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1、數(shù)字電子技術(shù) 第第第 4章章章 脈 沖 信 號(hào) 的脈 沖 信 號(hào) 的脈 沖 信 號(hào) 的產(chǎn) 生 與 整 形產(chǎn) 生 與 整 形產(chǎn) 生 與 整 形學(xué) 習(xí) 要 點(diǎn) ： 555定時(shí)器的工作原理及邏輯功能由555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)、多諧、施密特觸 發(fā)器的方法 第第第 4章章章 脈 沖 信 號(hào) 的脈 沖 信 號(hào) 的脈 沖 信 號(hào) 的產(chǎn) 生 與 整 形產(chǎn) 生 與 整 形產(chǎn) 生 與 整 形 4.1 多諧振蕩器 4.1.1 由門電路構(gòu)成的多諧振蕩器能產(chǎn)生矩形脈沖的自激振蕩電路叫做多諧振蕩器。1、 RC環(huán) 形 多 諧 振 蕩 器 0 (a) 電路圖 & & ui1 ui2 uo2 ui3 uo R RS C uo (u
2、i1) uo2 ui3 t t t t (b) 波形圖 0 0 0 G1 G2 & G3 ui2 (uo1) UT t1 t2 t3 0 (a) 電路圖 & & ui1 ui2 uo2 ui3 uo R RS C uo (ui1) uo2 ui3 t t t t (b) 波形圖 0 0 0 G1 G2 & G3 ui2 (uo1) UT t1 t2 t3在t1時(shí)刻，ui1（uo）由0變?yōu)?，于是uo1（ui2）由1變?yōu)?，uo2由0變?yōu)?。由于電容電壓不能躍變，故ui3必定跟隨ui2發(fā)生負(fù)跳變。這個(gè)低電平保持u o為1，以維持已進(jìn)入的這個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在這個(gè)暫穩(wěn)態(tài)期間，uo2（高電平）通過電阻R對(duì)電
3、容C充電，使ui3逐漸上升。在t2時(shí)刻，ui3上升到門電路的閾值電壓UT，使uo（ui1）由1變?yōu)?，uo1（ui2）由0變?yōu)?，uo2由1變?yōu)?。同樣由于電容電壓不能躍變，故ui3跟隨ui2發(fā)生正跳變。這個(gè)高電平保持uo為0。至此，第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，電路進(jìn)入第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。 第一暫穩(wěn)態(tài)及其自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的工作過程 0 (a) 電路圖 & & ui1 ui2 uo2 ui3 uo R RS C uo (ui1) uo2 ui3 t t t t (b) 波形圖 0 0 0 G1 G2 & G3 ui2 (uo1) UT t1 t2 t3 第二暫穩(wěn)態(tài)及其自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的工作過程在t 2時(shí)刻，uo2變?yōu)榈碗娖?，?/p>
4、容C開始通過電阻R放電。隨著放電的進(jìn)行，ui3逐漸下降。在t3時(shí)刻，ui3下降到UT，使uo（ui1）又由0變?yōu)?，第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，電路返回到第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，又開始重復(fù)前面的過程。 造成振蕩器自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的原因是電容C的充放電。 振蕩周期為：T2.2RC ui1 uo1 ui2 uo 0(a) 電路圖 & & R C uo ui1 t t t (b) 波形圖 0 0 G1 G2 ui2 (uo1) UT t1 t2 t3 2、 CMO S多 諧 振 蕩 器在t 1時(shí)刻， uo由0變?yōu)?，由于電容電壓不能躍變，故ui1必定跟隨uo發(fā)生正跳變，于是ui2（uo1）由1變?yōu)?。這個(gè)低電平保持uo為1，以
5、維持已進(jìn)入的這個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在這個(gè)暫穩(wěn)態(tài)期間，電容C通過電阻R放電，使ui1逐漸下降。在t2時(shí)刻，ui1上升到門電路的開啟電壓UT，使uo1（ui2）由0變?yōu)?，uo由1變?yōu)?。同樣由于電容電壓不能躍變，故ui1跟隨uo發(fā)生負(fù)跳變，于是ui2（uo1）由0變?yōu)?。這個(gè)高電平保持uo為0。至此，第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，電路進(jìn)入第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。第一暫穩(wěn)態(tài)及其自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的工作過程 ui1 uo1 ui2 uo 0(a) 電路圖 & & R C uo ui1 t t t (b) 波形圖 0 0 G1 G2 ui2 (uo1) UT t1 t2 t3 第二暫穩(wěn)態(tài)及其自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的工作過程在t2時(shí)刻，uo1變?yōu)楦唠娖?，這個(gè)
6、高電平通過電阻R對(duì)電容C充電。隨著放電的進(jìn)行，u i1逐漸上升。在t3時(shí)刻，ui1上升到UT，使uo（ui1）又由0變?yōu)?，第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，電路返回到第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，又開始重復(fù)前面的過程。 若UT0.5VDD，振蕩周期為： T1.4RC & & R1 C2 R2 C1 uo f (a) 石英晶體多諧振蕩器(b) 石英晶體阻抗頻率特性 0 X f0 電 容 性 電 感 性 3、 石 英 晶 體 多 諧 振 蕩 器電阻R 1、R2的作用是保證兩個(gè)反相器在靜態(tài)時(shí)都能工作在線性放大區(qū)。對(duì)TTL反相器，常取R1R2R0.7 k2k，而對(duì)于CMOS門，則常取R1R2R10k100k；C1C2C是耦合電容，
7、它們的容抗在石英晶體諧振頻率f0時(shí)可以忽略不計(jì)；石英晶體構(gòu)成選頻環(huán)節(jié)。振蕩頻率等于石英晶體的諧振頻率f0。 4.1.2 由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器1、 555定 時(shí) 器 1 & & & CO THTR +VCC uO D 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T + + 2 6 5 8 4 3 7 R Q Q電平觸發(fā)端電平觸發(fā)端 電壓控制端復(fù)位端電平有效放電端4.516V 1 & & & CO THTR +VCC uO D 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T + + 2 6 5 8 4 3 7 R Q Q 0 01R=0時(shí)，Q=1，u o=0，T導(dǎo)通。 1 & &
8、 & CO THTR +VCC uO D 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T + + 2 6 5 8 4 3 7 R Q QR=0時(shí)，Q=1，uo=0，T飽和導(dǎo)通。R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3時(shí)，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，u o=0，T飽和導(dǎo)通。2VCC/3VCC/3 0 001 1 1 & & & CO THTR +VCC uO D 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T + + 2 6 5 8 4 3 7 R Q QR=0時(shí)，Q=1，uo=0，T飽和導(dǎo)通。R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3時(shí)，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0
9、，u o=0，T飽和導(dǎo)通。2VCC/3VCC/3 1 001 1R=1、U TH2VCC/3、UTRVCC/3時(shí)，C1=1、C2=1，Q、Q不變，uo不變，T狀態(tài)不變。 110 1 & & & CO THTR +VCC uO D 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T + + 2 6 5 8 4 3 7 R Q QR=0時(shí)，Q=1，uo=0，T飽和導(dǎo)通。R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3時(shí)，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，u o=0，T飽和導(dǎo)通。2VCC/3VCC/3 1 110 0R=1、U TH2VCC/3、UTRVCC/3時(shí)，C1=1、C2=1，Q、Q不變，uo
10、不變，T狀態(tài)不變。R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3時(shí)，C1=1、C2=0，Q=0、Q=1，uo=1，T截止。 C R1 uc 8 4 7 3 6 555 2 5 1 0.01F uo VCC R2 uc uo t t tP1 tP2 0 VCC/3 2VCC/3 0 (a) 電路(b) 工作波形 2、 由 555定 時(shí) 器 構(gòu) 成 的 多 諧 振 蕩 器接通V CC后，VCC經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。當(dāng)uc上升到2VCC/3時(shí)，uo=0，T導(dǎo)通，C通過R2和T放電，uc下降。當(dāng)uc下降到VCC/3時(shí)，uo又由0變?yōu)?，T截止，VCC又經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。如此重復(fù)上述過程，在輸出端uo
11、產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。 C R1 uc 8 4 7 3 6 555 2 5 1 0.01F uo VCC R2 uc uo t t tP1 tP2 0 VCC/3 2VCC/3 0 (a) 電路(b) 工作波形 第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度tp1，即uc從VCC/3充電上升到2VCC/3所需的時(shí)間： tp10.7(R1+R2)C 第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度tp2，即uc從2VCC/3放電下降到VCC/3所需的時(shí)間： tp20.7R2C 振蕩周期：Ttp1tp20.7(R12R2)C & & R1 C2 R2 C1 & f0 f1 f2 f14 f 32768Hz 16384Hz 8192Hz 2Hz 1
12、Hz C1 C1 C1 C1 FF1 FF2 FF14 FF15 Q1 Q2 Q14 Q15 4.1.3 多諧振蕩器的應(yīng)用多諧振蕩器分頻電路 C1 R1 uo1 8 4 7 3 6 555 2 5 1 0.01F uo1 VCC R2 (a) 電路 (b) 工作波形 C2 R3 uo2 8 4 7 3 6 555 2 5 1 0.01F uo2 R4 C將振蕩器的輸出電壓uo1，接到振蕩器中555定時(shí)器的復(fù)位端（4腳），當(dāng)uo1為高電平時(shí)振蕩器振蕩，為低電平時(shí)555定時(shí)器復(fù)位，振蕩器停止震蕩。 本節(jié)小結(jié)：多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，不需要外加輸入信號(hào)，就可以自動(dòng)地產(chǎn)生出矩形脈沖。多諧振蕩器可
13、以由門電路構(gòu)成，也可以由555定時(shí)器構(gòu)成。由門電路構(gòu)成的多諧振蕩器和基本RS觸發(fā)器在結(jié)構(gòu)上極為相似，只是用于反饋的耦合網(wǎng)絡(luò)不同。RS觸發(fā)器具有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，所以又稱為無穩(wěn)電路。在多諧振蕩器中，由一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)過渡到另一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，其“觸發(fā)”信號(hào)是由電路內(nèi)部電容充（放）電提供的，因此無需外加觸發(fā)脈沖。多諧振蕩器的振蕩周期與電路的阻容元件有關(guān)。555定時(shí)器是一種應(yīng)用廣泛、使用靈活的集成器件，多用于脈沖產(chǎn)生、整形及定時(shí)等。 4.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在數(shù)字電路中一般用于（產(chǎn)生一定寬度的矩形波）、（把不規(guī)則的波形轉(zhuǎn)換成寬度、幅度都相等的波形）以及（把輸入信號(hào)延遲一定時(shí)間后輸出）等。單
14、穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有下列特點(diǎn)：（1）電路有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。（2）在外來觸發(fā)脈沖作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。（3）暫穩(wěn)態(tài)是一個(gè)不能長(zhǎng)久保持的狀態(tài)，經(jīng)過一段時(shí)間后，電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間與觸發(fā)脈沖無關(guān)，僅決定于電路本身的參數(shù)。4.2.1 由門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 ui C uA 1 (a) 電路 (b) 波形 uo2 R G1 G2 uo1 VDD ui uo1 uA uo2 t t t t VDD VDD 0 0 0 0 tP 1 1、微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（1）沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)電路工作在穩(wěn)態(tài)當(dāng)沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，u i為低電平。因?yàn)殚TG2的輸入端經(jīng)電阻R接至VDD，VA為高電平，因
15、此uo2為低電平；門G1的兩個(gè)輸入均為0，其輸出uo1為高電平，電容C兩端的電壓接近為0。這是電路的穩(wěn)態(tài)，在觸發(fā)信號(hào)到來之前，電路一直處于這個(gè)狀態(tài)：uo11，uo20。0 01 1 ui C uA 1 (a) 電路 (b) 波形 uo2 R G1 G2 uo1 VDD ui uo1 uA uo2 t t t t VDD VDD 0 0 0 0 tP 1 1 10（2）外加觸發(fā)信號(hào)使電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)當(dāng)正觸發(fā)脈沖ui到來時(shí)，門G1輸出uo1由1變?yōu)?。由于電容電壓不能躍變，uA也隨之跳變到低電平，使門G2的輸出uO2變?yōu)?。這個(gè)高電平反饋到門G 1的輸入端，此時(shí)即使ui的觸發(fā)信號(hào)撤除，仍能維
16、持門G1的低電平輸出。但是電路的這種狀態(tài)是不能長(zhǎng)久保持的，所以稱為暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)時(shí)，uo10，uo21。 ui C uA 1 (a) 電路 (b) 波形 uo2 R G1 G2 uo1 VDD ui uo1 uA uo2 t t t t VDD VDD 0 0 0 0 tP 1 0 01 1（3）電容充電使電路由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)在暫穩(wěn)態(tài)期間，V DD經(jīng)R和G1的導(dǎo)通工作管對(duì)C充電，隨著充電的進(jìn)行，C上的電荷逐漸增多，使uA升高。當(dāng)uA上升到閾值電壓UT時(shí)，G2的輸出uo2由1變?yōu)?。由于這時(shí)G1輸入觸發(fā)信號(hào)已經(jīng)過去，G1的輸出狀態(tài)只由uo2決定，所以G1又返回到穩(wěn)定的高電平輸出。uA隨之向
17、正方向跳變，加速了G2的輸出向低電平變化。最后使電路退出暫穩(wěn)態(tài)而進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，此時(shí)uo11，uo20。脈沖寬度：tp=0.7RC ui C uA 11 uo2 R G1 G2 uo1 VDD C1 R1 電路的改進(jìn)當(dāng)u i的寬度很寬時(shí)，可在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端加一個(gè)RC微分電路，否則，在電路由暫穩(wěn)態(tài)返回到穩(wěn)態(tài)時(shí)，由于門G1被ui封住了，會(huì)使uo2的下降沿變緩。 uA uo2ui C 11 (a) 電路 (b) 波形 R G1 G 2 uo1 VDD ui uo1 uA uo2 t t t t VDD VT 0 0 0 0 tP 2、積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器穩(wěn)態(tài)時(shí)，u i1，G1、G2均導(dǎo)通。uo10，u
18、A0，uo20。ui負(fù)跳變到0時(shí)，G1截止，uo1隨之跳變到1。由于電容電壓不能躍變，uA仍為0，故門G2截止，uo2跳變到1。在G1、G2截止時(shí)，C通過R和G1的導(dǎo)通管放電，使uA逐漸上升。當(dāng)uA上升到管子的開啟電壓UT時(shí)，如果ui仍為低電平，G2導(dǎo)通，uo2變?yōu)?。當(dāng)ui回到高電平后，G1導(dǎo)通，C又通過R和G1的導(dǎo)通管充電，電路恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。 3集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 (a) 74121的引腳排列圖 14 13 12 11 10 9 8 74121 1 2 3 4 5 6 7 Rext/Cext VCC NC NC Cext Rin NC Q NC TR- TR-B TR+ Q GND TR-
19、A、TR-B是兩個(gè)下降沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端，TR+是上升沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端。Q和是兩個(gè)狀態(tài)互補(bǔ)的輸出端。Rext/Cext、Cext是外接定時(shí)電阻和電容的連接端，外接定時(shí)電阻R（R=1.4k40k）接在VCC和Rext/Cext之間，外接定時(shí)電容C（C=10pF10F）接在Cext（正）和Rext/Cext之間。74121內(nèi)部已設(shè)置了一個(gè)2k的定時(shí)電阻，R in是其引出端，使用時(shí)只需將Rin與VCC連接起來即可，不用時(shí)則應(yīng)將Rin開路。74121的輸出脈沖寬度：tp0.7RC 14 13 12 11 10 9 8 74122 1 2 3 4 5 6 7 (b) 74122的引腳排列圖 T
20、R- TR-B TR+A TR+B RD Q GND Rext/Cext VCC NC Cext NC Rin Q TR-A、TR-B是兩個(gè)下降沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端，TR+A、TR+B是兩個(gè)上升沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端。Q和是兩個(gè)狀態(tài)互補(bǔ)的輸出端。Rext/Cext、Cext、Rin3個(gè)引出端是供外接定時(shí)元件使用的，外接定時(shí)電阻R（R=5k50k）、電容C（無限制）的接法與74121相同。RD為直接復(fù)位輸入端，低電平有效。當(dāng)定時(shí)電容C1000pF時(shí)，74122的輸出脈沖寬度：t p0.32RC 4.2.2 由555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 C R ui 8 4 7 3 6 555 2 5 1
21、0.01F uo VCC ui uo t t tP 0 0 (a) 電路(b) 工作波形 uc t0 2VCC/3 輸出脈沖寬度tp。 tp1.1RC C R ui 8 4 7 3 6 555 2 5 1 0.01F uo VCC ui uo t t tP 0 0 uc t0 2VCC/3接通VCC后瞬間，VCC通過R對(duì)C充電，當(dāng)uc上升到2VCC/3時(shí)，比較器C1輸出為0，將觸發(fā)器置0，uo0。這時(shí)Q=1，放電管T導(dǎo)通，C通過T放電，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。ui到來時(shí)，因?yàn)閡iVCC/3，使C20，觸發(fā)器置1，uo又由0變?yōu)?，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。由于此時(shí)Q=0，放電管T截止，V CC經(jīng)R對(duì)C充電。雖然此
22、時(shí)觸發(fā)脈沖已消失，比較器C2的輸出變?yōu)?，但充電繼續(xù)進(jìn)行，直到uc上升到2VCC/3時(shí)，比較器C1輸出為0，將觸發(fā)器置0，電路輸出uo0，T導(dǎo)通，C放電，電路恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。 uo & ui uA uo (a) 電路示意圖(b) 波形圖 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 uo uo ui uA tp 4.2. 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用 ui uo tp 本節(jié)小結(jié)：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有一個(gè)穩(wěn)態(tài)。由門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和基本RS觸發(fā)器在結(jié)構(gòu)上也極為相似，只有用于反饋的耦合網(wǎng)絡(luò)不同。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以由門電路構(gòu)成，也可以由555定時(shí)器構(gòu)成。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，由一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)過渡到穩(wěn)態(tài)，其“觸發(fā)”信號(hào)也是由電路內(nèi)部電容充（放）電提供
23、的，暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間即脈沖寬度也由電路的阻容元件決定。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不能自動(dòng)地產(chǎn)生矩形脈沖，但卻可以把其它形狀的信號(hào)變換成為矩形波，用途很廣。 4.3 施密特觸發(fā)器 4.3.1 由門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。 1 & & D ui uo R S (a) 電路(b) 工作波形 uo ui(V) UT+ UT t t 0 0 1.4 0.7 G1 G 2 G3 （1）ui0時(shí)，R1，S0，uo為高電平，這是第一種穩(wěn)態(tài)。 0 01 1 1 & & D ui uo R S (a) 電路(b) 工作波形 uo ui(V) UT+ UT
24、 t t 0 0 1.4 0.7 G1 G 2 G3 0 11 1 （2）uiUD=0.7V時(shí)，R1，S1，RS觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn)，uo仍為高電 平，電路仍維持在第一種穩(wěn)態(tài)。 （1）ui0時(shí)，R1，S0，uo為高電平，這是第一種穩(wěn)態(tài)。 1 & & D ui uo R S (a) 電路(b) 工作波形 uo ui(V) UT+ UT t t 0 0 1.4 0.7 G1 G 2 G3 1 10 0 （2）ui上升到UD=0.7V時(shí)，R1，S1，RS觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn)，uo仍為 高電平，電路仍維持在第一種穩(wěn)態(tài)。 （3）ui繼續(xù)上升到UT+=UT=1.4V時(shí)，R0，S1，RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)， uo為低電平，這是第二
25、種穩(wěn)態(tài)。電路翻轉(zhuǎn)后ui再上升，電路狀態(tài)不變。 （1）ui0時(shí)，R1，S0，uo為高電平，這是第一種穩(wěn)態(tài)。 1 & & D ui uo R S (a) 電路(b) 工作波形 uo ui(V) UT+ UT t t 0 0 1.4 0.7 G1 G 2 G3 0 11 0 （2）ui上升到UD=0.7V時(shí)，R1，S1，RS觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn)，uo仍為 高電平，電路仍維持在第一種穩(wěn)態(tài)。 （3）ui繼續(xù)上升到UT+=UT=1.4V時(shí)，R0，S1，RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)， uo為低電平，這是第二種穩(wěn)態(tài)。電路翻轉(zhuǎn)后ui再上升，電路狀態(tài)不變。 （4）ui上升到最大值后下降時(shí)，若ui下降到UT，R1。S =1，RS觸發(fā)器不
26、 翻轉(zhuǎn)，電路仍維持在第二種穩(wěn)態(tài)。 （1）ui0時(shí)，R1，S0，uo為高電平，這是第一種穩(wěn)態(tài)。 1 & & D ui uo R S (a) 電路(b) 工作波形 uo ui(V) UT+ UT t t 0 0 1.4 0.7 G1 G 2 G3 （1）ui0時(shí)，R1，S0，uo為高電平，這是第一種穩(wěn)態(tài)。 0 01 1 （2）ui上升到UD=0.7V時(shí)，R1，S1，RS觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn)，uo仍為 高電平，電路仍維持在第一種穩(wěn)態(tài)。 （3）ui繼續(xù)上升到UT+=UT=1.4V時(shí)，R0，S1，RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)， uo為低電平，這是第二種穩(wěn)態(tài)。電路翻轉(zhuǎn)后ui再上升，電路狀態(tài)不變。 （4）ui上升到最大值后下降時(shí)
27、，若ui下降到UT，R1。S =1，RS觸發(fā)器不 翻轉(zhuǎn)，電路仍維持在第二種穩(wěn)態(tài)。 （5）ui繼續(xù)下降到UT-=UT-UD=0.7V時(shí)，R1，S0，RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)， uo為高電平，電路返回到第一種穩(wěn)態(tài)。 uou i (b) 邏輯符號(hào)(a) 傳輸特性 ui uo UTU T+ 0下限閾值電壓上限閾值電壓回差電壓（滯后電壓）：UT UTUT前面介紹的施密特觸發(fā)器的回差電壓為：U TUTUTUT(UTUD)UD 0.7V缺點(diǎn)是回差太小，且不能調(diào)整。 (a) 40106的引腳排列圖 14 13 12 11 10 9 8 40106 1 2 3 4 5 6 7 VDD 4A 4Y 5A 5Y 6A 6Y
28、1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y VSS 14 13 12 11 10 9 8 4093 1 2 3 4 5 6 7 (b) 4093的引腳排列圖 VDD 3A 3B 3Y 4Y 4B 4A 1A 1B 1Y 2Y 2B 2A VSS (a) 7414的引腳排列圖 14 13 12 11 10 9 8 7414 1 2 3 4 5 6 7 VCC 4A 4Y 5A 5Y 6A 6Y 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND 14 13 12 11 10 9 8 74132 1 2 3 4 5 6 7 (b) 74132的引腳排列圖 VCC 3A 3B 3Y 4A 4B 4Y 1A 1B 1
29、Y 2A 2B 2Y GND 4.3.2 由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 R ui 8 4 6 7 555 3 2 5 1 uo1 +VCC ui uo t t 0 0 (a) 電路(b) 工作波形 +VCC1 uo uCO UT+ UT 2VCC/3 VCC/3 控制電壓 調(diào)節(jié)回差 （1）當(dāng)ui0時(shí)，由于比較器C1=1、C2=0，觸發(fā)器置1，即Q1、0Q， uo1uo1。ui升高時(shí)，在未到達(dá)2VCC/3以前，uo1uo1的狀態(tài)不會(huì)改變。 R ui 8 4 6 7 555 3 2 5 1 uo1 +VCC ui uo t t 0 0 (a) 電路(b) 工作波形 +VCC1 uo uCO U
30、T+ UT 2VCC/3 VCC/3 控制電壓 調(diào)節(jié)回差 （1）當(dāng)ui0時(shí)，由于比較器C1=1、C2=0，觸發(fā)器置1，即Q1、0Q， uo1uo1。ui升高時(shí)，在未到達(dá)2VCC/3以前，uo1uo1的狀態(tài)不會(huì)改變。 （2）ui升高到2VCC/3時(shí)，比較器C1輸出為0、C2輸出為1，觸發(fā)器置0，即 Q0、1Q，uo1=uo=0。此后，ui上升到VCC，然后再降低，但在未到達(dá) VCC/3以前，uo1uo0的狀態(tài)不會(huì)改變。 R ui 8 4 6 7 555 3 2 5 1 uo1 +VCC ui uo t t 0 0 (a) 電路(b) 工作波形 +VCC1 uo uCO UT+ UT 2VCC/3
31、 VCC/3 控制電壓 調(diào)節(jié)回差 （1）當(dāng)ui0時(shí)，由于比較器C1=1、C2=0，觸發(fā)器置1，即Q1、0Q， uo1uo1。ui升高時(shí)，在未到達(dá)2VCC/3以前，uo1uo1的狀態(tài)不會(huì)改變。 （2）ui升高到2VCC/3時(shí)，比較器C1輸出為0、C2輸出為1，觸發(fā)器置0，即 Q0、1Q，uo1=uo=0。此后，ui上升到VCC，然后再降低，但在未到達(dá) VCC/3以前，uo1uo0的狀態(tài)不會(huì)改變。 （3）ui下降到2VCC/3時(shí)，比較器C1輸出為1、C2輸出為0，觸發(fā)器置1， 即Q1、0Q，uo1=uo=1。此后，ui繼續(xù)下降到0，但uo1uo1的狀態(tài) 不會(huì)改變。 4.3.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用 CMOS MOC等 正弦波 振蕩器 1 1 (a) 慢輸入波形的TTL系統(tǒng)接口(b) 整形電路的輸入、輸出波形 輸入 輸出 UT+ UT 1輸入 輸出 UT+ UT (c) 幅度鑒別的輸入、輸出波形(d) 多諧振蕩器 C R uc uo uo 本節(jié)小結(jié)：施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。而且由于具有滯回特性，所以抗干擾能力也很強(qiáng)。施密特觸發(fā)器可以由分立元件構(gòu)成，也可以由門電路及555定時(shí)器構(gòu)成。施密特觸發(fā)器在脈沖的產(chǎn)生和整形電路中應(yīng)用很廣。
《數(shù)字電子技術(shù)》第四章脈沖信號(hào)的產(chǎn)生于整形.ppt
