觸發(fā)器等原理及應用概要

會計學1觸發(fā)器等原理及應用概要（一）555定時器的電路結構一.集成555定時器電壓比較器的功能：

v+>v-，vO=1v+<v-，vO=0由以下幾部分組成：（1）三個5k電阻組成的分壓器。（2）兩個電壓比較器

C1和C2。第1頁/共31頁（3）基本RS觸發(fā)器，（4）放電三極管T及緩沖器G。電路符號第2頁/共31頁（二）工作原理（1）4腳為復位輸入端（RD

），當RD為低電平時，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸出vo為低電平。正常工作時，應將其接高電平。（2）5腳為電壓控制端，當其懸空時，比較器C1和C2的比較電壓分別為2/3VCC

和1/3VCC

。1/3VCC2/3VCC第3頁/共31頁（3）2腳為觸發(fā)輸入端，6腳為閾值輸入端，兩端的電位高低控制比較器C1和C2的輸出，從而控制RS觸發(fā)器，決定輸出狀態(tài)。1/3VCC2/3VCC閾值輸入閾值輸入復位輸出vI1vI2RDvo×＜2/3VCC＞2/3VCC＜2/3VCC×＜1/3VCC＞1/3VCC＞1/3VCC0111010不變功能表第4頁/共31頁二.施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器——具有回差電壓特性，能將邊沿變化緩慢的電壓波形整形為邊沿陡峭的矩形脈沖。（一）用555定時器構成的施密特觸發(fā)器1.

電路組成及工作原理1/3VCC2/3VCC第5頁/共31頁電路符號第6頁/共31頁2.

電壓滯回特性和主要參數(shù)

（2）主要靜態(tài)參數(shù)（a）上限閾值電壓VT+vI上升過程中，輸出電壓vO由高電平VOH跳變到低電平VOL時，所對應的輸入電壓值。VT+=2/3VCC。（b）下限閾值電壓VT—vI下降過程中，vO由低電平VOL跳變到高電平VOH時，所對應的輸入電壓值。VT—=1/3VCC。（3）回差電壓ΔVT

ΔVT=VT+－VT—=1/3VCC（1）電壓滯回特性1/3VCCVoVi0傳輸特性VOHVOL2/3VCC1/3VCC2/3VCCVT+VT—ΔVTVT+VT—ΔVT第7頁/共31頁電路符號O2vtO1vtVCC2vO1第8頁/共31頁（二）集成施密特觸發(fā)器2.TTL集成施密特觸發(fā)器74LS14

1.CMOS集成施密特觸發(fā)器CC40106第9頁/共31頁（三）施密特觸發(fā)器的應用舉例1.用作接口電路——將緩慢變化的輸入信號，轉換成為符合TTL系統(tǒng)要求的脈沖波形。2.用作整形電路——把不規(guī)則的輸入信號整形成為矩形脈沖。輸入輸出VT+VT-第10頁/共31頁

3.用于脈沖鑒幅——從一系列幅度不同的脈沖信號中，選出那些幅度大于VT+的輸入脈沖。

第11頁/共31頁0vctvo0t三.多諧振蕩器多諧振蕩器——能產生矩形脈沖波的自激振蕩器。（一）用555定時器構成的多諧振蕩器1.

電路組成及工作原理2/3VCC1/3VCC第12頁/共31頁555組成多諧振蕩器第13頁/共31頁2.

振蕩頻率的估算（1）電容充電時間T1：（用三要素法計算）（2）電容放電時間T2（3）電路振蕩周期TT=T1+T2=0.7(R1+2R2)C（5）輸出波形占空比q（4）電路振蕩頻率fTT1T20vctvo0t2/3VCC1/3VCC第14頁/共31頁（二）占空比可調的多諧振蕩器電路

利用二極管的單向導電性，把電容C充電和放電回路隔離開，再加上一個電位器，便可構成占空比可調的多諧振蕩器。

可計算得：T1=0.7R1CT2=0.7R2C

占空比：第15頁/共31頁（三）石英晶體多諧振蕩器有兩個諧振頻率。當f=fs時，為串聯(lián)諧振，石英晶體的電抗X=0；當f=fp時，為并聯(lián)諧振，石英晶體的電抗無窮大。由晶體本身的特性決定：fs≈fp≈f0（晶體的標稱頻率）石英晶體的選頻特性極好，f0十分穩(wěn)定，其穩(wěn)定度可達10-10～10-11。1.石英晶體的選頻特性X感性0容性第16頁/共31頁2.石英晶體多諧振蕩器（1）串聯(lián)式振蕩器R1、R2：使兩個反相器都工作在轉折區(qū)，成為具有高放大倍數(shù)的放大器。

對于TTL門，常取R1=R2=0.7～2kΩ，對于CMOS門，常取R1=R2=10～100MΩ；C1=C2是耦合電容。

石英晶體工作在串聯(lián)諧振頻率f0下，只有頻率為f0的信號才能通過，滿足振蕩條件。因此，電路的振蕩頻率=f0，與外接元件R、C無關，所以這種電路振蕩頻率的穩(wěn)定度很高。第17頁/共31頁（2）并聯(lián)式振蕩器RF是偏置電阻，保證在靜態(tài)時使G1工作轉折區(qū)，構成一個反相放大器。

晶體工作在略大于fS與fP之間，等效一電感，與C1、C2共同構成電容三點式振蕩電路。電路的振蕩頻率=f0。反相器G2起整形緩沖作用，同時G2還可以隔離負載對振蕩電路工作的影響。第18頁/共31頁四.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器——有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)；在觸發(fā)脈沖作用下，由穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時間后，自動返回到穩(wěn)態(tài)。（1）無觸發(fā)信號輸入時電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)當vI=1時，電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)，即vO=0，vC=0。（一）用555定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1.電路組成及工作原理第19頁/共31頁（2）vI下降沿觸發(fā)當vI下降沿到達時，vO由0跳變?yōu)?，電路由穩(wěn)態(tài)轉入暫穩(wěn)態(tài)。第20頁/共31頁第21頁/共31頁（3）暫穩(wěn)態(tài)的維持時間在暫穩(wěn)態(tài)期間，三極管T截止，VCC經R向C充電。時間常數(shù)τ1=RC，vC由0V開始增大，在vC上升到2/3VCC之前，電路保持暫穩(wěn)態(tài)不變。（4）自動返回時間——當vC上升至2/3VCC時，vO變0，電路由暫穩(wěn)態(tài)重新轉入穩(wěn)態(tài)。（5）恢復過程——當暫穩(wěn)態(tài)結束后，C通過飽和導通的T放電，時間常數(shù)τ2=RCESC，由于RCES很小，所以放電很快。C放電完畢，恢復過程結束。第22頁/共31頁2.主要參數(shù)估算(1)輸出脈沖寬度Tw（用三要素法計算）（2）恢復時間tre

tre=（3～5）τ2（3）最高工作頻率fmax

vI周期的最小值：

Tmin=tW＋tre

最高工作頻率:TTW第23頁/共31頁（二）集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121A1、A2是下沿有效的觸發(fā)信號輸入端，B是上沿有效的觸發(fā)信號輸入端。保持穩(wěn)態(tài)010101010×1×01××011×下沿觸發(fā)1↓1↓11↓↓1上沿觸發(fā)工作特征vOvO輸出0×↑×0↑A1A1B輸入74121功能表第24頁/共31頁集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121的外部元件連接方法:（b）使用內部電阻Rint且電路為上升沿觸發(fā)的連接方式。（a）使用外部電阻Rext且電路為下降沿觸發(fā)的連接方式。第25頁/共31頁74121的主要參數(shù)

(1)輸出脈沖寬度tW

使用外接電阻：tW≈0.7RextC

使用內部電阻：tW≈0.7RintC74121內部電阻=2kΩ，外接電阻Rext可在1.4～40kΩ之間選擇，外接電容C可在10pF～10μF之間選擇，（2）輸入觸發(fā)脈沖最小周期Tmin

Tmin=tW＋tre（3）周期性輸入觸發(fā)脈沖占空比q

定義：q=tW/T

最大占空比：qmax=tW/Tmin所以，當R=2kΩ時，最大占空比qmax為67%；當R=40kΩ時，最大占空比qmax可達90%。第26頁/共31頁（三）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用1.延時與定時（1）延時圖中，v/O的下降沿比vI的下降沿滯后了時間tW。（2）定時當v/O=1時，與門打開，vO=vF。當v/O=0時，與門關閉，vO為低電平。與門打開的時間是單穩(wěn)輸出脈沖v/O的寬度tW。第27頁/共31頁

2.整形

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把不規(guī)則的輸入信號vI，整形成為幅度和寬度都相同的標準矩形脈沖vO。vO的幅度取決于單穩(wěn)態(tài)電路輸出的高、低電平，寬度tW決定于暫穩(wěn)態(tài)時間。第28頁/共31頁3.觸摸定時控制開關555定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。只要用手觸摸一下金屬片P，由于人體感應電壓相當于在觸發(fā)輸入端（管腳2）加入一個負脈沖，555輸出端輸出高電平，燈泡（RL）發(fā)光，當暫穩(wěn)態(tài)時間（tW）結束時，555輸出端恢復低電平，燈泡熄滅。該觸摸開關可用于夜間定時照明，定時時間可由RC參數(shù)調節(jié)。第29頁/共31頁本章小結1．多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，不需要外加輸入信號，就可以自動地