数字电子技术基础脉冲电路
数字电子技术第1单元数字电路基础知识
第二部分 相 关 知 识
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
数字电路概述
计数体制
码制 逻辑代数基础
逻辑函数的化简
数字逻辑门电路
1.1 数字电路概述
1.1.1 什么是数字电路
1．数字电路的特点
• 数字信号目前常取二值信息，它用两个有 一定数值范围的高、低电平来表示，也可 用两个不同状态的逻辑符号如“1”或“H” 和“0”或“L”来表示。
第1单元 数字电路基础知识
第一部分 任 务 导 入
• 数字电路是电子技术的另一大类，广泛应 用于各个领域的各种电子电路之中。
• 图1-1所示为由数字集成块构成的触摸LED 追逐电路。 • 该电路主要是由数字门（如IC1）与数字 计数器（如IC2）共同构成的。
图1-1 数字集成块构成的触摸LED追逐电路
③ 数字电路不仅能完成数值运算，还可以 进行逻辑运算与判断，在控制系统中这是 不可少的，因此又把数字电路称作“数字 逻辑电路”。
1.1.3
数字电路与脉冲电路的异同
• 脉冲信号是短促的断续作用的电压或电流信 号，图1-4所示为常见的脉冲信号波形。 • 除正弦波和它的合成信号外，其他形式的信 号都属于脉冲信号。
3．二进制数运算规则
2．十进制数的计数原则
• 十进制数的计数原则是：逢10进1，借1当10。
• 例如，十进制数3743. 3由5位数字组成，小 数点左边有4位，右边有1位。
• 这个数实际上是由以下多项式缩写而成的， 即
3743.3=3×103+7×102+4×101+3×100+3×10−1
• 依此类推，任何一个n位整数、m位小数 的十进制数(N)10均可记为
《数字电子技术基础》(第四版)
CPLD（复杂可编程逻辑器件）是一种基于乘积项的可编程逻辑器件，具有简单的结构和较快 的处理速度。它采用与或阵列（AND-OR Array）来实现逻辑功能，适用于中小规模的数字 电路设计。
FPGA与CPLD比较
FPGA和CPLD在结构、性能和适用场景上有所不同。FPGA具有更高的逻辑密度和更灵活 的可编程性，适用于大规模的数字电路设计和复杂的算法实现；而CPLD则具有更简单的 结构和更快的处理速度，适用于中小规模的数字电路设计和控制应用。
容量和提高存取速度
应用实例
如计算机的内存条就是采用RAM 存储器进行扩展的；而一些嵌入 式系统中则采用ROM存储器来
存储固件和程序代码等
发展趋势
随着科技的不断发展，存储器的 容量不断增大，存取速度不断提 高，功耗不断降低，未来存储器 将更加智能化、高效化和绿色化
05 可编程逻辑器件与EDA技 术
PLD可编程逻辑器件概述
要点一
PLD定义与分类
可编程逻辑器件（PLD）是一种通用集 成电路，用户可以通过编程来配置其逻 辑功能。根据结构和功能的不同，PLD 可分为PAL、GAL、CPLD、FPGA等类 型。
要点二
PLD基本结构
PLD的基本结构包括可编程逻辑单元 、可编程互连资源和可编程I/O单元 等。其中，可编程逻辑单元是实现逻 辑功能的基本单元，可编程互连资源 用于实现逻辑单元之间的连接，可编 程I/O单元则负责与外部电路的连接 。
逻辑代数法
利用逻辑代数化简和变换电路 表达式
图形化简法
利用卡诺图化简电路
பைடு நூலகம்
状态转换表
列出电路的状态转换过程，便 于分析和理解电路功能
状态转换图
以图形方式表示电路的状态转 换过程，直观易懂
最新版数字电子技术精品电子课件 第5章 脉冲产生与整形电路
5.1 555定时器
5.1.1
555定时器的电路结构
555定时器的基本电路结构图和逻辑功能示意图，如 图5.1.1 所示。它由用3个5K电阻R组成的电阻分压器、 两个集成运放C1和C2组成电压比较器、基本RS触发器、 输出缓冲级G3，放电整形电路
5.2 多谐振荡器
5.2.1
用555定时器组成多谐振荡器
用555定时器组成的多谐振荡器，由于555定时器内部的电压比 较器灵敏度较高，且采用差分电路的形式，振荡器输出的振荡频率 受电源电压和温度变化的影响很小，输出驱动电流较大，功能灵活， 应用较为广泛。 1. 基本典型电路 用555定时器组成多谐振荡器的基本典型电路如图5.2.1（a）所 示。图中R1、R2和C为定时元件。设接通电源前，电容C 的电压vC=0。
国家级精品资源共享课程《数字电子技术》
第5章 脉冲产生与整形电路
江西现代职业技术学院
王连英
课件编辑制作：程豪 徐芳
第5章 学习目标及重点与难点
学习目标及重点与难点
学习目标
熟悉掌握555定时器的特性及工作原理。 了解多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器的工作原理 及主要应用。 熟练掌握用555定时器组成多谐振荡器、施密特触发器和单 稳态触发器的典型电路结构及主要参数计算。
第5章 脉冲产生与整形电路
5.1 555定时器
根据以上以典型TTL定时器555基本电路为例工作原理的分析， 有555（或7555）定时器的功能表如表5.1.1 所示。
第5章 脉冲产生与整形电路
5.2 多谐振荡器
5.2 多谐振荡器
多谐振荡器（Multi-harmonic Oscillator）是一种产生
脉冲电路的特点及脉冲电路的类型
脉冲电路的特点及脉冲电路的类型1. 引言1.1 概述脉冲电路是一种特殊类型的电路，用于产生、处理和传输脉冲信号。
脉冲信号是一种持续时间很短、幅度较大的非周期性信号，在科学研究和工程技术领域中具有广泛应用。
脉冲电路的设计和应用在数字电子技术、通信系统以及医疗设备等领域都扮演着重要角色。
1.2 文章结构本文将围绕脉冲电路的特点及不同类型展开详细叙述。
首先，我们将介绍脉冲电路的特点，包括快速开关、高频响应和瞬态响应等方面。
然后，我们将介绍三种常见的脉冲电路类型，分别是单稳态脉冲电路、多稳态脉冲电路和定时器脉冲电路。
接下来，我们将通过示例应用阐述脉冲电路在数字电子技术、通信系统以及医疗设备中的实际运用。
最后，我们将对全文进行总结，并展望未来脉冲电路发展方向和应用领域扩展。
1.3 目的本文旨在介绍脉冲电路的特点和类型，使读者了解脉冲电路的基本原理及其在多个领域中的实际应用。
通过深入探讨脉冲电路的特性和实例应用，我们可以更好地认识到脉冲电路对现代科技发展的重要性，并为未来脉冲电路研究与创新提供一定的启示。
2. 脉冲电路的特点：2.1 快速开关：脉冲电路具有快速开关特性，它可以在很短的时间内将信号从低电平切换至高电平或反之。
由于其快速响应能力，脉冲电路常被用于数字电子技术中的计数器、触发器等逻辑门电路中。
2.2 高频响应：脉冲电路能够实现高频率信号的放大和处理。
其设计与构造使得它们能够处理以高频运行的信号，并保持较好的性能。
在通信系统中，脉冲电路常被用来处理射频信号，包括调制解调、功率放大等功能。
2.3 瞬态响应：脉冲电路具有优异的瞬态响应特性。
当输入发生突变或产生突发事件时，脉冲电路可以迅速响应并提供对应的输出。
这种瞬态响应特性使得脉冲电路广泛应用于医疗设备中，如心脏起搏器和除颤器等，在紧急情况下可提供及时有效的治疗措施。
总之，脉冲电路的特点包括快速开关能力、高频响应以及瞬态响应特性。
这些特点使得脉冲电路在数字电子技术、通信系统和医疗设备等领域中发挥着重要的作用。
数字电子技术基础习题册答案
第7章 时序逻辑电路【7-1】已知时序逻辑电路如图所示，假设触发器的初始状态均为0。
(1 )写出电路的状态方程和输出方程。
(2) 分别列出X =0和X =1两种情况下的状态转换表，说明其逻辑功能。
(3) 画出X =1时，在CP 脉冲作用下的Q 1、Q 2和输出Z 的波形。
1J 1KC11J 1KC1Q 1Q 2CPXZ1图解：1．电路的状态方程和输出方程n 1n2n 11n 1Q Q Q X Q +=+n 2n 11n 2Q Q Q ⊕=+ CP Q Q Z 21=2．分别列出X =0和X =1两种情况下的状态转换表，见题表所示。
逻辑功能为 当X =0时，为2位二进制减法计数器；当X =1时，为3进制减法计数器。
3．X =1时，在CP 脉冲作用下的Q 1、Q 2和输出Z 的波形如图(b)所示。
题表Q Q Z图(b)【7-2】电路如图所示，假设初始状态Q a Q b Q c =000。
(1) 写出驱动方程、列出状态转换表、画出完整的状态转换图。
(2) 试分析该电路构成的是几进制的计数器。
Q c图解：1．写出驱动方程1a a ==K J ncn a b b Q Q K J ⋅== n b n a c Q Q J = n a c Q K = 2．写出状态方程n a 1n a Q Q =+ n a n a n a n a n c n a 1n b Q Q Q QQ Q Q +=+ nc n a n c n b n a 1n b Q Q Q Q Q Q +=+3．列出状态转换表见题表，状态转换图如图(b)所示。
图7.2(b)表7.2状态转换表CP na nbc Q Q Q 0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 16 0 0 0n4．由FF a 、FF b 和FF c 构成的是六进制的计数器。
【7-3】在二进制异步计数器中，请将正确的进位端或借位端（Q 或Q ）填入下表解：题表7-3下降沿触发 由 Q 端引出进位 由Q 端引出借位触发方式 加法计数器 减法计数器上升沿触发 由Q 端引出进位 由Q 端引出借位【7-4】电路如图(a)所示，假设初始状态Q 2Q 1Q 0=000。
脉冲电路原理
脉冲电路原理脉冲电路是电子学中的一个重要概念，它在数字电子技术、通信系统、计算机等领域都有着广泛的应用。
脉冲电路的原理是指脉冲信号在电路中的产生、传输和处理的基本原理，它涉及到电子元器件的工作特性、信号的传输方式以及电路的设计和分析方法等内容。
本文将从脉冲电路的基本原理入手，介绍脉冲电路的相关知识。
1. 脉冲信号的特点。
脉冲信号是一种时间非常短、幅度非常大的电信号，它通常用来传输数字信息或者触发特定的动作。
脉冲信号的特点包括上升时间、下降时间、脉冲宽度、脉冲重复周期和脉冲幅度等。
在脉冲电路中，我们需要关注脉冲信号的这些特点，以便正确地设计和分析电路。
2. 脉冲发生器。
脉冲发生器是产生脉冲信号的电路，它可以采用多种原理来实现，比如基于放电管、集成电路、振荡器等。
脉冲发生器的设计需要考虑到脉冲信号的频率、幅度、上升时间和下降时间等参数，同时还需要考虑电路的稳定性、抗干扰能力和功耗等因素。
3. 脉冲传输线。
脉冲传输线是用来传输脉冲信号的特殊传输线路，它的特点是在信号传输过程中会受到传输线效应的影响，比如传输延迟、波形失真、反射等。
在脉冲电路设计中，我们需要考虑传输线效应对信号的影响，采取合适的补偿措施来保证信号的质量。
4. 脉冲电路的应用。
脉冲电路在数字电子技术中有着广泛的应用，比如在数字计数器、触发器、时序电路、脉冲调制解调器等电路中都会用到脉冲信号。
此外，在通信系统、计算机接口、测量仪器等领域也都会用到脉冲电路。
因此，对脉冲电路的理解和掌握对于电子工程师和电子技术人员来说是非常重要的。
总结。
脉冲电路作为电子学中的重要内容，其原理涉及到脉冲信号的特点、脉冲发生器、脉冲传输线以及应用等方面。
通过对脉冲电路原理的学习，可以帮助我们更好地理解和应用脉冲电路，为电子技术领域的工作提供更多的可能性。
希望本文能够对读者有所帮助，谢谢！。
数字电子技术基础1
所以
(1101101011.101)2=(36B.A)16
八进制数、十六进制数转换为二进制数的方法可以采
用与前面相反的步骤，即只要按原来顺序将每一位八进制
数(或十六进制数)用相应的三位(或四位)二进制数代替即可。
例如，分别求出(375.46)8、(678.A5)16的等值二进制数： 八进制 3 7 5 . 4 6 十六进制 6 7 8 . A 5 二进制 011 111 101 . 100 110 二进制 0110 0111 1000.1010 0101
数字电子技术基础1
1.2 数 制
1.1.1 进位计数制 按进位的原则进行计数，称为进位计数制。每一种进 位计数制都有一组特定的数码，例如十进制数有 10 个数 码， 二进制数只有两个数码，而十六进制数有 16 个数码。 每种进位计数制中允许使用的数码总数称为基数或底数。 在任何一种进位计数制中，任何一个数都由整数和小 数两部分组成， 并且具有两种书写形式：位置记数法和 多项式表示法。
例如：
数字电子技术基础1
1.2.2 进位计数制之间的转换
1.2.2 进位计数制之间的转换 1．二进制数与十进制数之间的转换 1）二进制数转换成十进制数——按权展开法 二进制数转换成十进制数时，只要二进制数按式（1-3）
展开，然后将各项数值按十进制数相加，便可得到等值的 十进制数。例如：
同理，若将任意进制数转换为十进制数，只需将数 (N)R写成按权展开的多项式表示式，并按十进制规则进行 运算， 便可求得相应的十进制数(N)10。
数字电子技术基础1
2020/11/21
数字电子技术基础1
1.1 数字逻辑电路概述
自然界的各种物理量可分为模拟量和数字量两大类。 模拟量在时间上是连续取值，幅值上也是连续变化的，表 示模拟量的信号称为模拟信号，处理模拟信号的电子电路 称为模拟电路。数字量是一系列离散的时刻取值，数值的 大小和每次的增减都是量化单位的整数倍，即它们是一系 列时间离散、数值也离散的信号。表示数字量的信号称为 数字信号。处理数字信号的电子电路称为数字电路。
《数字电子技术》课程总结-精品文档
要求：会分析，会设计
触发器
一、触发器结构与动作特点
了解结构、原理、动作特点 基本RS：直接控制（无时钟）； 同步RS：选通控制； 主从触发器：间接控制； 边沿触发器：边沿触发。
二、触发器功能
描述方法：特性方程、特性表、状态图； RS触发器：Qn+1=S+RQn，约束条件：RS＝0 JK触发器： Qn+1=JQn+KQn D触发器： Qn+1=D T触发器： Qn+1=TQn+TQn T＇触发器： Qn+1=Qn
三、函数化简
公式法：以常用公式为基础
图形法：卡诺图、画圈方法 具有约束的函数化简：图形法 注意：不同方法的特点和适用范围。 要求：会运算，会转换，会化简。
门电路
一、半导体器件的开关特性 （二极管、三极管、MOS管） 导通条件与特点、截止条件与特点 了解动态特性：传输延时
二、典型门电路的结构与原理 1.TTL与非门 2.CMOS反相器
四、常用时序电路
1.功能特点、框图形式、应用
寄存器（移位寄存器） 计数器：同步，异步，二进制，十进制，任意进制； 序列信号发生器，顺序脉冲发生器
2.常用芯片：
熟练掌握： 74LS194，74LS290，74LS160， 74LS161（框图、信号、功能表） 一般理解：74LS190，74LS191，74LS192，74LS193
五、设计方法
1.特殊设计方法： 同步二进制计数器：T触发器，T’触发器； 异步二进制计数器：T’触发器； 任意进制计数器：复位法，置数法，多片连接， 暂态的判断（同步？异步？）； 序列信号发生器：计数器+数据选择器； 顺序脉冲发生器：环型计数器，同步计数器+译 码器，扭环型计数器+译码器
《数字电子技术》电子教案(1) 课题3触发器与脉冲波形电路
由存储数据原理不同还可分为静态触发器和动态触发器。静态触 发器依靠电路状态锁存数据;动态触发器由MOS管栅极上电容存储电 荷存放数据，这里主要介绍静态触发器。
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实训3. 1四路抢答器的设计
3.1.2基本RS触发器
②有约束条件
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
实训3. 1四路抢答器的设计
3.1.3时钟触发器
数字电路中要实现各部分协同工作，需要有统一的时钟脉冲来控 制动作，简称为时钟CP ( Clock Pulse )，凡是有时钟信号控制的触发 器均称为时钟触发器。时钟触发器又可分为同步触发器、主从触发器、 边沿触发器 3.1.3.1同步触发器
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实训3. 1四路抢答器的设计
2.同步JK触发器 1)符号及动作特点 同步JK触发器的动作特点与同步RS触发器动作特点相似，只是 没有输入约束条件，符号如图3一9所示 2)逻辑功能 同步JK触发器具有置0、置1、保持、和翻转的逻辑功能，特性 表见表3一3特性方程如下
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实训3. 1四路抢答器的设计
3.同步D触发器 1)符号及动作特点
同步D触发器(也称D锁存器)的动作特点也是与同步RS触发器动 作特点相似，D端是数据输入端，符号如图3一10所示。 2)逻辑功能
同步D触发器在CP = 1时，输出端的状态随输入状态的改变而改 变，CP = 0时输出端的状态不变，特性表见表3一4特性方程如下
课题3触发器与脉冲波形电路
实训3. 1四路抢答器的设计 实训3. 2家用防盗报警器的设计
实训3. 1四路抢答器的设计
数字电子技术第5单元脉冲信号产生和变换电路
• 该电路的暂稳态时间即定时时间为 T=（0.7～1.3）RC
2．由或非门构成的单稳态电路
• 图5-7是由或非门构成的单稳态电路。
• 平时第二个或非门（此处连接成非门状 态）的输入端通过电阻R成为高电平，所 以它的输出是低电平。 • 该低电平又送到第一个或非门的一个输 入端B上。
图5-7 由或非门构成的于将波 形变陡峭，以形成定宽、定幅的脉冲信号。
5.2 单稳态触发器
5.2.1 分立元件微分型单稳电路
• 图5-5是一种典型的分立元件集基耦合微 分型单稳电路。 • 该电路也是由两级反相器交叉耦合而成 的正反馈电路。
图5-5 分立元件集基耦合微分型单稳电路
• 它的一部分电路结构与多谐振荡器十分 相似，另一部分电路结构又和双稳电路十 分相似，再加上该电路也有一个微分触发 电路。 • 由此可见，它是由半个无稳态电路和半 个双稳态电路组合而成的，所以该电路有 一个稳态和一个暂稳态。
4．下降时间tf
• 下 降 时 间 是 指 脉 冲 后 沿 从 0.9Um 下 降 至 0.1Um时所需要的时间，用tf来表示。
5．脉冲宽度tW
• 脉冲宽度是指从脉冲前沿0.5Um处开始， 到脉冲后沿下降到0.5Um为止的宽度，又称 为半值脉冲宽度，用tW来表示。
• 有时也可以用上升沿与下降沿0.1Um之间 的宽度来表示脉冲宽度。
图5-1 由分立元器件多谐振荡器构成的低电压土壤 缺水告知电路
• 图5-2则是由集成块双稳态电路与多谐振 荡器构成的双闪灯电路。
• 该电路中的IC1-1与IC1-2、RP1等组成了 多谐振荡器，IC2构成了双稳态电路。
图5-2 由集成块双稳态电路与多谐振荡器构成的双闪灯电路
• 除了以上两种实际应用外，单稳态触发 器、双稳态触发器、多谐振荡器电路还广 泛应用于自动控制与调节系统、自动检测 系统、汽车电子、电子仪表及其他各种数 字电子电路等方面。
阎石《数字电子技术基础》(第6版)章节题库-第7章 脉冲波形的产生和整形电路【圣才出品】
第7章脉冲波形的产生和整形电路一、选择题1．为了提高多谐振荡器频率的稳定性，最有效的方法是（）。
A．提高电容、电阻的精度B．提高电源的稳定度C．采用石英晶体振荡器C．保持环境温度不变【答案】C【解析】石英晶体多谐振荡器的振荡频率取决于石英晶体的固有谐振频率，而与外接电阻、电容无关，具有极高的频率稳定性。
2．已知时钟脉冲频率为f cp，欲得到频率为0.2f cp的矩形波应采用（）A．五进制计数器B．五位二进制计数器C．单稳态触发器C．多谐振荡器【答案】A【解析】频率变为原来的五分之一，是五分频，只需要每五次脉冲进一位即可实现。
3．在图7-1用555定时器组成的施密特触发电路中，它的回差电压等于（）A．5VB．2VC．4VD．3V图7-1【答案】B【解析】555组成的施密特触发器中，当不接外接电压时，得到电路的回差电压为2V CC/3－V cc/3＝V cc/3；5脚为外部参考电压输入V CO，如果参考电压由外接的电压V CO供给，这时V T＋＝V CO；V T－＝V CO/2，回差电压为V CO/2＝4V/2＝2V，可以通过改变V CO值可以调节回差电压的大小。
4．电路如下图7-2（图中为上升沿JK触发器），触发器当前状态Q3Q2Q1为“100”，请问在时钟作用下，触发器下一状态（Q3Q2Q1）为（）。
图7-2A．“101”B．“100”C．“011”D．“000”【答案】C【解析】JK触发器特征方程为Q n＋1＝JQ＿n＋K＿Q n，由图7-2可得，三个触发器的驱动方程均为J＝K＝1，即特性方程均为Q n＋1＝Q＿n，Q1的时钟是CP，Q2的时钟是Q1，Q3的时钟是Q2，当前Q3Q2Q1的状态是100，由于触发器在上升沿被触发，CP上升沿Q1状态被触发，变为1；同时触发了Q2，Q2变为1；同理Q3为0。
5．多谐振荡器可产生的波形是（）A．正弦波B．矩形脉冲C．三角波D．锯齿波【答案】B【解析】“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。
1.1数字电路的基本知识
模拟电路：传递、处理模拟信号的电路。
双极型电路：TTL、ECL
单级型电路：NMOS、ＰＭＯＳ、CMOS
3、按电路逻辑功能分
组合逻辑电路
时序逻辑电路
1.1.4矩形脉冲的主要参数
1.脉冲参数
（1）脉冲的幅度：脉冲的底部到脉冲的顶部之间的变化量称为脉冲的幅度，用Um表示。
（2）脉冲的宽度：从脉冲出现到脉冲消失所用的时间称为脉冲的宽度，用t w表示。
（3）脉冲的重复周期：在重复的周期信号中两个相邻脉冲对应点之间的时间间隔称为脉冲的重复周期，用T表示。
实际的矩形脉冲往往与理想的矩形脉冲不同，即脉冲的前沿与脉冲的后沿都不是陡直的，如图1-4所示。
实际的矩形脉冲可以用如下的五个参数来描述。
（1）脉冲的幅度Um：脉冲的底部到脉冲的顶部之间的变化量。
（2）脉冲的宽度t w：从脉冲前沿的0.5Um到脉冲后沿的0.5Um两点之间的时间间隔称为脉冲的宽度，又可以称为脉冲的持续时间。
（3）脉冲的重复周期T：在重复的周期信号中两个相邻脉冲对应点之间的时间间隔称为脉冲的重复周期。
（4）脉冲的上升时间t r ：指脉冲的上升沿从0.1Um上升到0.9Um所用的时间。
（5）脉冲的下降时间t f ：指脉冲的下降沿从0.9Um下降到0.1Um所用的时间。
2.脉冲信号分类
若脉冲信号跃变后的值比初始值高称正脉冲
若脉冲信号跃变后的值比初始值低称负脉冲。
数字电子技术基础(第五版)第一章
6ms q 100% 37.5% 16ms
EXIT
绪论
(3)实际脉冲波形及主要参数 非理想脉冲波形
EXIT
绪论
几个主要参数:
tw
Um
tr
tf
T 脉 冲 幅 度 Um：脉冲电压变化的最大值 脉冲上升时间 tr：脉冲波形从 0.1Um 上升到 0.9Um 所需的时间 脉冲下降时间 tf：脉冲波形从 0.9Um 下降到 0.1Um 所需的时间 脉 冲 宽 度 tw ：脉冲上升沿 0.5Um 到下降沿 0.5Um 所需的时间 脉 冲 周 期 T ：周期脉冲中相邻两个波形重复出现所需的时间 脉 冲 频 率 f ： 1 秒内脉冲出现的次数 f = 1/T 占 空 比 q ： 脉冲宽度 tw 与脉冲周期 T 的比值 q = tw/T EXIT
（1）易于电路表达---0、1两个值，可以用管子的导 通或截 止，灯泡的亮或灭、继电器触点的闭合或断开来表示。
VDD Rd
iD/mA 可变电阻区
VCC
vO
iC VCC Rc
Rb vI
Rc vo
vV
I
饱和区
O
截止区
GS4 V GS3 V GS2 V GS1
vCE VCC
v DS / V
（2）二进制数字装置所用元件少,电路简单、可靠 。 （3）基本运算规则简单, 运算操作方便。 EXIT
绪论
第1章
概 述
绪
论
数制与码制 本章小结
EXIT
绪论
1.1 数字电路与数字信号
主要要求：
了解数字电路的特点和分类。 了解脉冲波形的主要参数。
EXIT
绪论
知 识 分 布 网 络
什么是数字 信号 数字电 路基本 概念 什么是数字 电路
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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1 3 VCC
0
0
导通
1
1
截止
1
0
导通
1
不变 不变
8.2.3 555 定时器的外引脚
1 – 接地端
GND 1
U I 2 2 555
OUT 3
RD 4
8 VCC 7 DIS
6 UI1
5 U IC
2 – 低位触发置1端 3 – 输出端 4 – 低电平复位端 5 – 电压控制端
“3入1出1开关”
50 00
3. 占空比可调电路
+VCC
R1
84
7
R2
D1 D2 6 555 3 uO
5
C+
21
C2
tw1= 0.7R1C tw2 = 0.7R2C
q tW1 T
0.7 R1C (0.7R1 0.7R2）C
R1 R1 R2
实验室
8.3.2 用门电路构成的多谐振荡器
工作原理： 1. 反相器静态工作在转折区（放大）; 2. 由两个反相器和电容连接成正反馈电路.。 电路的振荡周期 T= 1.3RC
+ - C1
R
&
输出缓冲反相器
5 k
S
(2) U R2
vI2
+ C2
&
& Q
G
(3)
1
vo
电压比较器
(7)
vo’
5 k
T
(1)
集电极开路输出三极管
基本RS触发器
工作原理
如果悬空
VCC (8)
01
RD (4)
5 k 011
2 3 VCC
vIC
(5)
+
R
&
vI1 (6)
- C1
3232VCCCCC
5 k
10 G
1
3 VCC
(2)
vI2
1 3 VCCCC
(7)
vo’
-
10 S
+ C2
5 k
T
&
Q&
1
01保持
01
(3)
vo
保持
(1)
8.2.2 555定时器的功能表
输入
输出
阈值输入(UI1) 触发输入(UI2) 复位( RD) 输出(UO) 放电管T
×
X
2 3 VCC
2 3 VCC
×
1 3 VCC
6 – 高位触发置0端 7 -- 开关(放电)端 8 -- 电源端
多谐振荡器 是一种自激振荡电路，不 需要外加输入信号，就可以自动地产生出 矩形脉冲。
多谐振荡器 没有稳定状态，只有两个 暂稳态。
8.3.1 由555定时器组成的多谐振荡器
1. 电路组成和工作原理
uC
2 3
VCC
8 +VCC 4
tW2 = 0.7t 2 = 0.7R2C
T
tw1 tw2
3）频率 f
2 3
VCC
uC
1 3
VCC
UOH uO
UOL
T
tw1 tw2
周期： t T = 0.7（R1+2R2）C
t
频率：
1
1
f = T = 0.（7 R1 + 2R2）C
4）占空比q
占空比：
q=
tW1 T
=
0.（7 R1 + R2）C 0.（7 R1 + 2R2）C
3. CMOS 石英晶体多谐振荡器
放
RF 100 M
大
器
1
1
uo
C1
f0
20 pF
C2
5 50 pF
电容三点式
R
1
1
FF0 Q0
C1
为保证 CMOS 反相 器静态时工作在转折区， 偏置电阻RF 取值为 :
RF =10 100 M
秒信号发生器
FF1
T’触发器
Q1
FF14 Q14
FF15
Q15
C1
C1
写出驱动方程和状态方程，画出完整的状态转换图；设Q3、 Q2、Q1的初态为000，Uk所加正脉冲的宽度为Tw=5/f0， 脉冲过后Q3、Q2、Q1将保持在哪个状态？
1 3
VCC
uO
R1
5
R2
6
&Q
UOH UOL
2
uC
C7&& NhomakorabeaQ
3
1
uO
TD 1
t t
实验室
2. 参数的估算
1）C 充电时间 tw1
tW1 =
t
1
ln
uC uC
(? (?
) )
uC (0+ ) uC (tW1)
2 3
VCC
uC
1 3
VCC
UOH uO
UOL
tW1 = 0.（7 R1 + R2）C
2）C 放电时间 tw2
Um— 脉冲幅度 tW — 脉冲宽度 tr — 上升时间 tf — 下降时间
2. 获得脉冲的方法：
1） 自激振荡电路直接产生矩形脉冲。 由多谐振荡器来实现
2） 将已有波形（正弦波、锯齿波等）整形为矩 形脉冲。
由施密特触发器和单稳态触发器来实现 555 定时器是构成多谐振荡器、施密特触发器和单 稳态触发器的既经济又简单实用的器件。
1
C3
65 1
8
0.01 F
0.01 F
uo1 uo2
2. 数字计时器
实验室
3. 防盗报警电路 实验室
4. 秒信号发生器
R
1
C1
T触发器
1
FF0 Q0 FF1 Q1
FF14 Q14 FF15 Q15
C1
C1
C1
C1
C2 32768 Hz 16384 Hz 2 Hz 1 Hz
例题1:电路如图所示，其中RA=RB=10kΩ, C=0.1μF 。 1.在Uk为高电平期间，由555定时器构成的是什么电路? 其输出U0的频率f0=? 2.分析由JK触发器FF1、FF2、FF3构成的计数器电路，要求：
8.2 集成555定时器
8.2.1 555定时器的电路结构与工作原理
555定时器是一种应用方便的中复规位模输入集端成(0电) 路,只需外
接发少器量等的。阻广容泛元用V件于CC5(8)k就信 可号以的R构产D(4)成生单、稳变、换多、谐控和制施与密检特测触等。
vIC (5)
电阻分压器 vI1 (6) U R1
2. 石英晶体多谐振荡器
R1
C2 R2
1
C1
1
uo
工作原理： 1. 反相器静态工作在转折区（放大）; 2. 石英晶体 X = 0, 回路构成正反馈; 3. C1 、 C2 为耦合电容。
电阻取值范围： TTL反相器： R1= R2 = 0.7 2 k CMOS反相器：R1= R2 =10 100 M
8.3.3 石英晶体振荡器
特点：频率稳定，精度高。 1. 符号和电抗的频率特性
X
f0 O
电 容 性
电
公元１９２２年
感 性
美国 卡第提出用石英压电效应 调制电磁振荡的频率。
f
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。
8.1 概述 8.2 555定时器及其应用 8.3 多谐振荡器 8.4 施密特触发器 8.5 单稳态触发器
重点: 555定时器及其应用
8.1 概述
脉冲信号:是指一种持续时间极短的电压或电流 波形。
高、低电平
1、0
1. 矩形脉冲的特性参数
Um
0.9Um tr
0.5Um
0.1Um
tf
tW T
T — 脉冲周期
C1
C1
C2 32768 Hz 16384 Hz 2 Hz
1 Hz
8.3.4 多谐振荡器应用举例
1. 模拟声响电路
+5V
R1 R2
10k 100k
IC1
R3 R5 10k
IC2
78 4 3
2 NE555
uO1R4
10k 150k
78
4 3
2 NE555
100 F
+
uO2
C4
B
C1
+ 10F
65
C2