时钟电路形式表示

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1、Chap4时钟脉冲波形的产生和整形的集合方程分析什么是时钟？只有1个数的连续的重复集合 .时钟怎样产生？有那些与时钟相关的器 件？计数：时钟脉冲的数量，实现计数的器件称为计数器；时钟周期的变化，影响频率的变 化，因此有分频和倍频。（Cp:控制时序电路工作节奏的固定频率的脉冲信号，一般是矩形波.同步触发器的状态更新时刻：受CP输入控制.） 概述没有统一时序的机器称为结构异步机。在同步时序电路中，作为时钟信号的矩形脉冲控制和协调着整个系统的工作。def4.1时钟代数：:M, . 集合M =1,2,., m，.是M中的一元代数运算，并给定成:j =m(j) 口(jM)j =m1称为时钟代数的生成元。

2、集合表示形式:什么是时钟?矩形脉冲的产生不能象光源一样来自天然，需用专门的电路产生或者整形得到。非矩形脉冲例如正弦波（模拟电路产生），通过脉冲整形电路：施密特触发器，单稳态触发器等，输出矩形波；或者构造多谐振荡器自动产生矩形波。这些器件的详细的内部构造 （ 集成芯片应用 ）。与触发器相关的内容将在后边的章节论述。为讨论方便，在电路分析中，假定门电路的电压传输特性曲线为理想化的折线，即开门电平（Von）和关门电平（Vff ）相等，这个理想化的开门电平或关门电平称为门坎电平（或阈值 电平)L Vth ,且设 Vth =Vdd - 2 。 1脉冲整形器件逻辑门的转换过程很快。一施密特触发器正弦波的边

3、沿变化缓慢， 若整形为边沿陡峭的矩形波，需要在边沿选择一个突变点，而且上升沿和下降沿的突变点不要求相等.实现边沿陡峭需用正反馈的方式。施密特触发器电路构成见下。R2R1W-.LViViG1VoVo图4-2器件构成与功能分析过程：施密特触发器电路（反相器构成）原理及图形符号1区分模拟部分与数字电路部分，并得到接口信号，全部信号的离散性。从输入端开始。2接口处，或者有多个数据源的信号的公式。多信号源可用叠加定理，对特定的正反馈而言 都是如此。3数字部分的逻辑公式。反馈部分的性质与反馈联动过程。离散过程与模拟过程。4用数学公式表示不同信号间的集合方程。5器件的方程。6电路分析：电压与电流公式。 是否

4、需要限制电流。 用到那个器件，就看那个器件，并总结。反相器（最大输出值 VOH，最小输出值VOL）的阈值电压有一个变化范围，TTL门电路高低电平对应的标准电压：VH =3.6V;Vx =O.4V；Vl =O.8/；Vih =2V。CMOS门电路高低电一 1平对应的标准电压：VOH二VdD；Vol=0V ；开启电平Vtn=Vtp=Vt。若VhL -V :输出V与输入正弦信号 V|的正向特性，但是只在特定时间点跳变，使上升和下降的连续曲线变成上跳变与下跳变边，Vo与V|同变化。阈值触发器初始状态（？ ？有中断的感觉）V =0= V。=VOL ： 0,VI :、。乂 =vDD。当输入电压 V|逐渐升

5、高，输出电压的状态由于阈值电压的变化范围不会马上翻转；当V| =VtH时，反相器Gi进入了放大区，V|L，引发正反馈过程：V|LtV| tv4vA根据模拟电路的反馈原理，R-构成正反馈电路。根据叠加原理V,的大小有两个源决定：输入信号V|和反馈的输出信号 Vo，有公式（4-1）:V|rVor+r2R +尺要求R R-,否则电路进入自锁状态，不能正常工作的翻转过程是很快的，因此在V从0开1 始的上升阶段，认为Vo保持0不变，当 V|VddLVth时,V|由V|单独决定，所以有：2RaV| =Vth2 V|R R-且 =0 .从V|的值可得，Vi=（i 旦）Vth Lvt .R2R2VT称为输入电

6、压V|的正向（上升）阈值电压在上升跳变时，输出值为0,因此输出反馈为 0,V|只有Vi 一个来源。在此后的上升过程，V。保持Vdd值不变，设输出反馈为 Vof A0 在下降过程，V|从Vdd开始下降，认为Vo保持Vdd，Vi =0，当=亍1_虫 时仮相器Gi进入了放大区，V|L，引发正反馈过程：V| L V|、J Voi r V。-个有：VthRViJ Vdd,可得：V=-RR2 Vth-旦 Vdd根据数值等式Vdd=2Vth,可得:R +R2R +R2R?RRIVi =(1-?)Vth 収_,VT_称为负向（下降）阈值电压在下跳变边，Vi有两个来源Vi,Vo,所以VT _： VT.，则VT.

7、 -VT称为回差电压.IVt,有:.Vt =Vt Vt_=2 旦 VthR?Vi受到V的影响是连续变量,Vo, Voi,Vf都是离散变量，施密特触发器使连续信号具有离散性。在输入正弦波 Vi的整个周期内，有集合方程的表格形式分析电路的动态过程（对照性 要强）：（公式推理，集合方程不同的用途，拿到一个图怎么分析？）:V i,Vf ,V i,Vo!,Vo ，反馈量的分析与值的规定。111 111VI0,(0,VDDVDD,( Vdd, VDD, VDD VDD,(Vdd,0)=222 222111 1 1 1V01 = _(Vi ) =Vdd (0), Vdd (0, Vdd ),0( Vdd )

8、,0( Vdd , Vdd，Vdd ), Vdd ( Vdd ), Vdd (一 Vdd ,02 2 2 2 2 2 1111 =Vdd0,Vdd),0Vdd ,Vdd,Vdd),VddVdd ,0) =Vo =Vdd ,02 2 2 2 1 1 1 1=Vo =(VoJ 二0( Vdd), Vdd (0) =0( - Vdd ,Vdd ,-Vdd ), Vdd (0, - Vdd )Vdd ,0)2 2 2 2设Vo的反馈量为Vf，且ViRViVo，则器件的集合方程为(？是否能用R1 +R2R +R2序偶的形式表示反馈)：Vi 二0,(0, Vt ),Vt ,(Vt Max ,Vt,Vt _

9、(Vtt0) R,RVf=0,0,0,1Vdd,1Vdd ,0,0R1R2R1R2*1 仙。,处),2Vdd,中DdMdDd)中DDDD,。)= V(Vi) T0,0(0,Vt.),0( Vt),Vdd(Vt.,Vmax,Vt J), Vdd(VtJ,0( Vt 0)-0,Vddf R +R1 RVt1 2Vth 二（1 竺）Vth&R二 |RVt_ = （1L）VthR2说明：翻转电压的数值都是最值（拐点？）。T的+:表示上升，-表示下降。从公式中计算出来。使用施密特触发器时应遵守以下条件：V0H 血：:心憾“，保证当V。二Vh时，反相器G2输出高电平时的负载电流不超过最大允许值1 OH （

10、max）。（？）VoiV02在分析数字电路时， 不能从中间的电路构成分析，那是设计时的原则。 在分析时，应先计算电路模型的函数公式，根据要求得到的输出值（在数字电路中一般为两个值），计算出所需输入电压的变化范围， 以及电路的状态转变。特殊结构正反馈的功能需表示出来。 此外, 使用Vi的三个值（0, vt_, VT .）可得三值电路。实用的施密特触发器的结构见下图：R2ViRiD00GiV oiVoVo图4-4 TTL门构成的施密特触发器分析：使用与门的原因，因为输入从高到低时，二极管截至（？）,所以通过另一个输入端作用 增加二极管的作用：两个电阻的值不能很大，当Vo输出VoH时防止G2负载电流

11、过大初始状态V =0=V。=VOL ：-0,VI ：-0,VO1 =VDD .Gi截至，反相器G2导通设ttl门阈值电压为Vth 当Vi=Vth时,Vi：Vth,电路状态不翻转ViL，使Vi=Vth,正反馈结构使Gi导通，G?截至,使V0二Voh ,则Vi L Vt .,若忽略Gi的输入电流，可得（？），Vi詛H二Vo-Vr2二Vo-（Vo-Vt.-Vd）2& V。=0,则:R十尽R +R2丄Vt1 M VdR2同理:J%,则回差电压*t =斛 因为回差电压的存在，使输入电压在回差电压内变化，不会使电路状态翻转，因此若信号的高低电平沿发生震荡或有噪声叠加，能够使用施密特触发器整形另外单独使用V

12、T.,可作为鉴相器，使小于vt .幅度的矩形脉冲不能被输出施密特触发器一个重要的应用是作为多谐振荡器阻-容-管星形组合器功能分析。对周期的控制。单稳态触发器或非门组成的微分型单稳态触发器电路的两个或非门通过RC微分电路耦，结构见下:图4-7或非门微分型单稳态触发器Vc与Vr构成模拟部分，作为或逻辑门G2的两个输入端。数字部分：一个或非门构成的触发器。数字逻辑门阈值转换状态2微分电路的作用。电容两端都在同一个线路里， 两个边电压能够突变，输入电容的变化量直 接接到电容的一边，电源常量通过电阻连接到电容的另一边，电容端电压Vc =g(VDD,R,Voi) -Vi。以数字电路为主，没有输入的模拟信号

13、，则注意分析初始稳态。充电，放电，电压三个状态。确定电压稳态，初始值Voi =1,Vc = 0 =Vdd f (Voi ,Vdd ) 1 Voi = 0 f(VDD Voi) = f (0) =i,Vr 二Vdd i(c =Z)Voi =0，Vc =(0，vddL L(0, vdd Vc =VDD () -V0I =Voi =0，vc+=(0，vddl L(0，vdd 放电Vc =VDD() -V0I =f+(VO仁i)， f-(VO仁0)，g(VOI,VR,VDD)，f(VOI)=(0,I,Z):0 :下降为 0, i 上升为 I，Z 保持值不变。 VR(0)= f(Voi)* VR+ f(

14、VOI) g(VOI,VR,VDD)=g(VDD- VR(0)=(I,0,Z):I 充电，0 放电，Z:保持.延时:使跳变变成曲线，延迟过程.VR赋值:微分一数字跳变赋值；积分-模拟赋值曲线上升电 容先赋值再变化；积分:缓慢变化.VR引起的变化，作为或非门的输入端充放电到阈值，阈值是影响过程的变化值 VR是连续值对VOI的影响，充电Q(VR,离散值,VDD)工作过程分析：电容充电Vc 二Vr -VoiVR ：VDD，电容放电VR VDD。是否Vr能够持久。非充电，放电则电容在稳定电压态，电路断开态。稳态：没有高电平的输入信号G2的两个输入端经电阻都接Vdd，只能在输出0的电路构成通路，因此 V2为低电平，再连接到Gi的输入端，所以没有触发信号时，设Vi为低电平，所以 Voi为高电平，可得电容两端的电压Vc为0，电路的状态能够保持，称为稳态，(Voi,Vo2)=(I,0) , Vi=0.(2)Vi外加高电平触发信号，电路由稳态翻转到暂稳态当Vi正跳