实验7波形产生电路和单稳态触发器.ppt

1、电子技术实验,波形产生及单稳态触发器,波形产生电路和波形变换电路,在数字系统中，常常需要获得各种不同频率、不同幅度的矩形脉冲信号。例如时序逻辑电路中的同步脉冲控制信号CP。 获得矩形脉冲信号的方法有两种:一种是利用多谐振荡器直接产生矩形脉冲信号。另一种是通过整形电路对已有信号的波形进行整形、变换，得到符合要求的矩形脉冲信号。 能够直接产生矩形脉冲信号的电路有:多谐振荡器、石英晶体振荡器。能够对已有信号的波形进行整形、变换的电路有:单稳态触发器、施密特触发器。,多谐振荡器是一种在接通电源后就能产生一定频率和一定幅值矩形波的自激振荡器，常作为脉冲信号源。由于多谐振荡器在工作过程中没有稳定状态，又称

2、为无稳态电路。它可由分立元件、集成运放以及门电路组成。 多谐振荡器的特点：电路无稳态，但有两个暂稳态，这两个暂稳态每隔一定时间就自动地，周期性地交替转换，从而形成周期性矩形脉冲，每一暂稳态的持续时间，由电路本身的参数决定。,多谐振荡器,1、环形多谐振荡器； 2、对称式多谐振荡器； 3、非对称式多谐振荡器； 4、石英晶体多谐振荡器。,多谐振荡器电路种类,初始：设第一个门输入为低电平，则： Uo1=1 Uo2=0 Uo3=1 ； 下一周期：第一门输入为高电平，则： Uo1=0 Uo2=1Uo3=0 如此往复形成振荡。 优点: 电路结构简单,所用元件少。 缺点: 频率太高,并且不可调整。其振荡周期为

3、6tpd 参考：74LS00的tpd 约为15n秒。, 用门电路组成多谐振荡器: 利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数个与非门首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡器:,门电路组成的环形多谐振荡器的结构,0,1,0,1,0,1,带有RC延迟电路的环形多谐振荡器,非对称多谐振荡器(实验电路）,第一暂稳态： 电路最初uI1=0；uO1=1；uO=0。电源经G1、G2对电容充电。当uI=Vth时，uO1减小，uO增大，G1导通，G2截止，电路进入第二暂稳态。,0,1,0,充电,VDD为芯片工作电压； Vth为阈值电压；,非对称多谐振荡器,1,0,1,第二暂稳态： 此时电路uI1=1；uo1=0；uo

4、=1。则uI1将上升至VDD+Vth，电容C通过G1、G2放电。使Uc减小，uO1增大，uO减小，从而使uI1进一步减小，uO1=1、uO=0，电路返回第一暂稳态。,放电,VDD为芯片工作电压； Vth为阈值电压；,多谐振荡器的两个暂稳态的转换过程是通过电容C的充放电作用来实现的，电容的充、放电作用又集中体现在uI1的变化上。,VDD为芯片工作电压； Vth为阈值电压； 实验中： VDD为5V； CD4069的阈值电压为；,多谐振荡器，其振荡频率取决于阈值电平Vth和时间 常数RC。其中Vth容易受温度、电源电压变化的影响； 振荡器电路的工作方式易受干扰，造成电路状态转换的提前或滞后； 在电路

5、状态临近转换时电容的充、放电已经比较缓 慢，转换电平的微小变化或轻微干扰都会严重影响振荡周期。,多谐振荡器的缺点：,触发器有两个稳定的状态：0或1,也称双稳态。单稳态触发器是只有一个稳定态的电路，这个稳定态可能为1，也可能为0。 单稳态触发器的特点： 电路有一个稳态、一个暂稳态； 在外来触发信号的作用下，电路由稳态翻转到暂稳态； 暂稳态是一个不能长久保持的状态。暂稳态的持续时间取决于RC电路的参数值。 由逻辑门和RC电路组成的单稳态触发器有两种连接方式 微分型单稳态触发器； 积分型单稳态触发器；,单稳态触发器,微分型单稳态触发器,门电路组成的单稳态触发器的结构,积分型单稳态触发器,门电路组成的单稳态触发器的结构,初始：设ui为低电平， 则： ui =0 Uo1=1 、 Uo2=1（稳态），此时电容充电； 当脉冲到达时： ui为高电平， 则： Uo1=0 而 UA为高电平，则Uo2=0，电路进入暂稳态 同时电容开始对电阻放电，当电容电压降到阈值电压时， Uo2转到高电平，电路退出暂稳态，电容放电持续到触发脉冲消失。,0,1,1,1,0,放电,0,充电,1,0,0,1,芯片介绍,CD4069：六反相器,1、多谐振荡器的测试,构成如下电路并测试频率范围。若C不变，要想输出1KHZ的波形，计算R2的值并验证、分析误差。,2、