zch09脉冲波形的产生与变换xp

1、18 脉冲波形的产生与变换8.4 多谐振荡器（由CMOS门）8.3 单稳态触发器8.2 施密特触发器（由CMOS门）8.1 555定时器及其应用 2多谐振荡器 -用于产生脉冲单稳态触发器-用于脉冲波形的变换和定时施密特触发器-用于脉冲波形的变换，尤其是 将模拟量转换成数字波形8 脉冲波形的产生与变换3 教学基本要求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。掌握多谐、单稳、施密特电路的逻辑功能及主要指标计算。掌握555定时器的工作原理。掌握由555定时器组成的多谐、单稳、施密特电路工作原理及外接参数及电路指标的计算。8 脉冲波形的产生与变换48.1 555定时器及其应用

2、 *8.1.1 555定时器8.1.2 定时器应用举例 电路的组成二、 用555定时器组成单稳态触发器 一、 用555定时器组成多谐振荡器 三、 用555定时器组成施密特触发器 工作原理 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。 5 8.1.1 555定时器 电路的组成 工作原理导通00截止11导通01保持1保持截止禁止1阈值vI1触发vI2复位RD输出vO放电T101010110016 8.1.1 555定时器一、 多谐振荡器电路1、电路的组成 ；2、工作原理 ；3、技术指标7 一、 用555

3、定时器组成多谐振荡器 8.1.2 定时器应用R1R2v 2 3 VCC 1 3 VCC vC 0 t1 t2 tPLtPHtPL=R2C1n20.7R2C tpH = (R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C 不变不变导通0截止1导通0 T VOVI2VI1输 出输 入截止导通8 一、 用555定时器组成多谐振荡器 8.1.2 定时器应用v 2 3 VCC 1 3 VCC vC 0 t1 t2 tPLtPHtPL=R2C1n20.7R2C tpH = (R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C 9tPL=RBC1n20.7RBC tpH = RAC1n20.7RAC 占空比可调 用555

4、定时器组成多谐振荡器 8.1.2 定时器应用举例10 8.1.2 定时器应用三、 施密特电路1、电路的组成 ；2、工作原理 ；3、技术指标11 8.1.3 定时器应用举例 用555定时器组成施密特触发器 不变不变导通0截止1导通0 T VOVI2VI1输 出输 入013VCC23VCCvIvOVOH128.1 单稳态触发器二、单稳态触发器电路1、电路的组成 ；2、工作原理 ；3、技术指标13 t vO VOH o vI o t vC o 1 3 VCC 2 3 VCC t t2 t1 0 8.1.2 定时器应用C1_C2+不变不变导通0截止1导通0 T VOVI2VI1输 出输 入b、当输入信

5、号下降沿到达时, 电路进入暂稳态 C1+tWtw=RC1n31.1RC c、电容放电, 电路自动返回到稳态 1、工作原理142、用555定时器组成可重复触发单稳，即心电信号检测器55576218435RR1CT+-vovIVCC0.01 F8.1.2 定时器应用*电容器上电压大于2VCC/3、RSFF置0，电路输出为0，电容器放电为0， 。 158.4 多谐振荡器 组成特点: 开关电路 - 如门电路、电压比较器等，产生高、低电平； 反馈延迟环节 -将输出电压恰当地反馈给开关器件使之改变输出状态； 多谐振荡器是一种自激振荡器， 电路在接通电源后，无需外加触发信号就能产生一定频率和幅值的矩形波、脉

6、冲波或方波。 无稳态：输出 Q 从0、1、0，两个状态都是暂稳。开关电路 延时环节8.4.1 门电路组成的多谐振荡器8.4.2 石英晶体振荡器 电路的组成及工作原理 振荡周期的计算16附： CMOS反相器的传输特性iD+VDDB1G1D1S1+uI -uOTNTPB2D2S2G2VSSABCDEFUTNVDDUTHUTP0uO /VuI /V转折电压阈值电压：UTH阈值电压:UTH =0.5( VDD)17 8.4.1 门电路组成的多谐振荡器 1. 电路组成及工作原理图9.1.1 由CMOS门电路组成的多谐振荡器VC 组成特点: 开关电路 - 如门电路、电压比较器等，产生高、低电平； 反馈延迟

7、环节 -将输出电压恰当地反馈给开关器件使之改变输出状态；01010118 8.4.1 门电路组成的多谐振荡器 1. 电路组成及工作原理VC设vI = 0, vo1=1, vo2=0010vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0vI vTH vo1 vo2(1) 第一暂稳态及电路的翻转 101进入 第二暂稳态 19 8.4.1 门电路组成的多谐振荡器 1. 电路组成及工作原理VC010vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0vI vTH vo1 vo2(1) 第一暂稳态及电路的翻转 101(2) 第二暂稳态及电路的翻转 回到 第一暂稳态 2. 振荡周期T的计算TT2T120 2. 振

8、荡周期T的计算vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0TT2T1T=T1(充电)+T2(放电) 8.4.1 门电路组成的多谐振荡器TRC1n41.4RC 周期T取决于RC 和 Vth，频率稳定性较差。 21工作原理： 8.4.2 石英晶体振荡器特点：频率稳定，精度高。1. 符号和选频特性符号当 f = f0 时,电抗 X = 0fXf0电感性电容性2. 石英晶体多谐振荡器1. 反相器静态工作在转折区（放大）2. 石英晶体 X = 0, 回路构成正反馈;电阻取值范围：TTL反相器：R1= R2 = 0.7 2 kCMOS反相器：R1= R2 =10 100 M223. CMOS 石英晶体多

9、谐振荡器为保证 CMOS 反相器静态时工作在转折区，偏置电阻RF 取值为 :RF =10 100 MC1RFC2uo11100 M20 pF5 50 pF f0 8.4.2 石英晶体振荡器4. 秒信号发生器RC1C211C1C1C1C1FF0FF1FF14FF15Q0Q1Q14Q15T触发器32768 Hz16384 Hz1 Hz2 Hz23 石英晶体振荡器应用248.2 施密特触发器 8.2.1 门电路组成的施密特触发器 8.2.2 集成施密特触发器 8.2.3 施密特触发器的应用工作特点： 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

10、。 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 。vovIvovI迟滞比较器25普通反相器和施密特反相器的比较AY1普通反相器uAUTHuY?TTL：1.4 VCMOS：施密特反相器AYuAUT+UT上限阈值电压下限阈值电压uY回差电压：8.2 施密特触发器26UTH?TTL：1.4 VCMOS：UT+UT上限阈值电压下限阈值电压回差电压：8.2 施密特触发器27UT+UT上限阈值电压下限阈值电压回差电压：8.2 施密特触发器28 8.2.2 集成施密特触发器CMOS 集成施密特触发器CC401061A1Y2A2Y3A3Y6A6Y5A5Y4A4

11、YVDDVSS1234567141312111098CC40933A3B3Y4Y4A4BVDDVSS12345671413121110 9 81A1Y1B2A2Y2BTTL 集成施密特触发器（7414）29 8.2.3 施密特触发器的应用1. 波形的整形及变换 vovIvovT2vT1ttt合理选择回差电压，可消除干扰信号。 为去掉干扰信号回差电压应如何选择？30 2. 幅度鉴别 8.2.3 施密特触发器的应用vovI00ttVth(VT+)31 3. 多谐振荡器 8.2.3 施密特触发器的应用CvovIR1vovIVT+VT_VOLVOHT1T20t0t328.3 单稳态触发器 电路有一个稳

12、态，一个暂稳态。 外来触发脉冲使：电路由稳态暂稳态稳态。 暂稳态的持续时间仅仅决定于电路中RC的参数。性能特点：8.3.1 门电路组成的微分型单稳态触发器8.3.2 集成单稳态触发器8.3.3 单稳态触发器的应用用途:定时：产生一定宽度的方波。延时：将输入信号延迟一定时间后输出。整形：把不规则波形变为宽度、幅度都相等的脉冲。33 8.3.1 门电路组成的微分型单稳态触发器 1. 电路vO1vO2vcRvI&CMOS与非门构成的微分型单稳态触发器（图9.2.1a） CMOS或非门构成的微分型单稳态触发器（图9.2.1b） vO1vO2vcvIRVDD34 2. 工作原理 8.3.1 门电路组成的

13、微分型单稳态触发器vO1vO2vcvIRVDD稳态 a)无触发信号电路处于稳态 01001暂稳态b)外加触发信号进入暂稳态100110c)电容充电暂稳态自动稳态003. 主要参数的计算稳态 35vOvItwtw8.3.2 集成单稳态触发器 基本形式：外接定时元件电容C，电阻R（有的内含电阻）触发信号的形式：正沿触发、负沿触发具有两个对称互补输出端 Q 和 /Q定时周期通常在几十纳秒到数百毫秒之间集成单稳型号：非可重复触发型：如LS121、LS221可重复触发型：如LS122、LS123、MC14538不可重复触发vOvItwtw被重复触发36 1. 不可重复触发的集成单稳态触发器 电路结构74121触发信号控制电路窄脉冲形成微分型单稳触发器输出缓冲37 工作原理 1. 不可重复触发的集成单稳态触发器74121关键: 窄脉冲形成不可重复触发稳态 0100101A1 A2 B Q Q 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1011暂稳态微分型单稳触发器00111010稳态