脉冲波形的产生与整形2教学课件

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多谐振荡器是一种自激振荡电路，没有稳定状态，只有两个暂稳状态，也不需要外加触发脉冲。其状态转换完全由电路自行完成，当电路接好之后，只要接通电源，在其输出端便可获得矩形脉冲。6.1多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡电路，没有稳定状态，只有两个

电路如图6.1(a)所示。将奇数个非门首尾相接，构成环形。显然，如此连接，电路不可能存在稳定状态。图6.1(b)是它的工作波形。

设3个非门的特性相同，平均传输时间为tpd。分析电路的振荡过程，得到电路的振荡周期为T=6tpd。6.1.1

由门电路构成的多谐振荡器主要特点：结构简单，振荡周期短，振荡频率高且不可调。一、简单的环形多谐振荡器6.1.1由门电路构成的多谐振荡器主要特点：结构简单，振荡RC环形多谐振荡器二、RC环形多谐振荡器

电路如图所示。它是在两个反相器之间引入

RC

电路作为延时环节，达到既可以延时，又可通过调节R

或C的值来调节频率的作用。RS为限流电阻。RC环形多谐振荡器二、RC环形多谐振荡器电路如图所示石英晶体振荡器有较高的频率稳定度。

电路如图所示。电阻R1、R2的作用是保证两个反相器在静态时都能工作在线性放大区。对TTL反相器，常取R1＝R2＝R＝0.7kΩ~2kΩ，而对于CMOS门，则常取R1＝R2＝R＝10kΩ~100kΩ。C1＝C2＝C是耦合电容，它们的容抗在振荡电路正常工作时可以忽略不计。石英晶体构成选频环节。这种电路的振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0。6.1.2

石英晶体多谐振荡器石英晶体振荡器有较高的频率稳定度。6.1.2石英晶体多谐振

555定时器是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙地结合在一起的中规模集成电路，电路功能灵活，应用极其广泛，只要外接少量元件，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器或施密特触发器等脉冲波形的产生与变换电路，利用它可构成定时、检测、控制、报警等方面的基本单元电路。555定时器在计算机电路、自动控制、家用电器、电子玩具等领域都得到了广泛的应用。6.1.3集成多谐振荡器及其应用555定时器是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙地结合在一一、555定时器的结构和工作原理如图(a)是国产单时基双极型5G555定时器的内部逻辑，其引脚排列如图(b)所示。它由电压比较器A1和A2(包括电阻分压器)、基本RS触发器、一个放电管和输出缓冲级组成。比较器A1的参考电压为2/3VCC，加在同相输入端；A2的参考电压为1/3VCC，加在反相输入端，两者均由分压器上取得。一、555定时器的结构和工作原理如图(a)是国产单

555定时器各引线端的用途如下：

1端GND为接地端；2端为低电平触发端，也称为触发输入端，由此输入触发脉冲。3端uO为输出端，输出电流可达200mA，可直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等。4端是复位端，当=0时，输出uO为低电平；正常工作时，必须接高电平。5端CO为电压控制端，如果在CO端另加控制电压，则可改变A1、A2的参考电压。工作中不使用CO端时，一般都通过一个0.01μＦ的电容接地，以旁路高频干扰。6端TH为高电平触发端，又叫阈值输入端，由此输入触发脉冲。7端D为放电端。8端VCC为电源端，可在4.5~16V范围内使用，若为CMOS电路，则VDD=3~15V。表6.1是555定时器的功能表。555定时器各引线端的用途如下：OUT放电回路D0××0与地导通10与地导通1保持原状态不变保持原状态不变11与地断开表6.1555定时器功能表OUT放电回路D0××0与地导通10与地导通1保持原状态不变

图是用555定时器构成的多谐振荡器及其工作波形。二、用555定时器构成的多谐振荡器二、用555定时器构成的多谐振荡器R1、R2、C是外接定时元件。可以证明：多谐振荡器的振荡周期T为：振荡频率为：占空比为：R1、R2、C是外接定时元件。可以证明：多谐振荡器的振荡周期

单稳态触发器的特点是：它只有一个稳定的输出状态，另一个是暂态；电路在需要在外来触发脉冲作用下，才能从稳态翻转到暂态；经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。单稳态触发器在数字电路中一般用于定时、整形及延时等。6.2

单稳态触发器单稳态触发器的特点是：它只有一个稳定的输出状态，另一

电路如图(a)所示，因为R、C构成了微分电路形式，所以称为微分型单稳态触发器。图(b)为其波形图。6.2.1

由门电路构成的单稳态触发器微分型单稳态触发器电路如图(a)所示，因为R、C构成了微分电路形式，

单稳态触发器在实际应用时，一般在输入端加一个RC微分电路来避免可能出现的输入触发脉冲宽度过大的情况。如图6.7所示，假如ui的宽度很宽，当电路由暂稳态返回到稳态时，由于门G1被ui封住了，会使uO2的下降沿变缓。在单稳态触发器的输入端加一个RC微分电路，就能够使输出波形得到改善。微分型单稳态触发器改进电路单稳态触发器在实际应用时，一般在输入端加一个RC微分

74LS121是一种边沿触发控制的集成单稳态触发器，它的引脚排列如图6.8所示。其中：A1、A2是两个下降沿有效的触发信号输入端，B是上升沿有效的触发信号输入端。Q是输出端。Rext/Cext、Cext是外接定时电阻和电容的连接端，外接定时电阻R(取值范围1.4kΩ~40kΩ)接在Vcc和Rext/Cext之间，外接定时电容C(取值范围10pF~10μF)接在Cext(正)和Rext/Cext之间。74LS121内部已设置了一个2kΩ的定时电阻，Rint是其引出端，使用时只需将Rint与Vcc连接起来即可，外接定时电阻时则应将Rint端开路。6.2.2

集成单稳态触发器及其应用74LS121是一种边沿触发控制的集成单稳态触发器，74121引脚排列图74121引脚排列图

74LS121它有三种触发方式：一是在A1或A2端用下降沿触发，这时要求另外两个输入端必须是高电平；二是在A1与A2同时用下降沿触发，此时应保证B端为高电平；三是在B端用上升沿触发，此时应保证A1或A2中至少有一个是低电平。74LS121的输出脉冲宽度：74LS121它有三种触发方式：一是在A1或A2端用也可以用555定时器构成单稳态触发器，其电路及工作波形如图所示。输出脉冲宽度：也可以用555定时器构成单稳态触发器，其电路及工作波施密特触发器的基本特点是：有两个稳定状态，能够把变化非常缓慢的输入波形整形成适合于数字电路需要的矩形脉冲，电路两状态的转换，都取决于触发电平值，但状态1转换到状态2和状态2转换到状态1，其触发电平值是不同的(具有滞回特性)，二者之差称为回差。施密特触发器抗干扰能力很强，可用作波形变换、整形、幅度鉴别和脉冲展宽等电路。6.3

施密特触发器施密特触发器的基本特点是：有两个稳定状态，能够把变化

由3个与非门和1个二极管即可构成施密特触发器。6.3.1

由门电路构成的施密特触发器施密特触发器电路及工作波形由3个与非门和1个二极管即可构成施密特触发器。6.3

施密特触发器的正向阀值电压UT+和负向阀值电压UT-之差称为回差电压(滞后电压)：用ΔUT表示，即：

施密特触发器具有两个特点：一是滞回特性；二是电平触发。图中的传输特性直观地反映了这两个特点。施密特触发器的正向阀值电压UT+和负向阀值电压UT-

施密特触发器应用十分广泛，也有多种集成电路型号，如CMOS系列有CC40106、CC4093，TTL系列有74LS14、74132等。图6.13所示为两种CMOS集成施密特触发器的引脚排列图，图所示为两种TTL集成施密特触发器的引脚排列图。6.3.2

集成施密特触发器及其应用一、施密特触发器的工作原理6.3.2集成施密特触发器及其应用一、施密特触发器的工作原

图所示为两种TTL集成施密特触发器的引脚排列图。图所示为两种TTL集成施密特触发器的引脚排列图。

将555定时器的TH端和端连接起来作为信号ui的输入端，便构成了施密特触发器，如图所示。施密特触发器及工作波形将555定时器的TH端和端连接起来作为信号ui的输入

如图6.16所示。

1.慢输入波形的TTL系统接口((a)图)。

2.波形的整形((b)图)。

3.幅度鉴别((c)图)。

4.构成多谐振荡器((d)图)。二、施密特触发器的应用二、施密特触发器的应用图6.16

施密特触发器应用图6.16施密特触发器应用1.构成多谐振荡器

多谐振荡器原理图如图(a)所示，将555定时器插在IC插座上，按图接好连线，用示波器观察电容C两端以及输出端口的波形，描绘在图(b)中，测量t1、t2大小并与计算值比较。

6.4

脉冲波形产生与整形电路6.4.1555定时器的功能测试一、构成多谐振荡器并测试

6.4脉冲波形产生与整形电路6.4.1555定时器的参数测量值理论值R2CuoTuo3kΩ0.1μF3kΩ0.33μF20kΩ0.1μF

改变参数R、C的值，观察波形并填写表6.2。参数测量值理论值R2CuoTuo3

2.测试

用555多谐振荡器构成一个模拟声响电路，电路如图6.18(a)所示。调节定时元件R1、R2、C1，使多谐振荡器(1)的f1=1Hz，调节R3、R4、C2使多谐振荡器(2)的f2=1kHz，则使扬声器发出模拟的声响。请在图6.18(b)中画出输出端uo1、uo2的波形。假如要求用多谐振荡器构成输出方波的电路，请设计电路的组成并选择定时元件的参数。2.测试

图是用555连接成单稳态触发器的原理图，触发信号从管脚2输入，输出矩形波的暂稳态时间为，要求输入触发信号的脉冲宽度小于，改变R、C的大小，观察输出波形并记录输出暂稳态时间。二、构成单稳态触发器并进行测试图是用555连接成单稳态触发器的原理图，触发信号从管

1.对具有施密特触发器特性的门电路进行测试

(1)74LS132芯片的特性测试

74LS132包含4个具有施密特触发器功能的与非门，每一个单元的逻辑符号如图所示。请实际测出芯片的电压传输特性曲线，并标出UT+、UT-、△UT等值。三、构成施密特触发器并进行测试74LS132与非门逻辑符号1.对具有施密特触发器特性的门电路进行测试三、构成施

(2)

CMOS芯片CD40106特性测试

CD40106芯片包含6个具有施密特触发器功能的非门，每一单元的逻辑符号如图所示。令VDD=5V，测出CD40106的UT+、UT-和△UT值，画出相应的电压传输特性曲线。改变VDD值，使之分别为+10V、+15V，重复上述内容。CD40106非门逻辑符号(2)CMOS芯片CD40106特性测试

2.555构成的施密特触发器功能测试

555构成的施密特触发器电路如图所示，首先将控制端5悬空，此时的回差电压为，观察输出波形。

如果控制端(5脚)接VCC，此时的回差电压为，观察输出波形，并与理论值比较。2.555构成的施密特触发器功能测试

1.延时与定时

电路如图所示。ui给一个连续的信号，画出uO'和uO的波形。6.4.2

脉冲波形产生与整形电路一、单稳态触发器6.4.2脉冲波形产生与整形电路一、单稳态触发器

2.波形整形

输入信号如图所示，画出单稳态触发器的输出波形图。2.波形整形

3.单稳态触发器

(1)用一片74LS00接成如图所示电路，输入脉冲是由CMOS门电路构成的多谐振荡器所产生的脉冲。

(2)选择三个频率易于观察的信号，记录A、B、C各点的波形。

(3)若要改变输出波形的宽度(例如增加)应如何改变电路参数？实际测试验证。3.单稳态触发器

1.多谐振荡器

按图所示电路接线，VDD=+5V。用示波器观察图(a)、图(b)两电路输出端UO的波形。

选择电容C，使图(a)中UO的频率f=100kHz~150kHz.

选取图(b)电路中的电容C，令其分别为100pF和1μF，测出UO端振荡波形的相应频率。二、施密特触发器1.多谐振荡器二、施密特触发器

2.压控振荡器

按图所示电路接线。VDD=+5V。

信号Ui的变化范围为(2.5~5.0)V。用示波器观察并记录UO端的波形。

当Ui取值分别为2.5V、3V、3.5V、4V、4.5V、5V时，测出UO端波形相应的频率f。

观察电路中元件参数的变化(如电阻R、电容C)与f有何关系？

观察与非门的UT，施密特触发器的UT+、UT-与f有何关系？2.压控振荡器观察电路中元件参数的变化

还可用于将三角波、正弦波及其他不规则信号变换成规则的矩形脉冲。图是用施密特触发器将正弦波变成同周期的矩形波。请画出矩形波的输出波形。3.接口与整形

施密特触发器可用作TTL系统的接口，将缓慢变化的输入信号转换成符合TTL系统要求的脉冲波形。还可用于将三角波、正弦波及其他不规则信号变换成规则的

当传输的脉冲信号受到干扰而发生畸变时，可利用施密特触发器的回差特性，将受到干扰的信号整形成为形状较好的脉冲，输入如图所示的信号，画出uo的波形。4.波形变换当传输的脉冲信号受到干扰而发生畸变时，可利用施密特触

输入信号为一组幅度不等的脉冲，假如需要将幅度大于UT+的脉冲信号挑选出来时，可利用施密特触发器输出状态取决于输入信号幅度的特点，对输入脉冲的幅度进行鉴别，简称“幅鉴”，如图所示。并画出经幅度鉴别后的输出波形。5.幅度鉴别和多谐振荡器输入信号为一组幅度不等的脉冲，假如需要将幅度大于UT图6.30

施密特触发器应用于幅度鉴别和多谐振荡器图6.30施密特触发器应用于幅度鉴别和多谐振荡器

1.用CMOS门构成多谐振荡器

电路取值一般应满足R1=(2~10)R2，周期T≈2.2R2C。按图6.31接线，并测试频率范围。若C不变，要想输出1kHz频率波形，计算R2的值并验证，分析误差。

三、多谐振荡器

若要实现10kHz~100kHz频率范围，选用上述电路并自行设计参数，接线并测试。1.用CMOS门构成多谐振荡器三、多谐振荡器

2.用TTL门电路构成多谐振荡器

按图接线，用示波器测量频率变化范围。观测A、B、UO各点波形并记录。2.用TTL门电路构成多谐振荡器

1.按图6.33接线，检查无误后再通电。

2.检测时基信号及4060分频输出信号并调整。

3.将4060的3脚与4520的2脚连接，按下启动键后0.5s，发光二极管应亮。

4.验证预习中计算的时间长度。

5.将4060的输出由3脚改接到2脚，重复以上过程。四、数字定时器1.按图6.33接线，检查无误后再通电。四、数字定时器图6.33

数字定时器图6.33数字定时器

LM556芯片的引脚排列如图所示。这是在同一芯片上集成了两个各自独立的555时基电路，电源电压范围为5V~16V；输出端带有缓冲器，有较强的带负载能力。双极型定时器最大的灌电流和拉电流都在200mA左右，因而可直接推动各种TTL或CMOS逻辑门电路，包括能直接推动蜂鸣器等器件。6.4.3LM556芯片的应用LM556的引脚排列图LM556芯片的引脚排列如图所示。这是在同一芯片上集

电路接线如图(a)所示。

1.用示波器观察、测量uO端波形的频率，画出uO端的波形图，并写出频率值。

2.若将电阻值改为R1=15kΩ，R2=10kΩ，电容C不变。上述数据有何变化？一、556定时器电路构成多谐振荡器电路接线如图(a)所示。一、556定时器电路构成多

3.依据上述电路的原理，充电回路的支路是R1、R2、C1，放电回路的支路是R2、C1。将电路参数略做修改，增加一个电位器和两个引导二极管，构成图6.36所示的占空比可调的多谐振荡器。

4.合理选择元件参数(电位器选用22kΩ)，使电路的占空比q=0.2，正脉冲宽度为0.2ms。调试电路，测出所用元件的数值，为了让正脉冲宽度为0.2ms，取R1=800Ω，R2=800Ω，调节RW使占空比为82%，两个引导二极管均为1N4001。3.依据上述电路的原理，充电回路的支路是R1、R2、

1.图中R1=10kΩ，C1=0.01μF，输入ui是频率约为1kHz的方波时，用双踪示波器观察uO端相对于输入ui的波形，并测量输出脉冲的宽度。

2.调节ui的频率，观察uO端的波形变化，分析、记录并画出输出端的波形。

3.若想使tW=10μs，怎样调整电路？测出此时各有关的参数值。二、555定时器电路构成的单稳态触发器1.图中R1=10kΩ，C1=0.01μF，输入u

用556定时器的两个时基电路构成的低频对高频调制的救护车警铃电路如图所示。

1.按图接线，注意先不接入扬声器。

2.用示波器观察并记录输出波形。

3.接上扬声器，调整参数到声响效果满意。三、实际应用电路用556定时器的两个时基电路构成的低频对高频调制的救

电路如图所示，是用555定时器组成的电子门铃电路。

当按下按钮S时，电子门铃以1kHz的频率响10s。试说明电路的工作原理。若要使铃声的频率f=2kHz、响20s时，电路应该如何调整？6.4.4555定时器应用电路

自行设计一个门铃电路或模拟声响电路，自行设定频率及声响的时间。一、555定时器构成的电子门铃电路6.4.4555定时器应用电路自行设计一

设计要求：由闹时信号使电铃响一定时间后自动停止。这里应该设计一个闹时计时器，即以秒脉冲为计数信号的N进制计数器。电子开关在预定时间使电铃响起，同时计数器开始计时。一旦计时时间到，计数器发出信号让电子开关断开，铃声停止，同时计数器回到初态，等待下一次闹时信号的到来。该控制电路如图所示。二、闹时时间控制电路设计设计要求：由闹时信号使电铃响一定时间后自动停止。这里

电路如图所示。1号定时器组成了低频振荡器，其输出脉冲的频率范围约为1.8~30Hz，负脉宽与周期之比约为0~47%。2号定时器组成的振荡器频率较高，约为0.7kHz。由电路可见，低频振荡器的输出实现频振荡器的频率调制。三、音响报警电路电路如图所示。1号定时器组成了低频振荡器，其输出脉冲

电路如图所示。晶体管VT1工作在开关状态，用来触发555电路使其进入定时状态。555电路接成定时模式并与双向晶闸管VS组成自保开关。正常情况下，双向晶闸管VS处于截止状态。当按下开关S时，3脚输出高电平，VS导通。进入定时状态，当6脚电位大于2/3Vcc时，VS截止，切断电源，整个定时过程结束。

四、节电定时电路电路如图所示。晶体管VT1工作在开关状态，用来触发55

电路如图所示。当盗用电话机接到线上并摘机时，此电路可将电话线路电压从48V(或60V)降到2V以下，使盗用话机因无工作电压而无法拨号。五、电话防盗器五、电话防盗器

1.所示为用多谐振荡器构成的电子双音门铃电路。试分析电路的工作原理。六、实践应用实例六、实践应用实例

2.路灯照明自控电路如图所示，图中R0为光敏电阻，受光照时电阻很小，无光照时电阻很大，J为继电器，试分析其工作原理。2.路灯照明自控电路如图所示，图中R0为光敏电阻，受

如果电路无法正常工作，一般应该首先检查该IC的电源和地是否连接正确，是否存在短路或者开路的迹象。

出现故障的单触发器或者定时器通常没有输出信号，也可能是输出信号的脉冲宽度或频率不正确。

例如，如果电阻或者电容出现开路，那么根据单触发器的不同类型，其输出脉冲宽度就会小于预定值或者没有输出信号。如果触发输入信号恒为高电平或者低电平，那么就没有脉冲输出。

把555定时器配置成多谐振荡器工作模式时，任何外部器件发生开路都会导致没有输出脉冲。如果电阻或者电容的值发生改变，输出脉冲波形的频率就会改变。如果7端、6端或者2端恒为某一状态，就没有输出脉冲。6.5

故障诊断如果电路无法正常工作，一般应该首先检查该IC的电源和脉冲波形的产生与整形(2)幻灯片PPT本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！脉冲波形的产生与整形(2)幻灯片PPT本课件PPT仅

多谐振荡器是一种自激振荡电路，没有稳定状态，只有两个暂稳状态，也不需要外加触发脉冲。其状态转换完全由电路自行完成，当电路接好之后，只要接通电源，在其输出端便可获得矩形脉冲。6.1多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡电路，没有稳定状态，只有两个

电路如图6.1(a)所示。将奇数个非门首尾相接，构成环形。显然，如此连接，电路不可能存在稳定状态。图6.1(b)是它的工作波形。

设3个非门的特性相同，平均传输时间为tpd。分析电路的振荡过程，得到电路的振荡周期为T=6tpd。6.1.1

由门电路构成的多谐振荡器主要特点：结构简单，振荡周期短，振荡频率高且不可调。一、简单的环形多谐振荡器6.1.1由门电路构成的多谐振荡器主要特点：结构简单，振荡RC环形多谐振荡器二、RC环形多谐振荡器

电路如图所示。它是在两个反相器之间引入

RC

电路作为延时环节，达到既可以延时，又可通过调节R

或C的值来调节频率的作用。RS为限流电阻。RC环形多谐振荡器二、RC环形多谐振荡器电路如图所示石英晶体振荡器有较高的频率稳定度。

电路如图所示。电阻R1、R2的作用是保证两个反相器在静态时都能工作在线性放大区。对TTL反相器，常取R1＝R2＝R＝0.7kΩ~2kΩ，而对于CMOS门，则常取R1＝R2＝R＝10kΩ~100kΩ。C1＝C2＝C是耦合电容，它们的容抗在振荡电路正常工作时可以忽略不计。石英晶体构成选频环节。这种电路的振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0。6.1.2

石英晶体多谐振荡器石英晶体振荡器有较高的频率稳定度。6.1.2石英晶体多谐振

555定时器是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙地结合在一起的中规模集成电路，电路功能灵活，应用极其广泛，只要外接少量元件，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器或施密特触发器等脉冲波形的产生与变换电路，利用它可构成定时、检测、控制、报警等方面的基本单元电路。555定时器在计算机电路、自动控制、家用电器、电子玩具等领域都得到了广泛的应用。6.1.3集成多谐振荡器及其应用555定时器是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙地结合在一一、555定时器的结构和工作原理如图(a)是国产单时基双极型5G555定时器的内部逻辑，其引脚排列如图(b)所示。它由电压比较器A1和A2(包括电阻分压器)、基本RS触发器、一个放电管和输出缓冲级组成。比较器A1的参考电压为2/3VCC，加在同相输入端；A2的参考电压为1/3VCC，加在反相输入端，两者均由分压器上取得。一、555定时器的结构和工作原理如图(a)是国产单

555定时器各引线端的用途如下：

1端GND为接地端；2端为低电平触发端，也称为触发输入端，由此输入触发脉冲。3端uO为输出端，输出电流可达200mA，可直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等。4端是复位端，当=0时，输出uO为低电平；正常工作时，必须接高电平。5端CO为电压控制端，如果在CO端另加控制电压，则可改变A1、A2的参考电压。工作中不使用CO端时，一般都通过一个0.01μＦ的电容接地，以旁路高频干扰。6端TH为高电平触发端，又叫阈值输入端，由此输入触发脉冲。7端D为放电端。8端VCC为电源端，可在4.5~16V范围内使用，若为CMOS电路，则VDD=3~15V。表6.1是555定时器的功能表。555定时器各引线端的用途如下：OUT放电回路D0××0与地导通10与地导通1保持原状态不变保持原状态不变11与地断开表6.1555定时器功能表OUT放电回路D0××0与地导通10与地导通1保持原状态不变

图是用555定时器构成的多谐振荡器及其工作波形。二、用555定时器构成的多谐振荡器二、用555定时器构成的多谐振荡器R1、R2、C是外接定时元件。可以证明：多谐振荡器的振荡周期T为：振荡频率为：占空比为：R1、R2、C是外接定时元件。可以证明：多谐振荡器的振荡周期

单稳态触发器的特点是：它只有一个稳定的输出状态，另一个是暂态；电路在需要在外来触发脉冲作用下，才能从稳态翻转到暂态；经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。单稳态触发器在数字电路中一般用于定时、整形及延时等。6.2

单稳态触发器单稳态触发器的特点是：它只有一个稳定的输出状态，另一

电路如图(a)所示，因为R、C构成了微分电路形式，所以称为微分型单稳态触发器。图(b)为其波形图。6.2.1

由门电路构成的单稳态触发器微分型单稳态触发器电路如图(a)所示，因为R、C构成了微分电路形式，

单稳态触发器在实际应用时，一般在输入端加一个RC微分电路来避免可能出现的输入触发脉冲宽度过大的情况。如图6.7所示，假如ui的宽度很宽，当电路由暂稳态返回到稳态时，由于门G1被ui封住了，会使uO2的下降沿变缓。在单稳态触发器的输入端加一个RC微分电路，就能够使输出波形得到改善。微分型单稳态触发器改进电路单稳态触发器在实际应用时，一般在输入端加一个RC微分

74LS121是一种边沿触发控制的集成单稳态触发器，它的引脚排列如图6.8所示。其中：A1、A2是两个下降沿有效的触发信号输入端，B是上升沿有效的触发信号输入端。Q是输出端。Rext/Cext、Cext是外接定时电阻和电容的连接端，外接定时电阻R(取值范围1.4kΩ~40kΩ)接在Vcc和Rext/Cext之间，外接定时电容C(取值范围10pF~10μF)接在Cext(正)和Rext/Cext之间。74LS121内部已设置了一个2kΩ的定时电阻，Rint是其引出端，使用时只需将Rint与Vcc连接起来即可，外接定时电阻时则应将Rint端开路。6.2.2

集成单稳态触发器及其应用74LS121是一种边沿触发控制的集成单稳态触发器，74121引脚排列图74121引脚排列图

74LS121它有三种触发方式：一是在A1或A2端用下降沿触发，这时要求另外两个输入端必须是高电平；二是在A1与A2同时用下降沿触发，此时应保证B端为高电平；三是在B端用上升沿触发，此时应保证A1或A2中至少有一个是低电平。74LS121的输出脉冲宽度：74LS121它有三种触发方式：一是在A1或A2端用也可以用555定时器构成单稳态触发器，其电路及工作波形如图所示。输出脉冲宽度：也可以用555定时器构成单稳态触发器，其电路及工作波施密特触发器的基本特点是：有两个稳定状态，能够把变化非常缓慢的输入波形整形成适合于数字电路需要的矩形脉冲，电路两状态的转换，都取决于触发电平值，但状态1转换到状态2和状态2转换到状态1，其触发电平值是不同的(具有滞回特性)，二者之差称为回差。施密特触发器抗干扰能力很强，可用作波形变换、整形、幅度鉴别和脉冲展宽等电路。6.3

施密特触发器施密特触发器的基本特点是：有两个稳定状态，能够把变化

由3个与非门和1个二极管即可构成施密特触发器。6.3.1

由门电路构成的施密特触发器施密特触发器电路及工作波形由3个与非门和1个二极管即可构成施密特触发器。6.3

施密特触发器的正向阀值电压UT+和负向阀值电压UT-之差称为回差电压(滞后电压)：用ΔUT表示，即：

施密特触发器具有两个特点：一是滞回特性；二是电平触发。图中的传输特性直观地反映了这两个特点。施密特触发器的正向阀值电压UT+和负向阀值电压UT-

施密特触发器应用十分广泛，也有多种集成电路型号，如CMOS系列有CC40106、CC4093，TTL系列有74LS14、74132等。图6.13所示为两种CMOS集成施密特触发器的引脚排列图，图所示为两种TTL集成施密特触发器的引脚排列图。6.3.2

集成施密特触发器及其应用一、施密特触发器的工作原理6.3.2集成施密特触发器及其应用一、施密特触发器的工作原

图所示为两种TTL集成施密特触发器的引脚排列图。图所示为两种TTL集成施密特触发器的引脚排列图。

将555定时器的TH端和端连接起来作为信号ui的输入端，便构成了施密特触发器，如图所示。施密特触发器及工作波形将555定时器的TH端和端连接起来作为信号ui的输入

如图6.16所示。

1.慢输入波形的TTL系统接口((a)图)。

2.波形的整形((b)图)。

3.幅度鉴别((c)图)。

4.构成多谐振荡器((d)图)。二、施密特触发器的应用二、施密特触发器的应用图6.16

施密特触发器应用图6.16施密特触发器应用1.构成多谐振荡器

多谐振荡器原理图如图(a)所示，将555定时器插在IC插座上，按图接好连线，用示波器观察电容C两端以及输出端口的波形，描绘在图(b)中，测量t1、t2大小并与计算值比较。

6.4

脉冲波形产生与整形电路6.4.1555定时器的功能测试一、构成多谐振荡器并测试

6.4脉冲波形产生与整形电路6.4.1555定时器的参数测量值理论值R2CuoTuo3kΩ0.1μF3kΩ0.33μF20kΩ0.1μF

改变参数R、C的值，观察波形并填写表6.2。参数测量值理论值R2CuoTuo3

2.测试

用555多谐振荡器构成一个模拟声响电路，电路如图6.18(a)所示。调节定时元件R1、R2、C1，使多谐振荡器(1)的f1=1Hz，调节R3、R4、C2使多谐振荡器(2)的f2=1kHz，则使扬声器发出模拟的声响。请在图6.18(b)中画出输出端uo1、uo2的波形。假如要求用多谐振荡器构成输出方波的电路，请设计电路的组成并选择定时元件的参数。2.测试

图是用555连接成单稳态触发器的原理图，触发信号从管脚2输入，输出矩形波的暂稳态时间为，要求输入触发信号的脉冲宽度小于，改变R、C的大小，观察输出波形并记录输出暂稳态时间。二、构成单稳态触发器并进行测试图是用555连接成单稳态触发器的原理图，触发信号从管

1.对具有施密特触发器特性的门电路进行测试

(1)74LS132芯片的特性测试

74LS132包含4个具有施密特触发器功能的与非门，每一个单元的逻辑符号如图所示。请实际测出芯片的电压传输特性曲线，并标出UT+、UT-、△UT等值。三、构成施密特触发器并进行测试74LS132与非门逻辑符号1.对具有施密特触发器特性的门电路进行测试三、构成施

(2)

CMOS芯片CD40106特性测试

CD40106芯片包含6个具有施密特触发器功能的非门，每一单元的逻辑符号如图所示。令VDD=5V，测出CD40106的UT+、UT-和△UT值，画出相应的电压传输特性曲线。改变VDD值，使之分别为+10V、+15V，重复上述内容。CD40106非门逻辑符号(2)CMOS芯片CD40106特性测试

2.555构成的施密特触发器功能测试

555构成的施密特触发器电路如图所示，首先将控制端5悬空，此时的回差电压为，观察输出波形。

如果控制端(5脚)接VCC，此时的回差电压为，观察输出波形，并与理论值比较。2.555构成的施密特触发器功能测试

1.延时与定时

电路如图所示。ui给一个连续的信号，画出uO'和uO的波形。6.4.2

脉冲波形产生与整形电路一、单稳态触发器6.4.2脉冲波形产生与整形电路一、单稳态触发器

2.波形整形

输入信号如图所示，画出单稳态触发器的输出波形图。2.波形整形

3.单稳态触发器

(1)用一片74LS00接成如图所示电路，输入脉冲是由CMOS门电路构成的多谐振荡器所产生的脉冲。

(2)选择三个频率易于观察的信号，记录A、B、C各点的波形。

(3)若要改变输出波形的宽度(例如增加)应如何改变电路参数？实际测试验证。3.单稳态触发器

1.多谐振荡器

按图所示电路接线，VDD=+5V。用示波器观察图(a)、图(b)两电路输出端UO的波形。

选择电容C，使图(a)中UO的频率f=100kHz~150kHz.

选取图(b)电路中的电容C，令其分别为100pF和1μF，测出UO端振荡波形的相应频率。二、施密特触发器1.多谐振荡器二、施密特触发器

2.压控振荡器

按图所示电路接线。VDD=+5V。

信号Ui的变化范围为(2.5~5.0)V。用示波器观察并记录UO端的波形。

当Ui取值分别为2.5V、3V、3.5V、4V、4.5V、5V时，测出UO端波形相应的频率f。

观察电路中元件参数的变化(如电阻R、电容C)与f有何关系？

观察与非门的UT，施密特触发器的UT+、UT-与f有何关系？2.压控振荡器观察电路中元件参数的变化

还可用于将三角波、正弦波及其他不规则信号变换成规则的矩形脉冲。图是用施密特触发器将正弦波变成同周期的矩形波。请画出矩形波的输出波形。3.接口与整形

施密特触发器可用作TTL系统的接口，将缓慢变化的输入信号转换成符合TTL系统要求的脉冲波形。还可用于将三角波、正弦波及其他不规则信号变换成规则的

当传输的脉冲信号受到干扰而发生畸变时，可利用施密特触发器的回差特性，将受到干扰的信号整形成为形状较好的脉冲，输入如图所示的信号，画出uo的波形。4.波形变换当传输的脉冲信号受到干扰而发生畸变时，可利用施密特触

输入信号为一组幅度不等的脉冲，假如需要将幅度大于UT+的脉冲信号挑选出来时，可利用施密特触发器输出状态取决于输入信号幅度的特点，对输入脉冲的幅度进行鉴别，简称“幅鉴”，如图所示。并画出经幅度鉴别后的输出波形。5.幅度鉴别和多谐振荡器输入信号为一组幅度不等的脉冲，假如需要将幅度大于UT图6.30

施密特触发器应用于幅度鉴别和多谐振荡器图6.30施密特触发器应用于幅度鉴别和多谐振荡器

1.用CMOS门构成多谐振荡器

电路取值一般应满足R1=(2~10)R2，周期T≈2.2R2C。按图6.31接线，并测试频率范围。若C不变，要想输出1kHz频率波形，计算R2的值并验证，分析误差。

三、多谐振荡器

若要实现10kHz~100kHz频率范围，选用上述电路并自行设计参数，接线并测试。1.用CMOS门构成多谐振荡器三、多谐振荡器

2.用TTL门电路构成多谐振荡器

按图接线，用示波器测量频率变化范围。观测A、B、UO各点波形并记录。2.用TTL门电路构成多谐振荡器

1.按图6.33接线，检查无误后再通电。

2.检测时基信号及4060分频输出信号并调整。

3.将4060的3脚与4520的2脚连接，按下启动键后0.5s，发光二极管应亮。

4.验证预习中计算的时间长度。

5.将4060的输出由3脚改接到2脚，重复以上过程。四、数字定时器1.按图6.33接线，检查无误后再通电。四、数字定时器图6.33

数字定时器图6.33数字定时器

LM556芯片的引脚排列如图所示。这是在同一芯片上集成了两个各自独立的555时基电路，电源电压范围为5V~16V；输出端带有缓冲器，有较强的带负载能力。双极型定时器最大的灌电流和拉电流都在200mA左右，因而可直接推动各种TTL或CMOS逻辑门电路，包括能直接推动蜂鸣器等器件。6.4.3LM556芯片的应用LM556的引脚排列图LM556芯片的引脚排列如图所示。这是在同一芯片上集

电路接线如图(a)所示。

1.用示波器观察、测量uO端波形的频率，画出uO端的波形图，并写出频率值。

2.若将电阻值改为R1=15kΩ，R2=10kΩ，电容C不变。上述数据有何变化？一、556定时器电路构成多谐振荡器电路接线如图(a)所示。一、556定时器电路构成多

3.依据上述电路的原理，充电回路的支路是R1、R2、C1，放电回路的支路是R2、C1。将电路参数略做修改，增加一个电位器和两个引导二极管，构