數(shù)字電子技術(shù) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

1、8.1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器8.3 多多諧振蕩諧振蕩器器8 脈沖波形的變換與產(chǎn)生脈沖波形的變換與產(chǎn)生4 4、掌握由、掌握由555555定時(shí)器組成的多諧、單穩(wěn)、施密特觸定時(shí)器組成的多諧、單穩(wěn)、施密特觸發(fā)器的電路、工作原理及外接參數(shù)及電路指標(biāo)的計(jì)發(fā)器的電路、工作原理及外接參數(shù)及電路指標(biāo)的計(jì)算。算。1 1、正確理解多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸、正確理解多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器的電路組成及工作原理。發(fā)器的電路組成及工作原理。2 2、掌握多諧、單穩(wěn)、施密特觸發(fā)器、掌握多諧、單穩(wěn)、施密特觸發(fā)器MSIMSI器件的邏輯器件的邏輯功能及主要指標(biāo)計(jì)算。功能及

2、主要指標(biāo)計(jì)算。3 3、掌握、掌握555555定時(shí)器的工作原理。定時(shí)器的工作原理。教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求8.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.1.1 用門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.1.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.1.5 用用555定時(shí)器構(gòu)成的定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.1.4 555定時(shí)器定時(shí)器8.1.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用 電路在沒有觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。電路在沒有觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點(diǎn)：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點(diǎn)： 在外來觸發(fā)信號(hào)作用下，電路由在外來觸發(fā)信號(hào)作用下，電路由穩(wěn)態(tài)穩(wěn)

3、態(tài)翻轉(zhuǎn)到翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài); ; 由于電路中由于電路中RC延時(shí)環(huán)節(jié)的作用，暫穩(wěn)態(tài)不能長(zhǎng)保持延時(shí)環(huán)節(jié)的作用，暫穩(wěn)態(tài)不能長(zhǎng)保持,經(jīng)過一段時(shí)間后，電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的經(jīng)過一段時(shí)間后，電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間僅取與持續(xù)時(shí)間僅取與RC參數(shù)值有關(guān)。參數(shù)值有關(guān)。8.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MSI集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用用555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器按電路形式不同按電路形式不同單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的分類

4、分類工作特點(diǎn)劃分工作特點(diǎn)劃分8.1.1 用用CMOS門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1. 1. 電路電路CMOS與非門構(gòu)成的微分型與非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 CMOS或非門構(gòu)成的微分型或非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 穩(wěn)態(tài)為穩(wěn)態(tài)為1穩(wěn)態(tài)為穩(wěn)態(tài)為0 R vO G2 & C D vI2 vC 1 Rd vI Cd G1 vd vO11 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 電路處于一種穩(wěn)態(tài)：電路處于一種穩(wěn)態(tài)： 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1

5、 Rd Cd vd 0 00 01 11 10 0 o =0 c =0a)沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)， I=0設(shè)定設(shè)定CMOS反相器的閾值電壓反相器的閾值電壓2THDDVV 工作原理：工作原理：b)b)外加觸發(fā)信號(hào)外加觸發(fā)信號(hào) d d =VTH迅速使迅速使 o1 = 0 o =1 vI 0 t vd 0 t vO11 vO vI2 0 t t t 0 VTH VDD t1 t2 0 電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) 電容充電電容充電 I21 10 0 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 產(chǎn)生如下正反饋過程：產(chǎn)生如下正反饋過程： vO vI

6、 vO1 vI2 c)c)電容充電電容充電, ,電路由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)電路由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài) 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 0 01 1 I2 I2 =VTH產(chǎn)生如下正反饋過程：產(chǎn)生如下正反饋過程： vI2 vO vO1 迅速使迅速使 o1 = 1 o =0電容放電電容放電 c =0vo2 vO1 vR vI 0 t vd 0 t vO11 vO vI2 0 t t t 0 VTH VDD t1 t2 0 tw tw0.7RC （1） 輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度tw(2) 恢復(fù)時(shí)間恢復(fù)時(shí)間tre tre 3 d (3) 最高工

7、作頻率最高工作頻率 fmax 3、 主要參數(shù)的計(jì)算主要參數(shù)的計(jì)算 vO1 vI vO vI2 0 0 t t t t tW 0 VTH VDD t1 t2 vd 0 t 0 TH0V)()()(tCCC l ln nW W R RC CvC(0+) = 0；vC( ) =VDD =RC, VTH = VDD /2THDDDDw0VVVlnRCt = RCln2rew11ttTfminmax 8.1.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(a)v vO Ov vI It tw wt tw w(b)vOvItwtw不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)被重復(fù)觸發(fā)被重復(fù)觸發(fā)沒有被重復(fù)觸發(fā)沒有被重

8、復(fù)觸發(fā) 1. 不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74121觸發(fā)信號(hào)控制電路觸發(fā)信號(hào)控制電路微分型單穩(wěn)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)觸發(fā)器電路的連接：電路的連接：R：外接電阻或采用內(nèi)部電阻：外接電阻或采用內(nèi)部電阻C：外接電容：外接電容 B A1 A2 G1 & G2 & G3 & G4 & a G5 & 1 G6 & Cext Rext Rext/Cext Rint Rint G7 1 G8 1 G9 1 Q Q 觸發(fā)信號(hào)控制電路觸發(fā)信號(hào)控制電路 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 輸出緩沖電路輸出緩沖電路 (a) 邏輯圖 輸出脈沖

9、寬度：輸出脈沖寬度： tw0.7RC 電路的不可重復(fù)觸發(fā)特性電路的不可重復(fù)觸發(fā)特性 (1)工作原理工作原理 在暫穩(wěn)態(tài)期間即使有觸發(fā)信號(hào)輸入在暫穩(wěn)態(tài)期間即使有觸發(fā)信號(hào)輸入,但由于但由于G4門在此期間關(guān)門在此期間關(guān)閉，不會(huì)被再次觸發(fā)，電路屬于不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器閉，不會(huì)被再次觸發(fā)，電路屬于不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài): Q=1 Q=0 B A1 A2 G1 & G2 & G3 & G4 & a G5 & 1 G6 & Cext Rext Rext/Cext Rint Rint G7 1 G8 1 G9 1 Q Q 觸觸發(fā)發(fā)信信號(hào)號(hào)控控制制

10、電電路路 微微分分型型單單穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)觸觸發(fā)發(fā)器器 輸輸出出緩緩沖沖電電路路 (a) 邏輯圖 1000(2)(2)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74121 A1、A2是是下沿有效下沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端，的觸發(fā)信號(hào)輸入端，B是是上沿有效上沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端。的觸發(fā)信號(hào)輸入端。AABvovoextCRintCextextRVCCGND10111491634512774121保持穩(wěn)態(tài)保持穩(wěn)態(tài)0 10 10 10 10 1 0 1 01 1 下沿觸發(fā)下沿觸發(fā)1 1 1 1 1上沿觸發(fā)上沿觸發(fā)工作特征工作特征vO vO輸輸 出出0 0 A1 A2 B輸輸 入入74121功能表功能表集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

11、集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7412174121的外部元件連接方法的外部元件連接方法: :（b b）使用內(nèi)部電阻）使用內(nèi)部電阻Rint且電路為上升沿觸發(fā)的連接方式。且電路為上升沿觸發(fā)的連接方式。AABovovextCintRextextCRCCVGND10111491634512774121CCVextR1vICext(a)AABovovextCintRextextCRCCVGND10111491634512774121vICextCCV(b)（a a）使用外部電阻）使用外部電阻R Rextext且電路為下降沿觸發(fā)的連接方式。且電路為下降沿觸發(fā)的連接方式。一、一、555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)8.

12、1.4 集成集成555定時(shí)器定時(shí)器電壓比較器的功能：電壓比較器的功能： v+ v-，vO=1 v+ v-，vO=0由以下幾部分組成：由以下幾部分組成：（1）三個(gè)）三個(gè)5k電阻組電阻組成的分壓器。成的分壓器。（2）兩個(gè)電壓比較器）兩個(gè)電壓比較器 C1和和C2。C1v+vvOCC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入O(7)vT,放電端(1)（3）基本）基本RS觸發(fā)器，觸發(fā)器，（4）放電三極管）放電三極管T及緩沖器及緩沖器G。CC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6

13、)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入O(7)vT,放電端(1)12658437Ov,vI2I1vvICVCCvO555DR電路符號(hào)電路符號(hào)二工作原理CC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入O(7)vT,放電端(1)1/3VCC2/3VCC（1）4腳為復(fù)位輸入端腳為復(fù)位輸入端 RD ），），RD為低電平為低電平時(shí)，不管其他輸入端時(shí)，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸出的狀態(tài)如何，輸出vo為低電平。正常工作為低電平。正常工作時(shí)，應(yīng)將其接高電平。時(shí)，應(yīng)將其接高電平。QV01（2）5腳為

14、電壓控制端，腳為電壓控制端，當(dāng)其懸空時(shí)，比較器當(dāng)其懸空時(shí)，比較器C1和和C2的比較電壓分別為的比較電壓分別為2/3VCC 和和1/3VCC 。（3）2腳為觸發(fā)輸入端，腳為觸發(fā)輸入端，6腳為閾值輸入端，兩端的電位高低腳為閾值輸入端，兩端的電位高低控制比較器控制比較器C1和和C2的輸出，從而控制的輸出，從而控制RS觸發(fā)器，決定輸出觸發(fā)器，決定輸出狀態(tài)。狀態(tài)。CC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入O(7)vT,放電端(1)1/3VCC2/3VCC閾值閾值輸入輸入觸發(fā)觸發(fā)輸入輸入復(fù)位復(fù)位輸輸出出vI1v

15、I2RDvo2/3VCC2/3VCC2/3VCC1/3VCC1/3VCC1/3VCC0111010不不變變功能表功能表QV01(3)vV1/3VCCSC C(8)&C&I2C(7)I5k放電端5k(1)C2/3VGR5kvv1CR2v(6)C C1I1T&(2)v(4)O8.1.5 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；在觸發(fā)脈沖作用下，有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；在觸發(fā)脈沖作用下，由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時(shí)間后，自動(dòng)返回到穩(wěn)由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時(shí)間后，自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。態(tài)。用用555定時(shí)器組成定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸

16、發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1、電路、電路VCC VCC vI R vO 0.01 F C vC 8 4 555 7 6 2 3 5 1 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G vO vI外加觸發(fā)信號(hào)外加觸發(fā)信號(hào)Vi1/3VCC )時(shí)電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)電路工作在穩(wěn)定狀態(tài) 當(dāng)當(dāng)v vI I=1=1時(shí)，接通電源時(shí)，接通電源, ,電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)，即電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)，即v vO O=0=0，v vC C=0=0。 VCC vI R vO 0.01 F C vC 8 4 555 7 6 2 3 5 1 VCC 5k vIC

17、 vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G vO vI（3）暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間）暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間在暫穩(wěn)態(tài)期間，三極管在暫穩(wěn)態(tài)期間，三極管T截止，截止，VCC經(jīng)經(jīng)R向向C充電。充電。時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)1= =RC，vC由由0V開始增大，在開始增大，在vC上升到上升到2/3VCC之前，電路保持暫穩(wěn)態(tài)不變。之前，電路保持暫穩(wěn)態(tài)不變。2Ov3CCOtVOtCvOItv（4）自動(dòng)返回時(shí)間）自動(dòng)返回時(shí)間當(dāng)當(dāng)vC上升至上升至2/3VCC時(shí)，時(shí)，vO變變0，電路由，電路由暫穩(wěn)態(tài)重新轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)重新轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。（5）恢復(fù)過程恢復(fù)過程當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后

18、，當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，C通過飽和導(dǎo)通的通過飽和導(dǎo)通的T T放放電，時(shí)間常數(shù)電，時(shí)間常數(shù) 2 2= =R RCESCESC，由于，由于R RCESCES很小，所以放電很快。很小，所以放電很快。C放電完畢，恢復(fù)過程結(jié)束。放電完畢，恢復(fù)過程結(jié)束。Q VCC vI R vO 0.01 F C vC 8 4 555 7 6 2 3 5 1 tw=RC1n31.1RC 2. 2. 工作波形及輸出脈寬的計(jì)算工作波形及輸出脈寬的計(jì)算 vI O vC O vO O 2 3 VCC tW t t t 不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路 &uiuBuAuouituBtuotuAt單穩(wěn)態(tài)的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)的應(yīng)

19、用:1. 定時(shí)定時(shí) 2. 整形整形 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把不規(guī)則的輸入信號(hào)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把不規(guī)則的輸入信號(hào)vI，整形成為幅度和寬，整形成為幅度和寬度都相同的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈沖度都相同的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈沖vO。vO的幅度取決于單穩(wěn)態(tài)電路輸出的高、的幅度取決于單穩(wěn)態(tài)電路輸出的高、低電平，寬度低電平，寬度tW決定于暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間。決定于暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間。IvvOtW A1 Rext/ Cext VCC Cext A2 B Cext Rext/ Cext A1 A2 B Q Q VCC VCC vI vO R1 C1 R2 C2 74121 （1） 74121 （2） vO1 vI t t1 0 t tw1 tw1 vO1 0 t tw2 tw2 vO 0 3. 延時(shí)延時(shí)4. 觸摸定時(shí)控制開關(guān)觸摸定時(shí)控制開關(guān) 555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。只要用手觸摸一下金屬片定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。只要用手觸摸一下金屬片P，由于人，由于人體感電壓相當(dāng)于在觸發(fā)輸入端（管腳體感電壓相當(dāng)于在觸發(fā)輸入端（管