齐鲁医学数电-07-脉冲波形的变换与产生资料

8脉冲波形的变换与产生基本要求2、理解555定时器的工作原理，掌握其应用。※1、了解门电路组成的单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器的电路组成，理解其工作原理和应用；1数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第1页!概述1、单元电路类型:(1)单稳态触发器——定时、延时，消除噪声(2)施密特触发器——滤波整形，波形变换(3)多谐振荡器——产生矩形波，时钟脉冲波(4)555定时器——多用途器件2、电路结构特点：(1)含有开关元件——各种门电路——产生高低电平(2)含有储能元件——阻容延时元件等3、电路工作特点：开关元件的状态转换导致电路的过渡过程4、分析方法:波形图分析法※2数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第2页!1、门坎电平（阈值电压)：VTHTTL与非门一般而言，开门电平(VON)和关门电平(VOFF)不相等。为分析方便，将其理想化处理，引入门坎电平（或阈值电平）的概念，记为VTH。TTL与非门或反相器的电压传输特性为：TTL与非门的VTH=1.4V；预备知识：开门电平VON：使与非门开通的输入高电平的最小值。关门电平VOFF：使与非门关闭的输入低电平的最大值。输出高电平（逻辑1）——与非门关闭输出低电平（逻辑0）——与非门开通3数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第3页!2、TTL与非门的输出等效电路：&输出为高电平（与非门关闭）时：3.6VRo100ΩvOH输出为低电平（与非门开通）时：0.3VvOL输出电阻4数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第4页!ROFF=0.85kΩRON=2.5kΩR<ROFF与非门关闭，输出高电平；R>RON与非门开通，输出低电平。※关门电阻开门电阻

※而对于CMOS门电路而言：(1)输入端不许悬空；(2)输入端经电阻接电源时，与接逻辑高电平等效；(3)输入端经电阻接地时，与接逻辑低电平等效。74LS系列：RON=9kΩ5数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第5页!8.1单稳态触发器1)电路有一个稳态、一个暂稳态;2)在外加触发信号的作用下，电路由稳态翻转到暂稳态；3)经过一段时间，电路将自动由暂稳态返回到稳态；4)暂态的持续时间只取决于电路参数，而与所加触发信号的宽度无关。与基本SR触发器区别！单稳态触发器的特点：注意:——后者为双稳态电路※6数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第6页!vIvO1vI2vO(1)vI未加单正脉冲vI=0稳态时C开路vI2=1→vO=00V01012、或非门组成的微分型单稳态触发器的工作原理※电容两端电压相等，vC=0V电路处于稳态≥1≥1vO1vOG2G1vIVDDvI2RC+－→vO1=VDD•7数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第7页!vIvO1vI2vO≥1≥1vO1vOG2G1vIVDDvI2(3)VDD经R向电容C充电，vI2逐渐升高；0VTH(4)当vI2↑≥阈值电压Vth时，电路状态将发生突变：※+－8数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第8页!≥1≥1vO1vOG2G1vIVDDvI2VTH+－VDD+Δ+VDD+VTHvIvO1vI2vO(5)恢复过程:电路返回稳态:vI=0vI2=VDDvO=0vO1=1电容放电，vC恢复到稳态值;等待下一次触发※特点:输入窄脉冲，输出宽脉冲。9数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第9页!(2)恢复时间tre0tre一般认为经过(3~5)RC时间，电容已经放电完毕，即：(3)最大工作频率：则，触发脉冲的间隔(周期)最小不能小于tw+tre，即：Tmin>tw+treVDD+VTHvRvOVTHVDD+Δ+tW※tre=(3~5)RC10数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第10页!补充：积分型单稳态触发器工作原理：1)稳态：

vI=0，未加触发正脉冲G1、G2封锁,vO1=vO=1；2)vI加触发正脉冲,电路由稳态变为暂态：vI

G1开启,vO1由1

0∵vc=1不能突变，G2全1出0，vO由1

0两个与非门+RC积分电路※011100vIvOG1G2vcvO11&RvO1经R向C充电至vc=vO1=111数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第11页!vIvO1vcvO稳态触发电容放电输出翻转输入消失电容充电恢复稳态tI波形图tWvIvOG1G2vcvO1&1特点:输入宽脉冲，输出窄脉冲。※1234

567

12数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第12页!(1)∵电路中无反馈∴电路状态转换过程较慢输出波形上升沿较差，(2)电路要正常工作必须tpi

>tW适用于宽脉冲触发的电路。vIvOG1G2vcvO11&RC两点说明：为此，后面再加一级整形电路。触发脉冲最小周期Tmin>5RC※vO1vcvO1234567tWtpitW13数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第13页!分为可重复触发和不可重复触发两类。不可重复触发型——电路进入暂稳态(被触发状态)时，不受触发输入影响，只有返回稳态后才可以被再次触发。可重复触发型——电路在暂稳态中仍然可以接受输入，可以被重复触发，每触发一次，电路暂稳态会继续保持tW。不可重复触发tWtWtWtW可重复触发tΔ（74121、74221、74LS221）（74122、74123、74LS122）※8.1.2集成单稳态触发器14数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第14页!Rext/Cext,Cext,Rint外接电阻/电容/内接电阻引脚QNCA1A2BQGNDVCCNCNCNCRext/CextCextRint741211234567141312111098A1、A2、B触发输入Q、Q输出74121功能表HHA1A2BQLHLLHLLLHHHLHHHHHHLL不可触发下降沿触发上升沿触发(2)引脚图和功能表※15数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第15页!外接电容接在10，11引脚(Cext,Rext/Cext)之间，如果C有极性，正极接10脚(Cext)若使用内部电阻(2k)，把9引脚(Rint)接VCC若使用外部电阻(1.4~40k)，电阻两端分别接11,14脚(Rext,VCC)输出脉冲宽度tw=0.7RC(4)定时方式：外接电阻内部电阻※+－+－16数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第16页!

vO的上升沿相对于vI的上升沿延迟了tW1的时间，其宽度由R1、C1决定！2、延时—将输入信号延迟一定时间之后输出。17数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第17页!8.2施密特触发器具有两个稳态；电路状态的转换与维持均依赖于外加触发电平，输入电压在某一点上会导致输出电压的突变；输入信号电压上升和下降对应的阈值电压不同。※VT+VT-vIvOvIvOVT+VT-输入信号为上升趋势的电压，对应阈值电压VT+输入信号为下降趋势的电压，对应阈值电压VT-电压传输特性具有滞回特性：VT+VT-－△VT=称为回差电路特点：18数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第18页!(1)当vI=0V时G1门截止，G2门导通

vO=0V。设输入为三角波由此求得正阈值电压VT+2、工作原理：tvIVTHVT+VT+VTHvI1=vI从0V逐渐↑,只要vI1<VTH，即vI<VT+时，vO=0V不变。tvOvIvOvO1vI1R1R211G1G2vI从0V逐渐↑,当vI上升到使vI1=VTH时19数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第19页!tvIVTHVT+tvOVT-(4)vI继续↓，当vI≤VT-时，电路发生如下正反馈过程：vI1↓

vo1↑

vo↓

电路状态很快转换为vo=0V。(5)vI↓↓，到达最小值后上升，只要vI<VT+，vO=0V不变。··············重复上述过程，电路输出矩形波。三角波矩形波若输入为三角波，※波形变换vIvOvO1vI1R1R211G1G220数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第20页!8.2.3施密特触发器的应用：1、波形变换vItvOtVT+VT-VT+VT-vItvOt正弦波矩形波三角波矩形波※1vIvO21数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第21页!vItvOtVT+VT-可以调节VT+作为鉴别门限※(3)幅度鉴别：去除幅度小于某个值的脉冲，只要调节VT+的值即可。1vIvO22数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第22页!8.3.1门电路组成的多谐振荡器1、电路组成：G1、G1：CMOS反相器——开关器件；R、C：延时环节兼作反馈网络。※vO2G1G2vO1vI11RC•••

vID1

D2

TP

TN

vO1

R

C

D4

D3

TP

TN

vOG1

G2

+VDD

VC23数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第23页!(3)当vI上升至VTH时,门电路G1发生状态翻转，

vO1=0

vO2=VDD电容两端电压不能突变vC=VTH

vI=vO2+vC=VDD+VTH对CMOS门电路而言，VTH=1/2VDD,vI应该上升到1.5VDD，但是由于保护二极管的作用，vI不能上升那么高，仅到达VDD+ΔV++-0VTH※VDDVTHvIvO1vO2VDDVDDtttVDD+ΔV+VDD+VTHvO2G1G2vO1vI11RC•••24数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第24页!(5)当vI下降到VTH,门电路G1再次发生状态变化vO1=VDD,vO2=0此时vC=VDD-VTH,电容电压不能突变vI=VTH-VDD=-(VDD-VTH)CMOS门电路-(VDD-VTH)=-1/2VDD,由于保护二极管的作用，vI只能下降到-ΔV-※VDDVTHvIvO1vO2VDDVDDtttVDD+ΔV+－ΔV-+-vO2G1G2vO1vI11RC•••25数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第25页!3、振荡频率计算：由RC电路的瞬态响应(三要素法)：vO1vO2vIRC根据vI求tt1t2T1T2VDDVTHvIvO2VDDVDD+ΔV+-ΔV-※vO2G1G2vO1vI11RC•••三要素法见阎石主编《数字电子技术基础》P274~27526数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第26页!vI(∞)=0vI(T2)=VTHvI(0+)=VDD+ΔV+vO1=0vO2=VDDvIRC计算T2：※t1t2T1T2VDDVTHvIvO2VDDVDD+ΔV+-ΔV-27数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第27页!8.3.2施密特触发器构成的的多谐振荡器vItvOtVT+VT-T1T2※1vIvORCTT=T1+T2=振荡周期••28数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第28页!限流电阻结合工作波形说明其工作原理:※补充:实验电路1——RC环形多谐振荡器将奇数个与非门（反相器）首尾相接，添加RC延时电路即可构成。RC延时环节兼作反馈网络。111RRSCAvo3vo1vo2vR＋－G1G2G3G4vo1整形29数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第29页!(2)当vR↓≤vth时，vo翻转→vo1、vo2也随着一起翻转。注意:

由于电容电压不能突变,当vo1发生下跳变时,vR下跳变同样的值。V※111RRSCAvovo1vo2vR＋－0tvo0tvo20tvo10tvRVth30数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第30页!(4)当vA↑≥vth

时，vo、vo1、vo2翻转。同理由于电容电压不能突变,当vo1发生上跳变时,vA将上跳变同样的值。V然后电容又反向充电，vA开始下降如此，周而复始……※111RRSCAvovo1vo2vA＋－0tvo0tvo20tvo10tvAVthV31数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第31页!T≈2.2RC若VOH=3V，Vth=1.4V见阎石主编《数字电子技术基础》P486由RC电路的瞬态响应(三要素法)：即：若R1+RS>>R，忽略与非门输出电阻，且VOL≈0，※则有32数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第32页!补充:实验电路3——微分型单稳态触发器G1G2G3整形作用稳态：Vi未加触发负脉冲，C断路，∵R=510Ω<Roff→G2关闭→vo2=1→反馈至G1输入端;∵R1=10kΩ>Ron(相当于输入高电平)→G1开通→vo1=0为什么?R1为什么取10K?微分电路——将宽脉冲变为窄脉冲注意两个微分电路的不同！33数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第33页!8.4555定时器及其应用预备知识：电压比较器——模拟电子中有详述电压比较器是运算放大器的非线性应用（开环）运算放大器是一种高输入阻抗、低输出阻抗、高增益、低漂移的直耦式多级放大器。C+－vI+vI-vO符号同相输入端反相输入端当vI+>vI-时，vO=+VOmax——输出为逻辑1；当vI+<vI-时，vO=-VOmax——输出为逻辑0；一种应用极为广泛的中规模集成电路，用于信号产生、变换、控制与检测。※34数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第34页!(2)vI1>2/3VCC;vI2<1/3VCCR=0,S=0Q=1vO=1，TD截止;(3)vI1<2/3VCC;vI2>1/3VCCR=1,S=1Q保持vO保持，TD保持;(4)vI1<2/3VCC;vI2<1/3VCCR=1,S=0Q=1vO=1，TD截止;(1)

vI1>2/3VCC;vI2>1/3VCCR=0,S=1Q=0

vO=0，TD导通2、工作原理RD=0时，TD导通，vO=0※RD1/3VCC2/3VCC设RD=1、VCO悬空，由于三个电阻的分压关系，RS35数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第35页!则电路相应的所有阈值都发生变化。思考：RD=1时，若加控制电压VCO，如何？vI1=VCOvI2=1/2VCO36数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第36页!如果vI从小变大，vI<1/3VCCvO1=11/3VCC<vI<2/3VCCvO1=1vI>2/3VCCvO1=0如果vI从大变小，vI>2/3VCCvO1=01/3VCC<vI<2/3VCCvO1=0

vI<1/3VCCvO1=1设vI输入为三角波※vIvO1VCC12348765VCOVCC1vO2VT+=2/3VCC;VT-=1/3VCC——反相输出的施密特触发器RS37数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第37页!tvOVT+2/3VCCVT-1/3VCCvIt波形图三角波矩形波波形变换※38数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第38页!VT+VT-vCvOtPLtPH占空比：q(%)=tPH/(tPL+tPH)*100%=(R2+R1)/(2R2+R1)*100%※VCC经R1、R2向C充电VC经R2和放电管TD放电可见占空比只与电阻有关系39数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第39页!VCCvI(3)构成单稳态触发器vIvOVCCRCvC0.01uF12348765电路组成：触发信号从触发输入端vI2(2)

输入，将放电端(7)与阈值输入端(6)vI1相连，同时对电源和对地分别接入R和C，40数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第40页!VCCvI(3)构成单稳态触发器vIvOVCCRCvC0.01uF12348765c.当C充电至2/3VCC时，

R=0。如输入端触发负脉冲已消失，即S=1Q=0，于是vO跳变为低电平，同时TD导通，电容迅速放电至0V，电路恢复到稳态。41数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第41页!在暂态过程中，即使vI有新的负脉冲，vo仍保持为1，电路状态不变，直至暂态结束。2/3VCCRvCvI(S)vOVCCtttt※另外注意：此单稳态触发器为窄脉冲触发！VCCvI42数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第42页!可重复触发的单稳态触发器加一个PNP型放电管T，其e极接6、7脚，c极接地，b极接vI，VCCvIvORCvC0.01uF12348765※T使vC多了一个放电途径，当vI为0时，T导通，vC放电。起什么作用？43数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第43页!施密特触发器可重复触发单稳态触发器失落脉冲检测器※8.4.48.4.4a8.4.4b8.4.48.4.48.4.444数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第44页!多谐振荡器的振荡频率代入R3、C2、f的值，求出R2=0.61kΩ※8.4.48.4.48.4.4注意此处的连接45数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第45页!波形图：Tvo1t0vI2t0vo2t0VDDVDD+VD+tW多谐振荡器输出一定周期的矩形波微分电路输出尖脉冲二极管限幅单稳态触发器输出脉宽一定的矩形波R1T但tW保持不变！——频率可调、脉宽不变的方波发生器※46数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第46页!作业1:(1)8.1.1,8.1.2(只定性画出波形图)(2)8.3.2,8.3.3(均只定性画出波形图)

(3)8.4.3,8.4.4,8.4.5提示：此为微分型单稳态触发器，稳态是vI=0。作业2:作业3:47数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第47页!VDDCDAB1/2VDD1/2VDDVDDOvOvIVGS(th)PVGS(th)PCMOS反相器CMOS反相器的VTH=VDD/2。※同样，CMOS反相器也有门坎电平

或（阈值电压)：VTH48数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第48页!3、TTL与非门的关门电阻和开门电阻:&RvIvO输入端悬空，相当于接逻辑高电平；输入端经电阻接电源电压，相当于接逻辑高电平；输入端经电阻接地，输入端的电平与电阻阻值大小有关。RvI1.0VROFF1.4VRON输出高电平——与非门关闭输出低电平——与非门开通49数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第49页!4、电容的储能作用：(1)电容具有储能作用，当两端电压增大时，储存电场能；当两端电压减小时，释放电场能。(2)微分电路：(3)积分电路：CRvIvdvc－+※

电容上的电压不能突变。换路定律：vC(0+)=vC(0-)CRvIvc+－•

稳态时，电容相当于开路。50数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第50页!8.1.1用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器两个与非门(或非门)+RC微分电路构成1、电路组成：注意与P389图8.1.1的不同：输入端未加微分电路≥1≥1vO1vOG2G1vIVDDRCvI2vI2与作业8.1.1类似※&&vO1vOG2G1vIRC•••与基本SR锁存器有何不同？输入为窄脉冲，输出为宽脉冲51数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第51页!vIvO1vI2vO≥1≥1vO1vOG2G1vIVDDvI2(2)vI加触发单正脉冲,电路进入暂稳态;vO1=0，电容电压不能突变vI2下跳变vO=1vCvO=1vO1=0vO=1形成正反馈，即使vI正脉冲消失，输出仍能维持——自锁。010※此状态能否一直保持下去？+－52数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第52页!vIvO1vI2vO≥1≥1vO1vOG2G1vIVDDvI2VDD+VTHVDD+Δ+vO由1变0vO1=1(注意：∵此时vI的正脉冲已撤消)电容电压不能突变vC=Vth

vI2上升到VDD+Vth如果G2是CMOS门，由于保护二极管的钳位作用

vI2只能上升到VDD+Δ+VTH※Vth0001暂态过程结束+－53数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第53页!(1)输出脉冲宽度tWVDD+VTHvI2vOVTHVDD+Δ+≥1≥1vO1vOG2G1vIVDDvI20tWtW=0.7RC——只取决于电路参数，与输入脉冲宽度无关。调节R或C，可改变tW宽度。※tW+－3、主要参数计算：根据RC电路瞬态分析的三要素法：RVTH=VDD/254数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第54页!4、讨论：≥1≥1vO1vOG2G1vIVDDvI2RC(1)为保证触发脉冲为窄脉冲，输入端加RC微分电路CdvIvdRd(2)为避免在瞬态结束瞬间vI2上跳变时损坏CMOS门，在器件内部有二极管保护电路。(3)与非门组成的微分型单稳态触发器是负窄脉冲触发，输出负宽脉冲！(4)用TTL与非门组成微分型单稳态触发器(图8.1.1a)，考虑到输入电流，则应R＜Roff，而Rd＞Ron。CMOS门组成的单稳态触发器中R、Rd不受此限制。※55数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第55页!vIvOG1G2vcvO11&R1003)vc经R和导通G1放电，电路自动返回稳态。vc↓≤vth时————→G2封锁vO由0

1即使vI正脉冲仍存在4)恢复过程vI下跳变G1封锁,vO1由0

1，vO1又经R向C充电，经3RC后，vc=1稳态vth1156数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第56页!输出脉冲宽度tW取决于电容从vOH=3.6v放电至阈值电平1.4V的过渡时间。vO1vcvO21234567tWtpitWRO=100Ω

——TTL与非门的输出电阻vIvOG1G2vcvO11&RC※57数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第57页!积分型单稳态触发器：宽脉冲触发，触发脉冲宽度要求tpi>tW，尖峰脉冲干扰不会引起误动作——抗干扰能力较强。但是由于没有正反馈，输出波形的边沿不理想。微分型单稳态触发器：窄脉冲触发，容易引起误动作；电路中有正反馈，所以输出的边沿比较好。两种单稳态触发器比较：※58数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第58页!

1、不可重复触发的集成单稳态触发器74121触发信号控制电路微分型单稳触发器定时元件的连接：R：外接电阻或采用内部电阻C：外接电容输出缓冲电路(1)电路结构：※59数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第59页!(3)工作波形：A1A2=0B有上升沿B=1,A1A2=1并A2有下降沿B=1,A1A2=1并A1有下降沿※60数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第60页!8.1.3单稳态触发器的应用1、定时——利用单稳态触发器输出一定宽度的脉冲，控制其它电路，使之在tW时间内动作或不动作。用单稳态触发器控制脉冲的定时通过&单稳态触发器vIvAvBvOvAvIvBvOtW※61数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第61页!3、消除噪声电路(脉宽鉴别电路)只要设置tW，使之小于有用信号宽度，而大于噪声宽度。对有用信号，在输入仍保持阶段，CP有上升沿，可以输出信号；对干扰，在CP上升沿到来时，已经消失，所以被消掉。※VCCA1A2BCextRext/CextQ1DRC1vIvO74121(1)

vI=0→D=0，R=0，触发器清零;(2)vI=1→D=1，R=1，CP无上升沿，触发器输出不变;(3)vI=1→D=1，R=1，CP上升沿，触发器输出1。vIQvOD触发器：D、R接vI；CP接Q干扰脉冲tW干扰脉冲62数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第62页!8.2.1门电路组成的施密特触发器1、电路组成：图8.2.2CMOS反相器组成的施密特触发器G1、G2：CMOS反相器；设阈值电压Vth=VDD/2，R1<R2vIvOvO1vI1R1R211G1G2显然,G1门的输入vI1决定着电路的状态。状态翻转的临界时刻为vI1=Vth根据叠加原理有63数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第63页!tvIVTHVT+tvO(2)vI继续↑,当使vI1≥Vth时，电路发生如下正反馈过程：vI1↑vo1↓vo↑电路状态很快转换为vo≈VDD，由此负阈值电压VT-vO=VDDVT-VTHVT-(3)vI↑↑，到达最大值后↓，只要vI≥VT-，vO保持VDD不变。vIvOvO1vI1R1R211G1G264数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第64页!若VTH=VDD/2vIvOVT+VT-调节R1、R2，可以调节回差电压1vIvO1vIvO逻辑符号※3、求回差由VT+VT-vIvO逻辑符号电压传输特性P4038.2.2集成施密特触发器介绍了CC40106——施密特反相器电压传输特性同相输出反相输出65数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第65页!2、波形整形——消除噪声干扰vItvOtVT+VT-vItvOtVT+VT-回差电压比较小回差电压比较大具有顶部干扰的输入信号※vItvOtVT+VT-1vIvO66数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第66页!8.3多谐振荡器一种自激振荡电路，在接通电源后无需外界触发即可产生一定频率和幅值的矩形脉冲或方波，没有稳定状态——无稳态电路。矩形波中含有多种谐波分量，又称为多谐振荡器。电路特点：※(1)电路中含有开关器件,如门电路、电压比较器、BJT等——用以产生高低电平；(2)具有反馈网络——将输出电压反馈给开关器件使之改变输出状态——自动进入振荡状态；(3)具有延时环节(RC充放电回路）——以获得所需要的振荡频率。67数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第67页!2、工作原理(1)t=0时刻接通电源，假定C未充电；vO1=VOH=VDD,则vI=vO2=VOL=0;+-(2)vO1高电平，vO2低电平，vO1通过R向C充电,vI电压逐渐升高。此状态能否一直保持下去？暂态※VDDVTHvIvO1vO2VDDVDDtttvO2G1G2vO1vI11RC•••68数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第68页!+-电容C通过R放电或由vO2反向充电，vI电压逐渐下降。(4)vO1=0,vO2=VDD,在vI下降至Vth之前，vO1=0，vO2=VDD，保持不变。此状态能否一直保持下去？※VDDVTHvIvO1vO2VDDVDDtttVDD+ΔV+第二暂态vO2G1G2vO1vI11RC•••69数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第69页!(6)

vI=-ΔV-

vO1=VDD

vO2=0，电路又回到暂稳态。···········周而复始，电路产生多谐振荡。※VDDVTHvIvO1vO2VDDVDDtttVDD+ΔV+－ΔV-vO2G1G2vO1vI11RC•••70数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第70页!求T1:t1为时间起点0+；求T2:t2为时间起点0+；vO1=VDDvO2=0vIRC计算T1：※t1t2T1T2VDDVTHvIvO2VDDVDD+ΔV+-ΔV-vI(0+)=-ΔV- vI(T1)=VTH

vI(∞)=VDD71数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第71页!ΔV+,ΔV-的值大约为保护二极管的正向导通电压0.7V,相对于VDD可以忽略不计对CMOS门电路：VTH=1/2VDD，则有调节R或C可以改变T或f※72数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第72页!1、石英晶体的电路符号和选频特性电路符号电抗频率特性fXf0电感性电容性电容性当f=f0时,电抗X=08.3.3石英晶体振荡器（了解）具有极高的等效品质因数Q选频特性极高频率稳定度极高※频率稳定度(∆

f0/f0)可达10-10~10-11。73数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第73页!(1)设:电源合闸瞬间vA>vth电容反向充电vA下降在vR>

vth时，vo不翻转。vo=0→vo1=1→vo2=0vR>vth→vC经R放电(或vo1向C反向充电)→vA↓0tvo0tvo20tvo10tvRVth※111RRSCAvovo1vo2vR＋－暂态74数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第74页!只要vR<vth，vo就不翻转。(3)由于vo1<vo2，vo2经R向C正向充电→vR↑;※111RRSCAvovo1vo2vR＋－V0tvo0tvo20tvo10tvRVth第二暂态75数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第75页!T由此产生多谐振荡：※

说明：由于与非门输出电阻和电路中电容的影响，当与非门输出由0→1时，在上跳变瞬间，其高电平达不到3.6V（因为充电电流在输出电阻Ro上有电压降）；随着充电电流的减小，输出高电平升高，如图所示。0tvo0tvo20tvo10tvRVthVT1T2振荡周期T:76数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第76页!补充:实验电路2——积分型单稳态触发器11vIvo1vCRvoCvIvcvo1vo输入宽脉冲，输出窄脉冲。77数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第77页!vIttvdttttvo1vRvo2voG1G2G3波形图tWΩ其中78数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第78页!三个电阻构成分压电路：VR1=2/3VCC;VR2=1/3VCC带有清零端(RD)的基本SR锁存器：R≠S时，Q=RR=S=1时，Q保持R=S=0时，Q=1,次态不定。RD=0时，vO=0电压比较器C1,C2：V+>V-输出1V->V+输出0门控放电管：受Q控制的放电开关RD输出缓冲级：提高带负载能力，隔离负载的影响RS控制电压阈值输入触发输入放电端复位端电源接地输出端1、电路结构:芯片有八个管脚※阈值输入触发输入控制电压放电端输出端复位端电源接地79数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第79页!输入输出RDvI1vI2vOTD状态0××低电平导通1低电平导通1不变不变1高电平截止＞＞＜＞＜＜1高电平截止＞＜555定时器的功能表则电路相应的所有阈值都发生变化。※思考：RD=1时，若加控制电压VCO，如何？阈值输入触发输入R=0S=1R=1S=0R=1S=1R=0S=080数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第80页!3、555定时器的应用a.vI<1/3VCC时，C1输出高电平，C2输出低电平，vO1=1c.1/3VCC<vI<2/3VCC时，C1输出高电平，C2输出高电平，即R=S=1，vO1保持。(1)构成施密特触发器:vIvO1VCC12348765VCOVCC1vO2b.vI>2/3VCC时，C1输出低电平，C2输出高电平，vO1=0※RS81数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第81页!vIvO1若在5引脚上加控制电压，可以改变VT+,VT-电压传输特性：VT+VT-vO1=0时，vO2=0V;vO1=1时，vO2=VCC1vIvO1VCC12348765VCOVCC1vO2RS82数电-07-脉冲波形的变换与产生资料共92页，您现在浏览的是第82页!vOVCCR1CvC0.01uF12348765R2(2)构成多谐振荡器:a.初始Vc=0，电源合闸，VCC经R1、R2向C充电，vC增大，在vC＜2/3VCC时，vO=1，放电管TD截止；b.vC继续增大，当vC≥2/3VCC时，vO=0，放电管TD导通；c.vC经R2和放电管TD放电，

vC下降，当vC≤1/3VCC时，

vO=1，放电管TD又截止；d.VCC