脉冲波形的产生和变换
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UI2↑→UO2↓→UI1↓→UO1↑
从而使UO迅速跳变至低电平， 电路进入第二个暂 态。 同时C2开始充电， 而C1开始放电。 随着C2充电， UI1逐渐升高到G1的UTH后，电路又迅速返回到第一个 暂态。 因此， 电路是不停地在两个暂态之间往复转换， 在输出端不断地发出矩形电压脉冲,如图20.7所示。
Ud ↑→ UO1 ↓→ UI2 ↓→ UO ↑
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
使UO1迅速跳变为低电平。 由于电容上的电压不能 突变, 因此UI2也同时跳变为低电平，并使UO跳变为高 电平， 电路进入暂态。 此时即使Ud回到低电平，UO仍 将维持高电平。 与此同时， 电容C开始充电， 且随着 充电过程的进行， UI2逐渐升高， 当升到UI2 =UTH时， 将引发另一个正反馈过程：
输出脉冲幅度 Um=UOH-UOL≈VDD 为了保证单稳态触发器脉冲的宽度准确无误， 输入触发 脉冲的时间间隔T（重复周期）应满足： T≥TW+Tre 其中， 电路恢复时间 Tre =(3~5) R·C 脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
2. 集成单稳态触发器 集成单稳态触发器的特点是: 在TTL和CMOS电路 产品内部具有上升沿与下降沿触发的控制和置零功能， 连线较少， 采取了温度补偿措施等。 常见的型号有 74121（TTL型）、 74221（TTL型）、 74123（TTL型) 和CCL14528（CMOS型）等。 3. 单稳态触发器的应用 (1) 脉冲形态是指脉冲信号在经过长距离传输后， 脉冲波形发生变化， 经过单稳电路后， 使波形变为符 合要求的波形， 如图20.4所示。 脉冲的宽窄根据具体 要求而定。
第20章脉冲波形的产生和变换
tr
t f
tr
tf
0.9 U0.m9 U m 0.5 U0.m5 U m
UUmm
0.1 U0.m1 U m
T WT W
TT
图20.1 矩形脉冲的特性参数
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换 20.1.1 单稳态触发器 单稳态触发器的工作特性具有如下特点： (1) 有稳态和暂态两个工作状态； (2) 在外界触发脉冲的作用下， 可从稳态转到暂 态， 在暂态维持一段时间后， 再自动返回到稳态； (3) 暂态维持时间的长短取决于电路本身的参数， 与触发脉冲的宽度无关。
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
C2
UI1
G1 1
U O1
UI2
G2 1
UO2
C1
R
R
F1
F2
图20.6 对称式多谐振荡器
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换 假如由于某种原因（例如电源或外界的干扰）使
UI1有一个微小变化（正跃变）， 则必然会得到下列的 正反馈过程:
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
U I1
U TH
0
t
U O1
0 t
U I2 U TH
0 t
U O2
0
t
图 20.7 矩形电压脉冲形成示意图
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
从上面的分析可知， 输出脉冲的周期等于两个暂 态持续时间之和，每个暂态持续时间与C1、C2的充放 电有关。 若取RF1=RF2=RF，C1=C2=C，UTH=1.4 V， UOL=0 V，UOH=3.6 V，则振荡周期为
UI2↑→UO↓→UO1↑
整个过程的波形变化如图20.3所示。
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
UI
0 t
Ud
0ห้องสมุดไป่ตู้t
U O1
0
U I2
t
U TH
0 t
UO TW
0
t
图20.3 微分型单稳态触发器波形图
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
各种参数的计算如下： 脉冲宽度
T WRlC n V V D D D U D 0 TH RlC n 20.6R 9C
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
U I
U I
U O
单 稳 U O 电 路
t
t
图20.4 整形示意图
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换 （2） 脉冲延时（展宽）如图20.5所示。
U I
U O
U I
74121 U O
单稳
TW
t
t
图20.5 脉冲延时示意图
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
第20章 脉冲波形的产生和变换
20.1 单稳态及多谐振荡器 20.2 施密特触发器 20.3 555定时器及其应用 20
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
20.1 单稳态及多谐振荡器
描述矩形脉冲波形的特性主要有以下几个主要参 数（见图20.1）
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
1. 门电路组成的单稳态触发器 用CMOS门电路和RC微分电路构成的微分型单稳态触 发器如图20.2所示。 对于CMOS电路， 可近似认为UOH≈VDD，UOL≈0， 在 稳态下UI=0，UI2=VDD，UO=0，UO1=VDD，电容上没有电 压。 当输入触发脉冲UI加到输入端时， 由Rd、Cd组成的微 分电路的输出端得到一个很窄的正、 负脉冲电压Ud，当 Ud上升到UTH以后， 将引发如下的正反馈过程:
第20章脉冲波形的产生和变换 20.1.2 多谐振荡器
1. 对称式多谐振荡器 图20.6所示为对称式多谐振荡器的典型电路。 它 由反相器G1、G2 和耦合电容C1、C2及电阻RF1、RF2组 成。 其中G1、 G2与C1、 C2构正反馈电路。 RF1、RF2 控制G1、G2，使之工作在电压传输特性的转折点。 从图20.6可见，该电路是利用RC的充放电分别控 制G1、 G2门的开通与关断来实现自激振荡。
UI1↑→UO1↓→UI2↓→UO2↑
使UO1迅速跳变为低电平，UO2跳变为高电平，电 路进入第一个暂稳态。与此同时，UO2开始经RF2向C1 充电， C2开始经RF1放电。
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
随着C1的充电，UI2逐渐上升到G2的阈值电压UTH 时，UO2开始下降， 并引起另一个正反馈过程：
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换 1. 门电路组成的单稳态触发器 用CMOS门电路和RC微分电路构成的微分型单稳
态触发器如图20.2所示。
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
VDD
R
Cd UI
Ud
G1
≥1
C
G2 1
UO1
UI2
UO
Rd
图 20.2 微分型单稳态触发器
脉冲波形的产生和变换
从而使UO迅速跳变至低电平， 电路进入第二个暂 态。 同时C2开始充电， 而C1开始放电。 随着C2充电， UI1逐渐升高到G1的UTH后，电路又迅速返回到第一个 暂态。 因此， 电路是不停地在两个暂态之间往复转换， 在输出端不断地发出矩形电压脉冲,如图20.7所示。
Ud ↑→ UO1 ↓→ UI2 ↓→ UO ↑
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
使UO1迅速跳变为低电平。 由于电容上的电压不能 突变, 因此UI2也同时跳变为低电平，并使UO跳变为高 电平， 电路进入暂态。 此时即使Ud回到低电平，UO仍 将维持高电平。 与此同时， 电容C开始充电， 且随着 充电过程的进行， UI2逐渐升高， 当升到UI2 =UTH时， 将引发另一个正反馈过程：
输出脉冲幅度 Um=UOH-UOL≈VDD 为了保证单稳态触发器脉冲的宽度准确无误， 输入触发 脉冲的时间间隔T（重复周期）应满足： T≥TW+Tre 其中， 电路恢复时间 Tre =(3~5) R·C 脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
2. 集成单稳态触发器 集成单稳态触发器的特点是: 在TTL和CMOS电路 产品内部具有上升沿与下降沿触发的控制和置零功能， 连线较少， 采取了温度补偿措施等。 常见的型号有 74121（TTL型）、 74221（TTL型）、 74123（TTL型) 和CCL14528（CMOS型）等。 3. 单稳态触发器的应用 (1) 脉冲形态是指脉冲信号在经过长距离传输后， 脉冲波形发生变化， 经过单稳电路后， 使波形变为符 合要求的波形， 如图20.4所示。 脉冲的宽窄根据具体 要求而定。
第20章脉冲波形的产生和变换
tr
t f
tr
tf
0.9 U0.m9 U m 0.5 U0.m5 U m
UUmm
0.1 U0.m1 U m
T WT W
TT
图20.1 矩形脉冲的特性参数
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换 20.1.1 单稳态触发器 单稳态触发器的工作特性具有如下特点： (1) 有稳态和暂态两个工作状态； (2) 在外界触发脉冲的作用下， 可从稳态转到暂 态， 在暂态维持一段时间后， 再自动返回到稳态； (3) 暂态维持时间的长短取决于电路本身的参数， 与触发脉冲的宽度无关。
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
C2
UI1
G1 1
U O1
UI2
G2 1
UO2
C1
R
R
F1
F2
图20.6 对称式多谐振荡器
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换 假如由于某种原因（例如电源或外界的干扰）使
UI1有一个微小变化（正跃变）， 则必然会得到下列的 正反馈过程:
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
U I1
U TH
0
t
U O1
0 t
U I2 U TH
0 t
U O2
0
t
图 20.7 矩形电压脉冲形成示意图
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
从上面的分析可知， 输出脉冲的周期等于两个暂 态持续时间之和，每个暂态持续时间与C1、C2的充放 电有关。 若取RF1=RF2=RF，C1=C2=C，UTH=1.4 V， UOL=0 V，UOH=3.6 V，则振荡周期为
UI2↑→UO↓→UO1↑
整个过程的波形变化如图20.3所示。
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
UI
0 t
Ud
0ห้องสมุดไป่ตู้t
U O1
0
U I2
t
U TH
0 t
UO TW
0
t
图20.3 微分型单稳态触发器波形图
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
各种参数的计算如下： 脉冲宽度
T WRlC n V V D D D U D 0 TH RlC n 20.6R 9C
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
U I
U I
U O
单 稳 U O 电 路
t
t
图20.4 整形示意图
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换 （2） 脉冲延时（展宽）如图20.5所示。
U I
U O
U I
74121 U O
单稳
TW
t
t
图20.5 脉冲延时示意图
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
第20章 脉冲波形的产生和变换
20.1 单稳态及多谐振荡器 20.2 施密特触发器 20.3 555定时器及其应用 20
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
20.1 单稳态及多谐振荡器
描述矩形脉冲波形的特性主要有以下几个主要参 数（见图20.1）
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
1. 门电路组成的单稳态触发器 用CMOS门电路和RC微分电路构成的微分型单稳态触 发器如图20.2所示。 对于CMOS电路， 可近似认为UOH≈VDD，UOL≈0， 在 稳态下UI=0，UI2=VDD，UO=0，UO1=VDD，电容上没有电 压。 当输入触发脉冲UI加到输入端时， 由Rd、Cd组成的微 分电路的输出端得到一个很窄的正、 负脉冲电压Ud，当 Ud上升到UTH以后， 将引发如下的正反馈过程:
第20章脉冲波形的产生和变换 20.1.2 多谐振荡器
1. 对称式多谐振荡器 图20.6所示为对称式多谐振荡器的典型电路。 它 由反相器G1、G2 和耦合电容C1、C2及电阻RF1、RF2组 成。 其中G1、 G2与C1、 C2构正反馈电路。 RF1、RF2 控制G1、G2，使之工作在电压传输特性的转折点。 从图20.6可见，该电路是利用RC的充放电分别控 制G1、 G2门的开通与关断来实现自激振荡。
UI1↑→UO1↓→UI2↓→UO2↑
使UO1迅速跳变为低电平，UO2跳变为高电平，电 路进入第一个暂稳态。与此同时，UO2开始经RF2向C1 充电， C2开始经RF1放电。
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
随着C1的充电，UI2逐渐上升到G2的阈值电压UTH 时，UO2开始下降， 并引起另一个正反馈过程：
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换 1. 门电路组成的单稳态触发器 用CMOS门电路和RC微分电路构成的微分型单稳
态触发器如图20.2所示。
脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
VDD
R
Cd UI
Ud
G1
≥1
C
G2 1
UO1
UI2
UO
Rd
图 20.2 微分型单稳态触发器
脉冲波形的产生和变换