第1章-數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)【】課件

第1章數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)【PPT課件】概述矩形脈沖的基本特性 數(shù)字電路中的信號(hào)只有0、1兩種,用波形圖表示就是矩形脈沖。脈沖寬度tw脈沖幅度Um下降時(shí)間tf上升時(shí)間tr周期性矩形波的周期用T表示555定時(shí)器低電平觸發(fā)端高電平觸發(fā)端電壓控制端復(fù)位端低電平有效放電端4.5～16V(1)電路組成電阻分壓器電壓比較器基本RS觸發(fā)器放電管T緩沖器(2)工作原理①R=0時(shí)，Q=1，uo=0，T飽和導(dǎo)通。②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3時(shí)，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T飽和導(dǎo)通。③R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＞VCC/3時(shí)，C1=1、C2=1，Q、Q不變，uo不變，T狀態(tài)不變。④R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＜VCC/3時(shí)，C1=1、C2=0，Q=0、Q=1，uo=1，T截止?！?.1施密特觸發(fā)器用555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器1、工作原理（1）當(dāng)ui＝0時(shí)，由于比較器C1=1、C2=0，觸發(fā)器置1，即Q＝1，Q=0uo1＝uo＝1。ui升高時(shí)，在未到達(dá)2VCC/3以前，uo1＝uo＝1的狀態(tài)不會(huì)改變。（2）ui升高到2VCC

/3時(shí)，比較器C1輸出為0、C2輸出為1，觸發(fā)器置0，即Q＝0、Q=1，uo1=uo=0。此后，ui上升到VCC，然后再降低，但在未到達(dá)VCC/3以前，uo1＝uo＝0的狀態(tài)不會(huì)改變。（3）ui下降到2VCC/3時(shí)，比較器C1輸出為1、C2輸出為0，觸發(fā)器置1，即Q＝1、Q=0，uo1=uo=1。此后，ui繼續(xù)下降到0，但uo1＝uo＝1的狀態(tài)不會(huì)改變。2、滯回特性及主要參數(shù)施密特觸發(fā)器將三角波uI變換成矩形波uO。上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT+

下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT－

回差ΔUT=UT+－UT－(通常UT+＞UT－)改變R1和R2的大小可以改變回差ΔUT

集成施密特觸發(fā)器的UT+和UT－的具體數(shù)值可從集成電路手冊(cè)中查到。如CT74132的UT+＝1.7V、UT－＝0.9V,所以,ΔUT＝UT+—UT－＝1.7V—0.9V＝0.8V。TTL的74LS14和CMOS的CC40106均為六施密特觸發(fā)的反相器。集成施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器的應(yīng)用舉例(1)波形轉(zhuǎn)換將變化緩慢的波形變換成矩形波(如將三角波或正弦波變換成同周期的矩形波)。(2)脈沖整形在數(shù)字系統(tǒng)中,矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變,或者邊沿產(chǎn)生振蕩等。通過(guò)施密特觸發(fā)器整形,可以獲得比較理想的矩形脈沖波形。波形畸變邊沿振蕩(3)脈沖鑒幅將一系列幅度各異的脈沖信號(hào)加到施密特觸發(fā)器的輸入端,只有那些幅度大于UT+的脈沖才會(huì)在輸出端產(chǎn)生輸出信號(hào)?？梢?施密特觸發(fā)器具有脈沖鑒幅能力。用555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器§6.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器提高基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定性的濾波電容1、工作原理穩(wěn)態(tài)為0低觸發(fā)有效置1T截止,C充電自動(dòng)高觸發(fā)返0

ui到來(lái)時(shí),因?yàn)閡i＜VCC/3,使C2＝0,觸發(fā)器置1,uo又由0變?yōu)?,電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。由于此時(shí)Q=0,放電管T截止,VCC經(jīng)R對(duì)C充電。雖然此時(shí)觸發(fā)脈沖已消失,比較器C2的輸出變?yōu)?,但充電繼續(xù)進(jìn)行,直到uc上升到2VCC/3時(shí),比較器C1輸出為0,將觸發(fā)器置0,電路輸出uo＝0,T導(dǎo)通,C放電,電路恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。接通VCC后瞬間,VCC通過(guò)R對(duì)C充電,當(dāng)uc上升到2VCC/3時(shí),比較器C1輸出為0,將觸發(fā)器置0,uo＝0。這時(shí)Q=1,放電管T導(dǎo)通,C通過(guò)T放電,電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。2、主要參數(shù)的估算(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(shí)間。根據(jù)uI2的波形可以計(jì)算出:tw≈1.1RC(2)

恢復(fù)時(shí)間tre暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后,電路需要一段時(shí)間恢復(fù)到初始狀態(tài)。一般,恢復(fù)時(shí)間tre為3~5倍放電時(shí)間常數(shù)。設(shè)觸發(fā)信號(hào)的時(shí)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)

(3)最高工作頻率fmax(或最小工作周期Tmin)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可重觸發(fā)非重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應(yīng)用舉例1、延時(shí)如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時(shí)間,可利用單穩(wěn)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。uO的下降沿比uI的下降沿延遲了tw

2、定時(shí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產(chǎn)生一定寬度tw的矩形脈沖,利用這個(gè)脈沖去控制某一電路,則可使它在tw時(shí)間內(nèi)動(dòng)作(或者不動(dòng)作)。用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器§6.3多諧振蕩器T1、工作原理暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ時(shí)間tw1=0.7(R1+R2)C

暫穩(wěn)態(tài)Ⅱ時(shí)間tw2=0.7R2C

接通VCC后,VCC經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。當(dāng)uc上升到2VCC/3時(shí),uo=0,T導(dǎo)通,C通過(guò)R2和T放電,uc下降。當(dāng)uc下降到VCC/3時(shí),uo又由0變?yōu)?,T截止,VCC又經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。如此重復(fù)上述過(guò)程,在輸出端uo產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。振蕩器輸出脈沖uO的工作周期為:

T=0.7(R1+2R2)C

振蕩頻率ff=1/T=1/0.7(R1+2R2)C

占空比qq=(R1+2R2)/(R1+2R2)石英晶體多諧振蕩器1、石英晶體的選頻特性石英晶體具有很好的選頻特性。當(dāng)振蕩信號(hào)的頻率和石英晶體的固有諧振頻率fo相同時(shí),石英晶體呈現(xiàn)很低的阻抗,信號(hào)很容易通過(guò),而其它頻率的信號(hào)則被衰減掉。2、石英晶體多諧振蕩器將石英晶體串接