数字电子技术基础PPT第六章 触发器
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♧ 当输入接至vI2时，暂稳态为高电平，稳态
为低电平；
当输入接至vI1时，暂稳态为低电平，稳
态为高电平（教材未提及）。
2020/6/22
§6.5.4 用555定时器接成多谐振荡器 构成思路：若将vI1=vI2 =vI合二为一后， 555定时器就是一个施密特触发器，如 何用施密特触发器构成多谐振荡器？
充电时间 常数为R2C;
放电时间 常数为R1C
2020/6/22
脉冲占空比可调的多谐振荡器
§6-5 555定时器及其应用
555定时器概述： ♦ 为数字—模拟混合集成电路，内部有3 个5KΩ的电阻分压器，故称555定时器；
♦ 可构建出施密特触发器、单稳态触发 器和多谐振荡器。 ♦ 在波形的产生与变换、测量与控制、 家用电器、电子玩具等方面有广泛应用。
以上多谐振荡器均具有如下特点： ♦ 能无中生有； ♦ 无稳态输出，但有两个暂稳态输出； ♦ 电路结构包含有反馈网络和延迟环节， 通常二者是合二为一的。
2020/6/22
一、用施密特触发器构成的多谐振荡器 施密特触发器有一个滞回区。 当输入电压增加时，必须增大至VT+
时输出才会翻转； 当输入电压减小时，必须减小至VT-
(1)电阻分压器；由3个5K的电阻组成，为 电压比较器C1和C2提供基准电压源。
2020/6/22
(2)电VTC压OH为称比控为较制高电器触压发，输端当入(阈端V值＋。端＞)，V－时，VC输出
高当电V平CTOR悬，称空反为时之低，则触VR发1输＝端2出(/3触V低发CC电端，)平V。R2。＝1/3VCC。
单555型号的最后几位数码 双555型号的最后几位数码
优点 电源电压工作范围
负载电流
TTL产品
CMOS产品
555
7555
556
7556
驱动能力较大 低功耗、高输入阻抗
5~16V
可达200mA
3~18V
可达4mA
2020/6/22
§6.5.1 555定时器电路结构及应用 1.电路组成
2020/6/22
时输出才会翻转，并且VT+大于VT-。
2020/6/22
波形图
202ห้องสมุดไป่ตู้/6/22
电路结构
振荡周期的计算：
T1
RClnVDDVTVDDVT+
T2RCln0 0 V VT T+ - RClnV VT T+ -
T T1 T2
调节RC大 小可以改 变振荡周 期，如何 实现占空 比调节？
2020/6/22
第六章
• §6-1 • §6-2 • §6-3 • §6-4 • §6-3
概述 施密特触发器 单稳态触发器 多谐振荡器 555定时器及其应用
2020/6/22
§6-1 概述 1. 理想脉冲信号
理想脉冲信号的上升沿和下降沿都非 常陡。
2020/6/22
2. 实际的脉冲信号
几个概念： 脉冲周期Ｔ：在周期性重复的脉冲系列
2020/6/22
2020/6/22
2020/6/22
2020/6/22
2020/6/22
555定时器构建多谐振荡器的方法： 先将555定时器接成施密特触发器形
式，然后再由施密特触发器接成多谐振 荡器。
2020/6/22
当VCO 外接电压时，VR1＝VCO，VR2＝1/2VCO
2020/6/22
(3)基本RS触发器；由与非门构成，因此为 低点平有效R、S， RD为异步清0端。
高触发端
R
低触发端
S
2020/6/22
(4)TD；TD可使vo’和vo点电位保持一致。 TD也常作外接电容的放电通路，也称放电管。
2020/6/22
中，两个相邻脉冲的间隔时间。 脉冲幅度Vm：脉冲电压的最大变化幅度。
2020/6/22
上升时间tr：脉冲上升沿从0.1Vm上升 到0.9Vm所需要的时间。
下降时间tf：脉冲下降沿从0.9Vm下降 到0.1Vm所需要的时间。
2020/6/22
脉冲宽度tW：从脉冲前沿到达0.5Vm起， 到脉冲后沿到达0.5Vm为止的一段时间。
2020/6/22
图6-29 555定时器构成的施密特触发器
（a）电路
（b）工作波形
思考题：本题中若VCC=6V,则VT+ =4V, VT- =2V,若不改变VCC，如何获取VT+ =5V, VT- =2.5V的施密特触发器?
2020/6/22
构成Schmitt Trigger小结： ♧ 将6脚和2脚合二为一作为输入；
瞬态响应分析有：
tW
RCln VDD0 VDDVTH
R C l当n 2 vo 1=0 0.6 时9 ，R C
依据：t RClnVv至 就VICC2V是=(( VTVH)C)C的，被VVv时C 充IC2(间(上0t电))，升到
V C ( 0 ) 0 ,V C ( V) T H的V D 时D ,间V C 。( t) V T H
以为vI2输入，
外接RC，即
构成单稳态
R
触发器。
S
分析：
(稳态时， vI2为高电平)
1)电源上电，电路有一个稳定过程，然后进入稳态vO=0 2)有上触电发初，始进，入C上暂无稳电态荷vO=,1VC；C经R向C充电，当VC上升至
32v)I/暂有3V稳负CC态脉时维冲，持，使一使R段=S时0=0间,，Q，=Q0=自,1T，动D导v返O通=回1，，稳C进态通入；过暂TD稳放态电，使 V暂C≈稳0态，R时=，1 SvO==11,，电T路截保止持，Q则=0C，充v电O=，0，当进充入至稳2/定3V状CC态时。， 使 R=0； 2020/6/22 Q=0，vO=0,返回稳定状态。且C放电至VC=0。
♧ VCO悬空时，VT+ =2/3VCC,VT- =1/3VCC； ♧ VCO加控制电压时，VT+ =VCO,VT- =1/2VCO。
2020/6/22
§6.5.3 用555定时器接成单稳态触发器 回忆：单稳态触发器的特点？ 正常为稳态 有触发，进入暂稳态
暂稳态维持一段时间后，自动返回稳态
2020/6/22
《555定时器800例》 《新555定时器800例》
2020/6/22
555定时器产品： 国际上各大电子器件公司都有各自的
555定时器，型号繁多，但所有的TTL产 品型号的最后3位数码都是555，所有的 CMOS产品型号的最后4位数码都是7555， 并且它们的逻辑功能与外部引线排列都 相同。
2020/6/22
由上述分析可知，暂稳态维持的时间 就是VC由0上升到2/3VCC所需要的时间。
t RClnVC()VC(0) VC()VC(t)
RCln VCC 0 VCC 23VCC
R C ln3 1 .1 R C
2020/6/22
单稳态触发器的波形图
构成单稳态触发器小结： ♧ 外电路须用RC,为暂稳态提供时间，；
不允许
Vo 0 保持
1
2020/6/22
§6.5.2 用555定时器接成施密特触发器
回忆：施密特触发器的特点？ 滞回特性：上升过程和下降过程有 不同的转换电平VT＋和VT－。 如何与555定时器发生联系？
内部比较器有两个不同的基准电压VR1 和VR2。
2020/6/22
接成施密特触发器的方法：令vI1=vI2 =vI
占空比q：脉冲宽度tW与脉冲周期T的比 值。
2020/6/22
3. 如何获取脉冲信号?
♦利用整形电路对不符合要求的脉冲 信号进行整形；
♦利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号。
事实上，待讲的施密特触发器和单稳 态触发器是一种整形电路；而多谐振荡 器是脉冲发生电路。
2020/6/22
§6-2 施密特触发器(Schmitt Trigger)
(3)电容充电一段时间后，电路由暂稳态 自动返回至稳态。
2020/6/22
微分型单稳态触 发器的示例波形
暂稳态维持 的时间，也即 电容电压由0 被充电到VTH 的时间。
2020/6/22
2.主要参数的计算
(1)输出脉冲宽度tW 即暂稳态维持的时间，也即电容电
压由0被充电到VTH的时间，根据RC电路
由TTL门电路组成的微分型单稳态触发器
2020/6/22
积分型单稳态触 发器的示例波形
2020/6/22
微分型
积分型
对比：
微分型单稳态触发器，当遇到输入的上升沿， 则输出一个宽度为tW的脉冲，适用于窄脉冲触发。
积分型单稳态触发器，当输入高电平时，则 输出一个宽度为tW的脉冲；但是，要求vI的宽度 必须大于tW才能正常工作，因此为宽脉冲触发。
施密特触发器可由普通门电路构成， 回忆CMOS非门电路的传输特性。
当输入电压大于门 坎电压(阈值电压)VTH 时，输出立刻转换为 低电平。VTH=0.5VDD。
2020/6/22
由CMOS门电路组成的施密特触发器:
vI
电路说明：
♦由非门和电阻组成，且R2引入了正反馈；
♦ v I ' 的大小将决定vo的值，
2020/6/22
§6-4 多谐振荡器
也称矩形波振荡器，由于矩形波中含 有丰富的高次谐波分量，所以习惯上把 矩形波振荡器叫做多谐振荡器。
构成多谐振荡器的种类较多，有对称 式多谐振荡器、非对称式多谐振荡器、环 形振荡器、由施密特触发器构成的多谐振 荡器、石英晶体多谐振荡器及压控振荡器 等。
2020/6/22
vvII''
< VTH > VTH
vOVOL0 vOVOHVDD
2020/6/22
§6-3 单稳态触发器 一、微分型单稳态触发器 1.电路组成及原理
2020/6/22
由CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器
分析：
(1)没有触发信号时，电路处于一种稳态；
(2)外加触发信号，电路由稳态翻转到暂 稳态；
2020/6/22
单稳态触发器具有如下特点：
(1)电路只有一个稳态，一个暂态；
(2)在外来触发信号的作用下，电路由 稳态翻转到暂稳态；
(3)暂稳态是暂时的，不能持久的，暂 稳态持续一段时间后会自动回到稳态； 暂稳态持续的时间取决于电路本身的参 数，与触发脉冲无关。
附讲双控小夜灯
2020/6/22
二、积分型单稳态触发器 1.电路组成及原理
(86()58)用个缓于管冲提脚器高；G3和电编G路号4 的为负1、载2能、力3、。4G、4采5、用6大、7、 功率管，负载电流可达200mA左右。
2020/6/22
工作原理
vI1
vI2 RD SD
>2/3 VCC >1/3 VCC 0 1
<2/3 VCC >1/3 VCC 1 1
<2/3 VCC <1/3 VCC 1 0 >2/3 VCC <1/3 VCC 0 0
为低电平；
当输入接至vI1时，暂稳态为低电平，稳
态为高电平（教材未提及）。
2020/6/22
§6.5.4 用555定时器接成多谐振荡器 构成思路：若将vI1=vI2 =vI合二为一后， 555定时器就是一个施密特触发器，如 何用施密特触发器构成多谐振荡器？
充电时间 常数为R2C;
放电时间 常数为R1C
2020/6/22
脉冲占空比可调的多谐振荡器
§6-5 555定时器及其应用
555定时器概述： ♦ 为数字—模拟混合集成电路，内部有3 个5KΩ的电阻分压器，故称555定时器；
♦ 可构建出施密特触发器、单稳态触发 器和多谐振荡器。 ♦ 在波形的产生与变换、测量与控制、 家用电器、电子玩具等方面有广泛应用。
以上多谐振荡器均具有如下特点： ♦ 能无中生有； ♦ 无稳态输出，但有两个暂稳态输出； ♦ 电路结构包含有反馈网络和延迟环节， 通常二者是合二为一的。
2020/6/22
一、用施密特触发器构成的多谐振荡器 施密特触发器有一个滞回区。 当输入电压增加时，必须增大至VT+
时输出才会翻转； 当输入电压减小时，必须减小至VT-
(1)电阻分压器；由3个5K的电阻组成，为 电压比较器C1和C2提供基准电压源。
2020/6/22
(2)电VTC压OH为称比控为较制高电器触压发，输端当入(阈端V值＋。端＞)，V－时，VC输出
高当电V平CTOR悬，称空反为时之低，则触VR发1输＝端2出(/3触V低发CC电端，)平V。R2。＝1/3VCC。
单555型号的最后几位数码 双555型号的最后几位数码
优点 电源电压工作范围
负载电流
TTL产品
CMOS产品
555
7555
556
7556
驱动能力较大 低功耗、高输入阻抗
5~16V
可达200mA
3~18V
可达4mA
2020/6/22
§6.5.1 555定时器电路结构及应用 1.电路组成
2020/6/22
时输出才会翻转，并且VT+大于VT-。
2020/6/22
波形图
202ห้องสมุดไป่ตู้/6/22
电路结构
振荡周期的计算：
T1
RClnVDDVTVDDVT+
T2RCln0 0 V VT T+ - RClnV VT T+ -
T T1 T2
调节RC大 小可以改 变振荡周 期，如何 实现占空 比调节？
2020/6/22
第六章
• §6-1 • §6-2 • §6-3 • §6-4 • §6-3
概述 施密特触发器 单稳态触发器 多谐振荡器 555定时器及其应用
2020/6/22
§6-1 概述 1. 理想脉冲信号
理想脉冲信号的上升沿和下降沿都非 常陡。
2020/6/22
2. 实际的脉冲信号
几个概念： 脉冲周期Ｔ：在周期性重复的脉冲系列
2020/6/22
2020/6/22
2020/6/22
2020/6/22
2020/6/22
555定时器构建多谐振荡器的方法： 先将555定时器接成施密特触发器形
式，然后再由施密特触发器接成多谐振 荡器。
2020/6/22
当VCO 外接电压时，VR1＝VCO，VR2＝1/2VCO
2020/6/22
(3)基本RS触发器；由与非门构成，因此为 低点平有效R、S， RD为异步清0端。
高触发端
R
低触发端
S
2020/6/22
(4)TD；TD可使vo’和vo点电位保持一致。 TD也常作外接电容的放电通路，也称放电管。
2020/6/22
中，两个相邻脉冲的间隔时间。 脉冲幅度Vm：脉冲电压的最大变化幅度。
2020/6/22
上升时间tr：脉冲上升沿从0.1Vm上升 到0.9Vm所需要的时间。
下降时间tf：脉冲下降沿从0.9Vm下降 到0.1Vm所需要的时间。
2020/6/22
脉冲宽度tW：从脉冲前沿到达0.5Vm起， 到脉冲后沿到达0.5Vm为止的一段时间。
2020/6/22
图6-29 555定时器构成的施密特触发器
（a）电路
（b）工作波形
思考题：本题中若VCC=6V,则VT+ =4V, VT- =2V,若不改变VCC，如何获取VT+ =5V, VT- =2.5V的施密特触发器?
2020/6/22
构成Schmitt Trigger小结： ♧ 将6脚和2脚合二为一作为输入；
瞬态响应分析有：
tW
RCln VDD0 VDDVTH
R C l当n 2 vo 1=0 0.6 时9 ，R C
依据：t RClnVv至 就VICC2V是=(( VTVH)C)C的，被VVv时C 充IC2(间(上0t电))，升到
V C ( 0 ) 0 ,V C ( V) T H的V D 时D ,间V C 。( t) V T H
以为vI2输入，
外接RC，即
构成单稳态
R
触发器。
S
分析：
(稳态时， vI2为高电平)
1)电源上电，电路有一个稳定过程，然后进入稳态vO=0 2)有上触电发初，始进，入C上暂无稳电态荷vO=,1VC；C经R向C充电，当VC上升至
32v)I/暂有3V稳负CC态脉时维冲，持，使一使R段=S时0=0间,，Q，=Q0=自,1T，动D导v返O通=回1，，稳C进态通入；过暂TD稳放态电，使 V暂C≈稳0态，R时=，1 SvO==11,，电T路截保止持，Q则=0C，充v电O=，0，当进充入至稳2/定3V状CC态时。， 使 R=0； 2020/6/22 Q=0，vO=0,返回稳定状态。且C放电至VC=0。
♧ VCO悬空时，VT+ =2/3VCC,VT- =1/3VCC； ♧ VCO加控制电压时，VT+ =VCO,VT- =1/2VCO。
2020/6/22
§6.5.3 用555定时器接成单稳态触发器 回忆：单稳态触发器的特点？ 正常为稳态 有触发，进入暂稳态
暂稳态维持一段时间后，自动返回稳态
2020/6/22
《555定时器800例》 《新555定时器800例》
2020/6/22
555定时器产品： 国际上各大电子器件公司都有各自的
555定时器，型号繁多，但所有的TTL产 品型号的最后3位数码都是555，所有的 CMOS产品型号的最后4位数码都是7555， 并且它们的逻辑功能与外部引线排列都 相同。
2020/6/22
由上述分析可知，暂稳态维持的时间 就是VC由0上升到2/3VCC所需要的时间。
t RClnVC()VC(0) VC()VC(t)
RCln VCC 0 VCC 23VCC
R C ln3 1 .1 R C
2020/6/22
单稳态触发器的波形图
构成单稳态触发器小结： ♧ 外电路须用RC,为暂稳态提供时间，；
不允许
Vo 0 保持
1
2020/6/22
§6.5.2 用555定时器接成施密特触发器
回忆：施密特触发器的特点？ 滞回特性：上升过程和下降过程有 不同的转换电平VT＋和VT－。 如何与555定时器发生联系？
内部比较器有两个不同的基准电压VR1 和VR2。
2020/6/22
接成施密特触发器的方法：令vI1=vI2 =vI
占空比q：脉冲宽度tW与脉冲周期T的比 值。
2020/6/22
3. 如何获取脉冲信号?
♦利用整形电路对不符合要求的脉冲 信号进行整形；
♦利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号。
事实上，待讲的施密特触发器和单稳 态触发器是一种整形电路；而多谐振荡 器是脉冲发生电路。
2020/6/22
§6-2 施密特触发器(Schmitt Trigger)
(3)电容充电一段时间后，电路由暂稳态 自动返回至稳态。
2020/6/22
微分型单稳态触 发器的示例波形
暂稳态维持 的时间，也即 电容电压由0 被充电到VTH 的时间。
2020/6/22
2.主要参数的计算
(1)输出脉冲宽度tW 即暂稳态维持的时间，也即电容电
压由0被充电到VTH的时间，根据RC电路
由TTL门电路组成的微分型单稳态触发器
2020/6/22
积分型单稳态触 发器的示例波形
2020/6/22
微分型
积分型
对比：
微分型单稳态触发器，当遇到输入的上升沿， 则输出一个宽度为tW的脉冲，适用于窄脉冲触发。
积分型单稳态触发器，当输入高电平时，则 输出一个宽度为tW的脉冲；但是，要求vI的宽度 必须大于tW才能正常工作，因此为宽脉冲触发。
施密特触发器可由普通门电路构成， 回忆CMOS非门电路的传输特性。
当输入电压大于门 坎电压(阈值电压)VTH 时，输出立刻转换为 低电平。VTH=0.5VDD。
2020/6/22
由CMOS门电路组成的施密特触发器:
vI
电路说明：
♦由非门和电阻组成，且R2引入了正反馈；
♦ v I ' 的大小将决定vo的值，
2020/6/22
§6-4 多谐振荡器
也称矩形波振荡器，由于矩形波中含 有丰富的高次谐波分量，所以习惯上把 矩形波振荡器叫做多谐振荡器。
构成多谐振荡器的种类较多，有对称 式多谐振荡器、非对称式多谐振荡器、环 形振荡器、由施密特触发器构成的多谐振 荡器、石英晶体多谐振荡器及压控振荡器 等。
2020/6/22
vvII''
< VTH > VTH
vOVOL0 vOVOHVDD
2020/6/22
§6-3 单稳态触发器 一、微分型单稳态触发器 1.电路组成及原理
2020/6/22
由CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器
分析：
(1)没有触发信号时，电路处于一种稳态；
(2)外加触发信号，电路由稳态翻转到暂 稳态；
2020/6/22
单稳态触发器具有如下特点：
(1)电路只有一个稳态，一个暂态；
(2)在外来触发信号的作用下，电路由 稳态翻转到暂稳态；
(3)暂稳态是暂时的，不能持久的，暂 稳态持续一段时间后会自动回到稳态； 暂稳态持续的时间取决于电路本身的参 数，与触发脉冲无关。
附讲双控小夜灯
2020/6/22
二、积分型单稳态触发器 1.电路组成及原理
(86()58)用个缓于管冲提脚器高；G3和电编G路号4 的为负1、载2能、力3、。4G、4采5、用6大、7、 功率管，负载电流可达200mA左右。
2020/6/22
工作原理
vI1
vI2 RD SD
>2/3 VCC >1/3 VCC 0 1
<2/3 VCC >1/3 VCC 1 1
<2/3 VCC <1/3 VCC 1 0 >2/3 VCC <1/3 VCC 0 0