数字电路脉冲波形的产生与变化课件

数字电路脉冲波形的产生与变化 4、掌掌握握由由555定定时时器器组组成成的的多多谐谐振振荡荡器器、单单稳稳态态触触发发器和施密特触发器的电路、工作原理及参数指标的计算。器和施密特触发器的电路、工作原理及参数指标的计算。1、正确理解单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡、正确理解单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的电路组成及工作原理。器的电路组成及工作原理。2、掌握单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的、掌握单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的逻辑功能及主要指标计算。逻辑功能及主要指标计算。3、掌握、掌握555定时器的工作原理。定时器的工作原理。本章要求：本章要求：2021/2/42 电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。单稳态触发器的单稳态触发器的工作特点工作特点：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;由于电路中由于电路中RC延时环节的作用，电路的暂稳态在维延时环节的作用，电路的暂稳态在维持一段时间后，会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间持一段时间后，会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间仅取决于仅取决于RC参数值。参数值。8.1 单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器被广泛用于脉冲的变换、延时和定时等场合。单稳态触发器被广泛用于脉冲的变换、延时和定时等场合。2021/2/43 门电路组成的单稳态触发器门电路组成的单稳态触发器MSI集成单稳态触发器集成单稳态触发器不可重复触发不可重复触发单稳态触发器单稳态触发器可重复触发可重复触发单稳态触发器单稳态触发器用用555定时器组成的单稳态触发器定时器组成的单稳态触发器按按电路形式电路形式不同不同单稳态触发器的单稳态触发器的分类分类按按工作特点工作特点分类分类2021/2/448.2.1 门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器 1.电路结构电路结构CMOS或非门和非门构成的微分型单稳态触发器或非门和非门构成的微分型单稳态触发器 2021/2/45电路处于一种稳态电路处于一种稳态0 00 01 11 1 o=0 c=01)没有触发信号时，没有触发信号时，I=0设定设定CMOS反相器的阈值电压反相器的阈值电压2.工作原理工作原理2021/2/462)2)外加触发信号外加触发信号迅速使迅速使 o1=0 o=1电路进入暂稳态电路进入暂稳态vIvO1vI2vO0t0ttt0 VDDt10vIvI2vO1vOVDD0 01 10 01 12021/2/473)3)电容充电电容充电电路由暂稳态自动返回到稳态电路由暂稳态自动返回到稳态迅速使迅速使 o1=1 o=00t0ttt0 VDDt10vIvI2vO1vOVtht2vI2vOvO1电容充电电容充电VDD+Vth2021/2/48 tw0.7RC（1）输出脉冲宽度输出脉冲宽度tw3、主要参数的计算主要参数的计算 vC(0+)=0；vC()=VDD =RC；vC(t)=Vth=VDD/20t0ttt0 VDDt10vIvI2vO1vOVtht2tW2021/2/490t0ttt0 VDDt10vIvI2vO1vOVtht2(2)恢复时间恢复时间tre tre 35(3)最高工作频率最高工作频率 fmax tre102021/2/410CMOS与非门构成的微分型单稳态触发器与非门构成的微分型单稳态触发器 稳态为稳态为12021/2/4114.讨论讨论1)在暂稳态结束瞬间，门在暂稳态结束瞬间，门G2的输入电压的输入电压 R达到达到VDD+Vth，可能损坏可能损坏G2门，怎么办？门，怎么办？2)用用TTL门电阻门电阻R的取值可以是任意的吗？的取值可以是任意的吗？3)当输入脉冲宽度大于输出脉冲宽度时，则在当输入脉冲宽度大于输出脉冲宽度时，则在vO变为低变为低电平后，电平后，G1没有响应，不能形成正反馈，使得没有响应，不能形成正反馈，使得vO输出沿输出沿变缓，怎么办？变缓，怎么办？2021/2/4128.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器vOvItwtwvOvItwtw不可重复触发不可重复触发可重复触发可重复触发被重复触发被重复触发没有被重复触发没有被重复触发2021/2/413 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 74121触发信号控制电路触发信号控制电路微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器输出缓冲电路输出缓冲电路 B A1 A2 G1&G2&G3&G4&a G5&1G61Rext/Cext Rint Rint G7 1 G8 1 G9 1 Q Q Cext 1000暂稳态：暂稳态：Q=1，Q=12021/2/41474121功能表功能表 HHA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL L不可触发，保持稳态不可触发，保持稳态 A1、A2中至少有一个为低电平，中至少有一个为低电平，B输入上升沿时电路被触发输入上升沿时电路被触发 B为高电平，为高电平，A1和和A2中有一个或中有一个或两个输入下降沿时电路被触发两个输入下降沿时电路被触发 74121引脚图引脚图2021/2/415 74121引脚图引脚图A1VCCCextA2BQRextC74121QRext/CextVCCA1VCCCextA2BQC74121QRextVCCRint使用内部电阻使用内部电阻的电路连接的电路连接使用外部电阻使用外部电阻的电路连接的电路连接输出脉冲宽度：输出脉冲宽度：tw0.7RC 2021/2/4168.1.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用1.定时定时 该电路可用于频率计该电路可用于频率计tWvO 与门与门 vA vB 单稳态单稳态 触发器触发器 vI 2021/2/417 2.延时延时2021/2/4183.组成噪声消除电路组成噪声消除电路 单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度而小于信号脉宽，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。才可消除噪声。如用如用 I作为计数器触发脉冲，干扰信号会造成计数错误。作为计数器触发脉冲，干扰信号会造成计数错误。QvO2021/2/4198.2 施密特触发器施密特触发器 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。值时，输出电压会发生突变。电路有两个阈值电压。电路有两个阈值电压。输入信号增加和减少时，电路的阈值输入信号增加和减少时，电路的阈值电压分别是电压分别是正向阈值电压正向阈值电压（VT+）和和负向阈值电压（负向阈值电压（VT-）。同相输出施密特触发器同相输出施密特触发器反相输出施密特触发器反相输出施密特触发器 oVT+vO VOH VOL VT-vI 施密特触发器的施密特触发器的工作特点工作特点：2021/2/4201、电路组成、电路组成2、工作原理、工作原理 I18.2.1 用用CMOS门电路组成的施密特触发器门电路组成的施密特触发器R1 R2 I为三角波为三角波 假定：假定：2021/2/421(1)I上升上升,I1 也上升也上升vI=0V，vI1=0V，vO=0V正向阈值电压正向阈值电压(VT+):I 在增加过程中，使在增加过程中，使输出电压产生跳变时所输出电压产生跳变时所对应的对应的 I的值。的值。只要只要 I1 )，13VCCVCCvICR10放电放电101110充电充电0电路处于稳态，电路处于稳态，输出为输出为0;2021/2/442触发信号消除后，触发信号消除后，13VCC外加触发信号外加触发信号(vI )，电路处于稳态，电路处于稳态，输出为输出为0;13VCCVCCvICR01101充电充电0010电容充电电路自动转换到稳态输出为电容充电电路自动转换到稳态输出为0 02021/2/443tw=RC1n31.1RC 工作波形及输出脉宽的计算工作波形及输出脉宽的计算vC(0+)=0；vC()=VCC；=RC,vC(t)=2VCC/32021/2/4448.4.4 用用555定时器定时器组成组成多谐振荡器多谐振荡器 TC1C2+-+(4)RS&5 k 5 k 5 k&1RDVCC(8)G(1)(2)(5)(6)(7)C)(-CCV-1R-2R1 1）电路第一暂态，电路第一暂态，输出为输出为1 1。2 2）电路第二暂稳态电路第二暂稳态 电容充电，电路电容充电，电路转换到第二暂态转换到第二暂态,输出为输出为0 0。电容放电，电路电容放电，电路转换到第一暂态转换到第一暂态2021/2/445工作波形与振荡频率计算工作波形与振荡频率计算tPL=R2C1n20.7R2C tpH=(R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C tpL:vC(0+)=2VCC/3；vC()=VCC；=R2C,vC(t)=VCC/3 tpH:vC(0+)=VCC/3；vC()=VCC；=(R1+R2)C,vC(t)=2VCC/32021/2/446用用555555定时器组成定时器组成占空比可的调占空比可的调多谐振荡器多谐振荡器tPL=RBC1n20.7RBC tpH=RAC1n20.7RAC 2021/2/447汇报结束谢谢大家!请各位批评指正