用集成門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

用集成門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第1頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六復(fù)習(xí)脈沖電路的研究重點與數(shù)字電路有何不同？常用脈沖波形的產(chǎn)生與變換電路有哪些？周期性矩形波的主要參數(shù)？施密特觸發(fā)器的特點和主要應(yīng)用？2023/4/232第2頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六工作特點：第一，它有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個不同的工作狀態(tài)；第二，在外加脈沖作用下，觸發(fā)器能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；第三，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間后，將自動返回穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短取決于電路本身的參數(shù)，與外加觸發(fā)信號無關(guān)。例：樓道的路燈。6.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2023/4/233第3頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六6.3.1用集成門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器返回1.電路組成及工作原理暫穩(wěn)態(tài)是靠RC電路的充放電過程來維持的。由于圖示電路的RC電路接成微分電路形式，故該電路又稱為微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。圖6-14集成門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第4頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六（1）

輸入信號uI為0時，電路處于穩(wěn)態(tài)。

uI2=VDD，uO=UOL=0，uO1＝UOH=VDD。

（2）外加觸發(fā)信號，電路翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)uI產(chǎn)生正跳變時，uO1產(chǎn)生負(fù)跳變，經(jīng)過電容C耦合，使uI2產(chǎn)生負(fù)跳變，G2輸出uO產(chǎn)生正跳變；uO的正跳變反饋到G1輸入端，從而導(dǎo)致如下正反饋過程：

2023/4/235第5頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六使電路迅速變?yōu)镚1導(dǎo)通、G2截止的狀態(tài)，此時，電路處于uO1=UOL、uO=uO2=UOH的狀態(tài)。然而這一狀態(tài)是不能長久保持的，故稱為暫穩(wěn)態(tài)。

2023/4/236第6頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六（3）電容C充電，電路由暫穩(wěn)態(tài)自動返回穩(wěn)態(tài)。

在暫穩(wěn)態(tài)期間，VDD經(jīng)R對C充電，使uI2上升。當(dāng)uI2上升達(dá)到G2的UTH時，電路會發(fā)生如下正反饋過程：

2023/4/237第7頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六使電路迅速由暫穩(wěn)態(tài)返回穩(wěn)態(tài)，uO1=UOH、uO=uO2=UOL。從暫穩(wěn)態(tài)自動返回穩(wěn)態(tài)之后，電容C將通過電阻R放電，使電容上的電壓恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)時的初始值。2023/4/238第8頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六圖6-15單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形2023/4/239第9頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六2.主要參數(shù)（1）輸出脈沖寬度tw輸出脈沖寬度tw，就是暫穩(wěn)態(tài)的維持時間。根據(jù)uI2的波形可以計算出：

tw≈0.7RC（2）

恢復(fù)時間tre暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電路需要一段時間恢復(fù)到初始狀態(tài)。一般，恢復(fù)時間tre為（3~5）放電時間常數(shù)（通常放電時間常數(shù)遠(yuǎn)小于RC）。

2023/4/2310第10頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六設(shè)觸發(fā)信號的時間間隔為T，為了使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠正常工作，應(yīng)當(dāng)滿足T＞tw+tre的條件，即Tmin=tw+tre。因此，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的最高工作頻率為fmax=1/Tmin=1/（tw+tre）

在使用微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時，輸入觸發(fā)脈沖uI的寬度tw1應(yīng)小于輸出脈沖的寬度tw，即tw1＜tw，否則電路不能正常工作。如出現(xiàn)tw1＞tw的情況時，可在觸發(fā)信號源uI和G1輸入端之間接入一個RC微分電路。3.對輸入觸發(fā)脈沖寬度的要求（3）最高工作頻率fmax（或最小工作周期Tmin）2023/4/2311第11頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六6.3.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用集成門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器雖然電路簡單，但輸出脈沖寬度的穩(wěn)定性較差，調(diào)節(jié)范圍小，而且觸發(fā)方式單一。因此實際應(yīng)用中常采用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。返回1.輸入脈沖觸發(fā)方式上升沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)

2023/4/2312第12頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六2.不可重復(fù)觸發(fā)型與可重復(fù)觸發(fā)型圖（a）為不可重復(fù)型觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器該電路在觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)期間如再次受到觸發(fā)，對原暫穩(wěn)態(tài)時間沒有影響，輸出脈沖寬度tw仍從第一次觸發(fā)開始計算。圖（b）為可重復(fù)觸發(fā)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器該電路在觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)期間如再次被觸發(fā)，則輸出脈沖寬度可在此前暫穩(wěn)態(tài)時間的基礎(chǔ)上再展寬tw。因此，采用可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時能比較方便地得到持續(xù)時間更長的輸出脈沖寬度。2023/4/2313第13頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六3.TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路74121的功能及其應(yīng)用

74121是一種不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它既可采用上升沿觸發(fā)，又可采用下降沿觸發(fā)，其內(nèi)部還設(shè)有定時電阻Rint(約為2kΩ)。

表6-174121電路的功能表

圖6-1674121的電路符號觸發(fā)輸入端輸出端外接定時元件引腳內(nèi)部電阻引腳2023/4/2314第14頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六功能：

（1）觸發(fā)方式：

2023/4/2315第15頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六圖6-1774121應(yīng)用電路（2）定時元件接法：輸出脈沖uO的寬度：tw≈0.7RCext外接電容Cext一般取值范圍為10pF～10μF，在要求不高的情況下最大值可達(dá)1000μF。圖(a)：外接電阻R=Rext（1.4~40kΩ）。圖(b)：用內(nèi)部電阻R＝Rint(約為2kΩ)。2023/4/2316第16頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六6.3.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用返回1.脈沖延時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的主要應(yīng)用是整形、定時和延時。圖6-18單穩(wěn)電路的延時作用

如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時間，可利用單穩(wěn)電路來實現(xiàn)。uO的下降沿比uI的下降沿延遲了tw的時間。2023/4/2317第17頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六2.脈沖定時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產(chǎn)