第十章脉冲波形的产生和整形2

1、10.3 单稳态触发器特点：有一个稳态和一个暂稳态。10.3.1 用门电路构成的单稳态触发器0,0OIVV时稳态：一、微分型（G1和G2为CMOS门）在外界触发信号作用下，能从稳态暂稳态，维持一段时间后自动返回稳态。暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数。DDTHOLDDOHVVVVV210,210,0,0,(),IdIDDOODDCVVVVVVV1）稳态下：上无电压；121,1,0,IdOIOOOVVVVVVCV2） 加 触 发 信 号电 路 迅 速 进 入 暂 稳 态开 始 充 电1. 原理分析由于电路的输出由于电路的输出uO只反映输入波形只反映输入波形uI的突变部分，故称为微分电路。的突

2、变部分，故称为微分电路。0,0OIVV时稳态：VDDT5CRG1VI2若VI2不为高时，则VDD会充电直到G2=0充电至VI2 =VTH ，时， VI2引起正反馈VVVOOI12电路迅速返回稳态V VO O=0, =0, V VO1 O1 = =V VDD DD , ,C C 放电至没有电压,恢复稳态。VDDT5CRG1VI2C充电电路的时间。充电至从时间）等于输出脉冲宽度（THIOVVV0122、性能参数计算输出脉宽：（根据根据三要素法三要素法）输出脉冲宽度输出脉冲宽度tW)0(2Iv充电过程中，充电过程中，2Iv从从上升到上升到VTH所需的时间。所需的时间。根据根据三要素法三要素法：),(

3、),0(22IIvvtIIIIevvvtv)()0()()(2222)()()0()(ln2222tvvvvtIIII得：当当wtt 时，时，THIVtv )(2THIIIwVVVVt)()0()(ln222vItvO1tvI2VTHtvOt tW 充充放放200lnlnln)()()()(RCVVVRCVVVVRCtTHDDDDtwRCVVVDDCC,0)()0(rewdONONDretttCRCRrRt)()/)(53531充电过程充电过程放电过程放电过程1、原理分析（b）可将矩形波变换为三角波。（条件）可将矩形波变换为三角波。（条件RCt w）（c） 输出波形输出波形uO的边沿变差了。的

4、边沿变差了。（如果（如果RCt w，即不满足积分电路的条件），即不满足积分电路的条件）二、积分型G1和G2为TTL门1, 0*OIVV稳态下：；稳态下：OHAOHOOIVVVVVV),( ,*110开始放电；进入暂稳态，后，CVVVOOI, 0, 0*1返回稳态；后，当放至,*1OTHAVVV恢复初始态；重新充电至后，,*OHIVCV , 1, 0OIVV稳态：2. 性能参数计算输出脉宽：开始放电；，后，进入暂态CVVVVOOTHI, 00,*1DDTHOLDDOHVVVVV210,DDAVV)0(放电过程中，放电过程中，AV从从下降到下降到VTH所需的时间。所需的时间。根据根据三要素法三要素

5、法：,)()0(CCVVtCCCtCevvvv)()0()()()()()0()(lntvvvvtCCCC得：当当wtt 时，时，THtCVv)(69. 02ln00ln)()0()(THDDTHCCCwVVVVVVtCRRVVVOCDDC)(,0,)()0(输出脉冲宽度输出脉冲宽度tWCAVV CRRtOre)(53(VDDCRVO1=1VA充电ROVDDT4CRG1RVO1=1VA充电RO触发脉冲的宽度分辨率的响应时间：TRreTRdtttt充电过程充电过程微分型单稳控制附加电路10.3.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器（不讲）（不讲）电路结构与工作原理 (74 121)微分型微分型稳

6、态为稳态为0VCC不可重复触发型不可重复触发型(1)上升沿触发上升沿触发(2)下降沿触发下降沿触发当当A1A2=0时，时，B上升沿触发上升沿触发当当B=1，A1(或或A2)=1时，时，A2(或或A1)下降沿触发下降沿触发200lnlnln)()()()(RCVVVRCVVVVRCtTHCCCCtwCext Rext Rin VCCA1A2BvOvOGNDVCCCext16710119145341Rext(3)暂稳时间可调暂稳时间可调2lnextextwCRT （2）. 外接电容外接电容Cext，外接电阻，外接电阻Rext2lnintextwCRT （1）.外接电容外接电容Cext，内部电阻，内

7、部电阻RintCext Rext Rin VCCA1A2BvOvOGNDVCCC167101191453411011914Rint1011914RintCextRext1011914RintCext2lnextextwCRT （3）外接电容）外接电容Cext，外接电阻，外接电阻Rext2lnintextwCRT （4）外接电容）外接电容Cext，内部电阻，内部电阻Rint可重复触发？可重复触发？不可重复触发？不可重复触发？可重复触发型：可重复触发型：如果在暂稳态尚未结束时，又来一个触发脉冲，如果在暂稳态尚未结束时，又来一个触发脉冲，可在引发一个暂稳态。可在引发一个暂稳态。 74122、7412

8、3不可重复触发型：不可重复触发型：在暂稳态尚未结束时，又来一个触发脉冲，在暂稳态尚未结束时，又来一个触发脉冲，此脉冲不会引发新的暂稳态。此脉冲不会引发新的暂稳态。 74121、74221vItvOtttWtWvO可重复触发可重复触发不可重复触发不可重复触发6.3.36.3.3单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用 1. 脉冲延时单稳态触发器的主要应用是整形、定时和延时。 如果需要延迟脉冲的触发时间，可利用单稳电路来实现。 单稳电路的延时作用 uO的下降沿比的下降沿比uI的下降沿延迟了的下降沿延迟了tw的时间。的时间。 2.脉冲定时 单稳态触发器能够产生一定宽度tw的矩形脉冲，利用这个脉冲去控制某

9、一电路，则可使它在tw时间内动作(或者不动作)。 脉冲定时10.4 多谐振荡器（自激振荡，不需要外加触发信号）10.4.1 对称式多谐振荡器一、工作原理（TTL）(1)静态（未振荡）时应是不稳定的开始放电。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212122!11,)2(CCVVVVVVVOOOIOIIV02=1时，-+-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,)(-+-+二、电压波形三、振荡频率计算的时间从充电开始到充至

10、的时间从充电开始到充至THITHIVVVVT21三要素法开始放电。开始充电，电路进入第一个暂稳态21,) 1 (CC21212FEFFOHBECCOHERRRRRRVVVVV/)(THEIKEEVVVVCRTlnC1C1VBEVOHVCC+-+-+R1电路有对称性，同理另一暂态计算相同开始放电。开始充电，电路进入第二个暂稳态12,)2(CCCRVVVVEECIKC,)()0(VE1C1REVIKTHEIKEEVVVVCRTln2电路总周期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12122112IOOOIIT

11、HIVCVVVVVVV,)(开始充电电路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,)(THIVV1310.4.2 非对称式多谐振荡器(不讲)一、工作原理（CMOS）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)()()0()(lntwVVVVRCt10.4.3 环形振荡器一、最简单的环形振荡器。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1GC二、实用的环形振荡器（不讲）

12、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,TDDTDDTDDTDDVVVVRCVVVVRCTTTlnln21TDDTDDTDDTDDVVVVCRVVVVCRTTTlnln122110.4.4 用施密特触发器构成的多谐振荡器)()()0()(lntwVVVVRCt年美国 卡第提出用石英压电效应调制电磁振荡的频率。 巴黎广播电台首先用严济慈制作的石英振荡片实现了无线电播音中的稳频，随后各国相继采用，使无线广播振荡电磁回路稳频成为压电晶体的最重要应用之一。10.4.5 石英晶体多谐振荡器10.5 555定时器及其应用10.5.1 555定时器 （数/模混合IC）一

13、、电路结构及工作原理由电压比较器（C1,C2）触发器输出缓冲器（G3,G4）OC输出的三极管（TD）组成由电源和三个5K的电阻构成分压电路电路结构CCICCIVVVV31,32210DR时，G3=10OV，G4=0,时, 1DR, 01, 021QVVCC导通，DT0OV,321CCIVV CCIVV312,01, 121（保持）QVVCC0OV,321CCIVV CCIVV312, 10, 121QVVCC截止，DT1OV,312CCIVV,321CCIVV, 10, 021QQVVCC截止，DT电路工作原理入的关系）二、功能表（输出与输输 入输 出0XX0导通10导通1不变不变11截止11

14、截止CCV32CCV31CCV32CCV32CCV32CCV31CCV31CCV31DR1IV2IVOVDT输 入输 出0XX0导通10导通1不变不变11截止11截止CCV32CCV31CCV32CCV32CCV32CCV31CCV31CCV31DR1IV2IVOVDT?,TIVV值使电路状态发生转变的10.5.2 用555定时器接成施密特触发器工作原理?,TIVV值使电路状态发生转变的?,TIVV值使电路状态发生转变的CCTIVVV31,值使电路状态发生转变的CCV32CCV32, 01, 021QVVCC导通，DT0OVCCIIIVVVV3221,3121CCIIIVVVV, 10, 12

15、1QVVCC截止，DT1OVCCIIIVVVV3121, 10, 121QVVCC截止，DT1OVCCICCVVV3132,01, 121（保持）QVVCC1OV输 入输 出0XX0导通10导通1不变不变11截止11截止CCV32CCV31CCV32CCV32CCV32CCV31CCV31CCV31DR1IV2IVOVDT10.5.3 用555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：0110032101100) 131() 1(211212QVVCTQVVVCTQQVVVTQVVVCCDCCCCDCCCDCCCI0, 0, 1放电为此时，导通稳态：CTVVDOI用555定时器接成单稳态触发器）已经回到高于时（假定此时充至当CCICCCVVVV3132保持开始放电至导通则01100102121QVVCTQVVCCDCC,开始充电截止则降至只要触发时CTQVVVVVDCCCCII,10131213320lnlnRCVVVRCtCCCCCCw的宽度有何要求？对IV的宽度过宽？若IV性能参数：暂稳态输出的宽度)()()0()(lntvvvvtIIII输 入输 出0XX0导通10导通1不变不变11截止11截止CCV32CCV31CCV32CCV32CCV32CCV31CCV31CCV31D