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1、18 脉冲波形的产生与变换脉冲波形的产生与变换8.4 多谐振荡器（由CMOS门）8.3 单稳态触发器8.2 施密特触发器（由CMOS门）8.1 555定时器及其应用 第1页/共40页2多谐振荡器 -用于产生脉冲单稳态触发器-用于脉冲波形的变换和定时施密特触发器-用于脉冲波形的变换，尤其是 将模拟量转换成数字波形8 脉冲波形的产生与变换第2页/共40页3 教学基本要求正确理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的电路组成及工作原理。掌握多谐、单稳、施密特电路的逻辑功能及主要指标计算。掌握555定时器的工作原理。掌握由555定时器组成的多谐、单稳、施密特电路工作原理及外接参数及电路指标的计算。8
2、 脉冲波形的产生与变换第3页/共40页48.1 555定时器及其应用*8.1.1 555定时器定时器8.1.2 定时器应用举例定时器应用举例 电路的组成电路的组成电路的组成电路的组成二、二、二、二、用用用用555555定时器组成定时器组成定时器组成定时器组成单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器 一、一、一、一、用用用用555555定时器组成定时器组成定时器组成定时器组成多谐振荡器多谐振荡器多谐振荡器多谐振荡器 三、三、三、三、用用用用555555定时器组成定时器组成定时器组成定时器组成施密特触发器施密特触发器施密特触发器施密特触发器 工作原理工作原理工作原理工作原理 555定时器是
3、一种应用方便的中规模集成电路,只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。第4页/共40页5 8.1.1 555定时器 电路的组成电路的组成电路的组成电路的组成 工作原理工作原理工作原理工作原理导通00截止11导通01保持1保持截止禁止1阈值vI1触发vI2复位RD输出vO放电T10101011001第5页/共40页6 8.1.1 555定时器一、一、一、一、多谐振荡器电路多谐振荡器电路多谐振荡器电路多谐振荡器电路1 1、电路的组成、电路的组成、电路的组成、电路的组成 ；2 2、工作原理、工作原理、工作原理、工作原理 ；3 3、技术指标、技术
4、指标、技术指标、技术指标第6页/共40页7 一、一、用用555定时器组成定时器组成多谐振荡器多谐振荡器 8.1.2 定时器应用R1R2v 2 3 VCC 1 3 VCC vC 0 t1 t2 tPLtPHtPL=R2CR2C tpH=(R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C 不变不变导通0截止1导通0 T VOVI2VI1输 出输 入截止导通第7页/共40页8 一、一、用用555定时器组成定时器组成多谐振荡器多谐振荡器 8.1.2 定时器应用v 2 3 VCC 1 3 VCC vC 0 t1 t2 tPLtPHtPL=R2CR2C tpH=(R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C 第8
5、页/共40页9tPL=RBCRBC tpH=RACRAC 占空比可调 用555定时器组成多谐振荡器 8.1.2 定时器应用举例第9页/共40页10 8.1.2 8.1.2 定时器应用定时器应用三、三、三、三、施密特电路施密特电路施密特电路施密特电路1 1、电路的组成、电路的组成、电路的组成、电路的组成 ；2 2、工作原理、工作原理、工作原理、工作原理 ；3 3、技术指标、技术指标、技术指标、技术指标第10页/共40页11 8.1.3 定时器应用举例 用用用用555555定时器组成定时器组成定时器组成定时器组成施密特触发器施密特触发器施密特触发器施密特触发器 不变不变导通0截止1导通0 T VO
6、VI2VI1输 出输 入013VCC23VCCvIvOVOH第11页/共40页128.1 单稳态触发器单稳态触发器二、二、二、二、单稳态触发器电路单稳态触发器电路单稳态触发器电路单稳态触发器电路1 1、电路的组成、电路的组成、电路的组成、电路的组成 ；2 2、工作原理、工作原理、工作原理、工作原理 ；3 3、技术指标、技术指标、技术指标、技术指标第12页/共40页13 t vO VOH o vI o t vC o 1 3 VCC 2 3 VCC t t2 t1 0 8.1.2 定时器应用C1_C2+不变不变导通0截止1导通0 T VOVI2VI1输 出输 入b、当输入信号下降沿到达时,电路进入
7、暂稳态 C1+tWtw=RCRC c、电容放电,电路自动返回到稳态 1、工作原理第13页/共40页142、用555定时器组成可重复触发单稳，即心电信号检测器55576218435RR1CT+-vovIVCC0.01 F8.1.2 8.1.2 定时器应用定时器应用*电容器上电压大于2VCC/3、RSFF置0，电路输出为0，电容器放电为0，。第14页/共40页158.4 多谐振荡器 组成特点:开关电路-如门电路、电压比较器等，产生高、低电平；反馈延迟环节-将输出电压恰当地反馈给开关器件使之改变输出状态；多谐振荡器是一种自激振荡器，电路在接通电源后，无需外加触发信号就能产生一定频率和幅值的矩形波、脉
8、冲波或方波。无稳态：输出 Q 从0、1、0，两个状态都是暂稳。开关开关电路电路 延时环节延时环节8.4.1 门电路组成的多谐振荡器8.4.2 8.4.2 石英晶体振荡器石英晶体振荡器石英晶体振荡器石英晶体振荡器 电路的组成及工作原理电路的组成及工作原理电路的组成及工作原理电路的组成及工作原理 振荡周期的计算振荡周期的计算振荡周期的计算振荡周期的计算第15页/共40页16附：CMOS反相器的传输特性iD+VDDB1G1D1S1+uI-uOTNTPB2D2S2G2VSSABCDEFUTNVDDUTHUTP0uO/VuI/V转折电压阈值电压：UTH阈值电压:UTH=0.5(VDD)第16页/共40页
9、17 8.4.1 门电路组成的多谐振荡器 1.1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理图9.1.1 由CMOS门电路组成的多谐振荡器VC 组成特点:开关电路-如门电路、电压比较器等，产生高、低电平；反馈延迟环节-将输出电压恰当地反馈给开关器件使之改变输出状态；010101第17页/共40页18 8.4.1 门电路组成的多谐振荡器 1.1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理VC设vI=0,vo1=1,vo2=0010vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0vI vTH vo1 vo2(1)第一暂稳态及电路的翻转 101进入 第二暂稳态 第18页/共40页19 8.4.1 门电路组成的多谐
10、振荡器 1.1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理VC010vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0vI vTH vo1 vo2(1)第一暂稳态及电路的翻转 101(2)第二暂稳态及电路的翻转 回到 第一暂稳态 2.2.振荡周期振荡周期T T的计算的计算TT2T1第19页/共40页20 2.振荡周期振荡周期T的计的计算算vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0TT2T1T=T1(充电)+T2(放电)8.4.1 门电路组成的多谐振荡器TRCRC 周期T取决于RC 和 Vth，频率稳定性较差。第20页/共40页21工作原理：8.4.2 石英晶体振荡器特点：频率稳定，精度高。1.符号和
11、选频特性符号当 f =f0 时,电抗 X=0fXf0电感性电容性2.石英晶体多谐振荡器1.反相器静态工作在转折区（放大）2.石英晶体 X=0,回路构成正反馈;电阻取值范围：TTL反相器：R1=R2=0.7 2 kCMOS反相器：R1=R2=10 100 M第21页/共40页223.CMOS 石英晶体多谐振荡器为保证 CMOS 反相器静态时工作在转折区，偏置电阻RF 取值为:RF=10 100 MC1RFC2uo11100 M20 pF5 50 pF f0 8.4.2 石英晶体振荡器4.秒信号发生器RC1C211C1C1C1C1FF0FF1FF14FF15Q0Q1Q14Q15T触发器32768
12、Hz16384 Hz1 Hz2 Hz第22页/共40页23 石英晶体振荡器应用第23页/共40页248.2 施密特触发器 8.2.1 8.2.1 门电路组成的施密特触发器门电路组成的施密特触发器门电路组成的施密特触发器门电路组成的施密特触发器 8.2.2 8.2.2 集成施密特触发器集成施密特触发器集成施密特触发器集成施密特触发器 8.2.3 8.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用施密特触发器的应用施密特触发器的应用工作特点：工作特点：施密特触发器属于电平触发器件，适用于缓慢变化的信号，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
13、阈值电压不同，电路具有如下图所示的传输特性。vovIvovI迟滞比较器第24页/共40页25普通反相器和施密特反相器的比较AY1普通反相器uAUTHuY?TTL：1.4 VCMOS：施密特反相器AYuAUT+UT上限阈值电压下限阈值电压uY回差电压：8.2 施密特触发器第25页/共40页26UTH?TTL：1.4 VCMOS：UT+UT上限阈值电压下限阈值电压回差电压：8.2 施密特触发器第26页/共40页27UT+UT上限阈值电压下限阈值电压回差电压：8.2 施密特触发器第27页/共40页28 8.2.2 集成施密特触发器CMOS CMOS 集成施密特触发器集成施密特触发器CC401061A
14、1Y2A2Y3A3Y6A6Y5A5Y4A4YVDDVSS1234567141312111098CC40933A3B3Y4Y4A4BVDDVSS12345671413121110 9 81A1Y1B2A2Y2BTTL TTL 集成施密特触发器（集成施密特触发器（74147414）第28页/共40页29 8.2.3 施密特触发器的应用1.1.波形的整形及变换波形的整形及变换 vovIvovT2vT1ttt合理选择回差电压，可消除干扰信号。为去掉干扰信号回差电压应如何选择？第29页/共40页30 2.幅度鉴别幅度鉴别 8.2.3 施密特触发器的应用vovI00ttVth(VT+)第30页/共40页3
15、1 3.多谐振荡器多谐振荡器 8.2.3 施密特触发器的应用CvovIR1vovIVT+VT_VOLVOHT1T20t0t第31页/共40页328.3 单稳态触发器 电路有一个稳态，一个暂稳态。外来触发脉冲使：电路由稳态暂稳态稳态。暂稳态的持续时间仅仅决定于电路中RC的参数。性能特点：性能特点：8.3.1 门电路组成的微分型单稳态触发器8.3.2 集成单稳态触发器8.3.3 单稳态触发器的应用用途用途:定时：产生一定宽度的方波。延时：将输入信号延迟一定时间后输出。整形：把不规则波形变为宽度、幅度都相等的脉冲。第32页/共40页33 8.3.1 门电路组成的微分型单稳态触发器 1.1.电路电路v
16、O1vO2vcRvI&CMOS与非门构成的微分型单稳态触发器（图）CMOS或非门构成的微分型单稳态触发器（图）vO1vO2vcvIRVDD第33页/共40页34 2.工作原理工作原理 8.3.1 门电路组成的微分型单稳态触发器vO1vO2vcvIRVDD稳态 a)无触发信号电路处于稳态 01001暂稳态b)外加触发信号进入暂稳态100110c)电容充电暂稳态自动稳态003.3.主要参数的计算主要参数的计算稳态 第34页/共40页35vOvItwtw8.3.2 集成单稳态触发器 基本形式：外接定时元件电容C，电阻R（有的内含电阻）触发信号的形式：正沿触发、负沿触发具有两个对称互补输出端 Q 和/
17、Q定时周期通常在几十纳秒到数百毫秒之间集成单稳型号：非可重复触发型：如LS121、LS221可重复触发型：如LS122、LS123、MC14538不可重复触发vOvItwtw被重复触发第35页/共40页36 1.不可重复触发的集成单稳态触发器不可重复触发的集成单稳态触发器 电路结构电路结构74121触发信号控制电路窄脉冲形成微分型单稳触发器输出缓冲第36页/共40页37 工作原理工作原理 1.1.不可重复触发的集成单稳态触发器不可重复触发的集成单稳态触发器74121关键:窄脉冲形成不可重复触发稳态 0100101A1 A2 B Q Q 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1011暂稳态微分型单稳触发器00111010稳态 A1 A2 B Q Q 0 0 1 1 1 1输出脉冲宽度：tw 第37页/共40页38例例:组成噪声消除电路组成噪声消除电路 8.3.3 单稳态触发器的应用RCCextCext/Rext74121vovccB A1 A2vIC1DRvovIDCP(R)vovI噪声多表现为尖脉冲，宽度较窄，而有用的信号的宽度较宽。注意：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。噪声 第38页/共40页39结束第八章作业：、。第39页/共40页40感谢您的观看！第40页/共40页