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1、会计学1定时器及多谐振荡器定时器及多谐振荡器2 电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态，电路的输出可以是高电平，也可以是低电平，但稳定的输出状态是唯一的。单稳态触发器的工作特点（P247）在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态;暂稳态不能长时间保持，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态持续的时间仅取决于电路的参数，与外界触发脉冲的宽度和幅度无关。9.1 单稳态触发器第1页/共55页3 门电路组成的单稳态触发器集成单稳态触发器不可重复触发单稳态触发器可重复触发单稳态触发器用555定时器组成的单稳态触发器按电路形式不同单稳态触发器的分类工作特点划分第2页/共55页4用CMOS门电路
2、组成的微分型单稳态触发器 1.电路CMOS与非门构成的微分型单稳态触发器 CMOS或非门构成的微分型单稳态触发器 稳态为1负脉冲触发稳态为0正脉冲触发 第3页/共55页5电路处于一种稳态：00110o=0c=0a)没有触发信号时，I=0设定CMOS反相器的阈值电压工作原理：第4页/共55页6b)外加触发信号dd=VTH迅速使 o1=0o=1电路进入暂稳态 电容充电I210 -+1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 第5页/共55页7c)电容充电,电路由暂稳态自动返回到稳态01I2I2=VTH迅速使 o=0 o1=1电容放电c=0vo2vO1
3、vR vO11 vO vI2 0 t t t 0 VTH VDD t1 t2 0 tw第6页/共55页8 tw0.7RC（1）输出脉冲宽度tw(2)恢复时间tre tre 3d(3)最高工作频率 fmax 3、主要参数的计算 vC(0+)=0；vC()=VDD =RC,VTH=VDD/2=RCln2第7页/共55页94.讨论b)为了改善输出波形，电路输出端再加一级反相器a)在暂稳态结束(t=t2)瞬间，门G2的输入电压I2达到 VDD+VTH，可能损坏G2门，怎么办？3）采用TTL与非门构成 单稳电路时，R要小于0.7k Rd要大于2K第8页/共55页10集成单稳态触发器vOvItwtwvOv
4、Itwtw不可重复触发可重复触发被重复触发没有被重复触发第9页/共55页11 1.不可重复触发的集成单稳态触发器 74121触发信号控制电路微分型单稳触发器电路的连接：R：外接电阻或采用内部电阻C：外接电阻容第10页/共55页12输出脉冲宽度：tw0.7RC 电路的不可重复触发特性(1)工作原理在暂稳态期间即使有触发信号输入,但由于G4门在此期间关闭，不会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器暂稳态:Q=1 Q=01000第11页/共55页1374121功能表 HHA1A2BQLHLLHLLLHHHLHHHHHHLL逻辑功能表 P259不可触发，保持稳态不变A1、A2中有一个或两个为低电
5、平，在B端输入上升沿时电路被触发B 和A1、A2、中有一个或两个为高电平，输入端有一个或两个下降沿时电路被触发第12页/共55页14单稳态触发器的应用1.定时 第13页/共55页152.延时第14页/共55页163.组成噪声消除电路 单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度而小于信号脉宽，才可消除噪声。第15页/共55页179.2 施密特触发器1、施密特触发器电压传输特性及工作特点（P245）施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。电路有两个阈值电压。输入信号增加和减少时，电路的阈值电压分别是正向阈值电压（VT+）和负向阈值电压（VT-）。同相输出施密特触发器
6、反相输出施密特触发器 oVT+vO VOH VOL VT-vI 第16页/共55页181、电路组成2、工作原理I1用门电路组成的施密特触发器R1 R2I为三角波 假定：第17页/共55页19vI100 1(1)I上升当vI=0，=0VvO正向阈值电压(VT+):I 在增加过程中，使输出电压产生跳变时所对应I 的值。只要 I1 VTH，I1(4)当I下降,也下降则保持 =VOHo当 =VTH，电路产生跳变：I1第19页/共55页21vI1vovI第20页/共55页22集成施密特触发器 第21页/共55页23 施密特触发器的应用 VT+VT_vT+vT-1.波形变换 第22页/共55页242.波形
7、的整形第23页/共55页25vovI合理选择回差电压，可消除干扰信号。3.消除干扰信号第24页/共55页26oI4.幅度鉴别 第25页/共55页279.3 多谐振荡器9.3.1 由门电路组成的多谐振荡器9.3.2 由施密特触发器构成的波形产生电路9.3.3 石英晶体振荡器第26页/共55页28 多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源后，不需要外加触发信号，便能自动产生矩形（脉冲）波。由于矩形波中含有丰富的高次谐波分量，所以习惯上又把矩形波振荡器叫做多谐振荡器。多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态故又称为无稳态电路。它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成。第27页/共55页29由CMOS门电
8、路组成的多谐振荡器 1.电路组成 vID1 D2 TP TN vO1 R C D4 D3 TP TN vOG1 G2+VDD VC组成的多谐振荡器o1=1,o=0 时,电容充电,I增加;o1=0,o=1 时,电容放电,I下降;o1与o 反相,电容接在o与I之间:第28页/共55页30 2.工作原理假定 电路初态：=1vO1=0vOvC=0V电容充电vCvIvI当=VTH 时，迅速使G1导通、G2截止电路进入第二暂态vO2=1vO1=0=0vO 1=1vO（1）第一暂稳态（初态）电容充电，电路自动翻转到第二暂稳态vIvO1vOvIVDDVTH0ttvOVDD0第29页/共55页31（2）第二暂稳
9、态电容放电，电路自动翻转到第一暂稳态电容放电vCvIvI当=VTH 时，迅速使得G1截止、G2导通电路返回第一暂稳态O2=0 O1=1 2.工作原理vIvO1vO第30页/共55页32 TRC1n41.4RC 由门电路组成的多谐振荡器的振荡周期T取决于R、C电路和 VTH，频率稳定性较差。3.振荡周期的计算vI(0+)0；vC()VDD =RC,t=t2-t1T1:vI(0+)VDD；vC()0 =RC,t=t3-t2T2:第31页/共55页33vovIVT+VT_VOLVOHT1T20t0tCvovIR1用施密特触发器构成波形产生电路第32页/共55页34石英晶体振荡器1、石英晶体电路符号和
10、选频特性电路符号 阻抗特性 fXf0电感性电容性电容性当 f =f0 时,电抗 X=0第33页/共55页352、石英晶体振荡器（P255）R:使G1 G2工作在线性区对TTL门电路在0.72K之间 对CMOS门电路在10100MK 之间C1:用于两个反相器之间的耦合C2:抑制高次谐波 保证稳定的频率输出第34页/共55页36CPQf1f23、双相脉冲产生电路第35页/共55页379.4 555定时器及其应用9.4.1 555定时器9.4.2 用555定时器组成施密特触发器9.4.3 用555定时器组成单稳态触发器 9.4.4 用555定时器组成多谐振荡器第36页/共55页38555定时器是一种
11、应用方便的中规模集成电路,广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。9.4 555定时器及其应用电阻分压器电压比较器基本SR锁存器输出缓冲反相器集电极开路输出三极管TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k&1RDVCC (8)G1、电路 结构定时器第37页/共55页392、工作原理不变不变1导通01截止11导通00放电管T输出(VO)复位(RD)触发输入(VI2)阈值输入(VI1)输 出输 入 3、功能表第38页/共55页40 3、555定时器功能表不变不变1导通01截止11导通00放电管T输出(VO)复位(RD)触发输入(V
12、I2)阈值输入(VI1)输 出输 入第39页/共55页41用555定时器组成施密特触发器vI如何改变电路的阈值电压和回差电压?第40页/共55页42 施密特触发器的应用波形变换VT+VT_电路的频率与占空比的关系?如何改变占空比?回差电压减小,占空比如何变化?第41页/共55页43 波形产生电路(多谐振荡器)CvovcR1第42页/共55页44vovIVT+VT_VOLVOHT1T20t0tCvovIR1T=T1+T2第43页/共55页45用555定时器组成多谐振荡器1、电路组成R1R2 TC1C2+-+(4)RS&5 k 5 k 5 k&1RDVCC(8)G(1)(2)(5)(6)(7)C)
13、(-CCV-1R-2R第44页/共55页461、）电路第一暂态，输出为1。电容充电，电路转换到第二暂态,输出为02、工作原理2、）电路第二暂稳态，电容放电，电路转换到第一暂态 TC1C2+-+(4)RS&5 k 5 k 5 k&1RDVCC(8)G(1)(2)(5)(6)(7)C)(-CCV-1R-2R第45页/共55页473、工作波形与振荡频率计算tPL=R2C1n20.7R2C tpH=(R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C 第46页/共55页484、用555定时器组成占空比可调的多谐振荡器tPL=RBC1n20.7RBC tpH=RAC1n20.7RAC 第47页/共55页49例：
14、用多谐振荡器构成 简易电子琴电路48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCCuC0tVCC/32VCC/3首先用555 定时器构成多谐振荡器:0tuo输出波形第48页/共55页5048162357R1C555uoVCCR21R28S8S1简易电子琴电路图 简易电子琴就是通过改变R2 的阻值来改变输出方波的周期，使外接的喇叭发出不同的音调。第49页/共55页51 用555定时器组成单稳态触发器 1、电路VCCvI第50页/共55页52外加触发信号，Vi1/3Vcc 电路转换到暂态，输出为1触发信号消除后，电容充电到 2/3Vcc 电路自动转换到稳态输出为0没有触发信号时(i )电路处于稳态，输出为0 13VCCVCCvI第51页/共55页53tw=RC1n31.1RC 4、）工作波形及输出脉宽的计算电路是可重复触发的单稳吗?如将5脚接电压V,电路的脉宽会改变吗?V增加,脉宽如何改变?减小还是增大?第52页/共55页54可重复触发单稳在暂稳态期间，T导通，C放电。触发信号撤除后，C充电，只要未冲到2Vcc/3，电路均处于暂稳态。若此时有新的触发脉冲，T再次导通，C放电，重新触发暂稳态。第53页/共55页55 脉冲宽度调制器工作波形555组成的单稳态的应用:第54页/共55页