脉冲信号产生与整形施密特触发器的电压传输特性施密特触发器

第5章脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形是在实际工作和较大规模的电路系统中经常遇到的技术环节。通过本章的学习要掌握脉冲信号产生与整形的原理、方法以及用于脉冲信号整形和产生的器件的工作方式和实际应用。学习内容：施密特触发器的工作原理和应用，555定时器的工作原理和应用，各种信号参数的计算。

施密特触发器一、用门电路组成的施密特触发器

以下图为由G1和G2两个CMOS反相器组成的施密特触发器，输入电压uＩ经电阻R１和R２分压来控制反相器的工作状态，要求R２＞R１。右图分别为施密特触发器反相输出和同相输出的逻辑符号。框内的“”为施密特触发器的限定符号。

所以同理2．工作原理

施密特触发器有两个稳定状态，而这两个稳定状态的维持和转换完全取决于输入电压的大小。只要输入电压uＩ上升到略大于UＴ+或下降到略小于UＴ－时，施密特触发器的输出状态就会发生翻转，从而输出边沿陡峭的矩形脉冲。3．施密特触发器的电压传输特性

输入电压uI上升到使电路状态发生翻转时的值，称为正向阈值电压，用UＴ+表示。输入电压uＩ下降到使电路状态发生翻转时的值，称为负向阈值电压，用UＴ－表示。施密特触发器的正向阈值电压UＴ+和负向阈值电压UＴ－的差值，称为回差电压，用ΔUＴ表示。电压传输特性反映的是触发器输出电压随输入电压变化的规律.反相施密特触发器电压传输特性

同相施密特触发器电压传输特性

随着输入电压的升高和降低，输出电压呈反相变化趋势。随着输入电压的升高和降低，输出电压呈同相变化趋势。

二、集成施密特触发器

1．TTL集成施密特触发器

右图左为施密特触发六反相器CT7414和CT74LS14的逻辑符号，它有六个独立的施密特反相器。

右图右为施密特触发双4输入与非门CT7413和CT74LS13的逻辑符号。

TTL集成施密特与非门和缓冲器有如下特点：

可将变化非常缓慢的信号变换成上升沿和下降沿都很陡直的脉冲信号。具有阈值电压和回差电压温度补偿。因此，电路性能的一致性好。具有很强的抗干扰能力2．ＣＭＯＳ集成施密特触发器

左图为施密特六反相器CC40106的逻辑符号。右图为施密特触发四2输入与非门CC4093的逻辑符号。

当电源电压VDD变化时，对CMOS施密特触发器的电压传输特性也会产生一定的影响。由于集成CMOS施密特触发器内部参数离散性的影响，因此，其UＴ+和UＴ－也有较大的离散性。

CMOS集成施密特触发器具有如下特点：

可将变化非常缓慢的信号变换为上升沿和下降沿很陡直的脉冲信号。在电源电压VDD一定时，触发阈值电压稳定，但其值会随VDD变化。

电源电压VDD变化范围宽，输入阻抗高，功耗极小。

抗干扰能力很强。

三、施密特触发器的应用1．用于波形变换施密特触发器可用于将三角波、正弦涉及其它不规那么信号变换成矩形脉冲。2．用于脉冲整形当传输的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较好的矩形脉冲。3．用于脉冲幅度鉴别如输入信号为一组幅度不等的脉冲，而要求将幅度大于ＵＴ+的脉冲信号挑选出来时，那么可用施密特触发器对输入脉冲的幅度进行鉴别。５５５定时器及其应用555定时器是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。只要外部配接少数几个阻容元件便可组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。

一、555定时器的电路结构及其工作原理

二、用555定时器组成施密特触发器当输入＜uI＜时，uC1＝1、uC２＝1，基本RS触发器保持原状态不变，输出uO＝UOＨ。

当输入uI＜时，电压比较器C1和C2的输出uC1＝1，uC2＝0，基本RS触发器置1，＝1、＝0，这时输出uO＝UOH。

当输入uI电压比较器C1和C2的输出uC1＝0，uC2＝1，输出uO由高电平跃到低电平，即uO＝0。≥时，

施密特触发器的工作波形图施密特触发器的电压传输特性用555定时器组成多谐振荡器

多谐振荡器工作波形

多谐振荡器波形参数

多谐振荡器的振荡周期Ｔ为：T＝tＷ１+tＷ２

tＷ１＝〔R１+R２〕Cln2≈0.7〔R１+R２〕C

多谐振荡器的振荡周期T为:

T＝tＷ１+tＷ２≈0.7〔R１+2R２〕CtＷ１为电容电压由充到所需的时间tＷ２为电容电压由降到