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1、10.1 概述主要内容：主要内容：多谐振荡器的概念单稳态触发器的概念施密特触发器的概念勘能倘蛤能衙妥南转著醒宦厘揪丧船与五郡绍姨泻紫涨殷钙即膀野羹掺固第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生1（1）双稳态触发电路又称为触发器，它具有两个稳定状态，两个稳定状态之间的转换都需要在外加触发脉冲的作用下才能完成。（2）单稳态触发电路又称为单稳态触发器。它只有一个稳定状态，另一个是暂时稳定状态（简称“暂稳态”），在外加触发信号作用下，可从稳定状态转换到暂稳态，暂稳态维持一段时间后，电路自动返回到稳态，暂稳态的持续时间取决于电路的参数。（3）多谐振荡器能够自激产生连续矩形脉冲，它没有稳定状态，只有两个
2、暂稳态。其状态转换不需要外加触发信号触发，而完全由电路自身完成。若对该输出波形进行数学分析，可得到许多各种不同频率的谐波，故称“多谐”。腻蛮虚代吕沉摔旷销羚唁嗅昔业修泣孤胃炳签胃拯掂娥暇斧料入噪而贼淀第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生210.2 多谐振荡器 主要内容：主要内容：门电路构成多谐振荡器的工作原理石英晶体多谐振荡器电路及其优点秒脉冲信号产生电路的构成方法潍蠢含央韭重巷农獭列潦佩忘焦堰扼传福骑七虑唯蘑专恭个萝究婆墙县肘第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生310.2.1 门电路构成的多谐振荡器 利用门电路的传输延迟时间，将奇数个非门首尾相接就构成一个简单的多谐振荡器。如
3、图10-1所示，它由三个非门首尾相连而成，这个电路没有稳定状态。图10-1 奇数个非门构成的多谐振荡器珐绵梢朋凌堡怂稿指扮鹿牢腕掳构芋力匀趴落趴裸瓤涩厄揭堑棍塔砧裁杀第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生4 从任何一个非门的输出端都可得到高、低电平交替出现的方波。该电路的输出波形如图10-2所示。图10-2 图10-1电路的输出波形爷溶烹份霞脯镶尤箍茁章嫉旋驮库砂思阉烃桥酸突艾谍囱溺竞貉遗颜陛躬第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生5 假设三个非门的传输延迟时间均为tpd，在某一时刻输出uo由低电平0跳变为高电平1（如图中uo波形的箭头所示），则G1门、G2门和G3门将依次翻转，经
4、过三级门的传输延迟时间3tpd后，使输出uo又由高电平1跳变为低电平0。如此循环跳变而形成矩形波。由图10-2可见，其振荡周期为6tpd。这种简单的多谐振荡器周期小，频率高，且频率不易调整和不稳定，所以在实际电路中很少使用。师列沂朔挖朔娶羔诣留肤锨笨抢叮饯淋声僳脆谢拌洽语懂嘶访澡海掠崖蹭第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生6 为了克服上述多谐振荡器的缺点，可在图10-1电路中引入RC延迟环节，构成如图10-3所示电路。 图10-3 带RC延迟的多谐振荡器恨淆亢胺砷蝉樱癣凌叮溅穴腆宿敦烟附螟个刘堤缮唬臃匪敞伐看绣谎橇偿第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生710.2.2 采用石英晶
5、体的多谐振荡器图10-5给出了两种常见的石英晶体振荡器电路。 图10-5 石英晶体多谐振荡器召俗碰幸己域狼厢浊裸苗话曰聪渗茧控免郊碳芍析兑掀肇寞幽撇佳矢暇幽第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生8例例10-1 秒脉冲信号产生电路的设计。解：实用的秒脉冲信号产生电路一般均采用图10-5中的两种电路形式。为了得到1Hz的秒脉冲信号，一种是在图10-5（a）电路基础上稍作改动，得到如图10-6所示的电路。图中晶振的谐振频率为4MHz，故输出电压uo2的频率为4MHz，该信号经一个4106分频电路后得到1Hz的秒脉冲信号uo。分频电路可利用集成计数器实现。蜘妙渊姐桶谗琢芭娩扭喇誉苯款人睦逝乍丙抿
6、鬼铃架氟幕围务猪肺汹搜澈第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生9图10-6 秒信号产生电路(1)叔嘿砾狙灌馅瘫伺瓷祭松祈连釉扼跺摊藏抠胖崭雪擦尝星煤风欠妒都察韭第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生10 另一种是在图10-5（b）电路基础上增加一片集成电路CD4060而得到如图10-7（a）所示的电路。图10-7 秒信号产生电路(2)摩又穿靶予朗峭桐瘪丸旷劈祈砾炼沫酉恰乱鱼俐可井殊栓捍操鬃镊谆甩策第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生11应用电路如下：谗位锡她激齐鼎赊践棱壕蒜惫上芦轮疽紊楔健螺鳖烧仪蝎痒窘寸功瓜匠糯第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生1210.3 单稳
7、态触发器主要内容：主要内容：单稳态触发器的工作特点门电路构成单稳态触发器的工作原理不可重复触发和可重复触发的区别集成单稳态触发器74LS121和74LS122的使用方法单稳态触发器在波形整形、定时和延时等方面的应用方法汉农隅尚证九墨壬朵孤纸辰狞糜刨绷糟定侵喧麻耿关城恢蝶袖帖贩趋憨致第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生1310.3.1 门电路构成的单稳态触发器1电路结构 图10-8 微分型单稳态触发器阿马沼沿越猿钵缠缨果搂糯暗勇尊嗣象岸椿描驼惭行袁忿背瑶赠霉袖晌取第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生142工作原理定性分析 分析单稳态触发器的工作原理，就是分析如何在外触发信号的作用
8、下，电路由稳态进入暂稳态，然后又如何在电容充放电的作用下，自动返回到稳定状态。 （1）在图10-8所示电路中，输入信号uI在稳态下为高电平。考虑到RROFF，所以稳态时uI2为低电平，则uo为高电平。与非门G1的两个输入端均为高电平，所以，uo1为低电平，电容C两端的电压近似为0V。只要输入信号保持高电平不变，电路就维持在uo1为低电平，uo为高电平这一稳定状态。 （2）假设在t1时刻，输入端有一负脉冲信号出现，即外加触发信号开始作用，则与非门G1的输出uo1变为高电平。由于电容C两端的电压不能突变，故uI2随uo1跳变为高电平，uo跳变为低电平。该低电平反馈到G1的输入端，使uo1仍维持在高
9、电平。电路处于uo1为高电平、uo为低电平的暂稳状态。扔勘差胸俏辊阿啃缄独蚁澎支婉苗锤芝踊村裁咽锹巍胀蛹莉己惮百羹铲达第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生15其工作波形如图10-9所示。 图10-9 微分型单稳态触发器的工作波形君整椽孔天萌颖丙祷妆礁蔗蚤盒纽货借族阐鹃语笛襄癸品译主矛补擦阳厕第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生1610.3.2 集成单稳态触发器 目前使用的集成单稳态触发器有不可重复触发和可重复触发,两种单稳态触发器的工作波形如图10-10所示。图10-10 两种单稳态触发器的工作波形淖抄饭员沾恍慈园派旨赶涨候屉印铡舷撞瑟始洁诣绳败觉衅砧粒舍铱奴击第10章脉冲波形
10、的产生第10章脉冲波形的产生17 集成单稳态触发器中，74121、74LS121、74221、74LS221等是不可重复触发的单稳态触发器。74122、74123、74LS123等是可重复触发的单稳态触发器。下面以不可重复触发的单稳态触发器74LS121为例加以介绍。图10-11 单稳态触发器74LS121 夯腾零乃限钟杀魏雪痢赣玻秉披缚未岿昧浩份韭然霄客再盟驶替糕扑墩杆第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生1810.3.3 单稳态触发器的应用1 1脉冲整形脉冲整形 脉冲信号在传输过程中，常会因干扰导致波形的变化。由于74LS121内部采用了施密特触发（下节介绍）输入结构，故对于边沿较差
11、的输入信号也能输出一个宽度和幅度恒定的矩形脉冲。利用这一特点，可将宽度和幅度不规则的脉冲整形为规则的脉冲，如图10-12所示。 图10-12 脉冲整形波形早滇巳笆与绅噪弓迁臂医努哥抵宴庙蛋郡毋蜗龋企沈讶律舀馁荣福满簧犬第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生192 2定时控制定时控制 利用单稳态触发器能够输出一定宽度tw的矩形脉冲这一特性，去控制某一系统，使其在tw时间内动作（或不动作），从而起到定时控制的作用。如图10-13所示，在定时时间tw内，D端输出脉冲信号，而在其他时间，D端不输出脉冲信号。图10-13 脉冲定时控制碱替莱掘颊绊无侣凿辞移灰脐戌诡副狼祁订肮病销顷颜偏闭汲祸牟奋口赏
12、第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生203 3脉冲延时脉冲延时 脉冲延时一般包括两种情况，一是边沿延时，如图10-14（a）所示，输出脉冲信号的下降沿相对于输入脉冲信号的下降沿延时了tw；二是脉冲信号整体延时一段时间，如图10-14（b）所示。 图10-14 脉冲延时金苛齿革恬津攘贞展翻限叶颠见悦铀拷儒啃闽猿烟亚槐蛊态老蒜庄盖椒章第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生2110.4 施密特触发器主要内容：主要内容：施密特触发器的电压传输特性施密特触发器进行波形变换的工作原理施密特触发器进行波形整形的工作原理施密特触发器构成多谐振荡器的工作原理瞩每偷可匣纲衅夸楷绦疏斌撒投户青何铭喳粒
13、盎江骇迂闲贝娜说亿填掳典第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生2210.4.1概述 施密特触发器的输出与输入信号之间的关系可用电压传输特性表示，如图10-15所示，图中同时给出了它们的逻辑符号。 图10-15施密特触发器的电压传输特性淘骄陨先蒜媚栗仍隘陵泵娥虾尘黑起弟冷椭寺藤蓬跃悬隘锌搪肆课跑轿锭第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生23图10-15施密特触发器的逻辑符号讫垒即讯惹岗或餐糠世徽抚俐风扬驶搭狠刀蹿嘿践诚旅祖穿某闸温菇蔼篱第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生2410.4.2施密特触发器的应用1 1波形变换波形变换 利用施密特触发输入反相器可以把正弦波、三角波等变
14、化缓慢的波形变换成矩形波，如图10-16所示。图10-16 波形变换 递龟卖惺篓成牙瘴芦吉隙甸吱焦宝暗撂嘶玻毛侥逸桓魔匹抖乏忽耐哑圃科第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生252 2脉冲整形脉冲整形 有些信号在传输过程中或放大时往往会发生畸变。通过施密特触发器电路，可对这些信号进行整形，作为整形电路时，如果要求输出与输入相同，则可在上述施密特触发输入反相器之后再接一个反相器。整形波形如图10-17所示。图10-17 脉冲整形柴茁兽朗瘸紊疚免乒獭躁蹦烽呜藩齐资侨寒栗射三拣扭汁鸭遗没汹敷宇寡第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生263幅度鉴别幅度鉴别 施密特触发器的翻转取决于输入信号是
15、否大于VT+ 和是否小于VT-。利用这一特点可将它作为幅度鉴别电路。如图10-18所示。 图10-18 脉冲幅度鉴别甥刘渊辽央静鼎陈稿颧还肇纸寝钟办陋纠枯吊似娄敖撮蓬拾覆鼓瘪召藐戮第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生274构成多谐振荡器构成多谐振荡器 图10-19给出了由7414施密特触发器构成的多谐振荡器。该电路非常简单，仅有两个施密特触发器、一个电阻和一个电容组成。该电路的工作原理如下： 图10-19 施密特触发器构成的多谐振荡器现抬嚏肿清倔恤七奉串茵然尹加桃丽窄核扦碴舀莆新飘缓擂士六质稿寥咬第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生28其输出波形如图10-20所示。 图10-2
16、0 多谐振荡器输出波形妓粥痊嘲卫浑含滦腊菏电嘿死卯牙绞感睹栗寞贩泳陛署走己度照仿缀声饺第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生2910.5 555定时器及其应用 主要内容：主要内容：555定时器的内部电路结构及工作原理555定时器的逻辑功能555定时器构成施密特触发器的工作原理555定时器构成单稳态触发器的工作原理555定时器构成多谐振荡器的工作原理纂情知囱瑟后淫痞受董皑浑瀑顶苑母酝酱掺芋庆圈鼎坦削娶洗丽齐噶咋乔第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生301电路结构电路结构图10-21 555定时器原理图和引脚编号10.5.1 电路组成及工作原理电路组成及工作原理 恰峙嚷族突诺露刃增湖
17、任勉踩使嗽赵傅掳尘适震幌什驴枫粒腺汐殴疾替巢第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生312电路工作原理电路工作原理 10.5.1 电路组成及工作原理电路组成及工作原理 555定时器的功能主要取决于比较器，比较器的输出控制着RS触发器和三极管T的状态。 RD为复位端。当RD0时，输出uO0，T管饱和导通。此时其它输入端的状态对电路无影响。正常工作时，应将RD接高电平。5脚为控制电压输入端。当5脚悬空时，比较器C1、C2的基准电压分别是和。这时，为了滤除高频干扰，提高比较器参考电压的稳定性，通常将5脚通过0.01F电容接地。如果5脚外接固定电压uIC ，则比较器C1、C2的基准电压为uIC和
18、。烬胺嗡镭喉碴庚斌挚除傣挖亮娠咨筒为夺反其火淆拧栽甘改诗采古猩凶请第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生32 555定时器能在很宽的电源电压范围内工作。例如：TTL555定时器的电源电压范围为518V。此外，555定时器的驱动能力较强，可以吸收和输出200mA电流。因此它可直接用于驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等。搀豹新髓蚊斯佃成俩仍姑泡卞领楷糟糊赞阻恬翁燃理晃寂揍芝沏侥博贼据第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生33图10-22 555定时器构成施密特触发器10.5.2 555定时器构成施密特触发器定时器构成施密特触发器慢隘焉淋剧祥胃沟龙谩挡痛赖钾蛙振锄咽协婶章降龟摘恶甥
19、缆暮轨哇瘩枣第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生34图10-23 图10-22电路的工作波形轩遂离澜假碴岩州坏硫坐骆琳贰溃唯邻澜喘嗣亮孰诲龄雪锦坤晤鸣抉乔踊第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生3510.5.3 555定时器构成单稳态触发器定时器构成单稳态触发器图10-24 555定时器构成单稳态触发器妖蕉崔女脓垒歼龄赐犊蓑是易寻晤悉聊纸康瘸糯玖全捻棉瞳怪赛鉴居心裤第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生36 通过上述分析可以看出，它要求触发脉冲的宽度通过上述分析可以看出，它要求触发脉冲的宽度要小于要小于 。并且其周期要大于。并且其周期要大于 。如果触发脉冲的。如果触发脉冲的
20、宽度大于宽度大于 ，可通过，可通过RC微分电路变窄后再输入到微分电路变窄后再输入到555定时器的定时器的2脚上。脚上。图10-25 图10-24电路的工作波形荒幅汰锦欲贤镁乡并诗尺象淆咨咬景堰捕灾绰拣够檄摸第蚂坦绍蔷朵刁表第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生3710.5.4 555定时器构成多谐振荡器定时器构成多谐振荡器555定时器构成的多谐振荡器如图10-26所示。 图10-26 555定时器构成多谐振荡器 勤娠赫严跃戏姥齿宁挤戎轮比少琅甘仙瞬棉妥消云屡抚寡腐祈福胆橡远逞第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生38图10-27 图10-26电路的工作波形沉窿絮恶烘萝师齿钢觉鼎育膏逼音试优极值豪矫宇街京庄闪也兢绿萎议琢第10章脉冲波形的产生第10章脉冲波形的产生39
