脉冲波形的变换与产生(1)

MC14528是一种可 重复触发的集成单稳态触 发器。包括三态门、积分 型单稳态触发器控制电路 及输出缓冲电路。
当Vth=VDD/2时，tw=RCln2
电路的改进
VDD
C1 ui
G1
R
G2
≥1 C
≥1
uo2
R1
uo1
uA
当ui的宽度很宽时，可在单稳态触发器的输入端加 一个RC微分电路，否则，在电路由暂稳态返回到稳态 时，由于门G1被ui封住了，会使uo2的下降沿变缓。
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9
2、用与非门组成：
ui
ui 1
返回到稳定的高电平输出。uA随之向正方向跳变，加速了
G2的输出向低电平变化。最后使电路退出暂稳态而进入稳态，
此时uo1＝1，uo2＝0。
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7
VDD
ui
ui
G1
≥1
CR
G2 ≥1
uo1
uA
uo2
0 VDD uo1
t
0
t
(a) 电路
VDD uA
t
vA(t)VDD (1eRC )
0
uo2 tP
t
定时电容接在10、11脚之间，定时电阻有两种选择：
1. 采用内部定时电阻（2K ）：9脚接到14脚。
2. 采用外部定时电阻（1.4~40K ）：9脚悬空， 电阻接到11、14脚之间。
tW = R Cln2
单位 ： RT: k、CT: Pf、tW: nS
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16
2、可重复触发的集成单稳态触发器：
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12
二、集成单稳态触发器
1、不可重复触发的集成单稳态触发器：
74 121是一种不可重复触发的集成化单 稳态触发器。包括触发信号控制电路、微分 型单稳态触发器及输出缓冲电路。单稳输出 脉冲的宽度，主要由外接的定时电阻( R )和定 时电容( C )决定。
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74 121管脚图
Q
0
t
脉冲宽度：tp=0.7RC
(b) 波形
vA v (A t) (0 )v A ( 0 ,v )A ([ vA )( 0 ) V D vA ,(D )R e ] t C vA(t)VDD (1eRt C )
tW
vA(tW ) Vth VDD(1e RC)
tW
RCln VDD VDD Vth
1、用CMOS或非门组成：
ui
0
t
VDD
VDD uo1
ui 0
G1 ≥1
1
C
R 1 G2
≥1
0 uo2
0 VDD uA
t
uo1
uA
0
t
uo2
(a) 电路
0
tP
t
（1）没有触发信号时电路工作在稳态： (b) 波形
当没有触发信号时，ui为低电平。因为门G2的输入端经电 阻R接至VDD，VA为高电平，因此uo2为低电平；门G1的两个输 入均为0，其输出uo1为高电平，电容C两端的电压接近为0。这 是电路的稳态，在触发信号到来之前，电路一直处于这个状态：
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3
§8.1 单稳态触发器
特点: 1、输出端只有一个稳定状态,
另一个状态则是暂稳态。 2、加入触发信号,电路由稳态转入暂稳态。
3、 经过一定时间以后,电路又会自动返回 原来的 稳定状态。
由外界触发
暂稳态
自动返回
稳定状态
稳定状态
学习的重点:为什么会自动返回?需多少时间?
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4
一、由门电路组成的微分型单稳态触发器
1
NC
2
A1
3
A2
4
B
5
Q
6
GND
7
14
VDD
NC 13
12
NC
11
Rext / Cext
10
Cext
9
Rint
8
NC
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14
74LS121功能表
A1 A2
B
Q
xx
0
0
x0
1
0
0x
1
0
11
x
0
1
1
1
1
1 0x
x0
Q 说明 1
1 稳态
1 1
触发
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15
74LS121的使用方法（P393):
uo1＝1，uo2＝0。
ui
0
t
VDD
VDD uo1
ui 1
G1 ≥1
0C
R
G2
0
≥1 1 uo2 VDD uA
t
uo1
uA
0
t
uo2
tP
(a) 电路
0
t
(b) 波形
（2）外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态
当正触发脉冲ui到来时，门G1输出uo1由1变为0。由于 电容电压不能跃变，uA也随之跳变到低电平，使门G2的输
出uO2变为1。这个高电平反馈到门G1的输入端，此时即使
ui的触发信号撤除，仍能维持门G1的低电平输出。但是电 路的这种状态是不能长久保持的，所以称为暂稳态。暂稳
态时，uo1＝0，uo2＝1。
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6
VDD
ui
ui 0
G1 ≥1
1C
uo1
R 1 G2
≥1 uA
0 uo2
0 VDD uo1
t
0
t
(a) 电路
VDD uA
0
t
uo2
tP
0
t
（3）电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳(b)态波形
在暂稳态期间，VDD经R和G1的导通工作管对C充电，随
着充电的进行，C上的电荷逐渐增多，使uA升高。当uA上升
到阈值电压UT时，G2的输出uo2由1变为0。由于这时G1输入
触发信号已经过去，G1的输出状态只由uo2决定，所以G1又
uA0
之后uA继续下降。
UT
Ui负脉冲过后，uo2保持高电平。uo20
t
CMOS门电路：
tW
RClnVDD UT
t 0
tW
ui
（补充）积分型单稳态触发器： VDD
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0
t
uo1
VGDDND
ui
G1
C G2
≥1
R
uo1
uA
≥1
uo2
0 uA
VT 0
t t
uo2
(a) 电路
0
tP
t
(b) 波形
稳态时，ui＝1，G1、G2均导通。uo1＝0，uA＝0，uo2＝0。 ui负跳变到0时，G1截止，uo1随之跳变到1。由于电容电压不 能跃变，uA仍为0，故门G2截止，uo2跳变到1。在G1、G2截止时， C通过R和G1的导通管放电，使uA逐渐上升。当uA上升到管子的 开启电压UT时，如果ui仍为低电平，G2导通，uo2变为0。当ui回 到高电平后，G1导通，C又通过R和G1的导通管充电，电路恢复 到稳定状态。
数字电子电路
第八章 脉冲波形的变换与产生
授课人：庄友谊
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第八章 脉冲波形的变换与产生
概述 §8.1 单稳态触发器 §8.2 施密特触发器 §8.3 多谐振荡器 §8.4 555定时器的原理和应用
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概述
数字电路区别于模拟电路的主要特 点之一是：它的工作信号是离散的脉冲 信号。最常用的脉冲信号是方波 ( 矩形 波)。如何产生方波以及对不理想的方波 如何整形，是本章讨论的重点。
0uo1 C
&
0
1
A 1 uo2
uo10
t1
t
R较小R
t 在ui负脉冲到来以前（稳态）：uA0
uo1=0，uo2=1
t
当 ui 发生负跳变后： uo1 和uA跟着正跳变，
uo20
uo2 立即下跳（暂稳态）。
t
0
ui
C uo1
&
1
A
R
uo2
ui uo10
t1
t
Uo1向C充电，uA下降。
t
uA=UT时：uo2上跳。