华中科技大学电信系数电件apter9脉冲单元电路

1、脉冲信号 周期T 脉冲宽度Tw 0.5Vm 0.9Vm 0.1Vm 占空比 q=Tw/T 上升时间下降时间 第1页/共41页 施密特触发器施密特触发器 施密特触发器的工作特点： 施密特触发器属于电平触发器件，适用于缓慢变化的信号， 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 压不同，电路具有如下图所示的传输特性。 o vI vO VOH VOL (a) V T+ V T_ o vI vO1 VOH V OL (b) VT+ VT_ 1 vo vI 1 vovI 第2页/共41页 集成门构成的施密特触发器 第3页/共41页 门电路

2、组成的施密特触发器 vI VT+ VT_ vO 0 0 t t 0vI vO VT+VT_ VDD (a) 工作波形 (b) 传输特性曲线 1.4V 0.7V 第4页/共41页 回差特性 ?VTH，上限触发电平 ?VTL，下限触发电平 ?回差电压：VTH VTL 第5页/共41页 整形、波形变换要求回差小 回差电压设置合适， 可以完成波形整形 回差电压设置不合适， 得不到相应输出 第6页/共41页 消除干扰要求一定的回差 第7页/共41页 施密特触发器的应用 vI V T+ VT 0t vO VOH VOL 0 t t po vOvI 1 1. 波形的整形及变换 vo vI vo vT2 vT

3、1 t t t 合理选择回差电压，可消除干扰信号。 2. 干扰抑制 第8页/共41页 3. 幅度鉴别幅度鉴别 vo vI 0 0 t t Vth(VT+) 第9页/共41页 集成运放构成的施密特触发器 + - R1 R2 Vi Vp V0 VTH= VOH R2/(R1+R2) VTL= VOL R2/(R1+R2) 回差：回差：VTL= （ VOH-VOL ） R2/(R1+R2) 方便调节方便调节 第10页/共41页 集成运放构成的施密特触发器 第11页/共41页 单稳触发器 ?一个稳定状态（及一个暂稳状态） ?无触发信号加入，电路处于稳定状态 ?外加触发信号，电路转换到另一个状态 赞稳状

4、态；维持一段事件后，电路 自动返回稳态。 第12页/共41页 集成运放构成的单稳触发器 +Vw FVw Vd FVw Vd FVw Vi Vd，Tw：0.69RC 恢复时间： (1) (1) Vw FVwVwF TrRCLnRCLnRCLnF VW VdVw ? ? ? 取R1=R2，Tr：0.41RC 第14页/共41页 集成单稳态触发器集成单稳态触发器 (a) vO vI t w t w (b)vO vI t w t w 不可重复触发 可重复触发 被重复触发 不可重复触发 第15页/共41页 74121 两种触发方式两种触发方式 第16页/共41页 74121的应用 不外接定时元件，输出脉

5、宽 30ns或35ns 外接定时元件，输出脉宽 0.7RTCT（40ns28S） 第17页/共41页 74121的主要参数的主要参数 (1)输出脉冲宽度t W 使用外接定时元件： t W 0.7 RextC 不使用外部定时元件： t W 35ns （2）输入触发脉冲最小周期 T min T min = t Wtre t re 是恢复时间。 74121 内部电阻=2k，外接电阻Rext可在1.4 40k 之间选择， 外接电容C可在10pF10F之间选择， 当R=2k时， 最大占空比q max 为67%； 当R=40k时，最大占空比 q max 可达90%。 第18页/共41页 74122 第19

6、页/共41页 74122 第20页/共41页 74122 第21页/共41页 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用 定时定时 与 门 单稳态触发器 vA vB vO vI t w t vI VOH 0 vB VOH 0 t tP t vA VOH 0 t vO VOH 0 t w 第22页/共41页 延时延时 vO1 vO2 vR vI vDD vDD vDD+vth t t t t tpi vth tw t1t2 第23页/共41页 ? (a) 逻辑图 RC CextCext/R ext Q 74121 vo vcc B A1 A2 vI Q C1 D R 组成噪声消除电路组成噪声消除电路

7、噪声噪声 (b) 波形图 Q vo vID CP (R) (b) 波形图 Q vo vI 噪声多表现为尖脉冲，宽度较窄，而有用的信号的宽度较宽。 注意：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。 第24页/共41页 74121的应用 不外接定时元件，输出脉宽 30ns或35ns 外接定时元件，输出脉宽 0.7RTCT（40ns28S） 第25页/共41页 自激多谐振荡器 ?矩形波（多谐）发生器 ?两个暂稳态，无需外加触发即能产生矩 形脉冲或方波 ?电路形式多样 第26页/共41页 多谐振荡器 V CC 开 关 电 路 延时环节 多谐振荡器的基本组成 开关器件：产生高、低

8、电平 反馈延迟环节：利用RC电路的充放电特 性实现延时，将 输出电压恰当地反馈给 开关器件使之改变输出状态以获得所需 要的振荡频率。 第27页/共41页 集成运放构成的多谐振荡器 12 2 2 2(1) 1 TTwTw R RCLn R ? ? 第28页/共41页 施密特触发器构成多谐振荡器 第29页/共41页 单稳触发器构成的多谐振荡器 第30页/共41页 石英晶体振荡器 稳定性高 第31页/共41页 555 定时器是一种应用方便的中规模集成电路,只需外 接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触 发器。广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。 555定时器定时器 电阻分压器 电压比较器

9、基本RS触发器 复位输入端(0) 输出缓冲反相器输出缓冲反相器 集电极开路输出三极管 T vo vIC vI1 vI2 vo C1 C2 + - - + (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) R S & 5 k ? 5 k ? 5 k ? & &1 RDVCC (8) G 1、电路组成 第32页/共41页 0 0 9.4.1 555 定时器定时器 T vo vIC vI1 vI2 vo C1 C2 + - - + (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) R S & 5 k ? 5 k ? 5 k ? & &1 RDVCC (8) G CC 3 2 V CC 3

10、 1 V 如果悬空 CC 3 2V ? CC 3 1V ? 0 1 0 1 CC 2 ? ? 1 0 1 1 01 CC 3 CC ? 1 保持保持 2、工作原理 第33页/共41页 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 CC 3 1 V? CC 3 1 V? CC 3 1 V? CC 3 2 V? CC 3 2 V? CC 3 2 V? 9.4.1 555 定时器定时器 第34页/共41页 9.4.2 定时器应用举 例 VCC vI R vO 0.01 ?F C vC 8 4

11、555 7 6 2 3 5 1 一、用555定时器组成单稳态触发 器不可重复触发单稳 不变不变 导通 0 截止 1 导通 0 TVOVI2VI1 输出输入 CC 3 1 V? CC 3 1 V? CC 3 1 V? CC 3 2V ? CC 3 2V ? CC 3 2V ? vO vI o v o C t t2 t 1 )( -CC V a、接通电源电路进入稳态?O=0 t t 2 3 V CC o Vc=0 2 3VCC 1 3 VCC 1、工作原理 第35页/共41页 t vO V OH o vI o t v C o 1 3 V CC 2 3 V CC t t 2 t 1 0 VCC vI

12、 R vO 0.01 ?F C vC 8 4 555 7 6 2 3 5 1 C 1 _ C 2+ 一、一、用555定时器组成单稳态触发器 不变不变 导通 0 截止 1 导通 0 TVOVI2VI1 输出输入 CC 3 1 V? CC 3 1 V? CC 3 1 V? CC 3 2V ? CC 3 2V ? CC 3 2V ? b、当输入信号下降沿到达时, 电路进入暂稳态 C 1+ t W t w =RC1n31.1RC c、电容放电, 电路自动返回到稳态 1、工作原理 第36页/共41页 一、一、用555定时器组成单稳态触发器 2 、用用555定时器组成可重复触发单稳定时器组成可重复触发单稳

13、 555 7 6 21 84 3 5 R R1 C T + - vo vI VCC 0.01 ?F vI vC vO 0 0 0 t t t VCC 3 1 VCC 3 2 t W 第37页/共41页 二、二、用555定时器组成多谐振荡器 VCC vC vO 0.01?F C 8 4 555 7 6 2 3 5 1 R1 R2 v 2 3 VCC 1 3 VCC vC 0 t 1 t 2 t PL t PH t PL=R2 C1n20.7R 2 C t pH = ( R 1 +R 2 )C1n20.7(R 1 +R 2 )C PLPH12 11.43 (2) f ttRR C ? ? 不变不变

14、 导通 0 截止 1 导通 0 TVOVI2VI1 输出输入 CC 3 1 V? CC 3 1 V? CC 3 1 V? CC 3 2V ? CC 3 2V ? CC 3 2V ? 截止 导通 第38页/共41页 二、二、用555定时器组成多谐振荡器 VCC R1 vO 0.01?F C RB 8 4 555 7 6 2 3 5 1 R2 RA RB R3 D2 + vC D1 t PL=RBC1n20.7 R BC t pH = R AC1n20.7 R AC PLPH 11.43 () AB f ttRR C ? ? A AB (%)100% R Q RR ? ? 占空比可调占空比可调 第39页/共41页 三、用三、用555定时器组成施密特触发器定时器组成施密特触发器 V CC V CC1 8 4 555 6 2 vI R vO2