数字电路第八章8脉冲波形的变换与产生.ppt
8.1 单稳态触发器,8.2 施密特触发器,8.3 多器谐振荡,8.4 555定时器及其应用,8 脉冲波形的变换与产生,4、掌握由555定时器组成的多谐、单稳、施密特触发器的电路、工作原理及外接参数及电路指标的计算。,1、正确理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的电路组成及工作原理。,2、掌握多谐、单稳、施密特触发器MSI器件的逻辑功能及主要指标计算。,3、掌握555定时器的工作原理。,教学基本要求,8.1单稳态触发器,8.1.1 用门电路组成的微分型单稳态触发器,8.1.2 集成单稳态触发器,8.1.3 单稳态触发器的应用,电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。,单稳态触发器的工作特点：,在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态;,由于电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长保持,经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间仅取与RC参数值有关。,8.1单稳态触发器,门电路组成的单稳态触发器,MSI集成单稳态触发器,不可重复触发单稳态触发器,可重复触发单稳态触发器,用555定时器组成的单稳态触发器,按电路形式不同,单稳态触发器的分类,工作特点划分,8.1.1 用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器,1.电路,CMOS与非门构成的微分型单稳态触发器,CMOS或非门构成的微分型单稳态触发器,稳态为1,正脉冲触发,稳态为0,负脉冲触发,电路处于一种稳态：,设定CMOS反相器的阈值电压,工作原理：,b)外加触发信号,d=VTH,产生如下正反馈过程：,c)电容充电,电路由暂稳态自动返回到稳态,I2=VTH,产生如下正反馈过程：,tw0.7RC,（1）输出脉冲宽度tw,(2)恢复时间tre,tre 3d,(3)最高工作频率 fmax,3、主要参数的计算,vC(0+)=0；vC()=VDD=RC,VTH=VDD/2,=RCln2,4.讨论,b)用TTL门电阻R的取值可以是任意的吗？,a)在暂稳态结束(t=t2)瞬间，门G2的输入电压I2达到VDD+VTH，可能损坏G2门，怎么办？,采用TTL与非门构成单稳电路时，电阻R要小于0.7k。,8.1.2 集成单稳态触发器,不可重复触发,可重复触发,被重复触发,1.不可重复触发的集成单稳态触发器 74121,触发信号控制电路,微分型单稳触发器,电路的连接：,R：外接电阻或采用内部电阻,C：外接电阻容,输出脉冲宽度：tw0.7RC,电路的不可重复触发特性,(1)工作原理,在暂稳态期间即使有触发信号输入,但由于G4门在此期间关闭，不会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器,74121功能表,逻辑功能表,8.1.3 单稳态触发器的应用,1.定时,该电路可用于频率计,2.延时,4.组成噪声消除电路,单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度而小于信号脉宽，才可消除噪声。,如用I作为下降沿触发的计数器触发脉冲,干扰加入,就会造成计数错误.,8.2 施密特触发器,8.2.1 用门电路组成的施密特触发器,8.2.2 集成施密特触发器,施密特触发器的应用,8.2 施密特触发器,1、施密特触发器电压传输特性及工作特点：,施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。,电路有两个阈值电压。输入信号增加和减少时，电路的阈值电压分别是正向阈值电压（VT+）和负阈值电压（VT-）。,同相输出施密特触发器,反相输出施密特触发器,1、电路组成,2、工作原理,8.2.1 用门电路组成的施密特触发器,vI1,0,0,1,(1)I上升,正向阈值电压(VT+):I 值在增加过程中，使输出电压产生跳变时所对应I 的值。,VTH,I1,o,vI1,vI1,8.2.2 集成施密特触发器,施密特触发器的应用,1.波形变换,2.波形的整形,合理选择回差电压，可消除干扰信号。,3.消除干扰信号,o,I,4.幅度鉴别,8.3 多谐振荡器,8.3.1 由门电路组成的多谐振荡器,8.3.2 由门电路组成的多谐振荡器,8.3.3 用施密特触发器构成波形产生电路,多谐振荡器的基本组成：,开关器件：产生高、低电平,反馈延迟环节（RC电路）：利用RC电路的充放电特性实现延时，输出电压经延时后,反馈到开关器件输入端，改变电路的输出状态,以获得所脉冲波形输出。,概述,8.3 多谐振荡器,8.3.1 由CMOS门电路组成的多谐振荡器,1.电路组成,组成的多谐振荡器,.o1=1,o=0 时,电容充电,I增加;,o1=0,o=1 时,电容放电,I下降;,o1与o2反相,电容接在o与I之间:,2.工作原理,（2）第二暂稳态电容放电，电路自动翻转到第一暂稳态,电容放电,迅速使得G1截止、G2导通,2.工作原理,TRC1n41.4RC,由门电路组成的多谐振荡器的振荡周期T取决于R、C电路和 VTH，频率稳定性较差。,3.振荡周期的计算,8.3.2 用施密特触发器构成波形产生电路,8.3.3 石英晶体振荡器,1、石英晶体电路符号和选频特性,当 f=f0 时,电抗 X=0,2、石英晶体振荡器,R:使G1工作在线性区,C1:耦合电容,C2:抑制高次谐波,3、双相脉冲产生电路,8.4 555定时器及其应用,8.4.1 555定时器,8.4.2 用555定时器组成施密特触发器,8.4.3 用555定时器组成单稳态触发器,8.4.4 用555定时器组成多谐振荡器,555定时器是一种应用方便的中规模集成电路,广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。,8.4 555定时器及其应用,电阻分压器,电压比较器,基本SR锁存器,输出缓冲反相器,集电极开路输出三极管,1、电路结构,8.4.1 555定时器,2、工作原理,3、555定时器功能表,8.4.2 用555定时器组成施密特触发器,如何改变电路的阈值电压和回差电压?,施密特触发器的应用,波形变换,电路的频率可变?占空比可变?,如何改变占空比?,回差电压减小,占空比如何变化?,波形产生电路(多谐振荡器),8.4.3 用555定时器组成单稳态触发器,1、电路,VCC,外加触发信号，电路转换到暂态，输出为1,触发信号消除后，电容充电电路自动转换到稳态输出为0,tw=RC1n31.1RC,4、）工作波形及输出脉宽的计算,电路是可重复触发的单稳?,如将5脚接电压V,电路的脉宽会改变吗?V增加,脉宽如何改变?减小?,脉冲宽度调制器,工作波形,555组成的单稳态的应用:,用555定时器组成可重复触发单稳,8.4.4 用555定时器组成多谐振荡器,1、电路组成,1、）电路第一暂态，输出为1。电容充电，电路转换到第二暂态,输出为0,2、工作原理,2、）电路第二暂稳态，电容放电，电路转换到第一暂态,3、工作波形与振荡频率计算,tPL=R2C1n20.7R2C,tpH=(R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C,4、用555定时器组成占空比可的调多谐振荡器,tPL=RBC1n20.7RBC,tpH=RAC1n20.7RAC,
