第八章脉冲波形的产生与变换z资料

VDD
0
G1 TP
TN
D3
vO1
1
R D4
G2 TP
vO2
TN
0
+VDD
VC C
t
t
t1
t2
t
2. 工作原理
vO1 = 0，vO2 = 1
Vth=VON=VOFF=VDD/2
(2) 第二暂稳态及 电路自动翻转过程
vI ↓ → vO1 ↑→ vO2 ↓
正反馈
D1
vI D2
G1 TP
TN
D3
vO1
0
R D4
3.讨论
vI `
vO1
vDD
vDD+ vvtRh
vDD
vO2
tpi vth
vO1 0
t
G1 1
t
0 vI 1
t
vO2
0
1 G2
vR
vc R
1
vDD
tw
t1
t2
t
（2）输入的触发脉冲的宽度tPI < tW , vO2变为低电平后，G1没 有相应，不能形成正反馈过程，使vO2的输出沿变缓。当tPI很宽
vI `
vO1
vDD
vDD+ vvRth
vDD
vO2
tpi
vth
tw
t1
t2
vO1 10
vO2 1
1
1
t vI 1
vR 0 vc R
1
vDD
t (2)vI外加vo触1 发v信R号后vO2，
电路进入暂稳态。
t (3)电v容R 放电vO2，电vO路1 由 暂稳态自动返回到稳
t 态。
3.讨论
vI `
用单稳的输出控制vA定时通vA过
vO
&
vI
vA
vB tW
单稳态触
vB
tW
发器
vO
vI
2.延时
输入
B
上升
沿
输入 下升 沿
t
输出
Q
上升 沿
t
Q tW
输出 下升 沿
t
输出沿比输入沿滞后了tW时间
§8-3 施密特触发器
施密特触发器是具有滞后特性的数字传输门。
vO
传输特性
VOH
特点：
VOL
VT- VT+
vI
vI `
tpi
vO1
t
vDD
当 VthVDD /2
tw
RCln VDD VDD Vth
vDD+vvvDRDth
vO2
vth
t t
tw≈0.7RC
tw
(2)恢复时间tre tre 3d
t1
t2
t
(3)最高工作频率fmax
fmax
1 Tmin
1 tw tre
二、单稳态触发器应用
1.定时 利用其输出脉宽为tW的脉冲，控制其它电路工作。
(1)电平触发：vI达某一电平值，输出状态发生转换，
电路被触发。
(2)vI正向增长时的阈值，与vI负向增长时的阈值不同。
—— 具有滞后的电压传输特性。
(3) 输出电压波形的边沿很陡。
阈值：使输出状态发生转换时的输入电压vI的电平值。
G2 TP
vO2
TN
1
+VDD
VC C
vO1
VDD
0
vI VDDV
t
VDD Vth
二
0
vO2
V
t
VDD
0
T1 T2
t1
t2
t
3.振荡周期T的计算
对于第一暂稳态，以t1作为起点，T1=t2-t1
vO1
v1(0 ) V 0V VDD
vI (Hale Waihona Puke Baidu VDD
RC
0
vI
VDD
VDDV
Vth
t
0
根据RC电路瞬态
CMOS与非门构成的微分型 单稳态触发器
CMOS或非门构成的微分型 单稳态触发器
2.工作原理
vI `
vO1
vDD
vDD+ vvtRh
vDD
vO2
tpi
vth
tw
t1
t2
vO1 1
vO2 0
G1 1
0
t vI
0
t
1 G2
vR
vc R
1
vDD
(1)没有触发信号时， 电路处于一种稳态
t
t
2. 工作原理
时，可在单稳态触发器的输入端加入Rd、Cd微分电路，如果需 要改善输出波形，可在G2的输出端再加以反向器。
vo2
vO1
vO2
1
1
Cd
vI
vD
vI Rd
1
vR vc R
VCC
宽脉冲触发的单稳态触发器
3.主要参数的计算
t
(1)输出脉冲宽度tw R(t)=VR()＋[VR(0+)-VR()]e
R(0+) = 0 R() =VDD =RC
vO2
V
t
相应分析，
VDD
0
T1 T2
t1
t2
t
v(t)v( ) v(0 )v( ) e t
t lnv(0)v()
v(t) v()
T1
RCln VDD VDDVth
3.振荡周期T的计算
对于第二暂稳态，以t2作为起点，
v1(0) VDDV VDD
T = T1(充) + T2(放)
vI () 0
vO1
第八章脉冲波形的产生与变换z资料
本章基本要求
➢正确理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触 发器的电路组成及工作原理。 ➢掌握多谐、单稳、施密特MSI器件的逻辑功能及主 要参数计算。 ➢掌握555定时器的工作原理。 ➢了解由555定时器组成的多谐、单稳、施密特电路 工作原理。
§8-1 多谐振荡器
多谐振荡器是一种自激震荡电路，接通电源后 无需外接触发信号即能产生方波和矩形波，其不存 在稳定状态，又称无稳态电路。
VDD
RC
0
t lnv(0)v()
vI
VDD
VDDV
Vth
0
t
v(t) v()
T2
RClnVDD Vth
vO2
VDD
V
0
T1 T2
t1
t2
t t
TT1T2RlC n(VDD VV D 2th D )Vth
T＝RC1n4≈1.4RC
§8-2 单稳态触发器
特点:
（1）一个稳态，一个暂稳态。 （2）无信号时为稳态；在信号触发下，电路由稳态翻
G1
G2
vI 1 vO1 1
vO
R C
由CMOS门电路组成的多谐振荡器
2.工作原理
D1
v v 假定 O1 = 1， O2 = 0 vI
Vth=VON=VOFF=VDD/2
D2
(1) 第一暂稳态及
电路自动翻转过程
vO1
VDD
vI ↑→ vO1 ↓→ vO2↑
0
vI
VDD
Vth
正反馈
0
vO2
进入第二暂稳态
vO1
vDD
vDD+ vvRth
vDD
vO2
tpi vth
vO1
1
t
1 t
0 vI
t0
vO2 0
1
vR 1 vc R
vDD
tw
t1
t2
t
（1）二极管的作用：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，二极管具有保护作用；减 少恢复时间，给电容提供放电回路。
VCC
多谐振荡器
一、多谐振荡器电路组成
延时环节
开 关 电 路
1.开关器件：产生高、低电平；
2.反馈网络：将输出电压恰 当地反馈给开关器件使之改 变输出状态；
3.延迟环节：利用RC电路的
充放电特性实现延时，以获 得所需要的振荡频率。
二、门电路组成的多谐振荡器
1.电路组成
开关器件：逻辑门电路
反馈延迟环节：R、C 电路
转到暂稳态； （3）暂稳态不能长久保持, 由于电路中RC延时环节的
作用，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。而与 触发脉冲的宽度和幅度无关。
分类： 微分型 积分型
一、门电路组成的微分型单稳态触发器 1.电路
vO1
vO2
vO1
vO2
&
&
vI
vc R
1
1
vc R vI