数字电子技术基础PPT

1、第第10章章 脉脉 冲冲 波波 形形 的产生和整形的产生和整形数字电子技术基础数字电子技术基础 Digital Electronics Technology2021-7-27Digital Electronics Technology10.1 概述概述10.2 施密特触发器施密特触发器10.3 单稳态触发器单稳态触发器10.4 多谐振荡器多谐振荡器10.5 555定时器及其应用定时器及其应用教学内容教学内容2021-7-27Digital Electronics Technology1. 施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的工作特点和典型应用。工作特

2、点和典型应用。 2. 555定时器及其应用定时器及其应用。本章重点本章重点2021-7-27Digital Electronics Technology10.1 概述概述矩形脉冲信号矩形脉冲信号的获取方法：的获取方法：产生产生：不用信号源，加上电源自激振荡，不用信号源，加上电源自激振荡，直接产生波形。直接产生波形。整形：整形：通过各种整形电路把已有的周期通过各种整形电路把已有的周期性变化波形变换成符合要求的矩形脉冲性变化波形变换成符合要求的矩形脉冲。脉冲脉冲产生产生电路：多谐振荡器电路：多谐振荡器脉冲脉冲整形整形（变换）电路：施密特触发器、（变换）电路：施密特触发器、 单稳态触发器单稳态触发器

3、2021-7-27Digital Electronics Technology10.1 概述概述矩形脉冲特性的主要参数矩形脉冲特性的主要参数脉冲周期脉冲周期T 脉冲幅度脉冲幅度Vm 脉冲宽度脉冲宽度tW上升时间上升时间tr 下降时间下降时间tf 占空比占空比q 2021-7-27Digital Electronics Technology10.2 施密特触发器施密特触发器1、输入信号上升和下降时对应的转换电平不同；、输入信号上升和下降时对应的转换电平不同；2、内部有正反馈，使输出转换波形变得很陡内部有正反馈，使输出转换波形变得很陡 。 边沿变化缓慢的波形边沿变化缓慢的波形边沿陡峭的矩形波；边沿

4、陡峭的矩形波；清除清除叠加在矩形波脉冲高、低电平上的噪声。叠加在矩形波脉冲高、低电平上的噪声。施密特触发器（施密特触发器（Schmitt Trigger）特点：特点：作用：作用：2021-7-27Digital Electronics Technology10.2 施密特触发器施密特触发器两级反相器串接，通过两级反相器串接，通过分压电阻分压电阻把输出端的电压把输出端的电压反馈反馈到输入端。到输入端。10.2.1 用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特触发器VTH VDD/2，VOH VDD， VOL0，且，且R1 R2R1 R2 （否则电路进入自锁状态（否则电路进入自锁状态,不能正常工

5、作）不能正常工作）2021-7-27Digital Electronics Technology10.2 施密特触发器施密特触发器10.2.1 用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特触发器。时，当00OIVV使电路迅速跳变到使电路迅速跳变到voVOH VDD0211212vRRRvRRRvIAT212THVVRRRvATH12TH121ITV)1VVVRRRRR（，故转折区大区时，进入传输特性的放至当)(,THAIVVV2021-7-27Digital Electronics Technology10.2 施密特触发器施密特触发器10.2.1 用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施

6、密特触发器。时，当11OIVV特性的放大区，故时，进入传输至当THAIVVV,使电路迅速跳变到使电路迅速跳变到voVOL 0TH21ITV)1VVRR（由于VTH VDD / 2，故IIDDTHAVRRRVVVV211)(2021-7-27Digital Electronics Technology10.2 施密特触发器施密特触发器10.2.1 用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特触发器THTIVRRVV)(211THTIVRRVV)(211TH21TTTV2VVVRR电压传输特性电压传输特性，电路状态不变到或到；，否则有但，必须和、可以调节改变002/2121DDITDDTHTTT

7、TVvVVVVRRVVVRR2021-7-27Digital Electronics Technology10.2 施密特触发器施密特触发器10.2.1 用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特触发器施密特触发器的两个输出电压传输特性施密特触发器的两个输出电压传输特性IvovIvovov2021-7-27Digital Electronics Technology10.2 施密特触发器施密特触发器10.2.2 集成施密特触发器集成施密特触发器( (略略) )2021-7-27Digital Electronics Technology10.2 施密特触发器施密特触发器10.2.3 施密特

8、触发器的应用施密特触发器的应用一、脉冲变换一、脉冲变换二、脉冲鉴幅二、脉冲鉴幅2021-7-27Digital Electronics Technology10.2 施密特触发器施密特触发器三、脉冲整形三、脉冲整形2021-7-27Digital Electronics Technology10.3 单稳态触发器单稳态触发器有一个有一个稳态稳态和一个和一个暂稳态暂稳态。在外界触发信号作用下，能从在外界触发信号作用下，能从稳态稳态暂稳态暂稳态，维持一段，维持一段 时间后时间后自动自动返回稳态。返回稳态。暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数。暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数。特点：特点：应

9、用：应用：脉冲整形、延时、定时等。脉冲整形、延时、定时等。2021-7-27Digital Electronics Technology10.3 单稳态触发器单稳态触发器两个门电路、一个两个门电路、一个RC电路电路暂稳态靠暂稳态靠RC电路的充、放电过程来维持电路的充、放电过程来维持根据根据RC电路的不同接法，分为电路的不同接法，分为微分型微分型和和积分型积分型单稳态触发器结构：单稳态触发器结构：2021-7-27Digital Electronics Technology10.3 单稳态触发器单稳态触发器1 . 原理分析原理分析10.3.1 用门电路组成的单稳态触发器用门电路组成的单稳态触发器

10、一、积分型一、积分型G1和和G2为为TTL门门；稳态下：OHAOHOOIVVVVVV),( ,*110开始放电；进入暂稳态，后，CVVVOOI,*001返回稳态；后，当放至,*1OTHAVVV恢复初始态；重新充电至后，,*OHIVCV 2021-7-27Digital Electronics Technology10.3 单稳态触发器单稳态触发器2. 性能参数计算输出脉宽性能参数计算输出脉宽THOHtwVVRCVVVVRCtlnln)()()()(0reTRdOretttCRRt)(53的时间。放电至从时间）等于输出脉冲宽度（THOHAOVVVV02021-7-27Digital Electr

11、onics Technology10.3 单稳态触发器单稳态触发器二、微分型二、微分型DDTHOLDDOHVVVVV210,上无电压；稳态下：CVVVVVVVDDOODDIdI),( ,12000开始充电电路迅速进入暂稳态加触发信号CVVVVVVVOOOIOdI,011211 . 原理分析原理分析G1和和G2为为CMOS门门2021-7-27Digital Electronics Technology10.3 单稳态触发器单稳态触发器2. 性能参数计算输出脉宽性能参数计算输出脉宽200lnlnln)()()()(RCVVVRCVVVVRCtTHDDDDtwrewdONONDretttCRCRr

12、Rt)()/)(53531的时间。充电至从时间）等于输出脉冲宽度（THIOVVV0122021-7-27Digital Electronics Technology10.3 单稳态触发器单稳态触发器10.3.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器（略）（略）2021-7-27Digital Electronics Technology10.4 多谐振荡器多谐振荡器自激振荡，不需要外加触发信号自激振荡，不需要外加触发信号开始放电。开始充电，电路进入第一个暂稳态迅速跳变为高。迅速跳变为低，而使，则有：有微小由于“扰动”使212122112CCVVVVVVVOOOIOII,)(!10.4.1 对称式多

13、谐振荡器对称式多谐振荡器一、工作原理（一、工作原理（TTL）(1)(1)静态（未振荡）时应是不稳定的静态（未振荡）时应是不稳定的2021-7-27Digital Electronics Technology开始放电。开始充电，电路进入第二个暂稳态迅速跳变为低。迅速跳变为高，而使将起引起如下正反馈：时，再充至当1221112223CCVVVVVVVVOOOIOITHI,)(10.4 多谐振荡器多谐振荡器2021-7-27Digital Electronics Technology二、电压波形二、电压波形10.4 多谐振荡器多谐振荡器2021-7-27Digital Electronics Tec

14、hnology10.4 多谐振荡器多谐振荡器三、振荡频率计算三、振荡频率计算的时间从充电开始到充至的时间从充电开始到充至THITHIVVVVT2121212FEFFOHBECCOHERRRRRRVVVVV/)(THEIKEEVVVVCRTln22021-7-27Digital Electronics Technology10.4 多谐振荡器多谐振荡器10.4.2 非对称式多谐振荡器非对称式多谐振荡器12122111IOOOIIIVCVVVVVV,)(开始放电电路进入第一个暂稳态高。迅速低，而迅速使，则有：有微小由于“扰动”使12122112IOOOIITHIVCVVVVVVV,)(开始充电电路

15、进入第二个暂稳态低。迅速高，而迅速使，则有：至又返回第一个暂稳态。至当,)(THIVV13一、工作原理（一、工作原理（CMOS）2021-7-27Digital Electronics Technology10.4 多谐振荡器多谐振荡器二、电压波形二、电压波形THDDTHTHDDTHWVVVC:TVVVC:TTTT充至充至充电，从充电，从放至放至放电，从放电，从脉冲宽度计算：脉冲宽度计算： 2121)()()()(lntwVVVVRCt02021-7-27Digital Electronics Technology10.4 多谐振荡器多谐振荡器10.4.3 环形振荡器环形振荡器一、最简单的环形

16、振荡器一、最简单的环形振荡器2021-7-27Digital Electronics Technology10.4 多谐振荡器多谐振荡器二、实用的环形振荡器（二、实用的环形振荡器（TTL）。积积分分环环节节，加加大大第第一一步步：增增加加2pdtRC输输出出。的的接接地地端端改改至至迟迟，将将第第二二步步：为为获获取取更更大大延延1GC2021-7-27Digital Electronics Technology10.4 多谐振荡器多谐振荡器环节因此周期主要计算常数远大于不能太大）（改、通过调整RCTRCRfCRpd,2021-7-27Digital Electronics Technolog

17、y10.4 多谐振荡器多谐振荡器10.4.4 用施密特触发器构成的多谐振荡器用施密特触发器构成的多谐振荡器TDDTDDTDDTDDVVVVRCVVVVRCTTTlnln21TDDTDDTDDTDDVVVVCRVVVVCRTTTlnln12212021-7-27Digital Electronics Technology10.4 多谐振荡器多谐振荡器10.4.5 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器前面几种电路前面几种电路频率稳定性不是很高频率稳定性不是很高。在对振荡频率稳定性有严格要求在对振荡频率稳定性有严格要求的的场合场合，应采用应采用石石英晶体多谐振荡器英晶体多谐振荡器，其，其频率稳定性频

18、率稳定性很高很高。电路的振荡频率取决于石英晶体的电路的振荡频率取决于石英晶体的固有振荡频率固有振荡频率。2021-7-27Digital Electronics Technology10.5 555定时器及其应用定时器及其应用电压比较器（电压比较器（C1,C2）、）、触发器、触发器、输出缓冲器（输出缓冲器（G3,G4）、）、OC输出的三极管（输出的三极管（TD）10.5.1 555定时器定时器 （数（数/模混合模混合IC）一、电路结构一、电路结构2021-7-27Digital Electronics Technology10.5 555定时器及其应用定时器及其应用输输 入入输输 出出0XX0

19、导通导通10导通导通1不变不变不变不变11截止截止11截止截止CCV32CCV31CCV32CCV32CCV32CCV31CCV31CCV31DR1IV2IVOVDT二、功能表（输出与输入的关系）二、功能表（输出与输入的关系）2021-7-27Digital Electronics Technology10.5 555定时器及其应用定时器及其应用输输 入入输输 出出0XX0导通导通10导通导通1不变不变不变不变11截止截止11截止截止CCV32CCV31CCV32CCV32CCV32CCV31CCV31CCV31DR1IV2IVOVDT?,?,TITIVVVV值使电路状态发生转变的值使电路状态发生转变的 用用555定时器接成施密特触发器定时器接成施密特触发器2021-7-27Digital Electronics Technology10.5 555定时器及其应用定时器及其应用 用用555定时器接成单稳态触发器定时器接成单稳态触发器保持放电导通充电至截止若通电后保持导通若通电后即可，稳态时，无触发信号：01100321011001311211212QVVCTQVVVCTQQVVVTQVVVCCDCCCCDCCC