数字电子技术基础第五版第九章-阎石、王红、清华大学

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
《数字电子技术基础》第五版
性能参数： 暂稳态输出的宽度
t w RC ln VCC - 0 RC ln3 2 VCC - VCC 3
对VI的宽度有何要求？
若VI的宽度过宽？
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是否可以重复触发？
稳态： VI 1,VO 0, TD导通 触发时 VI
VC 1 1 1 只要 VI降至 VCC , 则 Q 1, TD 截止 C开始充电 3 VC 2 0
(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 )
V( ) - V( 0) VDD - 0 tw RC ln RC ln RC ln2 V( ) - V( t ) VDD - VTH
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tre (3 ~ 5)( R // rD1 + RON )C (3 ~ 5) RON C td tw + tre
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
2. 器件实例 74 13
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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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。
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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
V V
A
正向阈值电压

TH 1
R
2
R + R
V
2
T+
V
T +
(1 +
R R
1
)V
TH
2
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*当VI VDD 时， VOL 0。 * 当VI 下降至 VA VTH 时，
VO V I V A V' O
负向阈值电压
V A VTH VDD
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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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( 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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(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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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
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。
2、性能参数计算
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输出脉冲宽度
输出脉冲幅度 恢复时间 分辨时间
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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 -
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
矩形脉冲整理成符合要求的矩形脉冲信号。
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9.2 施密特触发器 9.2.1 用门电路组成的施密特触发器
VOH VDD，VOL 0，VTH
1 VDD，且 R1 R2 2
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*当VI 0时，VOL 0。 *当 VI 上升至 VA VTH 时，进入传输特性的放大区 VO V I V A V' O
输
入
百度文库
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
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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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10.4.2 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
输出脉冲宽度（ VO 0时间）等于 VA从VOH 放电至VTH的时间。
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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使用外接电阻
使用内接电阻
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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
9.2.2 集成施密特触发器 一、双极型IC 1.
当VI ，至 VI VE 2 + 0.7V时， T1导通，并引起 VI iC1 VC1 iC 2 VBE1 VE
1.9V VOL
VE 2
R4 VE1 (Vcc - VCES 1 ) R2 + R4
R1 （VDD -VT- ) R1 + R2
VT -
(1 -
R1 )VTH R2
《数字电子技术基础》第五版
R1 VT + (1 + )VTH R2
R1 VT - (1 - )VTH R2
同相输出
R1 VT VT + - VT - 2 VTH R2
反相输出
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第九章 脉冲波形的产生和整形
《数字电子技术基础》第五版
9.1 概述 描述矩形脉冲特性的主要参数 脉冲幅度 脉冲宽度
上升时间
下降时间 脉冲周期
占空比
《数字电子技术基础》第五版
获取方式： 无稳态多谐振荡电路：能自行产生矩形脉冲波形信号的 自激振动电路。 整形电路：将输入的非矩形信号或者特征不符合要求的
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
9.2.3 施密特触发器的应用
用于波形变换
用于鉴幅
《数字电子技术基础》第五版
脉冲整形
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9.3 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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一、微分型 G1和G2为CMOS门
1 VOH VDD ,VOL 0,VTH VDD 2
稳态下： VI 0,Vd 0,VI 2 VDD ,VO 0, (VO1 VDD ), C上无电压；
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、电压波形
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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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二、积分型 G1和G2为TTL门
* 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；
*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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触发时 VI VC 1 1 1 只要 VI降至 VCC , 则 Q 1, TD 截止 C开始充电 3 VC 2 0
2 1 当VC 充至 VCC时（假定此时 VI已经回到高于 VCC） 3 3
VC1 0 VC1 1 则 Q 0, TD 导通 C开始放电至 0 Q 0保持 VC 2 1 VC 2 1