《数字电子技术基础 ppt 课件6》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电子技术基础 ppt 课件6（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、6-1 概述6-3 单稳态触发器6-4 多谐振荡器6-5 555定时器及其应用6-2 施密特触发器第六章第六章脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6-1 概述获取矩形脉冲波形（时钟）的途径有两种：2、用整形电路把已有的周期性变化的波形整形产生1、用多谐振荡器直接产生矩形脉冲波形的整形电路施密特触发器、单稳态触发器。用门电路可以构成施密特触发器、单稳态触发器 和多谐振荡器。用555定时器也可以构成施密特触发器、单稳态触发器 和多谐振荡器。 6-2 施密特触发器6-2-1 特点和用途一、特点1、电平触发：触发信号UI可以是变化缓慢的模拟信号， UI达 某一电平值时，输出电压U0突变。 U0为脉
2、冲信号。2、电压滞后传输：输入信号UI从低电平上升过程中，电路状 态转换时对应的输入电平，与UI 从高电平下降过程中电路状 态转换时对应的输入电平不同。施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。利用上述两个特点，施密特触发器不仅能将边沿缓慢变化 的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，还可以将叠加在矩形脉 冲高、低电平上的噪声有效地清除。同向输出特性： VT+UoUIUoLUoH二、 输出特性VT反向输出特性：VT+UoUIUoLUoHUI = VT+时， Uo = UoL UI = VT- 时， Uo = UoL UI = VT- 时， Uo = UoHVT UI = VT+ 时， Uo =
3、 UoH00当UI = 0时，Uo= UoL当UI = 0时， Uo= UoH正向阈值电平VT+：UI 上升时，引起Uo 突变时对应的UI 值。负向阈值电平VT- ： UI 下降时，引起Uo 突变时对应的UI值。 三、用途:整形，构成单稳态触发器，构成多谐振荡器。UO1UIUIUO11R2R1G1G26-2-2 用门电路构成施密特触发器一、构成UIUO1UO说 明 UI =00010同相施密特触发器UI上升 过程中VT-VTH01 01 10VT-VTH =VT-=VTHG1、G2门将要翻转 UO突变1UI（用CMOS非门）= = = = 二、工作原理VT+VTH0110= 电路中电流流向和电
4、位情况见图。2、求VT-UOL1UI，G1R1R2UIG2 1UO在UI从最大值开始 下降时，UO=UOH。UOHVTH VT- 从求UI ,入手求V T- ：UI , = U TH = UOH UR2 =VT- =R2R1+R2VTH R2R1UOHR2 R1+R2UOH （UOH VT ）又： 故：UOH = VDD； VTH = VDD1 2VT- =（1 ）VTHR1 R2电路中电流流向和电位情况见图。在UI VT ， UI , V TH ，G1、G2 门要翻转前的瞬间，= = 五、电压传输特性 UI =0时，UO=UOL 是同相施密特特性 UIUOVDDVTH2 VTHR1 R23、
5、求回差电压VTVT =VT+ - VT- = 2 VTH R1 R2=R1 R2VDD当VDD一定时，调R1、R2 ，可调UT ， 即可调VT+ VT-，可调UO脉宽。六、逻辑符号11&1VT-VT+6-2-3 集成施密特触发器常用TTL电路集成施密特触发器有7413等， 常用CMOS电路集成施密特触发器有CC40106等。 6-2-4 施密特触发器的应用一、用于波形变换例：已知UI为半波，UI m= 9V，电路的VT+ =6V， VT-=3VUOH =VDD，试画UO波形。9 6 3VT+ VT-VDDVDD11UI（V）totUOotUOo二、用于脉冲整形(畸变的矩形脉冲的整形）UItO
6、UOtOUItO UOtOUItO UOtOVT+ VT-VT+VT-VT+ VT- 11三、用于脉冲鉴幅从分析施密特触发器的工作原理 可知，只有那些幅度大于VT+的 脉冲才会在输出端产生输出信号 。所以，施密特触发器可以从一 系列幅度各异的脉冲信号中选出幅度大于VT+的信号。 6-3 单稳态触发器6-3-1 特点和用途一、特点 1、开机（接通电源），电路出现稳态。2、外加触发信号，电路翻转为暂态。 暂态维持一段时间，自动返回稳态 3、暂态维持时间的长短，只和电路参数有关， 与触发信号的幅度、电源电压的高低无关。 二、用途1、整形输出矩形波。2、定时输出一定宽度的矩形波。 3、延时将输入信号延
7、长一定时间后输出。这种触发器只存在稳态和暂态两个不同的工作状态。而其暂态通常是靠RC电路 来完成的，所以根据RC电路的不同接法可将单稳态触发器分为微分型和积分型 。6-3-2 用门电路组成单稳态触发器一、微分型单稳态触发器1、组成（用CMOS或非门）2、工作原理（用正窄脉冲触发）UI UO1UI2UO说 明 接通VDD 不触发VDDUOL 00110稳态：UO=0 C中无电荷触发1001暂态：UO=1C充电 UI2=VTH0 00110返回稳态：UO=0C放电 UI2=VDD0 00110恢复为起始稳态C中无电荷 注释：此时的逻辑电平“1”， 对应的电位为（VDD+0.7）V。UIUO1UI2
8、UOUI，11VDDCRG1G2UI，总之：不触发：UO=0，C中无电荷 触发：UO=1C充电：返回 UO=0 C放电：恢复为起始稳态， UO=0， C中无电荷3、电压波形tUIVTHtUO1tUI2tUO * 为了保证触发时间极短， 通常在UI端加RC微分电路：1G1UO1CdRdUIUd tUItUdtUOVDD+0.7注意；第二次触发必须在 第一次触发稳定之后进行 。电压波形4、输出脉宽 TW 和幅度 UOm根据一阶RC电路暂态过程中， 求任意变量的一般公式：可得：t A(t)=A()+ A(0+)-A() e A() - A() -t =ln VTHtUI2tUO TW从波形图中看出，
9、TW是C充电使UI2从0上升到VTH对应的时间，UI2()=VDD , UI2(0+)=0,1 2UI2(TW)=VTH = VDD ,RCTW = RC ln1VDD - 0 VDD - VDD2Uom = UOH -UOL VDD1）求TW2）求Uom= RC ln2 A(0+) A(t)所以：= 0.69 RC5、分辨时间 TdTd是指在保证电路正常工作 的前提下，两个相邻触发脉冲 之间，允许的最小时间间隔。TdVTHtUI2tUO TWTre 由波形图知： Td = TW + TreTW：输出脉冲的宽度Tre ：恢复时间，即 C放电达 稳定值VDD所需的时间 T放。RO ND1G2G1
10、R- +VDDC由放电回路知： 放电回路 （D1是G2 门输入保护 电路中的二极管。）Tre =T放= (35)(RON +R/rD)C当D1的等效电阻rD远远小于RON 和R时，Tre =T放 (35)RON C二、积分型单稳态触发器1、组成可用TTL与非门组成， 门之间用RC积分电路耦合。UAUBUO1UO UI2、工作原理 （用正的宽脉冲触发）UI UAUBUO说 明 接通VCC 不触发10VCC01自然稳态：UO=1触发10VCC10暂稳态：UO=01返回稳态：UO=1C放电 UAVTH恢复为自然稳态101不触发10VCC01UO=1RCG1G2&UO13、电压波形 tUItUO1tU
11、AtUOVTHTTRTreTw4、输出脉宽 TW 和幅度 UOmTW RC lnVOL - UOH VOL - VTH Uom = UOH -UOL5、分辨时间 TdTd由波形图知： Td = TTR + TreTTR ：触发脉冲的宽度 Tre ：恢复时间，即 UO1跳到UOH后， C充电达稳定值所需的时间 T充。+ -CRUOHRO+VCCG1UA由充电回路知：充电回路Tre =T充 = (35)(RO+R)C6-3-3 集成单稳态触发器1、不可重复触发触发进入暂稳态时，再加触发脉冲无效tUITWUO t2、可重复触发触发进入暂稳态时，再次触发有效 ，输出脉冲可再维持一个脉宽。tUIUO t
12、TW常用74121，74221，74LS221等都 是不可重复触发的单稳态触发器。其中，74121的电路符号如图：Cext Rext CextUoRintVccGNDB A2 A1Uo34 5167101191474121一、分类二、常用产品举例输 入输 出 A1A2BUOUO 0X101X0101XX001 11X01电平 触发11 11 1 0X X0脉冲 触发集成单稳态触发器74121的功能表下降沿触发时的接法1UI不利用Rint 时的接法Cext Rext CextUoRintVccGNDB A2 A1Uo34 5167101191474121+VCCCext Rext CextUoR
13、intVccGNDB A2 A1Uo34 5167101191474121上升沿触发时的接法UI利用Rint 时的接法 （Rint2 K）CRC+VCC三、应用举例1、脉冲整形Cext Rext CextUoRintVccGNDB A2 A1Uo34 5167101191474121+VCCCRUItUItUOTW = 0.69 RC2、输出脉冲延时UI+VCCUO2VCC UOBA1A2C1R1UO（1）VCC UOBA1A2C2R2UO（2）tUItUO1tUO2tUO1TW1TW2触发后，电路延时TW1 时间再输出。 TW1 = 0.69 R1C1 TW2 = 0.69 R2C23、定时
14、输出UIUO27412174121UA BA1A2UO74121 &tUItUAtUO TW只在触发之后的TW 时间内有UA 输出。UO2t 6-4 多谐振荡器特点：不需要外加触发信号，电路自激振荡，没有稳态。用途：产生脉冲方波。6-4-1 用门电路构成多谐振荡器一、对称式多谐振荡器1、组成（用TTL门电路）UI1UO2UO1UI211 C1C2 G1G2RF1RF22、工作原理则，暂态 ： UO1=0、UO2=1 接下来：C1充电、C2 放电假设，某一时刻，电路出现 UO1=0、UO2=1的状态，0011UI1UO2UO1UI211 C1C2G1G2RF1RF2+C2放电回路：UI1UOL1
15、UOH2RF1C2+ -C2+ RF1 UOL1 UOH2 C2-C2放电使UI1。C2放电：UI2UOH2UOL1R1VCCG2RF2C1- +C1充电：暂态 ： UO1=0、UO2=1C1充电等效回路： UOH2 RE1 C1 UOL1 （RE1=RF2R1） C1充电使UI2。由于RE1 时，VCC2 3 U6 和 比较的结果，由C1反相输出。 VCC2 3反相同相U6U2RD UOTDQQRdSd2 3VCC1 3VCC放电管TD的作用： 给外接电容C提供 放电通路。QQC1+ -C2+ -RdSdVR1VR25K5K5KUOTD+VCCCO U6U212658437（TH）（TR）RD结构图的等效简化电路：相当于：C2出0；C2出1。C2将U2和 进行比较 VCC1 3当U2 时，VCC1 3U2 和 比较的结果， VCC1 3 由C2同相输出。二、工作原理输 入过 渡输 出RDU6U2RdSdQQTD状态 0XXX X导通1 2 3VCC2 3VCC1 3VCC导通11 3VCC1 3VCC保 持表 1 C
