数字电子技术基础第六章PPT课件

6.2.2 非对称式多谐振荡器
4、加补偿电阻的CMOS多谐振荡器
R RON(P)+RON(N)
G1
G2
vI 1 vO1 1
vO
C C分布（分布电容）
RS
R C
电源电压波动时，会使振荡频率不稳定。
当
Vth
VDD 2
，Rs>>R (一般取 Rs=10R )。
6.2.3 石英晶体振荡器
1、石英晶体振荡器电路
三、单稳态触发器的分类
根据RC电路的不同接法单稳态触发器 分为微分型和积分型两大类。
6.1.1 门电路组成的微分型单稳态触发器
1. 电路
vO1
vO2
&
&
vI
vc R
与非门构成的微分型 单稳态触发器
vO1
vO2
1
1
vc R vI
或非门构成的微分型 单稳态触发器
6.1.1门电路组成的微分型单稳态触发器
G1 TP
TN
D3
vO1
1
R D4
G2 TP
vO2
TN
0
+VDD
(1) 第一暂稳态及电路
VC C
自动翻转过程
vO1
VDD
v
v v
0
I
O1
O2
vI
t
VDD
Vth
0
进入 第二暂稳态
vO2
t
VDD
0
t1
t2
t
6.2.2 非对称式多谐振荡器
2. 工作原理
vO1 = 0，vO2 = 1
Vth=VON=VOFF=VDD/2
6.2.2 非对称式多谐振荡器
1. 电路组成
开关器件：逻辑门电路
反馈延迟环节：R、C 电路
G1
G2
vI 1 vO1 1
vO
R C
由CMOS门电路组成的多谐振荡器
6.2.2 非对称式多谐振荡器
2. 工作原理 D1
v v 假定 O1 = 1， O2 = 0 vI
Vth=VON=VOFF=VDD/2
D2
6.2 多谐振荡器
概述
多谐振荡器是一种自激振荡器，电路在接通电源后无需外 接触发信号就能产生一定频率和幅值的矩形波脉冲波或方波。
VCC
多谐振荡器
概述
多谐振荡器电路应由哪几部分组成？
延时环节
开 关 电 路
开关器件：产生高、低电平；
反馈延迟环节：利用RC电 路的充放电特性实现延时，将 输出电压恰当地反馈给开关器 件使之改变输出状态，以获得 所需要的振荡频率。
H
L
L
不可触发，保持稳态不变
B 和A1、A2、 中有一个或两个为 高电平，输入端有一个或两个下 降沿时电路被触发 A1、A2中有一个或两个为低电平， 在B端输入上升沿时电路被触发
6.1.3 单稳态触发器的应用
1. 脉冲整形
vI
0
t
vO
0
t
6.1.3 单稳态触发器的应用
2. 脉冲延时
vI `
tpi
v(t)v( ) v(0)v( ) e t
t lnv(0)v()
vO1
VDD
v(t) v()
0
T1
R
Cln VDD VDDVth
vI
VDD
Vth 0
t
T2
RClnVDD Vth
vO2
VDD
t
TT1T2RlCn (VDD VV D 2th D )Vth 0
T1 T2
t1
t2
t
T＝RC1n4≈1.4RC
t c)电容vR 放电v，O2电路vO由1 暂稳 态自动返回到稳态
t
6.1.1门电路组成的微分型单稳态触发器
3. 主要参数的计算
(1) 输出脉冲宽度tw
t
R(t)=VR()＋[VR(0+)－VR()] e
R(0+) = 0
vI `
R() =VDD =RC
tpi vO1
vDD
t
tw
RCln VDD VDD Vth
2. 工作原理
Cd
vI
Rd
VDD
G1
R G2
1 vO1
1
vO
C
a)没有触发信号时，电路处于一种稳态
6.1.1门电路组成的微分型单稳态触发器
2. 工作原理
vI
0
t
vd
0 v O1
0 v I2
0
vO
V TH
tW
tW
0
图6-2 微分型单稳态触发器各点电压波形
t
bv)I外加v触o1 发信v号R 后，vO电2 路 t 进入暂稳态
X
G1
G2
由门电路组成电感的多谐振荡器，1周期 TC1 取决于1 R
C 和 Vth，频fs 率性 稳fp 定性较差。
0
f
R
C2
R
电
容
性
电路符号
阻抗频率特性
石英晶体振荡器
R：使反相器工作在线性放大区 C1：两个反相器间的耦合 C2：抑制高次谐波，以保证稳定的频率输出。
概述
一、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 电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长久保持, 经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的 持续时间仅取决于RC电路的参数值。
6.1 单稳态触发器
二、单稳态触发器的组成：
由门电路和 R C电路组成
tw≈0.7RC
Байду номын сангаас
vDD+vvvDRDth
vO2
vth
t t
(2) 恢复时间tre
tw
t1
t2
t
(3) 最高工作频率 fmax
fmax
1 Tmin
1 tw tre
6.1.1 门电路组成的微分型单稳态触发器
4. 讨论
Cd
vI
Rd
VDD
G1
1 vO1
R G2 1
C
在暂稳态结束(t= t2)瞬 间，门G2的输入电压R达 到VDD+VT，可能损坏G2 门，怎么办？
vO1
t
vDD
vDD+ vvtRh
vDD
vO2
t
vth
t
tw
t1
t2
t
6.1.3 单稳态触发器的应用
3. 脉冲定时
Q
vI 单 稳 态 触 发 器
CP
CP
0
t
vI
0
t
Q
Tw
0
vO
t
0
t
图6-7定时电路波形
& vO
6.2 多谐振荡器
6.2.1 对称式多谐振荡器 6.2.2 非对称式多谐振荡器 6.2.3 石英晶体振荡器
G6
& ≥1 &
Rint G7 1
G8
1
Q
G9
1
Q
触发信号控制电路
触发信号控制电路
微分型单稳态触发器
输出缓冲电路
(a) 逻辑图
微分型单稳触发器
电路的连接： C：外接电容
R：外接电阻或采用内部电阻
逻辑功能表
74121功能表
A1 A2 B Q Q
L HLH L HLH
L LH
HH LH
H
H
HH
vO
G1输入的触发脉冲的宽 度可以是任意的吗？
6.1.2 集成单稳态触发器
不可重复触发
vI
没有被重复触发
vO
可重复触发
vI
tw
tw
(a)
被重复触发
vO
tw
tw
(b)
不可重复触发的集成单稳态触发器 74121
B
G1
A1
&
A2
G4 &
a G2 &
G3 &
Cext
Rext
Rext/Cext Rint
G5
D1
vI D2
G1 TP
TN
D3
vO1
0
R D4
G2 TP
vO2
TN
1
+VDD
(2) 第二暂稳态及电路 自动翻转过程
VC C
vO1
VDD
0
vI
vO1
vO
vI
t
VDD Vth
二
0
vO2
t
VDD
0
T1 T2
t1
t2
t
6.2.2 非对称式多谐振荡器
3. 振荡周期T的计算
T = T1(充) + T2(放)