资源描述
8.1 单稳态触发器,8.2 施密特触发器,8.3 多谐振荡器,8.4 555定时器及其应用,8 脉冲波形的变换与产生,1,4、掌握由555定时器组成的多谐振荡器、单稳态触发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逻辑功能及主要指标计算。,3、掌握555定时器的工作原理。,本章要求：,2, 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，电路的暂稳态在维持一段时间后，会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间仅取决于RC参数值。,8.1 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。,3,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,按工作特点分类,4,8.2.1 门电路组成的微分型单稳态触发器,1. 电路结构,CMOS或非门和非门构成的微分型单稳态触发器,5,电路处于一种稳态,0,0,1,1,设定CMOS反相器的阈值电压,2. 工作原理,6,2)外加触发信号,电路进入暂稳态,0,t,0,t,t,t,0,VDD,t1,0,vI,vI2,vO1,vO,VDD,0,1,0,1,7,3)电容充电,电路由暂稳态自动返回到稳态,0,t,0,t,t,t,0,VDD,t1,0,vI,vI2,vO1,vO,Vth,t2,电容充电,VDD +Vth,8,tw0.7RC,（1） 输出脉冲宽度tw,3、 主要参数的计算,vC(0+) = 0；vC() =VDD = RC；vC(t) = Vth = VDD /2,9,(2) 恢复时间tre,tre 35,(3) 最高工作频率 fmax,10,CMOS与非门构成的微分型单稳态触发器,稳态为1,11,4. 讨论,1) 在暂稳态结束瞬间，门G2的输入电压R达到VDD+Vth，可能损坏G2门，怎么办？,2) 用TTL门电阻R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vO变为低电平后，G1没有响应，不能形成正反馈，使得vO输出沿变缓，怎么办？,12,8.1.2 集成单稳态触发器,不可重复触发,可重复触发,被重复触发,13,不可重复触发的集成单稳态触发器 74121,触发信号控制电路,微分型单稳态触发器,输出缓冲电路,14,74121功能表,74121引脚图,15,74121引脚图,使用内部电阻 的电路连接,使用外部电阻 的电路连接,输出脉冲宽度： tw0.7RC,16,8.1.3 单稳态触发器的应用,1. 定时,该电路可用于频率计,17,2. 延时,18,3. 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作为计数器触发脉冲，干扰信号会造成计数错误。,vO,19,8.2 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+）和负向阈值电压（VT-） 。,同相输出施密特触发器,反相输出施密特触发器,施密特触发器的工作特点：,20,1、电路组成,2、工作原理,8.2.1 用CMOS门电路组成的施密特触发器,21,(1) I上升, I1 也上升,vI = 0V ，vI1 = 0V，vO = 0V,正向阈值电压 (VT+): I 在增加过程中，使输出电压产生跳变时所对应的I的值。,(2)当 I1 = VTH:,vO = VOH,22,(3) I继续上升， I1VTH ，电路维持 vO = VOH 不变,(4)I下降, I1 也下降，只要 I1VTH ，则保持 vO = VOH,(5)当 I1 = VTH:,vO = VOL,负向阈值电压 (VT-): I 在减小过程中，使输出电压产生跳变时所对应的I的值。,回差电压,23,24,8.2.2 集成施密特触发器,25,8.2.3 施密特触发器的应用,1. 波形变换,26,2. 波形的整形,27,o,I,3. 幅度鉴别,28,多谐振荡器在接通电源后，就能产生一定频率和一定幅值的矩形波的自激振荡器。,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。,8.3 多谐振荡器,29,8.3.1 由CMOS门电路组成的多谐振荡器,1. 电路组成,vo = 0, vo1 = 1 时,电容充电, vI增加,vo = 1, vo1 = 0时,电容放电, vI下降,vo1与vo反相，电容接在vo与vI之间,30,2. 工作原理,假定,（1）第一暂稳态（vo = 0, vc = 0）,电路自动翻转到第二暂稳态,电容充电,当vI = vTH,迅速使vo1 = 0, vo = 1,0,t,vI,0,t,vO,VDD,VTH,VDD +V+,t1,31,（2）第二暂稳态 (vo = 1, vc = VTH),电容放电,当vI = vTH,电路自动返回第一暂稳态,迅速使vo1 = 1, vo = 0,t1,t2,-V-,vI,32,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,T1 :,vI(0+) = 0；vI() =VDD ； =RC, VTH = VDD /2,vI(0+) VDD；vI() = 0； =RC, VTH = VDD /2,T2 :,33,用施密特触发器构成多谐振荡器,34,8.4 555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,35,8.4 555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,放电三极管,1、电路结构,8.4.1 555定时器,36,1、电路结构,1GND 接地端,3vo 输出端,5vIC 控制电压端,6vI1 阈值输入端,7vo放电端,8VCC 电源端,37,2、工作原理,不变,不变,导通,0,截止,1,导通,0,0,放电管T,输出(vO),复位(RD),触发输入(vI2),阈值输入(vI1),输 出,输 入,38,8.4.2 用555定时器组成施密特触发器,39,工作原理,40,8.4.3 用555定时器组成单稳态触发器,41,1,0,放电,1,0,1,1,1,0,充电,0,电路处于稳态，输出为0;,42,触发信号消除后，,电路转换到暂态，输出为1,0,1,1,0,1,充电,0,0,1,0,电容充电电路自动转换到稳态输出为0,43,tw=RC1n31.1RC,工作波形及输出脉宽的计算,vC(0+) = 0；vC() =VCC ； =RC, vC(t) = 2VCC /3,44,8.4.4 用555定时器组成多谐振荡器,1）电路第一暂态， 输出为1。,2）电路第二暂稳态,电容充电，电路转换到第二暂态,输出为0。,电容放电，电路转换到第一暂态,45,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 /3,46,用555定时器组成占空比可的调多谐振荡器,tPL=RBC1n20.7RBC,tpH = RAC1n20.7RAC,47,
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