脉冲单元电路

1、9.1 脉冲电路概述,9.2 施密特触发器,9.3 单稳态触发器,9.4 多谐振荡器,9 脉冲单元电路,教学基本要求 1、正确理解施密特触发器、单稳态触发器、自激多谐振荡器的工作原理和电路作用 2、掌握上述电路的基本电路组成、逻辑功能分析及主要指标计算,9 脉冲单元电路,9.1 脉冲信号及其参数,1、模拟信号：正弦信号和非正弦信号 2、脉冲信号：非正弦模拟信号 3、脉冲电路：脉冲信号的产生、传输、变换等处理电路,9.1 脉冲信号及其参数,4、脉冲信号的描述参数：,a 整体参数：波形的形状、周期（或重复频率）等 b 其中一个波形的具体参数：幅度、上升时间、下降时间、脉冲宽度等，不同的波形有不同的

2、定义 c 占空比：脉宽与周期之比,9.2.1 集成门构成的施密特触发器,9.2.2 集成运放构成的施密特触发器,9.2 施密特触发器, 电路的组成及工作原理分析, 回差特性及其计算,9.2.3 施密特触发器的应用,9.2.1 集成门组成的施密特触发器,置0,保持,保持,置1,置0,施密特触发器原型电路,施密特触发器的电压传输特性,9.2.1 集成门构成的施密特触发器,（a）上限阈值电压VTH vI上升过程中，输出电压由第一稳态跳变到第二稳态时，所对应的输入电压值。（VTH=1.4V） （b）下限阈值电压VT L vI下降过程中，输出电压由第二稳态跳变到第一稳态时，所对应的输入电压值。（VTL=

3、0.7V） （3）回差电压VT VT= VTHVTL=0.7V,VTH,VTL,施密特触发器的电路参数,9.2.1 集成门构成的施密特触发器,施密特触发器属于电平触发电路，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。,施密特触发器有两个阈值电压。 输入信号增加和减少时，电路的阈值电压不同，电路具有如下图所示的传输特性 。,9.2.1 集成门构成的施密特触发器,施密特触发器的工作特点：,施密特触发器是一个双稳态电路，当输入信号维持不变时，输出电压不会发生改变。,输入端带有施密特触发器的集成逻辑门,2. TTL集成施密特触发器74LS14,1. CMOS集成施密特触发器CC40106,施密特

4、触发器的应用,接口电路将缓慢变化的输入信号，转换成为符合TTL系统要求的脉冲波形,整形电路把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲,1. 波形变换及整形,施密特触发器的应用,2. 合理选择回差电压消除信号上的干扰,施密特触发器的应用,3. 幅度鉴别,(VT+),9.3.0 门电路组成的微分型单稳态触发器,9.3.2 集成单稳态触发器,9.3.3 单稳态触发器的应用,9.3 单稳态触发器,9.3.0 集成门构成的微分型单稳态触发器原型电路,1. 电路,与非门构成,或非门构成,2. 工作原理,a) 没有触发信号时，电路处于一种稳态,vR,1,1,1,0,0,9.3.0 集成门构成的微分型单稳态触发器原型

5、电路,vR,0,0,0,1,b) 外加触发信号后，电路进入暂稳态,c) 电容充电，VR下降至Vth，电路由暂稳态自动返回到稳态,1,9.3.0 集成门构成的微分型单稳态触发器原型电路,d) 电容放电恢复，电路回到初始状态,3. 主要参数的计算,(1) 输出脉冲宽度tw,(2) 恢复时间tre,(3) 最高工作频率 fmax,R(0+) = 3.0 R() =0 =RC R(tW) = 1.4,9.3.0 集成门构成的微分型单稳态触发器原型电路,三要素公式,估算,9.3.2 集成单稳态触发器,不可重复触发,可重复触发,被重复触发,两种工作情况,1. 不可重复触发的集成单稳态触发器 74XX121

6、,触发信号控制电路,微分型单稳触发器,输出缓冲电路,9.3.2 集成单稳态触发器,(1) 工作原理,电路稳态 : Q=0,0,1,0,0,0,在暂稳态期间即使有触发信号输入，在a点不产生触发脉冲，只有等电路返回稳态后，电路才会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器。,1. 不可重复触发的集成单稳态触发器 74XX121,电路暂稳态 : Q=1,输出脉冲宽度： tw0.7RC,9.3.2 集成单稳态触发器,(2) 功能表,74121功能表,定时电容,定时电阻内部,定时电阻外部,1. 不可重复触发的集成单稳态触发器 74XX121,（3）电路连接,9.3.2 集成单稳态触发器,两种触发方式,

7、2. 可重复触发的集成单稳态触发器 74XX122,9.3.2 集成单稳态触发器, 电路有一个稳态，一个暂稳态,单稳态触发器的工作特点：,9.3 单稳态触发器, 在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态, 暂稳态不能长久保持，电路会自动翻转回稳态, 电路在暂稳态中持续的时间，由RC延时环节决定, 可重触发与不可重触发的单稳态对触发脉冲的响应是不同的,9.3.3 单稳态触发器的应用,1. 定时,tw,t w,9.3.3 单稳态触发器的应用,2. 延时,D,CP,(R),如果噪声是宽度较窄的尖脉冲，而有用信号的宽度较宽,注意：单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度 而小于信号脉宽，才可消除噪声,9

8、.3.3 单稳态触发器的应用,3. 消除噪声,9.4.0 门电路组成的多谐振荡器,9.4.4 石英晶体振荡器,9.4 多谐振荡器, 电路的组成及工作原理, 振荡周期的计算,9.4.2 用施密特触发器构成多谐振荡器,9.4.3 用单稳态触发器构成多谐振荡器,多谐振荡器是一种自激方波振荡器,9.4 多谐振荡器,特点,1、多谐振荡器,2、多谐振荡器的基本组成,开关器件：产生高、低电平,多谐振荡器的电路应由那些电路组成？,反馈延迟环节：利用RC电路的充放电特性实现延时，将 输出电压恰当地反馈给开关器件使之改变输出状态以获得所需要的振荡频率。,无稳态电路,9.4.0 集成门构成的多谐振荡器原型电路,1.

9、 原型电路,设电路完全对称,V01输出为高时，左边C充电，右边C放电,9.4.0 集成门构成的多谐振荡器原型电路,2. 参数计算,设电路完全对称,缺点：参数不易调整；可能会停振,三要素公式,9.4.2 施密特触发器构成多谐振荡器,采用CMOS门电路,R(0+) = VDD R() =0,单稳进入暂稳态，脉宽为0.7R1C1,9.4.3 单稳态触发器构成多谐振荡器,0,0,0,1,1,0,1,0,单稳进入暂稳态，脉宽为0.7R2C2,1,0,单稳进入暂稳态，脉宽为0.7R1C1,单稳进入暂稳态，脉宽为0.7R2C2,T=0.7(R1C1+R2C2),9.4.4 石英晶体振荡器,由门电路组成的多谐振荡器周期T取决于RC 和 Vth，频率稳定性较差。,电路符号,阻抗频率特性,R：使反相器工作在线性放大区,石英晶体振荡器,优点：振荡频率稳定性高，常用作基准信号源,1、石英晶体振荡器电路,振荡频率：