第10章脉冲波形的产生与变换1

1、 10.1 多谐振荡器多谐振荡器 10.2 单稳态触发器单稳态触发器 10.3 施密特触发器施密特触发器 10.4 555定时器及其应用定时器及其应用教学基本要求教学基本要求1、正确理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器、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原理。的电路组成及工作原理。2、掌握多谐、单稳、施密特、掌握多谐、单稳、施密特MSI器件的逻辑功能及主要器件的逻辑功能及主要指标计算。指标计算。3、掌握、掌握555定时器的工作原理。定时器的工作原理。4、掌握由、掌握由555定时器组成的多谐、单稳、施密特电路工定时器组成的多谐、单稳、施密特电路工作原理及外接参数

2、及电路指标的计算。作原理及外接参数及电路指标的计算。10.1.1 门电路组成的多谐振荡器门电路组成的多谐振荡器10.1.2 石英晶体振荡器石英晶体振荡器10.1 多谐振荡器多谐振荡器 电路的组成及工作原理电路的组成及工作原理 振荡周期的计算振荡周期的计算 多谐振荡器是一种自激振荡器，电路在接通电源多谐振荡器是一种自激振荡器，电路在接通电源后无需外接触发信号就能产生一定频率和幅值的矩后无需外接触发信号就能产生一定频率和幅值的矩形波脉冲波或方波。形波脉冲波或方波。 多谐振荡器多谐振荡器 VCC10.1 多谐振荡器多谐振荡器10.1.0 概概 述述 开开关关电电路路 延时环节延时环节10.1 多谐振

3、荡器多谐振荡器开关器件：开关器件：产生高、低产生高、低电平；电平； 多谐振荡器电路应由哪几部分组成？多谐振荡器电路应由哪几部分组成？反馈延迟环节：反馈延迟环节：利用利用RC电路的充放电特性实现延电路的充放电特性实现延时，将输出电压恰当地反时，将输出电压恰当地反馈给开关器件使之改变输馈给开关器件使之改变输出状态，以获得所需要的出状态，以获得所需要的振荡频率。振荡频率。10.1.0 概概 述述最简单的最简单的环形振荡器环形振荡器电路的电路的工作波形图工作波形图带带RC延迟电路的延迟电路的环形振荡器环形振荡器 （a）原理性电路）原理性电路 （b）实用的改进电路）实用的改进电路电路的电路的工作波形图工

4、作波形图 1. 电路组成电路组成 1 1 vI vO1 vO C R G1 G2 开关器件：开关器件：反馈延迟环节：反馈延迟环节：由由CMOS门电路组成的多谐振荡器门电路组成的多谐振荡器逻辑门电路逻辑门电路R、C 电路电路 2. 工作原理工作原理假定假定vO1 = 1，vO2 = 0 Vth=VON=VOFF=VDD/2 vI D1 D2 TP TN vO1 R C D4 D3 TP TN vO2 G1 G2 +VDD VC进入进入 第二暂稳态第二暂稳态 vIvO1 vO2 t t1 t2 t t vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0(1) 第一暂稳态及第一暂稳态及电路自动翻转过程电

5、路自动翻转过程 01 vI D1 D2 TP TN vO1 R C D4 D3 TP TN vO2 G1 G2 +VDD VCvO1 = 0，vO2 = 1 Vth=VON=VOFF=VDD/2(2) 第二暂稳态及第二暂稳态及电路自动翻转过程电路自动翻转过程 二二 t t1 t2 t t vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0T1T2vI vO1 vO 10 2. 工作原理工作原理 3. 振荡周期振荡周期T的计算的计算 t t1 t2 t t vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0T1T2thDDDD1lnVVVRCT thDD2lnVVRCT ththDD221)(lnVVV

6、VRCTTTDDTRC1n41.4RC T = T1(充充) + T2(放放)( )( )(0 )( )ettvvvv (0 )( )ln( )( )vvtv tv4、加补偿电阻的、加补偿电阻的CMOS多谐振荡器多谐振荡器 1 1 vI vO1 vO C R G1 G2 R RON(P)+RON(N)电源电压波动时，会使振荡频率不稳定电源电压波动时，会使振荡频率不稳定。RSC C分布分布（分布电容）（分布电容），RsR (一般取一般取 Rs=10R )。 当当2DDthVV 由门电路组成的多谐振荡器，周期由门电路组成的多谐振荡器，周期 T 取决于取决于R C 和和 Vth，频率稳定性较差。，频率稳定性较差。 X 0 fs fp 电感性 电容性 f 电路符号电路符号 阻抗频率特性阻抗频率特性 1 1 G1 G2 C1 R R C2 R：使反相器工作在线性放大区：使反相器工作在线性放大区 C1：两个反相器间的耦合：两个反相器间的耦合 C2：抑制高次谐波，以保证稳定的频率输出。：抑制高次谐波，以保证稳定的频率输出。 石英晶体振荡器石英晶体振荡器优点：振荡频率稳定性高，常用作基准信号源优点：振荡频率稳定性高，常用作基准信