辑符号
2. 工作原理
（1）工作过程 设CMOS反相器的阈值电压UTH=VDD/2，输入
信号uI为三角波。
当uI=0V时， G1截止、G2导通，输出为UOL， 即uO=0V。只要满足uI1＜UTH，电路就会处于这种 状态（第一稳态）。
10.3.2 集成施密特触发器及其应用
集成施密特触发器的UT+和UT－的具体数值可从 集成电路手册中查到。
如CT74132的UT+＝1.7 V、UT－＝0.9 V，所以， ΔUT＝UT+—UT－＝1.7 V—0.9 V＝0.8 V。
1. 施密特反相器
TTL的74LS14和CMOS的CC40106均为六施密 特触发的反相器。
1.最简单的环形振荡器
vO(vI1) tpd
vI1
vI2
vI3
vO1
vO2
G1
G2
G3
(a)电路原理图
0
vO1 (vI2)
t
vO 0
vO2(vI3)
t
0
(b)图工作波形图
t
简单的环形振荡器
2. RC环形多谐振荡器
在简单环形振荡电路中引进RC电路作为延时 环节，形成RC环形多谐振荡器。
图中RC构成延时环节，RS为限流电阻，对门3 起限流保护作用。
当uI上升，使得uI1 =UTH时，电路会产生如下正 反馈过程：
电路会迅速转换为G1导通、G2截止，输出为 UOH，即uO=VDD的状态（第二稳态）。此时的uI值 称为施密特触发器的上限触发转换电平UT+。显然， uI继续上升，电路的状态不会改变。
数字电子技术基础PPT第10章 脉冲整形与产生电路
常将 VT+与 VT－之差定义为回差电压 VT ，即 VT VT VT
从以上可知，当 VI 上升至 VT+时，VO 从 VOL 0V 变为 VOH；当 VI 下降至 VT－时，VO 从 VOH 变 为 VOL。由此可以画出图 10-2（a）所示的电压动作波形与图 10-2（b）所示输入/输出电压传输特性。 从图可知画施密特触发器的电压传输特性需要三个参数：正负向阈值电压、输出电压的范围和输出
3．具有石英晶体的振荡器 把电容反馈式振荡电路中的电感改为石英晶体，就构成图10-29所示的单非门
晶体振荡器。该振荡器只有当石英晶体呈现电感性时才能振荡，而石英晶体呈现电 感性的谐振频率在fs与fp 之间，且fs≈fp，所以晶体的谐振频率就是该振荡器的工 作频率。
电路中R的数值应该足够大，一般取2～10 MΩ。目前各种谐振频率的石英晶体 已经成为系列产品，所以可以组成各种工作频率的振荡器。 在各种单片机、时钟等芯片中常使用这种振荡器作为时钟信号源。 例如，
74121在三个输入信号A1、A2和B之间满足表中 的关系时，在触发信号的脉冲沿触发。
一个使3个灯顺序点亮1s的电路如图10-19所示。该电路使用了3个单稳态触发 器74121，按钮按下时，产生下降沿触发信号。
10.3 多谐振荡器 10.3.1 门电路组成的多谐振荡器
该电路就在这两个稳态之ຫໍສະໝຸດ 不停地转换，产生振荡。振 荡波形如图10-23所示。
假设该电路中非门G1和G2的阈值电压为 制，取R1<R2。
VTH
1 2
VC
C
，为保证输入电压的有效控
若 VI 0V，则 V′I 0，VO1 VOH VCC，VO VOL 0 V，电路进入稳态 1。
从以上可知，当 VI 上升至 VT+时，VO 从 VOL 0V 变为 VOH；当 VI 下降至 VT－时，VO 从 VOH 变 为 VOL。由此可以画出图 10-2（a）所示的电压动作波形与图 10-2（b）所示输入/输出电压传输特性。 从图可知画施密特触发器的电压传输特性需要三个参数：正负向阈值电压、输出电压的范围和输出
3．具有石英晶体的振荡器 把电容反馈式振荡电路中的电感改为石英晶体，就构成图10-29所示的单非门
晶体振荡器。该振荡器只有当石英晶体呈现电感性时才能振荡，而石英晶体呈现电 感性的谐振频率在fs与fp 之间，且fs≈fp，所以晶体的谐振频率就是该振荡器的工 作频率。
电路中R的数值应该足够大，一般取2～10 MΩ。目前各种谐振频率的石英晶体 已经成为系列产品，所以可以组成各种工作频率的振荡器。 在各种单片机、时钟等芯片中常使用这种振荡器作为时钟信号源。 例如，
74121在三个输入信号A1、A2和B之间满足表中 的关系时，在触发信号的脉冲沿触发。
一个使3个灯顺序点亮1s的电路如图10-19所示。该电路使用了3个单稳态触发 器74121，按钮按下时，产生下降沿触发信号。
10.3 多谐振荡器 10.3.1 门电路组成的多谐振荡器
该电路就在这两个稳态之ຫໍສະໝຸດ 不停地转换，产生振荡。振 荡波形如图10-23所示。
假设该电路中非门G1和G2的阈值电压为 制，取R1<R2。
VTH
1 2
VC
C
，为保证输入电压的有效控
若 VI 0V，则 V′I 0，VO1 VOH VCC，VO VOL 0 V，电路进入稳态 1。
电路与电子技术第10章-组合逻辑电路课件.ppt
33
第10章 门电路与组合逻辑电路
（1） 逻辑表达式 用与、或、非等运算和括号来描述逻辑函数的表达式
如： Y A(B C) D
输出变量： Y
输入变量： A、B、C
反变量: 字母上有非号， 如： D
原变量: 字母上没有非号， 如： A、B、C
34
第10章 门电路与组合逻辑电路
（2） 逻辑状态表
0•A=0 A•0=0 1•A=A
A•1 =A A•A=A
A• A 0
0+A=A
A+0=A
1+A=1
1=0
非 0=1
运 算
0=0
1=1
A A
A+1 =1 A+A =A
A A1 29
第10章 门电路与组合逻辑电路
3. 逻辑代数运算定律 交换律： A + B = B + A
A•B =B•A
结合律： ABC = (AB) C =A (BC)
T5
A、B 有一个为 0 或都为 0 时：
T1 发射结导通， T1 集电结和 T2 、T5 均截止 复合管 T3 、T4 导通，Y 为 1
21
第10章 门电路与组合逻辑电路
常用 TTL 集成与非门 74LS00
74LS00 有 4 个两输入与非门，完全相同
Y AB
A、B 为输入端 Y 为输出端 4 个与非门电源公共 第 14 脚接 + 5V 直流电源 第 7 脚接电源的地
(2) 配项法
应用 B B( A A)
[例] Y AB AC BC AB AC BC( A A) AB AC ABC ABC
AB(1 C ) AC(1 B) AB AC
第10章 门电路与组合逻辑电路
（1） 逻辑表达式 用与、或、非等运算和括号来描述逻辑函数的表达式
如： Y A(B C) D
输出变量： Y
输入变量： A、B、C
反变量: 字母上有非号， 如： D
原变量: 字母上没有非号， 如： A、B、C
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第10章 门电路与组合逻辑电路
（2） 逻辑状态表
0•A=0 A•0=0 1•A=A
A•1 =A A•A=A
A• A 0
0+A=A
A+0=A
1+A=1
1=0
非 0=1
运 算
0=0
1=1
A A
A+1 =1 A+A =A
A A1 29
第10章 门电路与组合逻辑电路
3. 逻辑代数运算定律 交换律： A + B = B + A
A•B =B•A
结合律： ABC = (AB) C =A (BC)
T5
A、B 有一个为 0 或都为 0 时：
T1 发射结导通， T1 集电结和 T2 、T5 均截止 复合管 T3 、T4 导通，Y 为 1
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第10章 门电路与组合逻辑电路
常用 TTL 集成与非门 74LS00
74LS00 有 4 个两输入与非门，完全相同
Y AB
A、B 为输入端 Y 为输出端 4 个与非门电源公共 第 14 脚接 + 5V 直流电源 第 7 脚接电源的地
(2) 配项法
应用 B B( A A)
[例] Y AB AC BC AB AC BC( A A) AB AC ABC ABC
AB(1 C ) AC(1 B) AB AC
数字电路课件：第10章 脉冲信号的产生和处理-教学
vI
vO
tW
4〉 触摸、声控双功能延时灯
VDD （+6V）
1N4004
C1
A
R7 1M
R6 10k
R4 4.7M
R3 20k
R5 4.7M
T2 9014
C5 0.022μ
T1 9013
R2 1M 8 4
7
6 NE 555
D
C3 220μ
2
3
15
C4
C
47μ
0.01μ
0.56μ/400V
DW 2CW13
TR
uC
21 5 C
2VCC /3 VCC /3
0
t1 t2 t3
t
一旦 uC 充至稳态值 , uo
即 TH = TR > 2VCC /3 , 立即
uo = 0 , 同时555内的管 T
t
导通,电容 C 经 R2 7# T
0 T1 T2
1# 放电, 一直至VCC /3 , 使得uo 回到 1 , 进入循环 ...
T = T1 + T2 = 0.7 ( R1 + 2R2 ) C
(3). 多谐振荡器: 简易电子琴电路
简易电子琴就是通过改变R2 的阻值来改变输出 方波的周期 , 使外接的喇叭发出不同的音调 。
S8 R28
R1 48
7
电路工作的SR影121响。555 3
6 21 5
C
VCC
uo
简易电子琴电路图
（4） 简易温控报警器
2VCC /3 VCC /3
t
设电容C 原先未充电, 故 TH = TR < VCC /3 , 此
0
uo
vO
tW
4〉 触摸、声控双功能延时灯
VDD （+6V）
1N4004
C1
A
R7 1M
R6 10k
R4 4.7M
R3 20k
R5 4.7M
T2 9014
C5 0.022μ
T1 9013
R2 1M 8 4
7
6 NE 555
D
C3 220μ
2
3
15
C4
C
47μ
0.01μ
0.56μ/400V
DW 2CW13
TR
uC
21 5 C
2VCC /3 VCC /3
0
t1 t2 t3
t
一旦 uC 充至稳态值 , uo
即 TH = TR > 2VCC /3 , 立即
uo = 0 , 同时555内的管 T
t
导通,电容 C 经 R2 7# T
0 T1 T2
1# 放电, 一直至VCC /3 , 使得uo 回到 1 , 进入循环 ...
T = T1 + T2 = 0.7 ( R1 + 2R2 ) C
(3). 多谐振荡器: 简易电子琴电路
简易电子琴就是通过改变R2 的阻值来改变输出 方波的周期 , 使外接的喇叭发出不同的音调 。
S8 R28
R1 48
7
电路工作的SR影121响。555 3
6 21 5
C
VCC
uo
简易电子琴电路图
（4） 简易温控报警器
2VCC /3 VCC /3
t
设电容C 原先未充电, 故 TH = TR < VCC /3 , 此
0
uo
脉冲电路PPT课件
三极管由截止转变为饱和导通所需的时 间称为开启时间，即在基区逐渐积累电荷， 使电流由小变大所需时间。由饱和导通转变 为截止所需的时间称为关闭时间，即在基区 通过中和逐渐清除电荷，使电流逐渐变小所 需时间。
通常关闭时间比开启时间要长很多倍， 这主要是射极输入的载流子在基区中积累电 荷比基区中载流子中和这些电荷要快得多， 普通开关管的开启时间约为10~30ns，关闭 时间约为100~200ns，高频管的开关速度比 普通开关管慢得多。对于生物电脉冲，它的 前沿约为数毫秒，也可以用高频管代替开关 管。
第二节 晶体管反相器
一. 晶体三极管的开关特性 晶体三极管不仅有放大作用，而且还有开关作用。在
脉冲数字电路中就是利用三极管的开关作用。 由其特性曲线知，当基极电流Ib≤0时，晶体管工作在
截止区。此时集电极电流Ic≈0，晶体管的发射结和集电结 均处于反向偏置，相当于开关断开。当Ib由零逐渐上升时， 晶体管的工作状态由截止区进入放大区，一旦Ib继续上升 达到临界饱和电流Ibs时，三极管处于临界饱和状态，如再 增大Ib，使Ib>Ibs，三极管进入饱和区。此时集射极电压 Uce接近于零，Ib基本上失去了对Ic的控制能力，相当于开 关接通。
体管饱和程度加深，输出信号 Uo仍然为零。如果充电的时 间常数(R1+rbe)C小于脉冲宽 度，电容C在正脉冲持续期间 (输入高电平)得到完全充电， 其电压(左正右负)接近于输入 脉冲的幅度电压Um。当输入 脉冲下降时，电容C开始放电， 迫使基极电位下降到-Um，三 极管截止，输出信号 Uo上升 到接近于Ec。
电平渐移，对信号
放大、变换和计数等会 造成困难。为了克服这 个缺点，对电路进行改 造，在电阻R上并联一 个二极管 D。
输入波形 输出波形
脉冲与数字电路
译码器电路是一种将二 进制代码转换为输出信 号的电子电路。它通常 由多个触发器和门电路 组成，可以将二进制代 码转换为相应的输出信 号。
编码器和译码器电路广 泛应用于各种领域，如 计算机、通信、测量和 控制等。
编码器和译码器电路的 常见类型包括二进制编 码器、二进制译码器和 多路复用器等。
编码器和译码器电路的 主要参数包括分辨率、 转换速度、功耗和集成 度等。
触发器与寄存器
触发器
01
一种双稳态的电路，能够在外部信号的作用下实现状态的翻转。
寄存器
02
由多个触发器组成，能够存储二进制数，并实现数据的存储和
传输。
触发器与寄存器在数字电路中的作用
03
实现数据的存储和传输，以及控制电路的状态。
数字电路的分类与特点
组合逻辑电路
由逻辑门电路组成，实现基本的 逻辑运算和控制功能。
数字显示电路
数字显示电路是一种用于将数字信号转换为可视 显示的电子电路。它通常由七段显示器或液晶显 示器等组成，可以将数字信号转换为相应的可视 显示。
数字显示电路的常见类型包括七段显示器、液晶 显示器和LED显示器等。
数字显示电路广泛应用于各种领域，如计算机、 通信、测量和控制等。
数字显示电路的主要参数包括分辨率、亮度、视 角和功耗等。
脉冲与数字电路的发
05
展趋势与展望
新技术与新材料的应用
新材料
新型半导体材料如碳化硅、氮化镓等 ，具有更高的电子迁移率和耐压能力 ，能够提高脉冲与数字电路的性能。
新技术
新兴的纳米技术、柔性电子技术等， 为脉冲与数字电路的设计和制造提供 了新的可能性，有助于实现更小尺寸 、更高集成度的电路。
高性能脉冲与数字电路的设计与实现
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。
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图10-1 常见的脉冲波形图
2. 矩形波及其参数 数字电路中用得最多的是矩形波。矩形波
有周期性与非周期性两种。
图10-2 非周期性和周期性矩形波 (a) 非周期性 (b) 周期性
图10-3 矩形波的主要参数
周期性矩形波的 周期用T表示，有时 也用频率f表示（f =1/ T）。
矩形波的另外几
个主要参数：
vO
不可重复触发
tw
tw
(a)
被重复触发
不可重复触发
可重复触发
tw
tw
(b)
2. 集成单稳态触发器 1. 不可重复触发的集成单稳态触发器 74XX121
Q1 B NC 2
3 AG1 1
4 A1
A2&
A2
B5
Q6
GND 7
Rint Cext
RexRt ext/Cext
Rint Cext
14 VCC
G4
G1
Ci
&
vI
Ri
C
VCC
T G2
&
R RE
图10-2-12 带有射极跟随器的 单稳态触发器
2、 积分型单稳态触发器
(a) 0～t1稳定状态。输入vI为低电 平，两个门的输出均为高电平。电容C 充电结束，触发器处于稳定状态。
当t=t1时，vI上跳变，两个门的状 态同时改变，触发器翻转一次，进入
vI
④ 电路在暂稳态中持续的时间，由RC延时环节决定 ⑤ 可重触发与不可重触发的单稳态对触发脉冲的响应
是不同的
3 单稳态触发器的应用
单稳态触发器的主要应用是定时和延时。 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。
uO的下降沿比图u6I-的18下单降稳沿电延路迟的了延t时w的作用时间。
t1至t2的时间称为暂态时间，其 长短取决于RC的充电速度，因此RC 称为定时电路，由它决定输出vO1和
3.6V
v2 0.3V
3.6V tw
vO2 0.3V
1.4V -1.5V
vO2的宽度。暂态时间通常近似估计 为 tW 0.7(RO + R)C
0 t1 t2
(b)
微分型单稳态触发器及其工作波形
（1）脉冲幅度Um （2）脉冲宽度tw （3）上升时间tr （4）下降时间tf （5）占空比q =t w /T 。通常q用百分比表示，如果 q =50%，则称为对称方波。
10.2 集成门构成的脉冲单元电路
10.2.1 施密特触发器 10.2.2 单稳态触发器 10.2.3 多谐振荡器
10.2.1 施密特触发器
3 施密特触发器的应用
1). 波形变换
将变化缓慢的波形变换成矩形波（如将三角波或正弦波 变换成同周期的矩形波）。
正弦 波振荡 器
1 VO
• 整形电路——把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲
输入
VT+
VT-
输出
2). 脉冲整形
在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变， 或者边沿产生振荡等。通过施密特触发器整形，可以获得比 较理想的矩形脉冲波形。
波形 畸变
边沿 振荡
2). 脉冲整形
合理选择回差电压消除信号上的干扰
vI
vT1
vT2
t vo
t vo
t
3)．脉冲鉴幅
将一系列幅度各异的脉冲信号加到施密特触发器的输入 端，只有那些幅度大于UT+的脉冲才会在输出端产生输出信 号。可见，施密特触发器具有脉冲鉴幅能力。
vI
(VT+) Vth
0
t
vo
0
t
当uI=0V时， G1截止、G2导通，输出为UOL， 即uO=0V。只要满足uI1＜UTH，电路就会处于这种 状态（第一稳态）。
当uI上升，使得uI1 =UTH时，电路会产生如下正反馈过程：
电路会迅速转换为G1导通、G2截止，输出为UOH，即
uO=VDD的状态（第二稳态）。此时的uI值称为施密特触发器
10.2.2 单稳态触发器
单稳态触发器具有稳态和暂态两个不 同的工作状态。在外界触发脉冲作用下， 能从稳态翻转为暂稳态，维持一段时间后， 电路又能自动地翻转为稳态。
一．集成门构成的单稳态触发器
根据维持暂态的RC定时电路的不同接法，单稳态触发器可 以分为微分型和积分型两大类。
1、 微分型单稳态触发器
3．输出特定周期与幅度的矩形脉冲信号， 由于含有丰富的谐波分量，故称作多谐振荡器。
１．电容正反馈多谐振荡器
(1) 基本工作原理
在多谐振荡器工作过程中，主要 依靠电容C的充、放电，引起vd的变化， d
G2因vI下跳提前翻转，达不到由RC电路控 vO1
0.3V
制定时的目的。故要求vI比输出vO2脉冲宽。v2 3.6V 1.4V 0.3V
vO2 tw
0 t1 t2 (b)
图10-2-13 积分型单稳态 触发器及其工作波形
如果要求在输入窄的触发脉冲时能够得到较宽的输出脉冲， 可采用图10-2-14所示电路。
施密特触发器——具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的 电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。 1. 电路组成 两个CMOS反相器，两个分压电阻。
用集成门电路构成的施密特触发器 （a） 电路 （b）逻辑符号
2. 工作原理
（1）工作过程 设CMOS反相器的阈值电压UTH=VDD/2，输入信号uI为
三角波。
输入端微分电路 微分型定时电路
反馈线
Ci v1
G1
&
vO1 C
v2
G2
&
vI
5100pF
Ri
R 330
vO2
(a) 微分型单稳态触发器及其工作波形
(a) 0～t1为稳定状态。
输入端无输入信号触发或触发 输入为高电平。当选取Ri大于3.2kΩ 时，使vI高于开门电平，vO1=0.3V； 选取R小于0.9kΩ，使v2低于关门电 平，vO2=3.6V。触发器处于稳定状态 （vO1=VOL，vO2=VOH ）。
态。此时的uI值称为施密特触发器的下限触发转换电平UT－。uI
再下降，电路将保持状态不变。
VT-
=
R1 + R2 R2
V GS(th)
-
R1 R2
V
DD
VGS(th) = 12VDD，则
VT-
=
(1 -
R1 R2
)VGS(th)
（2）工作波形与电压传输特性
施密特触发器将三角波uI变换成矩形波uO。
下限触发转 换电平UT－
上限触发转 换电平UT+
施密特触发器的工作波形及电压传输特性
（a）工作波形
（b）电压传输特性
回3差. Δ重UT要=参U数T+－UT－
=
2
R1 R2
VGS（(th)通常UT+＞UT－）
改变R1和R2的大小可以改变回差ΔUT
(3)特点： 电路有两种稳定状态。两种稳定状态的维持和转 换完全取决于外加触发信号。触发方式：电平触发。 电压传输特性特殊，电路有两个转换电平（上限 触发转换电平UT+和下限触发转换电平UT－）。 状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡峭的 矩形脉冲。
&
vI G3
&
&
G1
R
vO G2
C
图10-2-14 宽脉冲输出电路
3、 施密特触发器构成单稳态触发器
当vI=0时，输出vO=VOL=0V，这
是稳定状态。
CA1
vI
vO
R
当vI的正脉冲加到输入端时，vA
(a)
随之上跳，只要上跳的幅值大于VT+， vI
则输出vO=VDD。触发器发生一次翻转， O
t
进入暂稳态。
输出缓冲电路
2
集成单稳态触发器 RAQ D 1 2
2. 可重复触发的集成单稳态触发器 74XX122
Rext/Cext (13)
Rint Cext (9) (11)
Rint
A1 ≥1 A2
B1 B2
Q
74122
(8)
&
Q
(6)
RD
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
两方种便工作地情得况到持续时间更长的输出脉冲宽度。
集成单稳有不可重复触发 型和可重复触发型两种。 不可重复触发的单稳一旦 被触发进入暂稳态以后， vI 再加入触发脉冲不会影响 电路的工作过程，必须在 暂稳态结束以后，它才能 vO 接受下一个触发脉冲而转 入下一个暂稳态。
而可重复触发的单稳态在 电路被触发而进入暂稳态 以后，如果再次加入触发 vI 脉冲，电路将重新被触发， 使输出脉冲再继续维持一 个tW宽度。
图10-2-13 积分型单稳态 触发器及其工作波形
态自动翻转一次。
2、 积分型单稳态触发器
当触发输入vI下跳后，电容C重新充 电完毕后，触发器回到初始稳定状态。
vI
&
vO1 R G1
v2 & G2
C
vO2
(a)
在暂态期间，电容C放电未达到阈值 vI 0.3V
3.6V
电压Vth之前，vI不能由高电平下跳，否则 3.6V
&
vO1 R G1
v2 & G2
C
vO2
(a)
vI 0.3V
3.6V
3.6V vO1
0.3V
暂稳态。
3.6V
v2
1.4V
0.3V
(b) t1～t2暂稳定状态。输入vI为高
2. 矩形波及其参数 数字电路中用得最多的是矩形波。矩形波
有周期性与非周期性两种。
图10-2 非周期性和周期性矩形波 (a) 非周期性 (b) 周期性
图10-3 矩形波的主要参数
周期性矩形波的 周期用T表示，有时 也用频率f表示（f =1/ T）。
矩形波的另外几
个主要参数：
vO
不可重复触发
tw
tw
(a)
被重复触发
不可重复触发
可重复触发
tw
tw
(b)
2. 集成单稳态触发器 1. 不可重复触发的集成单稳态触发器 74XX121
Q1 B NC 2
3 AG1 1
4 A1
A2&
A2
B5
Q6
GND 7
Rint Cext
RexRt ext/Cext
Rint Cext
14 VCC
G4
G1
Ci
&
vI
Ri
C
VCC
T G2
&
R RE
图10-2-12 带有射极跟随器的 单稳态触发器
2、 积分型单稳态触发器
(a) 0～t1稳定状态。输入vI为低电 平，两个门的输出均为高电平。电容C 充电结束，触发器处于稳定状态。
当t=t1时，vI上跳变，两个门的状 态同时改变，触发器翻转一次，进入
vI
④ 电路在暂稳态中持续的时间，由RC延时环节决定 ⑤ 可重触发与不可重触发的单稳态对触发脉冲的响应
是不同的
3 单稳态触发器的应用
单稳态触发器的主要应用是定时和延时。 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。
uO的下降沿比图u6I-的18下单降稳沿电延路迟的了延t时w的作用时间。
t1至t2的时间称为暂态时间，其 长短取决于RC的充电速度，因此RC 称为定时电路，由它决定输出vO1和
3.6V
v2 0.3V
3.6V tw
vO2 0.3V
1.4V -1.5V
vO2的宽度。暂态时间通常近似估计 为 tW 0.7(RO + R)C
0 t1 t2
(b)
微分型单稳态触发器及其工作波形
（1）脉冲幅度Um （2）脉冲宽度tw （3）上升时间tr （4）下降时间tf （5）占空比q =t w /T 。通常q用百分比表示，如果 q =50%，则称为对称方波。
10.2 集成门构成的脉冲单元电路
10.2.1 施密特触发器 10.2.2 单稳态触发器 10.2.3 多谐振荡器
10.2.1 施密特触发器
3 施密特触发器的应用
1). 波形变换
将变化缓慢的波形变换成矩形波（如将三角波或正弦波 变换成同周期的矩形波）。
正弦 波振荡 器
1 VO
• 整形电路——把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲
输入
VT+
VT-
输出
2). 脉冲整形
在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变， 或者边沿产生振荡等。通过施密特触发器整形，可以获得比 较理想的矩形脉冲波形。
波形 畸变
边沿 振荡
2). 脉冲整形
合理选择回差电压消除信号上的干扰
vI
vT1
vT2
t vo
t vo
t
3)．脉冲鉴幅
将一系列幅度各异的脉冲信号加到施密特触发器的输入 端，只有那些幅度大于UT+的脉冲才会在输出端产生输出信 号。可见，施密特触发器具有脉冲鉴幅能力。
vI
(VT+) Vth
0
t
vo
0
t
当uI=0V时， G1截止、G2导通，输出为UOL， 即uO=0V。只要满足uI1＜UTH，电路就会处于这种 状态（第一稳态）。
当uI上升，使得uI1 =UTH时，电路会产生如下正反馈过程：
电路会迅速转换为G1导通、G2截止，输出为UOH，即
uO=VDD的状态（第二稳态）。此时的uI值称为施密特触发器
10.2.2 单稳态触发器
单稳态触发器具有稳态和暂态两个不 同的工作状态。在外界触发脉冲作用下， 能从稳态翻转为暂稳态，维持一段时间后， 电路又能自动地翻转为稳态。
一．集成门构成的单稳态触发器
根据维持暂态的RC定时电路的不同接法，单稳态触发器可 以分为微分型和积分型两大类。
1、 微分型单稳态触发器
3．输出特定周期与幅度的矩形脉冲信号， 由于含有丰富的谐波分量，故称作多谐振荡器。
１．电容正反馈多谐振荡器
(1) 基本工作原理
在多谐振荡器工作过程中，主要 依靠电容C的充、放电，引起vd的变化， d
G2因vI下跳提前翻转，达不到由RC电路控 vO1
0.3V
制定时的目的。故要求vI比输出vO2脉冲宽。v2 3.6V 1.4V 0.3V
vO2 tw
0 t1 t2 (b)
图10-2-13 积分型单稳态 触发器及其工作波形
如果要求在输入窄的触发脉冲时能够得到较宽的输出脉冲， 可采用图10-2-14所示电路。
施密特触发器——具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的 电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。 1. 电路组成 两个CMOS反相器，两个分压电阻。
用集成门电路构成的施密特触发器 （a） 电路 （b）逻辑符号
2. 工作原理
（1）工作过程 设CMOS反相器的阈值电压UTH=VDD/2，输入信号uI为
三角波。
输入端微分电路 微分型定时电路
反馈线
Ci v1
G1
&
vO1 C
v2
G2
&
vI
5100pF
Ri
R 330
vO2
(a) 微分型单稳态触发器及其工作波形
(a) 0～t1为稳定状态。
输入端无输入信号触发或触发 输入为高电平。当选取Ri大于3.2kΩ 时，使vI高于开门电平，vO1=0.3V； 选取R小于0.9kΩ，使v2低于关门电 平，vO2=3.6V。触发器处于稳定状态 （vO1=VOL，vO2=VOH ）。
态。此时的uI值称为施密特触发器的下限触发转换电平UT－。uI
再下降，电路将保持状态不变。
VT-
=
R1 + R2 R2
V GS(th)
-
R1 R2
V
DD
VGS(th) = 12VDD，则
VT-
=
(1 -
R1 R2
)VGS(th)
（2）工作波形与电压传输特性
施密特触发器将三角波uI变换成矩形波uO。
下限触发转 换电平UT－
上限触发转 换电平UT+
施密特触发器的工作波形及电压传输特性
（a）工作波形
（b）电压传输特性
回3差. Δ重UT要=参U数T+－UT－
=
2
R1 R2
VGS（(th)通常UT+＞UT－）
改变R1和R2的大小可以改变回差ΔUT
(3)特点： 电路有两种稳定状态。两种稳定状态的维持和转 换完全取决于外加触发信号。触发方式：电平触发。 电压传输特性特殊，电路有两个转换电平（上限 触发转换电平UT+和下限触发转换电平UT－）。 状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡峭的 矩形脉冲。
&
vI G3
&
&
G1
R
vO G2
C
图10-2-14 宽脉冲输出电路
3、 施密特触发器构成单稳态触发器
当vI=0时，输出vO=VOL=0V，这
是稳定状态。
CA1
vI
vO
R
当vI的正脉冲加到输入端时，vA
(a)
随之上跳，只要上跳的幅值大于VT+， vI
则输出vO=VDD。触发器发生一次翻转， O
t
进入暂稳态。
输出缓冲电路
2
集成单稳态触发器 RAQ D 1 2
2. 可重复触发的集成单稳态触发器 74XX122
Rext/Cext (13)
Rint Cext (9) (11)
Rint
A1 ≥1 A2
B1 B2
Q
74122
(8)
&
Q
(6)
RD
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
两方种便工作地情得况到持续时间更长的输出脉冲宽度。
集成单稳有不可重复触发 型和可重复触发型两种。 不可重复触发的单稳一旦 被触发进入暂稳态以后， vI 再加入触发脉冲不会影响 电路的工作过程，必须在 暂稳态结束以后，它才能 vO 接受下一个触发脉冲而转 入下一个暂稳态。
而可重复触发的单稳态在 电路被触发而进入暂稳态 以后，如果再次加入触发 vI 脉冲，电路将重新被触发， 使输出脉冲再继续维持一 个tW宽度。
图10-2-13 积分型单稳态 触发器及其工作波形
态自动翻转一次。
2、 积分型单稳态触发器
当触发输入vI下跳后，电容C重新充 电完毕后，触发器回到初始稳定状态。
vI
&
vO1 R G1
v2 & G2
C
vO2
(a)
在暂态期间，电容C放电未达到阈值 vI 0.3V
3.6V
电压Vth之前，vI不能由高电平下跳，否则 3.6V
&
vO1 R G1
v2 & G2
C
vO2
(a)
vI 0.3V
3.6V
3.6V vO1
0.3V
暂稳态。
3.6V
v2
1.4V
0.3V
(b) t1～t2暂稳定状态。输入vI为高