第4章 脉冲信号的产生与整形(4).ppt

造成振荡器自动翻转的原因是电容 C 的充放电。
振荡周期为：T≈2.2RC
2、CMOS多谐振荡器
第一暂稳态及其自
uo
动翻转的工作过程
G1 ui1 & uo1
G2 ui2 &
0 ui2 uo (uo1)
0
t1 t2 t3
t t
R C
(a) 电路图
ui1
UT
t
0
(b) 波形图
在t1时刻， uo由0变为1，由于电容电压不能跃变，故ui1必定跟随 uo发生正跳变，于是ui2（uo1）由1变为0。这个低电平保持uo为1， 以维持已进入的这个暂稳态。在这个暂稳态期间，电容C通过电 阻R放电，使ui1逐渐下降。在t2时刻，ui1上升到门电路的开启电 压UT，使uo1（ui2）由0变为1，uo由1变为0。同样由于电容电压 不能跃变，故ui1跟随uo发生负跳变，于是ui2（uo1）由0变为1。这 个高电平保持uo为0。至此，第一个暂稳态结束，电路进入第二 个暂稳态。
若 UT＝0.5VDD，振荡周期为： T≈1.4RC
3、石英晶体多谐振荡器
X
电
R1
C2
R2
感
f0
性
&
C1 &
0电
uo
容 性
f
(a) 石英晶体多谐振荡器
(b) 石英晶体阻抗频率特性
电阻R1、R2的作用是保证两个反相器在静态时都能工作在线性 放大区。对TTL反相器，常取R1＝R2＝R＝0.7 kΩ～2kΩ，而对 于CMOS门，则常取R1＝R2＝R＝10kΩ～100kΩ；C1＝C2＝C 是耦合电容，它们的容抗在石英晶体谐振频率f0时可以忽略不 计；石英晶体构成选频环节。
R
40
CO 5 TH 6
TR 2
5kΩ + C1 －
5kΩ + －
5kΩ C2
G1 Q
&
1
G2 &Q
1
①R=0时，Q=1，uo=0，T导通。
G3
0
&
3 uO
7D T
CO
TH
＞2VCC/3
TR
＞VCC/3
+VCC
R
8
4
5kΩ
5
+ C1 0
G1 Q
&
－ 6
1
5kΩ
2
+
1
G2 0
&Q
－ 5kΩ C2
G3 &
3
0
uO
7D T
1
①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。 ②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1， Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。
CO
Fra Baidu bibliotekTH
＜2VCC/3
TR
＞VCC/3
+VCC
R
8
4
5kΩ
5
+ C1 1
G1 Q
&
－ 6
10
5kΩ
2
+
1
G2 01
&Q
－ 5kΩ C2
G3 &
3
01
uO
7D T
1
①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。 ②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1， Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。 ③R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=1、C2=1， Q、Q不变，uo不变，T状态不变。
CO
振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0。
4.1.2 由555定时器构成的多谐振荡器
4.5～16V
1、555定时器
电压 控制端
CO TH
高电平 触发端 TR
低电平 触发端
+VCC 8
5kΩ
5
+ C1
－
6
5kΩ
2
+
－ C2
5kΩ
1
R 4
G1 Q
&
G2 &Q
复位端 低电平有效
G3
&
3 uO
7D T
放电端
+VCC 8
第二暂稳态及其自
uo (ui1)
动翻转的工作过程
0 ui2
t1 t2 t3
t
(uo1)
G1
G2
ui1 & ui2 & uo2
G3 ui3 &
0 uo uo2
t
R
RS
0
t
ui3
C (a) 电路图
UT
t
0
(b) 波形图
在t2时刻，uo2变为低电平，电容C开始通过电阻R放电。随着放 电的进行，ui3逐渐下降。在t3时刻，ui3下降到UT，使uo（ui1）又 由0变为1，第二个暂稳态结束，电路返回到第一个暂稳态，又 开始重复前面的过程。
TH
＜2VCC/3
TR
＜VCC/3
+VCC
R
8
4
5kΩ
5
+ C1 1
G1 Q
&
－ 6
0
5kΩ
2
+
0
G2 1
&Q
－ 5kΩ C2
G3 &
3
1
uO
7D T
1
①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。 ②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1， Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。 ③R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=1、C2=1， Q、Q不变，uo不变，T状态不变。 ④R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＜VCC/3时，C1=1、C2=0， Q=0、Q=1，uo=1，T截止。
第二暂稳态及其自
uo
动翻转的工作过程
G1 ui1 & uo1
G2 ui2 &
0
ui2
uo
(uo1) 0
t1 t2 t3
t t
R C
(a) 电路图
ui1
UT
t
0
(b) 波形图
在t2时刻，uo1变为高电平，这个高电平通过电阻R对电容C充电。 随着放电的进行，ui1逐渐上升。在t3时刻，ui1上升到UT，使uo （ui1）又由0变为1，第二个暂稳态结束，电路返回到第一个暂 稳态，又开始重复前面的过程。
数字电子技术
主讲:陈晓明
第4章 脉冲信号的 产生与整形
学习要点： • 555定时器的工作原理及逻辑功能 •由555定时器构成单稳、多谐、施密特触 发器的方法
第4章 脉冲信号的 产生与整形
4.1 多谐振荡器 4.2 单稳态触发器 4.3 施密特触发器
退出
4.1 多谐振荡器
4.1.1 由门电路构成的多谐振荡器 4.1.2 由555定时器构成的多谐振荡器
(b) 波形图
第一暂稳态及其自
uo (ui1)
动翻转的工作过程
0 ui2
t1 t2 t3
t
(uo1)
G1
G2
ui1 & ui2 & uo2
G3 ui3 &
0 uo uo2
t
R
RS
0
t
ui3
C (a) 电路图
UT
t
0
(b) 波形图
在t1时刻，ui1（uo）由0变为1，于是uo1（ui2）由1变为0，uo2由0变 为1。由于电容电压不能跃变，故ui3必定跟随ui2发生负跳变。这 个低电平保持uo为1，以维持已进入的这个暂稳态。 在这个暂稳态期间，uo2（高电平）通过电阻R对电容C充电，使 ui3 逐 渐 上 升 。 在 t2 时 刻 ， ui3 上 升 到 门 电 路 的 阈 值 电 压 UT ， 使 uo （ui1）由1变为0，uo1（ui2）由0变为1，uo2由1变为0。同样由于电 容电压不能跃变，故ui3跟随ui2发生正跳变。这个高电平保持uo为0。 至此，第一个暂稳态结束，电路进入第二个暂稳态。
4.1.3 多谐振荡器的应用 退出
4.1.1 由门电路构成的多谐振荡器
能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。
1、RC环形多谐振荡器
uo (ui1)
0 ui2
t1 t2 t3
t
(uo1)
G1 ui1 &
G2 ui2 & uo2
G3 ui3 &
0 uo uo2
t
R
RS
0
t
ui3
C
UT
t
0
(a) 电路图