电子技术课件：环形振荡电路的装调

环形振荡电路的装调四、巩固与拓展

一、任务目标二、任务描述

三、程序与方法

环形振荡电路的装调一、任务目标掌握单稳态触发器的逻辑功能及应用；掌握脉冲变换电路的原理；掌握施密特触发器的逻辑功能；掌握环形振荡电路的装调方法。环形振荡电路的装调二、任务描述在日常生活中，人们经常看到闪烁的指示灯如仪器仪表、计算机、各种标志指示等，比如救护车指示灯、消防指示灯等。如何使指示灯闪烁呢？本次任务要求利用前面学过的非门、三极管等元器件组成环形器，由驱动电路驱动指示灯闪烁的逻辑控制电路。电路示意框图环形振荡电路的装调认识脉冲变换电路一、单稳态触发器工作特点：第一，它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态；第二，在外加脉冲作用下，触发器能从稳态翻转到暂稳态；第三，在暂稳态维持一段时间后，将自动返回稳态，暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与外加触发信号无关。例：楼道的声控灯。环形振荡电路的装调1.电路组成暂稳态是靠RC电路的充放电过程来维持的。由于图示电路的RC电路接成微分电路形式，故该电路又称为微分型单稳态触发器。环形振荡电路的装调（1）输入信号uI为0时，电路处于稳态。

uI2=VDD，uO=UOL=0，uO1＝UOH=VDD。（2）外加触发信号，电路翻转到暂稳态。当uI产生正跳变时，uO1产生负跳变，电容电压不能突变，使uI2产生负跳变，G2输出uO产生正跳变；uO的正跳变反馈到G1输入端，从而导致如下正反馈过程：2.工作原理使电路迅速变为G1导通、G2截止的状态，此时，电路处于uO1=UOL、uO=uO2=UOH的状态。然而这一状态是不能长久保持的，故称为暂稳态。环形振荡电路的装调（3）电容C充电，电路由暂稳态自动返回稳态。在暂稳态期间，VDD经R对C充电，使uI2上升。当uI2上升达到G2的UTH时，电路会发生如下正反馈过程：使电路迅速由暂稳态返回稳态，uO1=UOH、uO=uO2=UOL。从暂稳态自动返回稳态之后，电容C将通过电阻R放电，使电容上的电压恢复到稳态时的初始值。环形振荡电路的装调单稳态触发器工作波形环形振荡电路的装调3.主要参数（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≈0.7RC（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）放电时间常数（通常放电时间常数远小于RC）。环形振荡电路的装调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）在使用微分型单稳态触发器时，输入触发脉冲uI的宽度tw1应小于输出脉冲的宽度tw，即tw1＜tw，否则电路不能正常工作。如出现tw1＞tw的情况时，可在触发信号源uI和G1输入端之间接入一个RC微分电路。4.对输入触发脉冲宽度的要求（3）最高工作频率fmax（或最小工作周期Tmin）环形振荡电路的装调单稳态触发器的应用1.脉冲延时单稳态触发器的主要应用是整形、定时和延时。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的时间。环形振荡电路的装调2.脉冲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)。环形振荡电路的装调TTL集成单稳态触发器电路74121的功能及其应用

74121是一种不可重复触发的单稳态触发器，它既可采用上升沿触发，又可采用下降沿触发，其内部还设有定时电阻Rint(约为2kΩ)。74121电路的功能表

74121的电路符号外接定时元件引脚内部电阻引脚触发输入端输出端环形振荡电路的装调功能：（1）触发方式：环形振荡电路的装调（2）定时元件接法：输出脉冲uO的宽度：tw≈0.7RCext外接电容Cext一般取值范围为10pF～10μF，在要求不高的情况下最大值可达1000μF。图(a)：外接电阻R=Rext（1.4~40kΩ）。图(b)：用内部电阻R＝Rint(约为2kΩ)。环形振荡电路的装调二、施密特触发器主要用途：把变化缓慢的信号波形变换为边沿陡峭的矩形波。特点：⑴电路有两种稳定状态。两种稳定状态的维持和转换完全取决于外加触发信号。触发方式：电平触发。⑵电压传输特性特殊，电路有两个转换电平（上限触发转换电平UT+和下限触发转换电平UT－）。⑶状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡峭的矩形脉冲。环形振荡电路的装调1.电路组成两个CMOS反相器，两个分压电阻。（a）电路（b）逻辑符号环形振荡电路的装调2.工作原理当uI=0V时，G1截止、G2导通，输出为UOL，即uO=0V。只要满足uI1＜UTH，电路就会处于这种状态（第一稳态）。当uI上升，使得uI1=UTH时，电路会产生如下正反馈过程：环形振荡电路的装调电路会迅速转换为G1导通、G2截止，输出为UOH，即uO=VDD的状态（第二稳态）。此时的uI值称为施密特触发器的上限触发转换电平UT+。显然，uI继续上升，电路的状态不会改变。如果uI下降，uI1也会下降。当uI1下降到UTH时，电路又会产生以下的正反馈过程：电路会迅速转换为G1截止、G2导通、输出为UOL的第一稳态。此时的uI值称为施密特触发器的下限触发转换电平UT－。uI再下降，电路将保持状态不变。环形振荡电路的装调

3.工作波形与电压传输特性施密特触发器将三角波uI变换成矩形波uO。（a）工作波形（b）电压传输特性4.重要参数上限触发转换电平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

环形振荡电路的装调4.施密特触发器的应用（1）波形的整形与变换环形振荡电路的装调（2）信号鉴幅环形振荡电路的装调（3）多谐振荡环形振荡电路的装调三、多谐振荡器

1．多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。

2．通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，从而产生自激振荡，无需外触发。

3．输出周期性的矩形脉冲信号，由于含有丰富的谐波分量，故称作多谐振荡器。1.电路组成环形振荡电路的装调

2.工作原理假定接通电源后，由于某种原因使uI1有微小正跳变，则必然会引起如下的正反馈过程：使uO1迅速跳变为低电平、uO2迅速跳变为高电平，电路进入第一暂稳态。此后，uO2的高电平对C1电容充电使uI2升高，电容C2放电使uI1降低。由于充电时间常数小于放电时间常数，所以充电速度较快，uI2首先上升到G2的阈值电压UTH，并引起如下的正反馈过程：环形振荡电路的装调使uO2迅速跳变为低电平、uO1迅速跳变为高电平，电路进入第二暂稳态。此后，C1放电、C2充电，C2充电使uI1上升，会引起又一次正反馈过程，电路又回到第一暂稳态。这样，周而复始，电路不停地在两个暂稳态之间振荡，输出端产生了矩形脉冲。环形振荡电路的装调多谐振荡器的工作波形环形振荡电路的装调单稳态触发器组成的多谐振荡器环形振荡电路的装调四、环形振荡器1.最简单的环形振荡器(a)电路(b)工作波形利用集成门电路的传输延迟时间，将奇数个反相器首尾相连便可构成最简单的环形振荡器。该电路没有稳定状态。

如此周而复始，便产生了自激振荡。振荡周期

T=6tpd。

环形振荡电路的装调2.RC环形振荡器最简单的环形振荡器构成十分简单，但是并不实用。因为集成门电路的延迟时间tpd极短，而且振荡周期不便调节。

利用电容C的充放电，改变uI3的电平(因为RS很小,在分析时往往忽略它。)来控制G3周期性的导通和截止，在输出端产生矩形脉冲。RS是限流电阻（保护G3），通常选100Ω左右。增加RC延迟环节，即可组成RC环形振荡器电路。环形振荡电路的装调RC环形振荡器的工作波形电路的振荡周期为T≈2.2RC

R不能选得太大（一般1kΩ左右），否则电路不能正常振荡。。环形振荡电路的装调环形振荡器的