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1、 数字电子技术基础 一、微分电路和积分电路 RC电路在脉冲信号产生与转换电路中有着广泛的应用。(一)微分电路 微分电路是一种能够将输入的矩形脉冲变换为正负尖脉冲的波形变换电路。微分电路的形式就是一个RC串联电路，且要求电路的充放电时间常数=RC 远小于输入矩形正脉冲的宽度tw。第一节 预备知识微分电路a)电阻下拉式 b)电阻上拉式 c)时序图+V+充电充电放电放电+VDD+V充电充电+V当电路的时间常数=RC tw时，即使电路的形式完全一样，但这样的RC电路是耦合电路，而不是微分电路，其输出电压uo 与输入电压uI 的波形近似相同。耦合电路的时序图(二)积分电路 积分电路也是一种常用的波形变换
2、电路，它可以将矩形脉冲变换成近似三角波。其电路也是一个RC串联电路，但从电容上取出输出电压，且要求电路的时间常数=RC远大于输入矩形正脉冲的宽度tw。积分电路a)电路图 b)波形图三、阈值电压 集成门电路的输出状态发生翻转时，所对应的临界输入信号电压，用VTH 表示。通常将转折区中点所对应的输入电压称为阈值电压。一般TTL门电路取1.4V作为阈值电压，CMOS门电路取1/2电源电压作为阈值电压。反相器的电压传输特性 三、利用反相器对微积分脉冲进行整形处理前述的微分电路和积分电路虽然可对波形进行变换，但其输出波形并不是一个标准的时钟脉冲，为了得到标准的时钟脉冲信号，可利用反相器对其进行整形处理。
3、反相器对脉冲波形的整形和处理a）下拉式微分电路 b）上拉式微分电路 c）积分电路 单稳态触发器特点是：（1）电路有一个稳态和一个暂稳态。（2）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。（3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。第二节 单稳态触发器 一、微分型单稳态触发器 微分型单稳态触发器a)电路图 b)时序波形图 工作原理 1.电路的稳态 当uI为高电平且R 1.4V1011uo1.4V0.7V1011uo此施密特触发器的回差电压为：此施密特触发器的回差电压为：U UT TU UT TU UT TU
4、 UT T(U UT TU UD D)U UD D 0.7V0.7V缺点是回差太小，且不能调整。缺点是回差太小，且不能调整。施密特触发器a）逻辑图 b）逻辑符号 c）波形图 d）传输特性uo下限阈值电压下限阈值电压上限阈值电压上限阈值电压回差电压（滞后电压）：回差电压（滞后电压）：U UT T U UT TU UT T二、集成施密特触发器 集成施密特触发器性能一致性比较好，触发阈值电压稳定。CD40106内含六个独立的施密特触发器单元，每个单元有一个触发输入端和一个输出端，且输出和输入为反相逻辑关系，其引脚排列与CD4069相同。对CMOS电路来说，施密特触发器的回差电压与电源电压VDD有关，
5、VDD越高，回差电压越大，且回差越大，其抗干扰能力就越强。但当回差电压较大时要求uI的变化幅度也要大。三、基本应用电路 施密特触发器的应途十分广泛。(一)波形的变换和整形波形的变换a)电路图 b)波形图波形的整形a)施密特整形 b)反相器整形(二)多谐振荡器利用施密特触发器也可以构成多谐振荡器。当VDD为+5V时，振荡频率计算公式可用下式估算：f=1/(0.8RC)若R、C单位分别取K和F，则f 的单位为KHz。多谐振荡器a）多谐振荡器 b）可控多谐振荡器 c）占空比和频率可调的多谐振荡器(三)单稳态触发器 利用施密特触发器的回差特性可以很方便地构成单稳态触发器。上升沿触发型单稳态触发器a）电
6、路图 b）时序图 下降沿触发型单稳态触发器a)电路图 b)时序图(四)脉冲幅度鉴别 脉冲的幅度鉴别 数字电子技术基础习题数字电子技术基础习题数字电子技术基础习题数字电子技术基础习题 555定时器又称时基电路，是一种用途很广泛的单片集成电路。若在其外部配上少许阻容元件，便能构成各种不同用途的脉冲电路，如振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等。同时，由于它的性能优良，使用灵活方便，在工业自动控制、家用电器和电子玩具等许多领域得到广泛的应用。第五节 集成555定时器 555定时器的产品有双极型和CMOS型：双极型型号为555(单)和556(双)；CMOS型产品型号是7555(单)和7556(双)。双
7、极型定时器的电源电压在4.516V之间，输出电流较大(200mA)，能直接驱动继电器等负载，并能提供与TTL、CMOS电路相容的逻辑电平；CMOS型则功耗低、适用电源电压范围宽(通常在3V18V)、定时元件的选择范围大、输出电流比双极型小。一、电路结构 集成555定时器a)电路原理图 b)引脚排列图低低低低电平触发端高高高高电平触发端电压控制端复位端低低低低电平有效放电端4.516V电压输出端102VCC/3VCC/3基本基本基本基本RSRSRSRS触发器特性表触发器特性表触发器特性表触发器特性表1 11 11 10 01 10 01 10 00 00 0不定不定电压比较器电压比较器UPUNU
8、NUP-UO(sat)+UO(sat)UNUPUO二、工作原理 2/3VCC1/3VCC2/3VCC1/3VCC1/3VCC012/3VCC111/3VCC01同高出低同高出低同低出高同低出高不同保持不同保持复位复位0三、典型应用(一）555构成施密特触发器当uI2/3VCC时，uO输出低电平；当1/3VCCuI2/3VCC时，u0=0，放电管V饱和导通。随后,C 经脚迅速放电，使uC迅速减小到0V，u0=0状态，这就是它的稳定状态。THTRD1 当脚输入一幅值低于1/3VCC的窄负脉冲触发信号时，u0=1、放电管V截止，电路由稳态进入暂稳态。随后，C开始充电，当uC上升到略大于2/3VCC时
9、,u0=0，V饱和导通，C经脚迅速放电，电路从暂稳态又返回稳态。THTRD1 0脉冲宽度：tW1.1RC充充电VCC暂稳时间：暂稳时间：tW1.1RC(三)构成多谐振荡器 多谐振荡器a)电路图 b)波形图 电源接通后，VCC经R1、R2 给电容器C充电，使uC逐渐升高，在uC1/3VCC时，u0输出高电平。当uC上升到超过1/3VCC时，输出u0仍为高电平。充充电(第一暂稳态第一暂稳态 )当uC继续上升略超过2/3VCC时，输出u0=0。放电管V饱和导通。随后，C经R2及脚内导通的放电管V到地放电，uC迅速下降。当uC下降到略低于1/3VCC时，输出u0=1。放电管V截止，电容器又再次充电，其
10、电位再次上升，如此循环下去，输出端u0就连续输出矩形脉冲。充充电+1(第二暂稳态第二暂稳态 )输出脉冲参数的计算 tP1 0.7(R1+R2)C tP2 0.7R2C 振荡周期:T=tP1+tP2 0.7(R1+2R2)C 振荡频率:f=1/T=1/0.7(R1+2R2)C 占空比q=tP1/（tP1+tP2）=R1+R2/（R1+2R2）充充电+放放电占空比可调的矩形脉冲发生器 充电回路 VCCR1VD1C地放电回路 C VD2R2脚V地忽略二极管正向导通电阻估算:tP10.7R1C tP20.7R2C振荡周期 T=tP1+tP20.7(R1+R2)C占空比 q=R1/(R1+R2)充充电+1放放电模拟声响电路模拟声响电路模拟声响电路模拟声响电路将振荡器的输出电压uo1，接到振荡器中555定时器的复位端（4脚），当uo1为高电平时振荡器振荡，为低电平时555定时器复位，振荡器停止震荡。下雨告知器下雨告知器 数字电子技术基础习题数字电子技术基础习题数字电子技术基础习题数字电子技术基础习题