数字电子技术基础第六章

数字电子技术基础第六章第一页，共四十页，编辑于2023年，星期三①

电路有一个稳态，一个暂稳态。

一、单稳态触发器的工作特点：②

在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态;③

电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长久保持,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取决于RC电路的参数值。概述第二页，共四十页，编辑于2023年，星期三二、单稳态触发器的组成：6.1单稳态触发器由门电路和RC电路组成三、单稳态触发器的分类根据RC电路的不同接法单稳态触发器分为微分型和积分型两大类。第三页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.1.1

门电路组成的微分型单稳态触发器

1.

电路vO1vO2vcRvI&&vO1vO2vcvIR与非门构成的微分型单稳态触发器或非门构成的微分型单稳态触发器第四页，共四十页，编辑于2023年，星期三2.工作原理a)没有触发信号时，电路处于一种稳态

6.1.1门电路组成的微分型单稳态触发器第五页，共四十页，编辑于2023年，星期三2.

工作原理vo1¯v

R­vO2­¯vIvR­vO2¯vO1­

6.1.1门电路组成的微分型单稳态触发器b)外加触发信号后，电路进入暂稳态c)电容放电，电路由暂稳态自动返回到稳态图6-2微分型单稳态触发器各点电压波形第六页，共四十页，编辑于2023年，星期三3.

主要参数的计算vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+

vthtttttpivthtwt1t2tw≈0.7RC

(1)

输出脉冲宽度tw

(2)

恢复时间tre

(3)最高工作频率

fmax

6.1.1门电路组成的微分型单稳态触发器R(t)=VR()＋[VR(0+)－VR()]

R(0+)=0

R()=VDD

=RC第七页，共四十页，编辑于2023年，星期三4.讨论6.1.1

门电路组成的微分型单稳态触发器在暂稳态结束(t=t2)瞬间，门G2的输入电压R达到VDD+VT，可能损坏G2门，怎么办？

G1输入的触发脉冲的宽度可以是任意的吗？第八页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.1.2

集成单稳态触发器vOvItwtwvOvItwtw不可重复触发可重复触发被重复触发没有被重复触发第九页，共四十页，编辑于2023年，星期三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电路的连接：R：外接电阻或采用内部电阻C：外接电容第十页，共四十页，编辑于2023年，星期三74121功能表HHA1A2BQLHLLHLLLHHHLHHHHHHLL逻辑功能表不可触发，保持稳态不变A1、A2中有一个或两个为低电平，在B端输入上升沿时电路被触发B

和A1、A2、中有一个或两个为高电平，输入端有一个或两个下降沿时电路被触发第十一页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.1.3

单稳态触发器的应用1.脉冲整形

第十二页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.1.3

单稳态触发器的应用2.脉冲延时

vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+

vthtttttpivthtwt1t2第十三页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.1.3

单稳态触发器的应用3.脉冲定时

图6-7定时电路波形第十四页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.2.1

对称式多谐振荡器6.2.2

非对称式多谐振荡器6.2

多谐振荡器6.2.3

石英晶体振荡器第十五页，共四十页，编辑于2023年，星期三

多谐振荡器是一种自激振荡器，电路在接通电源后无需外接触发信号就能产生一定频率和幅值的矩形波脉冲波或方波。

多谐振荡器

VCC6.2多谐振荡器概述第十六页，共四十页，编辑于2023年，星期三

开关电路

延时环节开关器件：产生高、低电平；多谐振荡器电路应由哪几部分组成？反馈延迟环节：利用RC电路的充放电特性实现延时，将输出电压恰当地反馈给开关器件使之改变输出状态，以获得所需要的振荡频率。概述第十七页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.2.2

非对称式多谐振荡器

1.电路组成开关器件：反馈延迟环节：由CMOS门电路组成的多谐振荡器逻辑门电路R、C

电路第十八页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.2.2

非对称式多谐振荡器

2.工作原理假定vO1

=1，vO2

=0

Vth=VON=VOFF=VDD/2VC进入第二暂稳态vIvO1¯vO2­­vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0(1)第一暂稳态及电路自动翻转过程01

第十九页，共四十页，编辑于2023年，星期三VC6.2.2

非对称式多谐振荡器vO1

=0，vO2

=1

Vth=VON=VOFF=VDD/2(2)第二暂稳态及电路自动翻转过程二vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0T1T2vI¯vO1­vO¯10

2.工作原理第二十页，共四十页，编辑于2023年，星期三

3.振荡周期T的计算vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0T1T2T＝RC1n4≈1.4RC

T=T1(充)+T2(放)6.2.2非对称式多谐振荡器第二十一页，共四十页，编辑于2023年，星期三4、加补偿电阻的CMOS多谐振荡器R

RON(P)+RON(N)电源电压波动时，会使振荡频率不稳定。RSC

C分布（分布电容），Rs>>R(一般取Rs=10R)。

当6.2.2

非对称式多谐振荡器第二十二页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.2.3

石英晶体振荡器由门电路组成的多谐振荡器，周期T取决于RC

和Vth，频率稳定性较差。电路符号

阻抗频率特性

R：使反相器工作在线性放大区C1：两个反相器间的耦合C2：抑制高次谐波，以保证稳定的频率输出。

石英晶体振荡器优点：振荡频率稳定性高，常用作基准信号源1、石英晶体振荡器电路第二十三页，共四十页，编辑于2023年，星期三2、石英晶体振荡器应用6.2.3

石英晶体振荡器第二十四页，共四十页，编辑于2023年，星期三

6.3.1

施密特触发器的结构及工作原理6.3

施密特触发器

6.3.2

施密特触发器的应用第二十五页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.3施密特触发器施密特触发器的工作特点：

①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。②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。VT+VT_VT+VT_vovIvovI第二十六页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.3.1

门电路组成的施密特触发器的工作原理vI1vovIR1<R2I为三角波

作如下假定：

第二十七页，共四十页，编辑于2023年，星期三vI100只要vI1<Vth，则保持vO=0V当vI1=Vth，电路发生正反馈：

1

vI↑

vI1↑

vO1

vO↑

当vI1=0，vO=0V当vI上升，vI1也上升6.3.1

门电路组成的施密特触发器的工作原理第二十八页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.3.1

门电路组成的施密特触发器的工作原理vI11只要vI1>Vth，则保持vO=VOH当vI1=Vth，电路产生如下正反馈：

当vI下降，

vI1也下降0回差电压

vI

vI1

vO1

vO

第二十九页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.3.1

门电路组成的施密特触发器的工作原理vIVT+VT_vO00tt0vIvOVT+VT_VDD(a)工作波形(b)传输特性曲线vI1第三十页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.3.2

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？第三十一页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.3.2

施密特触发器的应用2.幅度鉴别vovI00ttVth(VT+)第三十二页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.3.2

施密特触发器的应用3.多谐振荡器

CvovIR1vovIVT+VT_VOLVOHT1T20t0t第三十三页，共四十页，编辑于2023年，星期三

6.4.1555定时器

6.4.2

定时器应用举例6.4555定时器及其应用电路的组成

用555定时器组成多谐振荡器

用555定时器组成施密特触发器

工作原理第三十四页，共四十页，编辑于2023年，星期三555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。6.4.1555定时器电阻分压器电压比较器基本RS触发器复位输入端(0)输出缓冲反相器集电极开路输出三极管TvovICvI1vI2vo’C1C2+--+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k

5k

5k

&&1RDVCC(8)G1、电路组成第三十五页，共四十页，编辑于2023年，星期三0106.4.1555定时器TvovICvI1vI2vo’C1C2+--+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k

5k

5k

&&1RDVCC(8)G

如果悬空0101010110111保持保持2、工作原理第三十六页，共四十页，编辑于2023年，星期三

555定时器功能表不变不变1导通01截止11导通00××放电管T输出(VO)复位(RD)触发输入(VI2)阈值输入(VI1)输出输

入6.4.1555定时器第三十七页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.4.2

定时器应用举例一、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013VCC23VCCvIvOVOH第三十八页，共四十页，编辑于2023年，星期三6.4.2

定时器应用举例二、用555定时器组成多谐振荡器R1R2v

2

3

VCC

1

3

VCC

vC

0

t1

t2

tPLtPHtPL=R2C1n2≈0.7R2C

tpH=(