第8章脉冲波形的变换与产生.ppt

《第8章脉冲波形的变换与产生.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第8章脉冲波形的变换与产生.ppt（97页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、1数字电子电路数字电子电路2第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生概述概述8.3 多谐振荡器多谐振荡器8.1 单稳态触发器单稳态触发器8.4 555定时器的原理和应用定时器的原理和应用8.2 施密特触发器施密特触发器3概述概述 数字电路区别于模拟电路的主要特数字电路区别于模拟电路的主要特点之一是：它的工作信号是离散的脉冲点之一是：它的工作信号是离散的脉冲信号。最常用的脉冲信号是方波信号。最常用的脉冲信号是方波(矩形矩形波波)。如何产生方波以及对不理想的方。如何产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本章讨论的重点。波如何整形，是本章讨论的重点。48.1 单稳态触发器单稳态触发器特

2、点特点:稳定状态稳定状态稳定状态稳定状态暂稳态暂稳态由外界触发由外界触发自动返回自动返回学习的重点学习的重点:为什么为什么会自动返回会自动返回?需需多少时间多少时间?1、输出端只有一个稳定状态、输出端只有一个稳定状态,另一个状态则是暂稳态。另一个状态则是暂稳态。2、加入触发信号、加入触发信号,电路由稳态转入暂稳态。电路由稳态转入暂稳态。3、经过一定时间以后经过一定时间以后,电路又会电路又会自动返回自动返回 原来的原来的 稳定状态。稳定状态。uiCuA1(a)电路(b)波形uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP1（1）没有触发信号时电路工作在稳态：）没有

3、触发信号时电路工作在稳态：当没有触发信号时，当没有触发信号时，ui为低电平。因为门为低电平。因为门G2的输入端经电的输入端经电阻阻R接至接至VDD，VA为高电平，因此为高电平，因此uo2为低电平；门为低电平；门G1的两个输的两个输入均为入均为0，其输出，其输出uo1为高电平，电容为高电平，电容C两端的电压接近为两端的电压接近为0。这。这是电路的稳态，在触发信号到来之前，电路一直处于这个状态：是电路的稳态，在触发信号到来之前，电路一直处于这个状态：uo11，uo20。00111、用、用CMOS或非门组成：或非门组成：一、由门电路组成的微分型单稳态触发器一、由门电路组成的微分型单稳态触发器6uiC

4、uA1(a)电路(b)波形uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP1110（2）外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态）外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态 当正触发脉冲当正触发脉冲ui到来时，门到来时，门G1输出输出uo1由由1变为变为0。由于。由于电容电压不能跃变，电容电压不能跃变，uA也随之跳变到低电平，使门也随之跳变到低电平，使门G2的输的输出出uO2变为变为1。这个高电平反馈到门。这个高电平反馈到门G1的输入端，此时即使的输入端，此时即使ui的触发信号撤除，仍能维持门的触发信号撤除，仍能维持门G1的低电平输出。但是电的低电平输出。但是电路的这种状

5、态是不能长久保持的，所以称为路的这种状态是不能长久保持的，所以称为暂稳态暂稳态。暂稳。暂稳态时，态时，uo10，uo21。7uiCuA1(a)电路(b)波形uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP10011（3）电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态）电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态 在暂稳态期间，在暂稳态期间，VDD经经R和和G1的导通工作管对的导通工作管对C充电，充电，随着充电的进行，随着充电的进行，C上的电荷逐渐增多，使上的电荷逐渐增多，使uA升高。当升高。当uA上上升到阈值电压升到阈值电压UT时，时，G2的输出的输出uo2由由1变为变为0。由于

6、这时。由于这时G1输输入触发信号已经过去，入触发信号已经过去，G1的输出状态只由的输出状态只由uo2决定，所以决定，所以G1又返回到稳定的高电平输出。又返回到稳定的高电平输出。uA随之向正方向跳变，加速随之向正方向跳变，加速了了G2的输出向低电平变化。最后使电路退出暂稳态而进入的输出向低电平变化。最后使电路退出暂稳态而进入稳态，此时稳态，此时uo11，uo20。uiCuA1(a)电路(b)波形uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP1tAAAAevvvtv)()0()()(脉冲宽度：脉冲宽度：tp=0.7RC)1()(RCtDDAeVtvRCVvvDDA

7、A,)(,0)0()1()(RCtDDAeVtvthDDDDWRCtDDthWAVVVRCteVVtvWln)1()(当当Vth=VDD/2时，时，tw=RCln29uiCuA11uo2RG1G2uo1VDDC1R1电路的改进电路的改进 当当ui的宽度很宽时，可在单稳态触发器的输入端加的宽度很宽时，可在单稳态触发器的输入端加一个一个RC微分电路，否则，在电路由暂稳态返回到稳态微分电路，否则，在电路由暂稳态返回到稳态时，由于门时，由于门G1被被ui封住了，会使封住了，会使uo2的下降沿变缓。的下降沿变缓。0tuiuo1uAuo20t0t0tt1当当 ui 发生负跳变后：发生负跳变后：uo1 和和

8、uA跟着正跳变，跟着正跳变，uo2 立即下跳（立即下跳（暂稳态暂稳态）。）。在在ui负脉冲到来以前（负脉冲到来以前（稳态稳态）：）：uo1uo2RC&1uiAR较小较小2 2、用与非门组成：、用与非门组成：101uo1=0，uo2=10Uo1向向C充电，充电，uA下降。下降。uA=UT时：时：uo2上跳。上跳。之后之后uA继续下降。继续下降。Ui负脉冲过后，负脉冲过后，uo2保持高电平。保持高电平。uo1uo2RC&1uiAUT0tuiuo1uAuo20t0t0tt1tWCMOS门电路：门电路：TDDWUVRCtln12uAuo2uiC11(a)电路(b)波形RG1G2uo1VDDuiuo1u

9、Auo2ttttVDDVT0000tP稳态时，稳态时，ui1，G1、G2均导通。均导通。uo10，uA0，uo20。ui负跳变到负跳变到0时，时，G1截止，截止，uo1随之跳变到随之跳变到1。由于电容电压不。由于电容电压不能跃变，能跃变，uA仍为仍为0，故门，故门G2截止，截止，uo2跳变到跳变到1。在。在G1、G2截止时，截止时，C通过通过R和和G1的导通管放电，使的导通管放电，使uA逐渐上升。当逐渐上升。当uA上升到管子的上升到管子的开启电压开启电压UT时，如果时，如果ui仍为低电平，仍为低电平，G2导通，导通，uo2变为变为0。当。当ui回回到高电平后，到高电平后，G1导通，导通，C又通

10、过又通过R和和G1的导通管充电，电路恢复的导通管充电，电路恢复到稳定状态。到稳定状态。（补充）积分型单稳态触发器：（补充）积分型单稳态触发器：GND13二、集成单稳态触发器二、集成单稳态触发器1、不可重复触发的集成单稳态触发器：、不可重复触发的集成单稳态触发器：74 121是一种不可重复触发的集成化单是一种不可重复触发的集成化单稳态触发器。包括触发信号控制电路、微分稳态触发器。包括触发信号控制电路、微分型单稳态触发器及输出缓冲电路。单稳输出型单稳态触发器及输出缓冲电路。单稳输出脉冲的宽度，主要由外接的定时电阻脉冲的宽度，主要由外接的定时电阻(R)和和定时电容定时电容(C)决定。决定。1474

11、121管脚图管脚图QGNDQBCextRintNCRext/CextA1A2NCVDD1234567891014131211NCNC1574LS121功能表功能表A1 A2BQQ说说 明明011x00001111x xx 00 x1 1稳态稳态触发触发1111 1 0 xx 01674LS121的使用的使用方法方法（P393):1.采用内部定时电阻（采用内部定时电阻（2K ）：）：9脚接到脚接到14脚。脚。tW =R Cln2单位单位：RT:k、CT:Pf、tW:nS定时电容接在定时电容接在10、11脚之间，定时电阻有两种选择：脚之间，定时电阻有两种选择：2.采用外部定时电阻（采用外部定时电阻

12、（1.440K ）：）：9脚悬空，脚悬空，电阻接到电阻接到11、14脚之间。脚之间。172、可重复触发的集成单稳态触发器：、可重复触发的集成单稳态触发器：1CextVSS1Q1Q1TR-2TR+2TR-2Q2Q2RD1RD1TR+1Rext/1CextVDD123456789101615141312112Cext2Rext/2CextMC14528管脚图管脚图 MC14528是一种可是一种可重复触发的集成单稳态触重复触发的集成单稳态触发器。包括三态门、积分发器。包括三态门、积分型单稳态触发器控制电路型单稳态触发器控制电路及输出缓冲电路。及输出缓冲电路。18MC14528功能表功能表RDTR+Q

13、Q说说 明明001x0001111x1稳态稳态触发触发TR-xx1xx0清零清零与前一种单稳态触发器的区别：与前一种单稳态触发器的区别：当电路处在暂稳态，再来触发信号，暂稳态当电路处在暂稳态，再来触发信号，暂稳态的时间将增加的时间将增加tw，即可重复触发。，即可重复触发。19三、三、单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用 单稳的应用多种多样，如：定时、延时控单稳的应用多种多样，如：定时、延时控制、整形（消噪）、多谐振荡器等等。制、整形（消噪）、多谐振荡器等等。1、延时控制延时控制：利用单稳可以取得延时作用，延长的时间利用单稳可以取得延时作用，延长的时间可以通过可以通过 R、C调节。调节。QAQC

14、QBQDCPCLRRS0S1QAQCQBQDCPCLRRABCDEFGH7 4 L S 1 9 4 (1)7 4 L S 1 9 4 (2)R2C2A2Q2R1C1A2Q1B+5V移位输入移位输入74121(2)时钟时钟S1S0A1A1B174121(1)CPABCDEFGHQ 1Q 2t0t1t2t3用波形图表示如下用波形图表示如下:CPABCDEFGHQ 1Q 2t0t1t2t3用波形图表示如下用波形图表示如下:移位寄存移位寄存器清零器清零H灯上升灯上升沿触发沿触发Q1Q1的下降的下降沿触发沿触发Q2移位寄存移位寄存器串行输器串行输入为入为1循环重循环重新开始新开始2、脉冲的定时、脉冲的定

15、时 ABuuio单稳态电路单稳态电路&(b)tAotwtuootBotuio只有在只有在tw时间内时间内,与门才开门与门才开门,信号信号A才能通过与门才能通过与门248.2 施密特触发器施密特触发器vivo0VOHVT+VT-vivo0VOHVT+VT-一、门电路组成的施密特触发器一、门电路组成的施密特触发器11vivi1vo1voR1R2THTTTHiVRRRVVRRRVv2212121DDTHTTDDDDTHiVRRVRRRVVVRRRVVv212212121)(假设非门的阈值电压假设非门的阈值电压VTH=VDD/2，R1R3，所以，所以T1饱和时的饱和时的vE低于所以低于所以T1饱和时的

16、饱和时的vE，使转变时的输入电压使转变时的输入电压VT+高于高于VT-，两者差称，两者差称回差电压回差电压VT 2、CMOS集成施密特触发器集成施密特触发器vi=0：当当vi由高电平下降由高电平下降过程是上述的逆过程过程是上述的逆过程T1、T2导通，导通，T4、T5截止，截止，vo 高电平，高电平，vo 高电平高电平vi升高：升高：当当viVth，T4 先导通，先导通，开始开始T5截止，继续增大截止，继续增大vi直到直到T1、T2 趋于截止趋于截止，vo 开始减少。开始减少。vo vs5vGS5RON5导致导致T1、T2迅速截止，迅速截止，vo=0当当vi-vS5 Vth：28(a)40106 的引脚排列图 14 13 12 11 10 9 840106 1 2 3 4 5 6 7VDD 4A 4Y 5A 5Y 6A 6Y 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y VSS 14 13 12 11 10 9 84093 1 2 3 4 5 6 7(b)4093 的引脚排列图VDD 3A 3B 3Y 4Y 4B 4A 1A 1B 1Y 2Y 2B 2A VSS(a)7414 的引脚排列图 14