第八章脉冲波形产生1课件

1MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGEOFSANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY本课程安排十五周停课，做大作业：数字钟设计十六周：第8、7章十七周：第9章十八周：每班到实验室制作数字钟。11MECHANI2MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGEOFSANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY第八章脉冲信号的变换与产生8.1单稳态触发器8.2施密特触发器8.3多谐振荡器8.4555定时器及其应用22MECHANI1.单稳态触发器的显著特点：(1).它具有稳态和暂稳态(暂态)两个不同的工作状态；(2).在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂态，但暂态维持一段时间后，会自动返回到稳态。(3).暂态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。如：声控灯31.单稳态触发器的显著特点：(1).它具有稳态和暂稳态(暂态稳态为1有外部触发暂态自动返转暂态稳态为0有外部触发自动返转学习的重点:为什么会自动返回?需多少时间?41.单稳态触发器的显著特点：稳态为1有外部触发暂态自动返转暂态稳态为0有外部触发自动返转2.单稳态触发器的组成：逻辑门RC电路微分型积分型微分电路（RC较小）：CRviv0viv0VImVIm在vi突变的瞬间：v0=VIm此后，C开始充电，v0按指数规律下降，因RC较小故v0下降很快。52.单稳态触发器的组成：逻辑门RC电路微分型积分型微分电路（CRviv0viv0VIm在vi突变的瞬间：v0=0此后，C开始充电，v0按指数规律上升，因RC较大故充电较慢。6积分电路（RC较大）：2.单稳态触发器的组成：逻辑门RC电路微分型积分型CRviv0viv0VIm在vi突变的瞬间：v0=0此后，8.1.1用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器1.电路组成及工作原理1)确定稳态：

电源接通后，在没有外来触发脉冲时电路处于稳定状态：VDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvI2Rd78.1.1用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器1.电路VDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvI2VDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvI2若稳态为v01=1,v02=00001000011100所以，在没有触发脉冲的作用下：

v01=1,v02=0Rd88.1.1用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器1.电路组成及工作原理1)确定稳态：VDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvIVDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvI2VDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvI200所以，电路经过一定时间后：v01=1,v02=0若稳态为v01=0,v02=1110010001电路的稳态为v01=1,v02=0Rd9若稳态为v01=1,v02=08.1.1用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器1.电路组成及工作原理1)确定稳态：VDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvIVDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvI2Cd和Rd组成微分电路12)若有脉冲触发：VDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvI2Rd10viv0VImVIm100101电路进入暂态。0001电路又回到稳态。1108.1.1用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器1.电路组成及工作原理VDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvI2.主要参数的计算VDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvI2VDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvI2Rd101).暂态宽度tW暂态宽度tW取决于RC充放电时间常数.取：vc(0+)=0，vc(∞)=VDD，τ=RC，VTH=VDD/2118.1.1用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器2.主要参数的计算VDDG1VI≥11VCCG2RV02VDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvI2VDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvI2Rd102).恢复时间tre暂稳态结束后,要使电路恢复到触发前的起始状态,还需要经一段恢复时间,使电容上的电荷释放完。128.1.1用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器2.主要参数的计算VDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvIVDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvI2VDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvI2Rd103).最高工作频率fmax设触发信号vI的周期为T,为了使单稳态电路能正常工作,应满足:T>(tw+tre);其最高工作频率为;138.1.1用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器2.主要参数的计算VDDG1VI≥11VCCG2RV02V01+-CdvI8.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型1.不可重复触发集成单稳态触发器：

在进入暂稳态期间，若有触发脉冲作用，电路的工作过程不受其影响。只有当电路的暂稳态结束后，触发信号脉冲才会影响电路状态。电路输出脉宽由RC参数确定v0vIv0vItwtwtw74121148.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型1.不1)电路组成：电路由三部分组成输入控制电路微分型单稳态触发器输出缓冲器外接决定暂态宽度的RextCext电路,其暂态宽度tW：158.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型1.不可重复触发集成单稳态触发器：741211)电路组成：电路由三部分组成输入控制电路微分型单稳态触发168.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型1.不可重复触发集成单稳态触发器：741211)电路组成：168.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型1178.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型1.不可重复触发集成单稳态触发器：741211)电路组成：147178.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型1QNCA1A2BQGNDVCCNCRext/CextNCCextRintNC74121A1A2BCextRextCextRintVccv0v0543161011149GND774121182)符号：8.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型1.不可重复触发集成单稳态触发器：QNCA1A2BQGNDVCCNCRext/CextNCCeCRextVCC外接RextCext电路如果使用内部定时电阻Rint：192)符号：8.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型1.不可重复触发集成单稳态触发器：A1A2BCextRextCextRintVccv0v0543161011149GND774121CRextVCC外接RextCext电路如果使用内部定时电阻触发方式3个触发信号输入端：

A1、A2、B。若A1、A2两个中至少有一个为低电平，B发生由0到1的正跳变。202)符号：8.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型1.不可重复触发集成单稳态触发器：A1A2BCextRextCextRintVccv0v0543161011149GND774121CRextVCC触发方式若A1、A2两个中至少有一个为低电平，B发生由0到1若B为高电平，A1、A2两个中至少有一个为高电平，并且有一个或两个产生由1到0的负跳变VCC212)符号：8.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型1.不可重复触发集成单稳态触发器：A1A2BCextRextCextRintVccv0v0543161011149GND774121CRextVCC若B为高电平，A1、A2两个中至少有一个为高电平，并且有一222)符号：8.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型1.不可重复触发集成单稳态触发器：A1A2BCextRextCextRintVccv0v0543161011149GND774121222)符号：8.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可CRextVCC使用外接电阻Rext的电路连接tw=0.7RextC使用内部电阻Rint的电路连接下降沿触发时的连接方式.tw=0.7RintC当电容在10pF~10µF之间，得到的暂稳态取值范围在20ns~200msA1A2BCextRextCextRintVccv0v0543161011149GND774121VCC233)定时：8.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型1.不可重复触发集成单稳态触发器：CRextVCC使用外接电阻Rext的电路连接tw=0.7R

在暂稳态期间，若在t

（t

<tw）时间后又有触发脉冲作用，电路会被新的触发脉冲触发，其暂稳态时间又重新开始。因此，输出脉宽将为：tw+t

特点：v0vItwv0vI△t1△t2tw输出脉宽将为：tw+

t1+

t2242.可重复触发集成单稳态触发器：MC145288.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型在暂稳态期间，若在t（t<tw）时1)电路组成：电路由三部分组成三态门电路输出缓冲电路控制电路252.可重复触发集成单稳态触发器：MC145288.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型1)电路组成：电路由三部分组成三态门电路输出缓冲电路控制电TR+TR-261)电路组成：2.可重复触发集成单稳态触发器：MC145288.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型TR+TR-261)电路组成：2.可重复触发集成单稳态触发2)三个控制端：TR+：为下降沿触发输入端TR-：为上升沿触发输入端R：为复位端272.可重复触发集成单稳态触发器：MC145288.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型2)三个控制端：TR+：为下降沿触发输入端TR-：为上升沿3)工作原理：自学！！！282.可重复触发集成单稳态触发器：MC145288.1.2集成单稳态触发器可重复触发型不可重复触发型3)工作原理：自学！！！282.可重复触发集成单稳态触发器定时延时整形298.1.3单稳态触发器的应用定时298.1.3单稳态触发器的应用1.定时当v/O=1时，与门打开，vO=vF。当v/O=0时，与门关闭，vO为低电平。显然与门打开的时间是恒定不变的，就是单稳输出脉冲v/O的宽度tW。1&vIOvvO单稳与门vFtWvIvOvFOv308.1.3单稳态触发器的应用1.定时当v/O=1时，与门打开，vO=vF。当v/O=2.延时从波形图可以看出,vo脉冲的上升沿相对输入信号vI的上升沿延迟了tw1时间。AABextCextR1274121(0)R1extCVCCC1vIvO0QAABextCextR1274121(1)R2extCVCCC2vOQVCC0tvI0tvo00tvo318.1.3单稳态触发器的应用2.延时从波形图可以看出,vo脉冲的AABextCext3.整形

单稳态触发器能够把不规则的输入信号vI，整型成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲vO。vO的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度tW决定于暂稳态时间。328.1.3单稳态触发器的应用3.整形单稳态触发器能够把不规则的输入信号例.用单稳进行波形的整形、用晶体振荡器产生计数器的计数脉冲(数字测速系统)

放大器电机圆盘红外发射红外接收单稳整形计数器定时器(晶体振荡器)显示译吗器数码显示器uiuo转/分分频器uiuo33例.用单稳进行波形的整形、用晶体振荡器产生计数器的计数脉冲(

施密特触发器是一种受输入信号电平直接控制的双稳态触发器。它有两个稳定状态，在外加信号的作用下，只要输入信号变化到某一电平时，电路就从一个稳定状态转换到另一个稳定状态，而且稳定状态的保持也与输入信号的电平密切相关。它在性能上有两个重要的特点：34施密特触发器是一种受输入信号电平直接控制34(1).输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入转换电平不相等。tt0vIv00UT－UT＋UOLUOH正向阈值电压回差电压ΔU负向阈值电压(2).在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变的很陡。3535(1).输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输施密特触发器的两种传输特性曲线tt0vIv00UT－UT＋UOLUOH施密特触发器的特性曲线1vIvOUT+UT-

同相输出的施密特触发器的传输特性11）同相输出的施密特触发器36施密特触发器的两种传输特性曲线tt0vIv00UT－UT＋U2）反相输出的施密特触发器tt0vIv00UT－UT＋UOLUOH施密特触发器的特性曲线2vIvOUT+UT-

反相输出的施密特触发器的传输特性237施密特触发器的两种传输特性曲线2）反相输出的施密特触发器tt0vIv00UT－UT＋UOL8.2.1用门电路组成的施密特触发器1.电路形式同相输出反相输出vIv01vIv01`假设G1和G2的阈值电压均为VDD/2。且R2＞R1当vI=0时v0=0，v01=v0`=1当vI从0开始升高并使vI`达到G1的VTH时，发生如下正反馈过程：vI`v01v0很快使：v0=VDD，v0`=02.工作原理11R1R2G1G2vIv0v0`v01vI`R2388.2.1用门电路组成的施密特触发器1.电路形式同相输出反8.2.1用门电路组成的施密特触发器1.电路形式同相输出反相输出vIv01vIv01`假设G1和G2的阈值电压均为VDD/2。且R2＞R1当vI=0时v0=0，v01=v0`=1当vI从0开始升高并使vI`达到G1的VTH时，发生如下正反馈过程：vI`v01v0很快使：v0=VDD，v0`=02.工作原理11R1R2G1G2vIv0v0`v01vI`R239vI`VTHv0tt8.2.1用门电路组成的施密特触发器1.电路形式同相输出反v04011R1R2G1G2vIv0`v01vI`ＶT+ＶTH0由此的VT+:v0由０状态转换为１（VDD）状态时对应的输入电平ＶT+

为:vI`VTHv0tt8.2.1用门电路组成的施密特触发器1.电路形式2.工作原理v04011R1R2G1G2vIv0`v01vI`ＶT+ＶT4111R1R2G1G2vIv0`v01vI`ＶT+ＶTH0当vI从高电平开始下降且vI>VTHv0=1当vI`下降到vI`=VTH且再下降一点点时,又会发生一个正反馈过程:vI`v01v0瞬间使v01≈VDD，

v0≈0

vIVT+v0ttVDDVT-8.2.1用门电路组成的施密特触发器1.电路形式2.工作原理4111R1R2G1G2vIv0`v01vI`ＶT+ＶTH04211R1R2G1G2vIv0`v01vI`ＶT-ＶTHv0由1状态转换为0状态时对应的输入电平vI`为:由此的VT-:v0ＶDD8.2.1用门电路组成的施密特触发器1.电路形式2.工作原理4211R1R2G1G2vIv0`v01vI`ＶT-ＶTHv4311R1R2G1G2vIv0`v01vI`3.电压传输特性tt0vIv00UT－UT＋VOLVOHtt0vIv00UT－UT＋UOLUOH`vIvOVT+VT-VTHvIvOUT+UT-R1R22VTH`4.结论8.2.1用门电路组成的施密特触发器1.电路形式2.工作原理4311R1R2G1G2vIv0`v01vI`3.电压传输特8