多谐振荡器单稳态触发器施密特触发器定时器及其

入第二暂态。
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
（2）电路处于uO1低电平，uO高电平状态后，电容C经R先进
行放电，再进行反充电，uI1逐步下降。当uI1 ≤UTH时，电路再次
翻转。G1门关断，输出uO1为高电平；G2门开启，输出uO为低电 平。与此同时， uI1随着uO下跳，电路回到第一暂态。 如此反复 循环，在G2输出端得到振荡方波。
图5-7 集成单稳态触发器74121 (a) 逻辑符号; (b) 外引线图
表5-1 74121的功能表
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
2. 输出脉宽
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
图5-8 74121外接定时元件的方式 (a) 外接Cext和Rext； (b) 外接Cext
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
1)
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
在无触发信号(uI为高电平)时，电路处于稳态。由于R＜ROFF， 因此G2关门，输出uO2为高电平，G1开门，输出uO1为低电平。 2) 当在uI端加触发信号(负脉冲)时，G1关门，uO1跳到高电平。 由于电容C上电压不突变， 使uR也随之上跳，G2开门，uO2变为 低电平并反馈到G1的输入端以维持G1的关门状态，电路进入暂稳
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
5.1 多谐振荡器
5.2单稳态触发器
5.3施密特触发器
5.4555定时器及其应用
本章小结
第 5章 脉冲信号的产生 5.1 多 谐 振 荡 器 与整形
5.1.1 由CMOS非门构成的多谐振荡器
图5-1 CMOS门构成的多谐振荡器 (a) 振荡器电路； (b) 工作波形
1.
在数字信号的采集、传输过程中，经常会遇到不规则的脉
冲信号。这时，便可利用单稳态触发器将其整形。具体方法是
将不规则的脉冲信号作为触发信号加到单稳态触发器的输入端，
合理选择定时元件，即可在输出端产生标准脉冲信号，如图8-9 所示。
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
图5-9 单稳整形波形
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
2.
由于单稳态触发器能根据需要产生一定宽度
tW的脉冲输出， 因此常作定时电路使用。即用计
时开始信号去触发单稳态触发器， 经tW时间后， 单稳态触发器便可给出到时信号。
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
3. 如图8-10所示，uI负脉冲加到单稳触发端，在单 稳态触发器输出接一微分电路，则经tW延时即可得一 负脉冲。
图(a)外接定时电容Cext和电阻Rext，输出脉冲宽度估算为
（5-4）
图(b)利用片内定时电阻Rint，仅外接定时电容Cext，输出脉冲宽
度估算为 （5-5）
式中，电阻Rext的取值范围为2～100 kΩ，电容Cext的取值范围
为10 pF～10 μF。
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
5.2.3 单稳态触发器的应用
态。
3)
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
变回高电平，
进入暂稳态后， uO1 的高电平要通过电阻 R 到地给 C 充电，
使 uR 逐渐下降。当 uR 达到 UTH 后， G2 关门， uO2
也使G1开门， uO1变回低电平， 电路回到稳态。 4)
暂态结束后，uO1回到低电平，已充电的 C又沿原路放电，
图5-2 石英晶体频率特牲
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
图5-3 石英晶体多谐振荡器
第 5章 脉冲信号的产生 与整形 5.2 单稳态触发器
5.2.1 1. 电路组成
图5-4 微分型单稳态触发器
2.
图 5 5 微 分 型 单 稳 态 触 发 器 工 作 波形
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
-
使uC恢复到稳态值，为下一次触发翻转作准备。
3.
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
由以上分析可知，单稳态触发器的输出脉冲宽度取决于暂 稳态的维持时间，也就是取决于电阻R和电容C的大小，可近似 估算如下:
tW≈0.7RC
（5-3
在应用微分型单稳态触发器时对触发信号uI的脉宽和周期要 有一定的限制。 要求脉宽要小于暂稳态时间，周期要大于暂稳 态加恢复过程时间， 这样才能保证电路正常工作。
8.2.2
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
单稳态触发器应用较广，电路形式也较多。其中集成单稳
态触发器由于外接元件少，工作稳定、使用灵活方便而更为实 用。 集成单稳态触发器根据工作状态的不同可分为不可重复触 发和可重复触发两种。其主要区别在于：不可重复触发单稳态
触发器在暂稳态期间不受触发脉冲影响，只有暂稳态结束触发
2. 工作原理
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
在静态时，电容C开路，电阻R上的电流也近似为零，故G1 门的输入和输出电位相等，uI1=uO1，即G1门的静态工作点位于 电压传输特性的中点，从而使G1的阈值电压UTH=VDD/2 。 （1）假设通电后，电路处于 G1 门关断， 输出uO1 为高电平 ; G2门开启，输出uO为低电平。 我们将它称为第一暂态。这时uO1 经R对C进行充电，使uI1逐步升高。 当uI1升高到uI1 ≥ UTH时， 电路状态发生翻转。G1门开启，输出uO1跳变为低电平；G2门关 断，输出uO跳变为高电平。与此同时，uI1随着uO上跳，电路进
3.
输出方波的幅度
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
(5-1)
输出方波的周期 (5-2)
电路中RS的作用为隔离G1输入端和RC放电回路，改善电源电
压VDD变化对振荡频率的影响，提高频率稳定性。通常取RS≥2R。 但是RS过大会造成uI1波形移相，影响振荡频率的提高。
5.1.2 石英晶体多谐振荡器
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
图5-10 单稳延时波形
第 5章 脉冲信号的产生 与整形 5.3 施密特触发器
5.3.1 施密特触发器的功能
图5-11 (a) 逻辑符号; (b) 电压传输特性
脉冲才会再起作用；可重复触发单稳态触发器在暂稳态期间还 可接收触发信号，电路被重新触发，当然，暂稳态时间也会顺
延。 图8-6所示是两种单稳态触发器的工作波形。
第 5章 脉冲信号的产生 与整形
图5-6 (a) 不可重复触发单稳态触发器; (b) 可重复触发单稳态触发器
1. 74121的组成及功能
第 5章 脉冲信号的产生 与整形