学术讨论—脉冲波形详解.ppt

8.1 单稳态触发器8.2 施密特触发器8.3 多器谐振(xizhn)荡8.4 555定时器及其应用(yngyng)8 脉冲波形的变换(binhun)与产生第一页，共五十一页。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(zhbio)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(gngzu)原理。2、掌握多谐、单稳、施密特触发器MSI器件的逻辑(lu j)功能。3、掌握555定时器的工作原理。教学基本要求第二页，共五十一页。8.1单稳态触发器8.1.1 用门电路组成(z chn)的微分型单稳态触发器8.1.2 集成(j chn)单稳态触发器8.1.3 单稳态触发器的应用(yngyng)第三页，共五十一页。电路在没有触发(chf)信号作用时处于一种稳定状态。单稳态触发器的工作(gngzu)特点：在外来触发(chf)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，暂稳态不能长久保持,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与RC参数值有关。8.1单稳态触发器第四页，共五十一页。门电路组成(z chn)的单稳态触发器MSI集成(j chn)单稳态触发器不可重复(chngf)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第五页，共五十一页。8.1.1 用CMOS门电路组成(z chn)的微分型单稳态触发器 1.电路(dinl)CMOS与非门构成(guchng)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负脉冲触发稳态为0正脉冲触发 第六页，共五十一页。电路(dinl)处于一种稳态：00110o=0 o1 VDDa)没有触发信号时，I=0设定CMOS反相器的阈值电压工作(gngzu)原理：所以(suy)电容C两端的电压接近0V。第七页，共五十一页。b)外加触发(chf)信号dd=VTH产生如下正反馈过程：会迅速使 o1=0o=1电路进入暂稳态10 -+1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 第八页，共五十一页。c)电容(dinrng)充电,电路(dinl)自动由暂稳态返回到稳态。01I2I2=VTH产生如下(rxi)正反馈过程：迅速使 o1=1 o=0vo2vO1vR vO1 vO vI2 0 t t t 0 VTH VDD t1 t2 0 tw第九页，共五十一页。tw0.7RC（1）输出(shch)脉冲宽度tw3、主要参数的计算(j sun)vC(0+)=0；vC()=VDD =RC,VTH=VDD/2=RCln2第十页，共五十一页。8.1.2 集成(j chn)单稳态触发器vOvItwtwvOvItwtw不可(bk)重复触发可重复(chngf)触发被重复触发没有被重复触发第十一页，共五十一页。1.不可(bk)重复触发的集成单稳态触发器 74121电路(dinl)的连接：R：外接电阻(dinz)或采用内部电阻(dinz)C：外接电容第十二页，共五十一页。74121功能表 HHA1A2BQLHLLHLLLHHHLHHHHHHLL逻辑(lu j)功能表不可触发，保持稳态不变A1、A2中有一个或两个为低电平，在B端输入上升沿时电路被触发B 为高电平，A1、A2中输入端有一个或两个下降沿时电路被触发。输出脉冲(michng)宽度：tw0.7RC 第十三页，共五十一页。8.1.3 单稳态触发器的应用(yngyng)-定时(dn sh)第十四页，共五十一页。8.2 施密特触发器8.2.1 用门电路组成(z chn)的施密特触发器8.2.2 集成(j chn)施密特触发器 施密特触发器的应用(yngyng)第十五页，共五十一页。8.2 施密特触发器1、施密特触发器电压(diny)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(fshng)突变。电路有两个阈值电压。在输入信号增加和减少时，电路有两个阈值电压分别(fnbi)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 oVT+vO VOH VOL VT-vI 第十六页，共五十一页。1、电路(dinl)组成2、工作(gngzu)原理I18.2.1 用门电路组成(z chn)的施密特触发器R1 R2I为三角波 假定：第十七页，共五十一页。vI1001(1)I上升(shngshng)当vI=0时，=0VvO正向阈值电压(VT+):I 值在增加过程中，使输出电压(diny)产生跳变时所对应I 的值。只要 I1 VTH，I1(4)当I下降,也下降则保持 =VOHo当 =VTH，电路产生如下正反馈：I1第十九页，共五十一页。vI1vovI第二十页，共五十一页。8.2.2 集成(j chn)施密特触发器 第二十一页，共五十一页。施密特触发器的应用(yngyng)VT+VT_vT+vT-1.波形(b xn)变换 第二十二页，共五十一页。2.波形(b xn)的整形与抗干扰第二十三页，共五十一页。vovI合理选择回差电压(diny)，可消除干扰信号。3.消除(xioch)干扰信号第二十四页，共五十一页。oI4.幅度(fd)鉴别 第二十五页，共五十一页。8.3 多谐振荡器8.3.1 由门电路组成(z chn)的多谐振荡器8.3.3 石英(shyng)晶体振荡器8.3.2 用施密特触发器构成波形产生(chnshng)电路第二十六页，共五十一页。多谐振荡器的基本组成：开关器件+反馈延迟(ynch)环节开关器件(qjin)：产生高、低电平反馈延迟(ynch)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 多谐振荡器第二十七页，共五十一页。8.3.1 由CMOS门电路(dinl)组成的多谐振荡器 1.电路(dinl)组成o1与o反相，电容(dinrng)接在o与I之间:第二十八页，共五十一页。8.3.1 由CMOS门电路(dinl)组成的多谐振荡器 vID1 D2 TP TN vO1 R C D4 D3 TP TN vOG1 G2 +VDD VC第二十九页，共五十一页。2.工作(gngzu)原理第三十页，共五十一页。2.工作(gngzu)原理假定 设电路初态：=1vI=0vOvC=0V接通电源后电容充电vCvIvI当=VTH 时，迅速使G1导通、G2截止电路进入第二暂态vO=1vO1=0（1）第一暂稳态（初态）,电容充电，电路自动翻转到第二暂稳态vIvO1vO第三十一页，共五十一页。第三十二页，共五十一页。（2）第二暂稳态电容放电，电路自动(zdng)翻转到第一暂稳态电容(dinrng)放电vCvIvI当=VTH 时，迅速(xn s)使得G1截止、G2导通电路返回第一暂稳态O=0 O1=1 vIvO1vO第三十三页，共五十一页。第三十四页，共五十一页。TRC1n41.4RC 由于门电路组成的多谐振荡器的振荡周期(zhuq)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(j sun)vI(0+)0；vC()VDD =RC,t=t2-t1T1:vI(0+)VDD；vC()0 =RC,t=t3-t2T2:第三十五页，共五十一页。8.3.3 石英(shyng)晶体振荡器1、石英晶体电路符号(fho)和选频特性电路符号 阻特性 fXfs电感性电容性电容性当 f =fs 时，电抗 X=0，此时(c sh)频率最为稳定，产生频率为fs 的稳定信号。第三十六页，共五十一页。2、石英(shyng)晶体振荡器R:使反相器工作(gngzu)在线性区C1:用于两个(lin)反相器间的耦合。C2:抑制高次谐波，以保证稳定的频率输出。电路的振荡频率仅取决于石英晶体谐振频率，而与电路中的R、C的数值无关。第三十七页，共五十一页。CPQf1f23、双相脉冲(michng)产生电路第三十八页，共五十一页。8.4 555定时器及其应用(yngyng)8.4.1 555定时器8.4.2 用555定时器组成(z chn)施密特触发器8.4.3 用555定时器组成(z chn)单稳态触发器 8.4.4 用555定时器组成多谐振荡器第三十九页，共五十一页。555定时器是一种应用(yngyng)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(yngyng)电阻(dinz)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TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k&1RDVCC (8)G8.4.1 555定时器第四十页，共五十一页。2、555定时器功能表不变不变1导通01截止11导通00放电管T输出(VO)复位(RD)触发输入(VI2)阈值输入(VI1)输 出输 入第四十一页，共五十一页。8.4.2 用555定时器组成(z chn)施密特触发器vI如何(rh)改变电路的阈值电压和回差电压?第四十二页，共五十一页。施密特触发器的应用(yngyng)波形(b xn)变换VT+VT_如何(rh)改变占空比?回差电压减小,占空比如何变化?第四十三页，共五十一页。8.4.3 用555定时器组成(z chn)单稳态触发器 VCCvI第四十四页，共五十一页。外加触发信号下降沿时，VI小于 输出为1，T管截止(jizh)，电路转换到暂态。T管截止，电容充电，当电容VC大于 电路又自动(zdng)转换到稳态输出为0。没有触发信号时，VI为高电平，VI大于输出为0，T管导通，电容放电，电路处于稳态，。第四十五页，共五十一页。tw=RC1n31.1RC 2、）工作波形及输出(shch)脉宽的计算第四十六页，共五十一页。8.4.4 用555定时器组成(z chn)多谐振荡器1、电路(dinl)组成R1R2 TC1C2+-+(4)RS&5 k 5 k 5 k&1RDVCC(8)G(1)(2)(5)(6)(7)C)(-CCV-1R-2R第四十七页，共五十一页。1）接通电源后，电容充电(chng din)，当 VC 时，输出为1，T截止。当上升到 ,输出跳为0，同时放电三极管T导通。2、工作(gngzu)原理2）电容C通过R2和T放电，当下降到 时，输出(shch)为1。放电结束时，T截止，电容C又重新通过R1/R2充电。R1R2第四十八页，共五十一页。3、工作(gngzu)波形与振荡频率计算放电(fng din)时间：tPL=R2C1n20.7R2C 充电(chng din)时间：tpH=(R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C R1R2第四十九页，共五十一页。4、用555定时器组成(z chn)占空比可调的多谐振荡器tPL=RBC1n20.7RBC tpH=RAC1n20.7RAC 第五十页，共五十一页。内容(nirng)总结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。在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。8.1.1 用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器。电路自动由暂稳态返回到稳态。1.不可重复触发的集成(j chn)单稳态触发器 74121。R：外接电阻或采用内部电阻。B 为高电平，A1、A2中输入端有一个或两个下降沿时电路被触发。8.3.2 用施密特触发器构成波形产生电路。vI(0+)0第五十一页，共五十一页。