第1章-数字电路基础知识【】课件

第1章数字电路基础知识【PPT课件】概述矩形脉冲的基本特性 数字电路中的信号只有0、1两种,用波形图表示就是矩形脉冲。脉冲宽度tw脉冲幅度Um下降时间tf上升时间tr周期性矩形波的周期用T表示555定时器低电平触发端高电平触发端电压控制端复位端低电平有效放电端4.5～16V(1)电路组成电阻分压器电压比较器基本RS触发器放电管T缓冲器(2)工作原理①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。③R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=1、C2=1，Q、Q不变，uo不变，T状态不变。④R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＜VCC/3时，C1=1、C2=0，Q=0、Q=1，uo=1，T截止。§6.1施密特触发器用555定时器构成施密特触发器1、工作原理（1）当ui＝0时，由于比较器C1=1、C2=0，触发器置1，即Q＝1，Q=0uo1＝uo＝1。ui升高时，在未到达2VCC/3以前，uo1＝uo＝1的状态不会改变。（2）ui升高到2VCC

/3时，比较器C1输出为0、C2输出为1，触发器置0，即Q＝0、Q=1，uo1=uo=0。此后，ui上升到VCC，然后再降低，但在未到达VCC/3以前，uo1＝uo＝0的状态不会改变。（3）ui下降到2VCC/3时，比较器C1输出为1、C2输出为0，触发器置1，即Q＝1、Q=0，uo1=uo=1。此后，ui继续下降到0，但uo1＝uo＝1的状态不会改变。2、滞回特性及主要参数施密特触发器将三角波uI变换成矩形波uO。上限触发转换电平UT+

下限触发转换电平UT－

回差ΔUT=UT+－UT－(通常UT+＞UT－)改变R1和R2的大小可以改变回差ΔUT

集成施密特触发器的UT+和UT－的具体数值可从集成电路手册中查到。如CT74132的UT+＝1.7V、UT－＝0.9V,所以,ΔUT＝UT+—UT－＝1.7V—0.9V＝0.8V。TTL的74LS14和CMOS的CC40106均为六施密特触发的反相器。集成施密特触发器施密特触发器的应用举例(1)波形转换将变化缓慢的波形变换成矩形波(如将三角波或正弦波变换成同周期的矩形波)。(2)脉冲整形在数字系统中,矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变,或者边沿产生振荡等。通过施密特触发器整形,可以获得比较理想的矩形脉冲波形。波形畸变边沿振荡(3)脉冲鉴幅将一系列幅度各异的脉冲信号加到施密特触发器的输入端,只有那些幅度大于UT+的脉冲才会在输出端产生输出信号。可见,施密特触发器具有脉冲鉴幅能力。用555定时器构成的单稳态触发器§6.2单稳态触发器提高基准电压稳定性的滤波电容1、工作原理稳态为0低触发有效置1T截止,C充电自动高触发返0

ui到来时,因为ui＜VCC/3,使C2＝0,触发器置1,uo又由0变为1,电路进入暂稳态。由于此时Q=0,放电管T截止,VCC经R对C充电。虽然此时触发脉冲已消失,比较器C2的输出变为1,但充电继续进行,直到uc上升到2VCC/3时,比较器C1输出为0,将触发器置0,电路输出uo＝0,T导通,C放电,电路恢复到稳定状态。接通VCC后瞬间,VCC通过R对C充电,当uc上升到2VCC/3时,比较器C1输出为0,将触发器置0,uo＝0。这时Q=1,放电管T导通,C通过T放电,电路进入稳态。2、主要参数的估算(1)输出脉冲宽度tw输出脉冲宽度tw,就是暂稳态的维持时间。根据uI2的波形可以计算出:tw≈1.1RC(2)

恢复时间tre暂稳态结束后,电路需要一段时间恢复到初始状态。一般,恢复时间tre为3~5倍放电时间常数。设触发信号的时间间隔为T,为了使单稳态触发器能够正常工作,应当满足T＞tw+tre的条件,即Tmin=tw+tre。因此,单稳态触发器的最高工作频率为fmax=1/Tmin=1/(tw+tre)

(3)最高工作频率fmax(或最小工作周期Tmin)集成单稳态触发器可重触发非重触发单稳态触发器应用举例1、延时如果需要延迟脉冲的触发时间,可利用单稳电路来实现。uO的下降沿比uI的下降沿延迟了tw

2、定时单稳态触发器能够产生一定宽度tw的矩形脉冲,利用这个脉冲去控制某一电路,则可使它在tw时间内动作(或者不动作)。用555定时器构成的多谐振荡器§6.3多谐振荡器T1、工作原理暂稳态Ⅰ时间tw1=0.7(R1+R2)C

暂稳态Ⅱ时间tw2=0.7R2C

接通VCC后,VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时,uo=0,T导通,C通过R2和T放电,uc下降。当uc下降到VCC/3时,uo又由0变为1,T截止,VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程,在输出端uo产生了连续的矩形脉冲。振荡器输出脉冲uO的工作周期为:

T=0.7(R1+2R2)C

振荡频率ff=1/T=1/0.7(R1+2R2)C

占空比qq=(R1+2R2)/(R1+2R2)石英晶体多谐振荡器1、石英晶体的选频特性石英晶体具有很好的选频特性。当振荡信号的频率和石英晶体的固有谐振频率fo相同时,石英晶体呈现很低的阻抗,信号很容易通过,而其它频率的信号则被衰减掉。2、石英晶体多谐振荡器将石英晶体串接