数字电子电路第四章

1．了解脉冲波形的特点和主要参数。2．熟悉555时基电路的逻辑功能，会用555时基电路构成多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器。3．了解集成单稳态触发器、集成施密特触发器的功能和使用方法。4．会用门电路构成多谐振荡器和石英晶体振荡器。脉冲信号定义：指短暂时间内幅度发生突变的电压或电流。a)b)c)d)e)f)常见的脉冲波形a)矩形波b)锯齿波c)三角波d)积分波e)微分波f)梯形波脉冲波形主要参数脉冲幅度脉冲周期脉冲宽度上升时间下降时间占空比§4-1

555时基电路555时基电路外形及引脚排列a)实物图b)引脚排列

序号符号功能①GND接地端②低电平触发端③OUT输出端④直接复位端⑤CO控制电压端⑥TH高电平触发端⑦DIS放电端⑧VCC电源端555时基电路各引脚功能一、电路组成555时基电路内部结构电阻分压器电压比较器基本RS触发器放电管缓冲器二、逻辑功能1．直接复位功能2．复位功能3．置位功能4．保持功能555时基电路可实现直接复位、复位、置位、保持四种功能。其控制端的优先控制顺序为：直接复位端

、低电平触发端

、高电平触发端TH。

555时基电路逻辑功能三、器件类型类型：TTL型和CMOS型两类。双时基电路外形图和引脚排列a)实物图b)引脚排列

项目TTLCMOS单555型号最后几位数码5557555双555型号最后几位数码5567556优点带负载能力强低功耗、高输入阻抗电源电压范围（V）5~163~18最大输出电流（mA）2004TTL和CMOS时基电路的比较§4-2多谐振荡器一、用555时基电路构成的多谐振荡器1．电路组成a)电路b)工作波形实测波形2．工作过程工作波形3．振荡周期当电容C1充电时，电路处于第一暂稳态，持续时间为tw1；电容C1放电时，电路处于第二暂稳态，持续时间为tw2。tw1=0.7(R1+R2)Ctw2=0.7R2C电路振荡周期的大小为：T=tw1+tw2=0.7(R1+R2)C+0.7R2C=0.7(R1+2R2)C二、占空比可调的多谐振荡器占空比可调的振荡器持续时间为：tw1=0.7R1Ctw2=0.7R2C占空比为：只要调节电位器RP，即可方便地调节占空比D。三、占空比与频率均可调的多谐振荡器占空比与频率均可调的多谐振荡器§4-3单稳态触发器单稳态触发器定义：指有一个稳态和一个暂稳态的波形变换电路。一、用555时基电路构成单稳态触发器1．电路组成555构成的单稳态电路a)电路图b)工作波形图2．工作过程（1）稳态（2）触发进入暂稳态（3）自动返回稳态输出脉冲宽度为：为了保证单稳态电路正常工作，外加触发脉冲的幅度应低于VCC，脉冲宽度应小于输出脉冲宽度。二、集成单稳态触发器分类：不可重复触发型和可重复触发型两种。类型不可重复触发型可重复触发型符号工作波形两种单稳态触发器的比较类型不可重复触发型可重复触发型特点在暂稳态期间，输入新的触发脉冲对电路无影响，输出脉冲宽度不变在暂稳态期间输入新的触发脉冲可延长暂稳态持续时间，输出脉冲变宽主要型号74LS221742217412174HC221741227412374LS12274LS123续表集成单稳态触发器74LS121a)实物图b)引脚排列c)工作波形图输入输出说明A1A2BQ0×101稳态×0101××00111×0174LS121的逻辑功能输入输出说明A1A2BQ11下降沿触发1110×上升沿触发×0续表集成单稳态触发器74LS121外部元件连接方法a)使用外部电阻、下降沿触发b)使用内部电阻、上升沿触发三、单稳态触发器的应用应用：脉冲整形、定时选通和脉冲延时。1．脉冲整形单稳态触发器的整形作用2．定时选通单稳态触发器应用于定时选通a）逻辑电路b）工作波形图3．脉冲延时单稳态触发器的脉冲延时作用下图所示为定时照明电路原理图，试简述其工作原理，并估算定时时间的调节范围。§4-4施密特触发器施密特触发器定义：一种靠输入触发信号维持的双稳态触发器。555时基电路构成的施密特触发器a)电路图b)工作波形图一、用555时基电路构成施密特触发器回差电压（滞回电压）值为：施密特触发器电压传输特性a)传输特性b)逻辑符号二、集成施密特触发器集成施密特触发器主要有TTL和CMOS两大类，按其功能又可分为施密特与非门和施密特反相器。74LS132引脚排列CC40106引脚排列电源电源（V）上限触发电压

（V）下限触发电压

（V）回差电压

（V）52.2~3.60.9~2.80~1.6104.6~7.12.5~5.21.2~3.4157.8~10.84~7.41.6~5CC40106主要参数三、施密特触发器的应用应用：波形变换、脉冲整形、幅度鉴别等。1.波形变换施密特触发器将正弦波变化为同周期的矩形波2．脉冲整形施密特触发器用于脉冲整形3．幅度鉴别脉冲幅度鉴别下图所示由施密特触发器组成的电路具有何种功能？施密特触发器的应用§4-5用门电路构成的脉冲信号电路基本工作原理：利用电容的充放电特性，当输入电压达到门电路的门限电压时，电路输出状态即发生变化。一、多谐振荡器1．环形多谐振荡器RC环形多谐振荡器电路图RC环形多谐振荡器工作波形图2．RC耦合多谐振荡器对称多谐振荡器a)电路结构b)逻辑符号正反馈过程：多谐振荡器电容的充放电a)C1充电、C2放电b)C1放电、C2充电RC耦合对称多谐振荡器工作波形图3．石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器图形

a)实物图b)结构c)电气符号石英晶体的等效电路和频率特性a)等效电路b)频率特性串联型石英晶体多谐振荡器并联型石英晶体多谐振荡器二、单稳态触发器1．微分型单稳态触发器TTL微分型单稳态触发器电路图TTL微分型单稳态触发器工作波形图TTL微分型单稳态触发器电路工作过程如下：（1）稳态（t1之前）（2）触发翻转（t=t1时刻）正反馈过程：（3）暂稳态（t1<t<t2）（4）自动翻转（t=t2时刻）正反馈过程：（5）恢复过程2．积分型单稳态触发器TTL积分型单稳态触发器a)电路图b)工作波形图TTL积分型单稳态触发器电路工作过程如下：（1）稳态（2）触发进入暂稳态（t=t1时刻）（3）自动返回稳态（t1<t≤t2时刻）输出脉冲宽度为

：上述积分型单稳态触发器要求触发脉冲宽度应大于输出脉冲宽度。三、用门电路构成的施密特触发器用门电路构成的施密特触发器a）电路图b）工作波形图5多谐振荡器的仿真实验与安装调试一、实训目的1．会应用Multisim软件进行多谐振荡器仿真实验。2．掌握使用555时基电路构成多谐振荡器的方法。二、实训器材1．安装有Multisim仿真软件的计算机。2．双踪示波器。3．数字频率计。4．5V直流电源。5．实验元器件型号、规格。代号名称规格代号名称规格R1、R2电阻器2×4.7kΩ

C2电容器10μFRP1、RP2电位器2×100kΩ

VD1、VD2二极管2×1N4001C0电容器0.01μFU时基电路NE555C1电容器0.1μF插座8脚三、实训内容1．仿真实验（1）用Multisim软件搭接多谐振荡器电路多谐振荡器电路（2）按下仿真开关，观察示波器显示的输出波形。示波器输出波形（3）调节RP1、RP2使脉冲波形对称，用测量标尺测量一周期内低电平持续时间tw1=________；高电平持续时间tw2=________。2．实物电路安装调试（1）按图在实验箱中搭接电路。（2）通电后，用双踪示波器观察和的波形，并测频率。（3）调定RP1后测定频率为_________。（4）调定RP1后，再调节RP2使输出脉冲对称，注意观察频率有无变化。6用555时基电路构成施密特触发器一、实训目的1．熟悉施密特触发器的电路特点和逻辑功能。2．会用555时基电路构成施密特触发器。3．会用示波器观测施密特触发器的电压传输特性。二、实训电路施密特触发器波形变换图和电压传输特性a）波形变换b）电压传输特性示波器实测波形三、实训器材1．直流电源。2．音频信号源。3．双踪示波器。4．实验元器件型号、规格。代号名称规格代号名称规格IC时基电路NE555VD二极管2CK13R电阻器30k插座8脚C电容器元器件明细表四、实训内容1．按图“施密特触发器”所示连接实验电路。2．接通电源，输入1kHz交流信号，并逐渐加大信号幅度，用示波器观测输入、输出信号波形。3．用示波器观测电压传输特性，并画出电压传输特性曲线。4．计算回差电压

值为_____V，实测值为_____V。7环形振荡器的仿真实验与安装调试一、实训目的1．会用Multisim软件进行环形振荡器的仿真。2．掌握用与非门构成的环形振荡器的工作原理和安装调试。二、实训电路用非门构成的环形震荡器的测试电路三、实训器材1．安装有Multisim仿真软件的计算机。2．双踪示波器3．数字频率计4．12V直流电源5．实验元器件型号、规格。代号名称规格代号名称规格R1、R3电阻器1kΩVT三极管9013R2电阻器300ΩLED发光二极管红色RP电位器100kΩ

G非门CD4069C电容器0.1μF插座14脚四、实训内容1．仿真实验环形震荡器的电路图（1）进入Multisim，根据环形振荡器原理图，从元件库中选择对象，在图形编辑窗口