數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章第一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三①

電路有一個(gè)穩(wěn)態(tài)，一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。

一、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點(diǎn)：②

在外來觸發(fā)信號(hào)作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài);③

電路中RC延時(shí)環(huán)節(jié)的作用，暫穩(wěn)態(tài)不能長(zhǎng)久保持,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)的持續(xù)時(shí)間僅取決于RC電路的參數(shù)值。概述第二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三二、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的組成：6.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由門電路和RC電路組成三、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的分類根據(jù)RC電路的不同接法單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器分為微分型和積分型兩大類。第三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.1.1

門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

1.

電路vO1vO2vcRvI&&vO1vO2vcvIR與非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器或非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三2.工作原理a)沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路處于一種穩(wěn)態(tài)

6.1.1門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三2.

工作原理vo1ˉv

R-vO2-ˉvIvR-vO2ˉvO1-

6.1.1門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器b)外加觸發(fā)信號(hào)后，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)c)電容放電，電路由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)圖6-2微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器各點(diǎn)電壓波形第六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三3.

主要參數(shù)的計(jì)算vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+

vthtttttpivthtwt1t2tw≈0.7RC

(1)

輸出脈沖寬度tw

(2)

恢復(fù)時(shí)間tre

(3)最高工作頻率

fmax

6.1.1門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器R(t)=VR()＋[VR(0+)－VR()]

R(0+)=0

R()=VDD

=RC第七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三4.討論6.1.1

門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束(t=t2)瞬間，門G2的輸入電壓R達(dá)到VDD+VT，可能損壞G2門，怎么辦？

G1輸入的觸發(fā)脈沖的寬度可以是任意的嗎？第八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.1.2

集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器vOvItwtwvOvItwtw不可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)被重復(fù)觸發(fā)沒有被重復(fù)觸發(fā)第九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

74121觸發(fā)信號(hào)控制電路微分型單穩(wěn)觸發(fā)器電路的連接：R：外接電阻或采用內(nèi)部電阻C：外接電容第十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三74121功能表HHA1A2BQLHLLHLLLHHHLHHHHHHLL邏輯功能表不可觸發(fā)，保持穩(wěn)態(tài)不變A1、A2中有一個(gè)或兩個(gè)為低電平，在B端輸入上升沿時(shí)電路被觸發(fā)B

和A1、A2、中有一個(gè)或兩個(gè)為高電平，輸入端有一個(gè)或兩個(gè)下降沿時(shí)電路被觸發(fā)第十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.1.3

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1.脈沖整形

第十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.1.3

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用2.脈沖延時(shí)

vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+

vthtttttpivthtwt1t2第十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.1.3

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用3.脈沖定時(shí)

圖6-7定時(shí)電路波形第十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.2.1

對(duì)稱式多諧振蕩器6.2.2

非對(duì)稱式多諧振蕩器6.2

多諧振蕩器6.2.3

石英晶體振蕩器第十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三

多諧振蕩器是一種自激振蕩器，電路在接通電源后無需外接觸發(fā)信號(hào)就能產(chǎn)生一定頻率和幅值的矩形波脈沖波或方波。

多諧振蕩器

VCC6.2多諧振蕩器概述第十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三

開關(guān)電路

延時(shí)環(huán)節(jié)開關(guān)器件：產(chǎn)生高、低電平；多諧振蕩器電路應(yīng)由哪幾部分組成？反饋延遲環(huán)節(jié)：利用RC電路的充放電特性實(shí)現(xiàn)延時(shí)，將輸出電壓恰當(dāng)?shù)胤答伣o開關(guān)器件使之改變輸出狀態(tài)，以獲得所需要的振蕩頻率。概述第十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.2.2

非對(duì)稱式多諧振蕩器

1.電路組成開關(guān)器件：反饋延遲環(huán)節(jié)：由CMOS門電路組成的多諧振蕩器邏輯門電路R、C

電路第十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.2.2

非對(duì)稱式多諧振蕩器

2.工作原理假定vO1

=1，vO2

=0

Vth=VON=VOFF=VDD/2VC進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)vIvO1ˉvO2--vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0(1)第一暫穩(wěn)態(tài)及電路自動(dòng)翻轉(zhuǎn)過程01

第十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三VC6.2.2

非對(duì)稱式多諧振蕩器vO1

=0，vO2

=1

Vth=VON=VOFF=VDD/2(2)第二暫穩(wěn)態(tài)及電路自動(dòng)翻轉(zhuǎn)過程二vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0T1T2vIˉvO1-vOˉ10

2.工作原理第二十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三

3.振蕩周期T的計(jì)算vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0T1T2T＝RC1n4≈1.4RC

T=T1(充)+T2(放)6.2.2非對(duì)稱式多諧振蕩器第二十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三4、加補(bǔ)償電阻的CMOS多諧振蕩器R

RON(P)+RON(N)電源電壓波動(dòng)時(shí)，會(huì)使振蕩頻率不穩(wěn)定。RSC

C分布（分布電容），Rs>>R(一般取Rs=10R)。

當(dāng)6.2.2

非對(duì)稱式多諧振蕩器第二十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.2.3

石英晶體振蕩器由門電路組成的多諧振蕩器，周期T取決于RC

和Vth，頻率穩(wěn)定性較差。電路符號(hào)

阻抗頻率特性

R：使反相器工作在線性放大區(qū)C1：兩個(gè)反相器間的耦合C2：抑制高次諧波，以保證穩(wěn)定的頻率輸出。

石英晶體振蕩器優(yōu)點(diǎn)：振蕩頻率穩(wěn)定性高，常用作基準(zhǔn)信號(hào)源1、石英晶體振蕩器電路第二十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三2、石英晶體振蕩器應(yīng)用6.2.3

石英晶體振蕩器第二十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三

6.3.1

施密特觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)及工作原理6.3

施密特觸發(fā)器

6.3.2

施密特觸發(fā)器的應(yīng)用第二十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.3施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器的工作特點(diǎn)：

①施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)器件，適用于緩慢變化的信號(hào)，當(dāng)輸入信號(hào)達(dá)到某一定電壓值時(shí)，輸出電壓會(huì)發(fā)生突變。②電路有兩個(gè)閾值電壓。輸入信號(hào)增加和減少時(shí)，電路的閾值電壓不同，電路具有如下圖所示的傳輸特性。VT+VT_VT+VT_vovIvovI第二十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.3.1

門電路組成的施密特觸發(fā)器的工作原理vI1vovIR1<R2I為三角波

作如下假定：

第二十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三vI100只要vI1<Vth，則保持vO=0V當(dāng)vI1=Vth，電路發(fā)生正反饋：

1

vI↑

vI1↑

vO1

vO↑

當(dāng)vI1=0，vO=0V當(dāng)vI上升，vI1也上升6.3.1

門電路組成的施密特觸發(fā)器的工作原理第二十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.3.1

門電路組成的施密特觸發(fā)器的工作原理vI11只要vI1>Vth，則保持vO=VOH當(dāng)vI1=Vth，電路產(chǎn)生如下正反饋：

當(dāng)vI下降，

vI1也下降0回差電壓

vI

vI1

vO1

vO

第二十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.3.1

門電路組成的施密特觸發(fā)器的工作原理vIVT+VT_vO00tt0vIvOVT+VT_VDD(a)工作波形(b)傳輸特性曲線vI1第三十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.3.2

施密特觸發(fā)器的應(yīng)用1.波形的整形及變換

vovIvovT2vT1ttt合理選擇回差電壓，可消除干擾信號(hào)。

為去掉干擾信號(hào)回差電壓應(yīng)如何選擇？第三十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.3.2

施密特觸發(fā)器的應(yīng)用2.幅度鑒別vovI00ttVth(VT+)第三十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.3.2

施密特觸發(fā)器的應(yīng)用3.多諧振蕩器

CvovIR1vovIVT+VT_VOLVOHT1T20t0t第三十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三

6.4.1555定時(shí)器

6.4.2

定時(shí)器應(yīng)用舉例6.4555定時(shí)器及其應(yīng)用電路的組成

用555定時(shí)器組成多諧振蕩器

用555定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器

工作原理第三十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三555定時(shí)器是一種應(yīng)用方便的中規(guī)模集成電路,只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器。廣泛用于信號(hào)的產(chǎn)生、變換、控制與檢測(cè)。6.4.1555定時(shí)器電阻分壓器電壓比較器基本RS觸發(fā)器復(fù)位輸入端(0)輸出緩沖反相器集電極開路輸出三極管TvovICvI1vI2vo’C1C2+--+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k

5k

5k

&&1RDVCC(8)G1、電路組成第三十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三0106.4.1555定時(shí)器TvovICvI1vI2vo’C1C2+--+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k

5k

5k

&&1RDVCC(8)G

如果懸空0101010110111保持保持2、工作原理第三十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三

555定時(shí)器功能表不變不變1導(dǎo)通01截止11導(dǎo)通00××放電管T輸出(VO)復(fù)位(RD)觸發(fā)輸入(VI2)閾值輸入(VI1)輸出輸

入6.4.1555定時(shí)器第三十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.4.2

定時(shí)器應(yīng)用舉例一、用555定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器不變不變導(dǎo)通0截止1導(dǎo)通0××

T

VOVI2VI1輸出輸

入013VCC23VCCvIvOVOH第三十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期三6.4.2

定時(shí)器應(yīng)用舉例二、用555定時(shí)器組成多諧振蕩器R1R2v

2

3

VCC

1

3

VCC

vC

0

t1

t2

tPLtPHtPL=R2C1n2≈0.7R2C

tpH=(