第八章脉冲波形的变换与产生

1、汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 l 半导体存储器是现代数字系统尤其是计算机中的重要组成部分，半导体存储器是现代数字系统尤其是计算机中的重要组成部分，包括有只读存储器包括有只读存储器ROM和随机存取存储器和随机存取存储器RAM两大类。两大类。l 掌握掌握ROM和和RAM各自的特点与区别，以及它们所包含的各种类各自的特点与区别，以及它们所包含的各种类型存储器。型存储器。l 掌握存储器中字、位、存储容量、地址等概念。掌握存储器中字、位、存储容量、地址等概念。 目前可编程逻辑器件的使用越来越广泛，用户可自行设计该类器目前可编程逻辑器件的使用越来越广

2、泛，用户可自行设计该类器件的逻辑功能，具有集成度高、可靠性强、处理速度快和保密性好件的逻辑功能，具有集成度高、可靠性强、处理速度快和保密性好等特点。复杂可编程逻辑器件等特点。复杂可编程逻辑器件(CPLD)是在是在PAL、GAL的基础上发的基础上发展起来的，了解其结构及可编程单元。展起来的，了解其结构及可编程单元。第七章回顾第七章回顾汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 8.1 单稳态触发器单稳态触发器8.2 施密特触发器施密特触发器8.3 多多谐振荡器谐振荡器8.4 555定时器及其应用定时器及其应用8 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生汕

3、头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 前言前言脉冲：脉冲：在短时间内突变，而后又迅速返回到其初始值的物理量。在短时间内突变，而后又迅速返回到其初始值的物理量。 将已有的非脉冲波形通过将已有的非脉冲波形通过波形变换电路波形变换电路获得；获得；( (单稳态触发器、单稳态触发器、施密特触发器施密特触发器) ) 采用采用脉冲信号产生电路脉冲信号产生电路直接获得；直接获得；( (多谐振荡器、多谐振荡器、555555定时器定时器) )计算机内的信号为脉冲信号，又称为数字信号。计算机内的信号为脉冲信号，又称为数字信号。脉冲具有间隔性特征脉冲具有间隔性特征 (脉冲

4、宽度脉冲宽度tw)脉冲波形如何获得？脉冲波形如何获得？汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 4 4、掌握由、掌握由555555定时器组成的多谐、单稳、施密特触定时器组成的多谐、单稳、施密特触发器的电路、工作原理及外接参数、电路指标的计发器的电路、工作原理及外接参数、电路指标的计算。算。1 1、正确理解单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡、正确理解单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡 器的电路组成及工作原理。器的电路组成及工作原理。2 2、掌握单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的、掌握单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的 逻辑功能及主要指标

5、计算。逻辑功能及主要指标计算。3 3、掌握、掌握555555定时器的工作原理。定时器的工作原理。本章的基本要求本章的基本要求汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 8.1单稳态触发器单稳态触发器8.1.1 用门电路组成的微分型单稳态触发器用门电路组成的微分型单稳态触发器8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器8.1.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。单稳态触发器的工作特点

6、：单稳态触发器的工作特点： 在外来触发信号作用下，电路由在外来触发信号作用下，电路由稳态稳态翻转到翻转到暂稳态暂稳态。 由于电路中由于电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长期保持延时环节的作用，暂稳态不能长期保持,经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间仅与所选取的持续时间仅与所选取的RC参数值有关。参数值有关。 由于触发器只有一种稳定状态，因此称为单稳态触发器。由于触发器只有一种稳定状态，因此称为单稳态触发器。汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 门电路组成的单稳态触发器门电路组成的单

7、稳态触发器集成单稳态触发器集成单稳态触发器不可重复触发不可重复触发单稳态触发器单稳态触发器可重复触发可重复触发单稳态触发器单稳态触发器用用555555定时器组成的单稳态触发器定时器组成的单稳态触发器按电路形式不同按电路形式不同单稳态触发器的单稳态触发器的分类分类按工作特点划分按工作特点划分汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 8.1.1 用用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器 积分电路积分电路(integrating circuit)(integrating circuit)：输出信号与输入信号的时间积分成正比的

8、电路。输出信号与输入信号的时间积分成正比的电路。汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 8.1.1 用用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器 微分电路微分电路(differential circuit)(differential circuit)：输出信号与输入信号的微分成正比的电路。微分是积分的逆运算，输出信号与输入信号的微分成正比的电路。微分是积分的逆运算，从电路形式上看，将积分电路中的从电路形式上看，将积分电路中的R1与电容与电容C的位置对调，便可得的位置对调，便可得到微分电路。到微分电路。汕头大学工学院汕头大

9、学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 8.1.1 用用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器 RC RC电路电路( (电阻电容电路电阻电容电路) )：是一个包含利用电压源、电流源驱使电阻器、电容器运作的电路。是一个包含利用电压源、电流源驱使电阻器、电容器运作的电路。RC电路是微分电路、积分电路的一种。电路是微分电路、积分电路的一种。汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 8.1.1 用用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器 1. 1. 电路结构电路结构CMOS

10、与非门构成的微分型与非门构成的微分型单稳态触发器单稳态触发器 CMOS或非门构成的微分型或非门构成的微分型单稳态触发器单稳态触发器 稳态为稳态为1负脉冲触发负脉冲触发稳态为稳态为0正脉冲触发正脉冲触发 R vO G2 & C D vI2 vC 1 Rd vI Cd G1 vd vO1 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 电路处于稳态电路处于稳态0 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 0 00

11、 01 11 10 0 d =0a)、没有触发信号，即、没有触发信号，即 I=0时时设设CMOS反相器的阈值电压为反相器的阈值电压为2THDDVV 2. 工作原理：工作原理：CMOSCMOS或非门构成的微分型或非门构成的微分型单稳态触发器单稳态触发器 正脉冲触发正脉冲触发稳态为稳态为0 I2 =1 o =0 o1 =1汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 b)b)、外加触发信号、外加触发信号 d d =VTH产生如下正反馈过程：产生如下正反馈过程： vO vI vO1 vI2 迅速使迅速使 o1 = 0 o =1 vI 0 t vd 0 t vO

12、1 vO vI2 0 t t t 0 VTH VDD t1 t2 0 电路进入暂稳态电路进入暂稳态 1 10 0 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 当当vI2上升到一上升到一定程度时？定程度时？此后此后VDD对电容充电对电容充电 I2汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 c)c)、电容充电、电容充电 电路由暂稳态自动返回到稳态电路由暂稳态自动返回到稳态 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 0 01 1 I2 I2 =VTH产生如下正反

13、馈过程：产生如下正反馈过程： vI2 vO vO1 迅速使迅速使 o1 = 1 o =0此后电容开始放电此后电容开始放电vo2 vO1 vR vI 0 t vd 0 t vO11 vO vI2 0 t t t 0 VTH VDD t1 t2 0 tw汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 tw0.7RC 只取决于只取决于RC (1) 输出脉冲宽度输出脉冲宽度tw (暂稳态持续时间暂稳态持续时间)(2) 恢复时间恢复时间tre tre 3 (3) 最高工作频率最高工作频率 fmax 3. 3. 主要参数的计算主要参数的计算(根据根据RC电路过渡过程的

14、分析电路过渡过程的分析) vO1 vI vO vI2 0 0 t t t t tW 0 VTH VDD t1 t2 vd 0 t 0 TH0V)()()(tCCC l ln nW W R RC C其中其中 vC(0+) = 0； vC( ) =VDD =RC, VTH = VDD /2THDDDDw0VVVlnRCt = RCln2rew11ttTfminmax 汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器(a)v vO Ov vI It tw wt tw w(b)vOvItwtw不可重复触发不可重复触发可重

15、复触发可重复触发被重复触发被重复触发没有被重复触发没有被重复触发集成单稳态触发器分为不可重复触发单稳态触发器和可重复触发集成单稳态触发器分为不可重复触发单稳态触发器和可重复触发单稳态触发器。单稳态触发器。汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 1、不可重复触发的集成单稳态触发器、不可重复触发的集成单稳态触发器 74121触发信号控制电路触发信号控制电路微分型单稳触发器微分型单稳触发器电路的连接电路的连接：(R与与C)R：外接电阻或采用内部电阻：外接电阻或采用内部电阻C：外接电容：外接电容 B A1 A2 G1 & G2 & G3 &

16、amp; G4 & a G5 & 1 G6 & Cext Rext Rext/Cext Rint Rint G7 1 G8 1 G9 1 Q Q 触发信号控制电路触发信号控制电路 微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器 输出缓冲电路输出缓冲电路 (a) 逻辑图 汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 输出脉冲宽度：输出脉冲宽度： tw0.7RC 工作原理：工作原理：分析电路的不可重复触发特性分析电路的不可重复触发特性在暂稳态期间即使有触发信号输入在暂稳态期间即使有触发信号输入,但由于但由于G4门在此期间关闭门在此期间关闭，不不

17、会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器暂稳态暂稳态: Q=1 Q=0 B A1 A2 G1 & G2 & G3 & G4 & a G5 & 1 G6 & Cext Rext Rext/Cext Rint Rint G7 1 G8 1 G9 1 Q Q 触触发发信信号号控控制制电电路路 微微分分型型单单稳稳态态触触发发器器 输输出出缓缓冲冲电电路路 (a) 逻辑图 1000汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 74121功能表功能表 HHQA1A2

18、BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL L逻辑功能表逻辑功能表不可触发，保持稳态不变不可触发，保持稳态不变A1、A2中有一个或两个为低电平，中有一个或两个为低电平，在在B端输入上升沿时，电路被触发端输入上升沿时，电路被触发B 为高电平，为高电平，A1和和A2中有一个或中有一个或两个是下降沿时，电路被触发，两个是下降沿时，电路被触发，即产生正脉冲输出即产生正脉冲输出汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 2、可重复触发的集成单稳态触发器、可重复触发的集成单稳态触发器 MC14528可重复触发的集成单稳可重复触发的集成单稳MC14528逻辑

19、图逻辑图汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 MC14528功能表功能表RD TR+ TR- 输输 出出输输 入入L HL HL H L H L H H H LQ Q 功功 能能清除清除禁止禁止禁止禁止单稳单稳单稳单稳汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 可重复触发的集成单稳可重复触发的集成单稳MC14528时序波形时序波形汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 8.1.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用1. 定时定时 单稳态触发器的单稳态触发器的

20、RC取值不同，取值不同，tw的时间宽度就不同，从而通过与的时间宽度就不同，从而通过与门的脉冲个数随之改变。电路可用于频率计。门的脉冲个数随之改变。电路可用于频率计。 vO 与与门门 vA vB tW 单稳态单稳态 触发器触发器 vI vI O vB O vA O vO O tW t t t t 汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 A1 Rext/ Cext VCC Cext A2 B Cext Rext/ Cext A1 A2 B Q Q VCC VCC vI vO R1 C1 R2 C2 74121 （1） 74121 （2） vO1 vI

21、t t1 0 t tw1 tw1 vO1 0 t tw2 tw2 vO 0 2. 延时延时vo脉冲的上升沿相对于脉冲的上升沿相对于vI的上升沿延迟了的上升沿延迟了tw1，tw1由由R1C1决定，决定，tw2由由R2C2决定。决定。汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 3. 组成噪声消除电路组成噪声消除电路 单稳态触发器的输出脉冲宽度应大于噪声宽度而小于信号脉宽，单稳态触发器的输出脉冲宽度应大于噪声宽度而小于信号脉宽，才可消除噪声。才可消除噪声。 如用如用 I作为下降沿触发的计数器触发脉冲，若加入了干扰作为下降沿触发的计数器触发脉冲，若加入了干扰(

22、如图如图)，将会造成计数错误。应该消除干扰将会造成计数错误。应该消除干扰(噪声噪声)。 vI Q vO 噪声噪声 C R VCC Cext Rext/Cext 74121 A1 A2 B vI Q 1D C1 R Q vO 如何获得如何获得vo汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 8.2.1 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8.2.2 集成施密特触发器集成施密特触发器8.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用 8.2 施密特触发器施密特触发器汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季

23、学期 施密特触发器施密特触发器电压传输特性电压传输特性及工作特点：及工作特点： 施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到一定电压值时，施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到一定电压值时， 输出电压会发生突变。输出电压会发生突变。 电路有两个阈值电压。电路有两个阈值电压。 输入信号增加和减少时，电路的阈值电压分输入信号增加和减少时，电路的阈值电压分 别是正向阈值电压别是正向阈值电压（VT+）和负向阈值电压（）和负向阈值电压（VT-） 。同相输出施密特触发器同相输出施密特触发器反相输出施密特触发器反相输出施密特触发器 1 vI vO 1 vI vO O vI vo VT VT+ VOH

24、VOL oVT+ vO VOH VOL VT- - vI 施密特触发器有两个稳定状态，两个稳定状态之间的转换需要触施密特触发器有两个稳定状态，两个稳定状态之间的转换需要触 发信号触发；发信号触发；汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 1、电路组成、电路组成2、工作原理、工作原理 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 I18.2.1 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O11I212I1vRRRvRRRv2 R1 R2 I为三角波为三角波 假定：假定： 2THDDVV 叠加原理叠加原理汕头大学工学院汕头大学工学院 数字

25、电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 vI1O211I2121I RRRRRR00 1(1) I上升，上升， I1上升。上升。vI1=0， = 0VvO正向阈值电压正向阈值电压 (VT+)： I 值在增值在增加过程中，使输出电压产生跳变加过程中，使输出电压产生跳变时所对应时所对应 I 的值。的值。只要只要 I1 VTH，I1 (4) 当当I下降下降, 也下降也下降则保持则保持 =VOHo当当 =VTH，电路产生如下正反馈，电路产生如下正反馈 ： I1oOHvV负向阈值电压负向阈值电压 (VT-)： I 值在减小值在减小过程中，使

26、输出电压产生跳变时过程中，使输出电压产生跳变时所对应的所对应的 I 的值。的值。状态发生转变状态发生转变0O211I2121I RRRRRRI1THT-DD1RRVVVRRRR211221T-TH2(1)RVVR汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 1T-TH2(1)RVVR11TT-THDD222TRRVVVVVRR回差电压回差电压(触发窗触发窗) VT：正向阈值电压与负向阈值电压之差。：正向阈值电压与负向阈值电压之差。同相输出施密特触发器同相输出施密特触发器 1 vI vO oVT+ vO VOH VOL VT- - vI TH21+T1V)

27、RR(V 正向阈值电压：正向阈值电压：负向阈值电压：负向阈值电压：定义：定义：通过调节通过调节R1和和R2的比值可以调节回差电压的大小的比值可以调节回差电压的大小汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 7.5V)100k50k5V(1=+=VRR+1=VTH21+T)(V52=VRR=VTH21T.)-(1-回差电压回差电压(触发窗触发窗)决定了施密特触决定了施密特触发器输出波形的脉冲宽度。发器输出波形的脉冲宽度。因此可通过调节因此可通过调节R1和和R2的比值控的比值控制脉冲波形的输出。制脉冲波形的输出。汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电

28、路 2014-2015 秋季学期秋季学期 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 vI1 1 v vo ov vI I 传传输输特性曲线特性曲线 工作波形工作波形 vI VT VT O vO VDD O t t vO VDD O VT VT vI 逻辑符号逻辑符号汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 8.2.2 集成施密特触发器集成施密特触发器 CC40106 vI vO vO， VDD TP1 TP2 TP3 TN5 TN4 TN6 vS2 vS5 TP7 TN8 TP9 TN10 TN12 TP11 VDD 施施密密特特电电路路

29、整整形形电电路路 输输出出电电路路 1 vI vO CC40106电路图电路图汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 8.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用 o vI vO1 VOH VOL VT+VT_ vO VOH VOL 0 t tWo vI t v vT T+ +v vT T- - 1 vI vO 1. 1. 波形变换波形变换 利用施密特触发器可将边沿变化缓慢的周期性信号变为边沿陡峭的矩利用施密特触发器可将边沿变化缓慢的周期性信号变为边沿陡峭的矩形脉冲信号。形脉冲信号。汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-20

30、15 秋季学期秋季学期 vI VT+ VT 0 t vO VOH VOL 0 t (b) vO vI 1 2. 对波形的整形对波形的整形 vO vI 1 vI VT+ VT 0 t vO VOH VOL 0 t (a) 利用施密特电路进行脉冲的整形。利用施密特电路进行脉冲的整形。汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 1 v vo ov vI I合理选择回差电压，可消除干扰信号。合理选择回差电压，可消除干扰信号。 3. 3. 消除干扰信号消除干扰信号otOViVto+TV-TVotOViVto+TV-TV o VT+ vO VOH VOL VT-

31、汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 VT- vI 0 VT+ 0 t vO VO H VO L 0 1 o oI I4. 幅度鉴别幅度鉴别 o VT+ vO VOH VOL VT- - vI 找到两个波峰。找到两个波峰。通过调整阈值电压，可鉴别不同的通过调整阈值电压，可鉴别不同的幅度。幅度。汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 5. 用施密特触发器构成单稳态触发器用施密特触发器构成单稳态触发器iVOVRCiVtAVtOVt稳稳态态暂暂稳稳态态wT VAVDDVT+VT-6. 用施密特触发器构成多谐

32、震荡器用施密特触发器构成多谐震荡器 汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 8.3.1 由门电路组成的多谐振荡器8.3.2 用施密特触发器构成波形产生电路8.3.3 石英晶体振荡器8.3 多谐振荡器多谐振荡器汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 开关电路 RC延时环节多谐振荡器的基本组成：多谐振荡器的基本组成：开关器件开关器件(如如MOS管管)：产生高、低电平：产生高、低电平反馈延迟环节反馈延迟环节(RC电路电路)：利用利用RC电路的充放电特性实现延时，电路的充放电特性实现延时，输出电压经延时后，反馈

33、到开关器件输入端，从而改变电路输出电压经延时后，反馈到开关器件输入端，从而改变电路的输出状态，以获得脉冲波形输出。的输出状态，以获得脉冲波形输出。概述概述 多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加触发信号便可多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加触发信号便可自动产生一定频率、一定幅度的矩形脉冲输出，常作为脉冲信号自动产生一定频率、一定幅度的矩形脉冲输出，常作为脉冲信号源。电路没有稳态源。电路没有稳态( (无稳态电路无稳态电路) )，输出在两个暂稳态之间自动交，输出在两个暂稳态之间自动交替变化。替变化。汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 1.

34、电路组成电路组成 vID1 D2 TP TN vO1 R C D4 D3 TP TN vOG1 G2 +VDD VC 1 1 vI vO1 vO C R G1 G2 原理图原理图( (含保护二极管含保护二极管) )若若o1 =1, o =vI=0 时，电容充电时，电容充电, I增加增加;若若o1 =0, o =vI=1 时，电容放电时，电容放电, I下降下降;o1与与o反相，电容接在反相，电容接在o与与I之间之间:8.3.1 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CMOSCMOS门电路组成的多谐振荡器门电路组成的多谐振荡器汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 201

35、4-2015 秋季学期秋季学期 2. 工作原理工作原理 (无稳态电路无稳态电路)DDTH0O 2NFFVVVV假定假定 电路初态：电路初态：=1vO1=0vO2vC= 0V电容充电电容充电vCvIvI当当=VTH 时，时，迅速使迅速使G1导通、导通、 G2截止截止电路进入第二暂态电路进入第二暂态vO2=1vO1=0=0vO 1=1vO（1 1）第一暂稳态（初态）电路将自动跳转到第二暂稳态）第一暂稳态（初态）电路将自动跳转到第二暂稳态vIvO1vO2 G1 G2 VDD TP D3 TP D1 充充 电电 vI D2 TN TN vO1 vO2 D4 R C vIVDDVTH0ttvOVDD0汕

36、头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 (2) (2) 第二暂稳态，电容放电，电路自动翻转到第一暂稳态第二暂稳态，电容放电，电路自动翻转到第一暂稳态电容放电电容放电vCvIvI当当=VTH 时时，迅速使得迅速使得G1截止、截止、G2导通导通电路返回第一暂稳态电路返回第一暂稳态O2=0 O1=1vIvO1vO2 G1 G2 VDD TP D3 TP D1 放放电电 vI D2 TN TN vO1 vO2 D4 R C vI VTH O VDD V V t vO2 VDD O T1 T2 t1 t2 第第一一 暂暂稳稳态态 第第二二 暂暂稳稳态态 t 汕

37、头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 TRC1n41.4RC 由门电路组成的多谐振荡器的振荡由门电路组成的多谐振荡器的振荡周期周期T取决于取决于R、C电路和电路和 VTH，容，容易受温度、电源电压及干扰的影响，易受温度、电源电压及干扰的影响，频率稳定性较差。频率稳定性较差。 3. 振荡周期的计算振荡周期的计算 (根据根据RC电路过渡过程的分析电路过渡过程的分析)THDDDD1lnVVVRCT THDD2n1VVRCT vI(0+) 0；vC( ) VDD =RC, t = t2-t1T1 :vI(0+) VDD ；vC( ) 0 =RC, t =

38、t3-t2T2 : THTHDD2DD21n1V)VV(VRCTTT vI VTH O VDD V V t vO2 VDD O T1 T2 t1 t2 第第一一 暂暂稳稳态态 第第二二 暂暂稳稳态态 t 汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 v vo ov vI IV VT+T+V VT_T_V VOLOLV VOHOHT T1 1T T2 20 0t t0 0t t12DDTT+DDTTDDTT+DDTT-lnln()lnTTTVVVRCRCRVVVVVCVVVV C Cv vo ov vI IR R1 18.3.2 用施密特触发器构成波形产生

39、电路用施密特触发器构成波形产生电路将施密特触发器的输出端经将施密特触发器的输出端经RC电路接回到输入端电路接回到输入端汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 8.4 555定时器及其应用定时器及其应用 汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 555定时器是一种应用方便的中规模集成电路，集模拟、数字于定时器是一种应用方便的中规模集成电路，集模拟、数字于一体。利用它可以方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多一体。利用它可以方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器，广泛应用于信号的产生、变换、控制与

40、检测。谐振荡器，广泛应用于信号的产生、变换、控制与检测。 电阻分压器电阻分压器电压比较器电压比较器基本基本SR锁存器锁存器输出缓冲反相器输出缓冲反相器集电极开路输出三极管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)G1、电路结构、电路结构8.4.1 555定时器定时器55512348765逻辑符号逻辑符号汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 2、工作原理、工作原理 VCC 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2

41、 5k v O T S R RD & & & 1 G vO 不变不变不变不变1导通导通01截止截止11导通导通00放电放电管管T输出输出(VO)复位复位(RD)触发输入触发输入(VI2)阈值输入阈值输入(VI1)输输 出出输输 入入CC31V CC31V CC31V CC32V CC32V CC32V 汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 3、555定时器功能表定时器功能表不变不变不变不变1导通导通01截止截止11导通导通00放电管放电管T输出输出(VO)复位复位(RD)触发输入触发输入(VI2)阈值输入阈值输入(VI1)

42、输输 出出输输 入入CC31V CC31V CC31V CC32V CC32V CC32V 汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 VCC 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G (3vvI8.4.2 用用555定时器组成施密特触发器定时器组成施密特触发器将将555定时器的阈值输入端和触发输入端相接，便构成施密特触发定时器的阈值输入端和触发输入端相接，便构成施密特触发器。器。R7ViV0C=0.01uF8 462351VCC555汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电

43、路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 VCC 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G (3vvItiVtOVCCV31CCV32 o vI vO VOH VOL VT+VT_汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 t 1 3 VCC 2 3 VCC vI 0 t vO 1 VO H 0 o vI vO VOH VOL VT+VT_汕头大学工学院汕头大学工学院 数字电路数字电路 2014-2015 秋季学期秋季学期 1、电路结构、电路结构VCC VCC vI R vO 0.01 F C vC 8 4 555 7 6 2