数字电子技术第8章课件.ppt

1、tw0.9Um0.5Um0.1Umtr tfTUm图图8-1 实际的矩形波形实际的矩形波形8.1 实际的矩形波形及其参数实际的矩形波形及其参数 11111+VDDTHCOTR（1）阈值输入阈值输入（6）控制端控制端（5）触发输入触发输入（2）RUR1RUR2R+-+UO1UO2QQVR（4）复位）复位输出端输出端OUT（3）放电端放电端D（7）图图8-2 集成集成555定时器定时器 a)CC7555内部逻辑电路图内部逻辑电路图1RS+-+8.2 集成集成555定时器定时器 8.2.1 内部电路结构内部电路结构 G1G2G3G4124568555+VDDDTHCOGNDTRR73OUT图图8-2

2、 b)CC7555内部逻辑符号内部逻辑符号1.电阻分压器电阻分压器 2.电压比较器电压比较器C1和和C2 3.基本基本RS触发器触发器 4.NMOS开关管开关管VT 8.2.3 CC7555的工作原理的工作原理 UTHUTR输出（输出（OUT）放电管（放电管（VT）(2VDD)/3(VDD)/3(VDD)/3UTH 回差电压回差电压UT=UTUTUD 图图8-11 TTL门电路组成的施密特触发器门电路组成的施密特触发器 8.4.2 TTL集成施密特触发门电路集成施密特触发门电路（1）用于脉冲整形）用于脉冲整形 ttUT+UT-uIuOOO图图8-12 施密特反相器用作脉冲整形电路施密特反相器用

3、作脉冲整形电路uIuOCT7414ttUT+UT-uIuOOO图图8-12 施密特反相器用作脉冲整形电路施密特反相器用作脉冲整形电路（2）用于波形变换）用于波形变换 uIuOCT7414ttUT+UT-uIuOOOuIuOCT7414图图8-12 施密特反相器用作脉冲整形电路施密特反相器用作脉冲整形电路（3）用于脉冲幅度鉴别）用于脉冲幅度鉴别 8.4.3 用门电路组成的积分型单稳态触发器用门电路组成的积分型单稳态触发器1.电路组成电路组成&uOG2uIRuA&G1uO1CUmUTHtpitWUOHuIuO1uAuOttttOOOO2.工作原理工作原理 稳态稳态 暂稳态暂稳态 稳态稳态 3.输出

4、脉宽输出脉宽tw和脉冲幅度和脉冲幅度Um的计算的计算 放电的初始值是放电的初始值是uA（0）=UOH3.6V放电的终值放电的终值uA（）=UOL0.3V放电的时间常数为（放电的时间常数为（R+RO）C 3OLOHOOOLTH()ln()lnwUUtR R CR R CUUUm=UOHUOL3.6V0.3V=3.3V 脉冲幅度脉冲幅度 脉冲宽度脉冲宽度V1R1+VCCuARROUOLCG1G2CuARROUOLUOHUTHOt&uOG2uIRuA&G1uO1C图图8-18 经改进后的积分型单稳态触发器经改进后的积分型单稳态触发器&G38.4.4 集成单稳态触发器集成单稳态触发器&1Q1Q1TR-

5、1TR+1RD D1Cext1Rext/1Cext图图8-19 CC14528逻辑符号逻辑符号74121/74221不可重触发不可重触发74122/74123 可重触发可重触发CC14528 可重触发可重触发1输入输入输出输出R TR+TR-0011010011110TR+TR-1/2CC14528Q+VDDRextCextuIR+VDD&uA（1）定时）定时 tuIOtuBOtuAOtuOOtwTR+TR-1/2CC14528Q+VDDRextCextuIR+VDD（2）脉冲展宽）脉冲展宽 tuIOtuOOtpouOtDtpiTR+TR-1/2CC14528Q1+VDDRext1Cext1u

6、IR+VDD（3）脉冲延迟）脉冲延迟 TR TR 1/2CC14528 Q2+VDDRext2Cext2R+VDDuOuIQ1tW1tW2uO8.4.5 石英晶体振荡器石英晶体振荡器1.石英晶体的基本特性石英晶体的基本特性(选频特性选频特性)0ff0X电感性电感性电容性电容性符号符号fp有两个谐振频率。当有两个谐振频率。当f=f0时，为串联谐振，石英晶体的电抗时，为串联谐振，石英晶体的电抗X=0；当当f=fp时，为并联谐振，石英晶体的电抗无穷大。时，为并联谐振，石英晶体的电抗无穷大。由晶体本身的特性决定：由晶体本身的特性决定：fp f0（晶体的标称频率）晶体的标称频率）石英晶体的石英晶体的选频

7、特性极好选频特性极好，f0十分稳定，其稳定度可达十分稳定，其稳定度可达10-1010-11。2CMOS石英晶体多谐振荡器（石英晶体多谐振荡器（并联式振荡器）并联式振荡器）RF是偏置电阻，是偏置电阻，保证保证在静态时使在静态时使G1工作在转折区，工作在转折区，构成一个反相放大器。构成一个反相放大器。晶体工作在略大于晶体工作在略大于fS与与 fP之间，等效一电感，与之间，等效一电感，与C1、C2共同构成电容三点式振荡共同构成电容三点式振荡电路。电路。电路的振荡频率电路的振荡频率=f0。反相器反相器G2起整形缓冲作起整形缓冲作用，同时用，同时G2还可以隔离负载还可以隔离负载对振荡电路工作的影响。对振

8、荡电路工作的影响。CR1C112G21GF10M20pF550pFovQ高增益放大区高增益放大区BDuO=uIuIuO1G1uIuOO图图8-25 CMOS反相器的电压传输特性反相器的电压传输特性 3 TTL石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器(串联式振荡器串联式振荡器)R1、R2：使两个反相器都工作在转折区，成为具有高放大倍数的放大器。使两个反相器都工作在转折区，成为具有高放大倍数的放大器。对于对于TTL门，常取门，常取R1=R2=0.72k，对于对于CMOS门，常取门，常取R1=R2=10100M；C1=C2是耦合电容。是耦合电容。石英晶体工作在串联谐振频率石英晶体工作在串联谐振频率f0下

9、，只有频率为下，只有频率为f0的信号才能通过，的信号才能通过，满足振荡条件。因此，电路的振荡频率满足振荡条件。因此，电路的振荡频率=f0，与外接元件与外接元件R、C无关，所无关，所以这种电路振荡频率的稳定度很高。以这种电路振荡频率的稳定度很高。111 1RG1R1 12G1C2Cou1 112&RG1R4GouS S&1R3R+5V具有控制输入端的具有控制输入端的TTL石英晶体振荡器的实用电路石英晶体振荡器的实用电路 f08.5 脉冲产生与变换电路应用例脉冲产生与变换电路应用例 例例8-4 分析图分析图8-28所示电路，设定时器所示电路，设定时器5G555输出高电平为输出高电平为3.6V，输出

10、低电平约为，输出低电平约为0V，图中，图中VD为理想二极管。试解答如为理想二极管。试解答如下问题：（下问题：（1）当开关置于位置）当开关置于位置A时，两个时，两个5G555各构成什么电各构成什么电路？估算输出信号路？估算输出信号uO1和和uO2的振荡频率的振荡频率f和和f各是多少？各是多少？（2）当开关置于位置）当开关置于位置B时，两个时，两个5G555构成的电路有构成的电路有什么关系？画出输出信号什么关系？画出输出信号uO1和和uO2的波形图。的波形图。84762153555R133kC0.0820.01+5VR227k84762153555R33.3kC0.0820.01R42.7kBAu

11、O1uO2uC2解：解：（1）位置）位置A时时，两个，两个5G555各自构成一个多谐振荡器，各自构成一个多谐振荡器，对于多谐振荡器对于多谐振荡器：T=T1+T20.7（R1+2R2）C+0.7R2C4.99ms，则，则f=1/T=200.4Hz。对于多谐振荡器对于多谐振荡器：T0.7（R3+R4）C+0.7R4C0.499ms，则，则f=1/T=2004Hz。f=10f（2）位置）位置B时时，振荡器，振荡器的工作状态受控于振荡器的工作状态受控于振荡器的输出信的输出信号号uO1。当。当uO1=3.6V时，二极管时，二极管VD截止，振荡器截止，振荡器起振工作，起振工作，振荡频率振荡频率f=2004

12、Hz；而当；而当uO10V时，二极管时，二极管VD导通，振荡导通，振荡器器停振，停振，uO2=3.6V。uO1uO3.44ms4.99ms1.55ms3.6V03.6V00.499ms0.155ms0.344ms例例8-5 图图8-30a所示电路为由定时器所示电路为由定时器CC7555构成的锯齿波发生构成的锯齿波发生器，图中器，图中BJT VT和电阻和电阻R1、R2、RE组成恒流源，给定时电容组成恒流源，给定时电容C恒流充电。图恒流充电。图8-30b上方所示为触发输入信号上方所示为触发输入信号uI的波形。试回的波形。试回答如下问题：答如下问题：（1）CC7555构成了什么脉冲的整形与变换电路？

13、构成了什么脉冲的整形与变换电路？（2）当触发输入端（）当触发输入端（2脚）输入负脉冲后，画出电容电压脚）输入负脉冲后，画出电容电压uC及及CC7555输出信号输出信号uO的波形图。的波形图。（3）推导出电容）推导出电容C充电的时间估算式，即充电的时间估算式，即tW式。式。+VDD84762153555R1C0.01uCR2V+IOuIuO1）观察图8-30a所示电路的接法可知，CC7555构成了单稳态触发器。2）当uI输入一个负脉冲后，CC7555内基本RS触发器置1，放电管V截止，外接定时电容C被恒流源电路充电，uC1/C(C0dti)IO t/C，故电容两端电压uC随时间线性增长。当uC2

14、VDD/3时，CC7555内放电管V导通，电容C放电。uC及uO的波形如图8-30b所示。解：解：3）由图8-30b可见，推导电容C的充电时间即为求uO输出脉宽tW的估算式，而输出脉宽 tWDDO2()/3VCIIODD1E12EB()/VRURRR E1212()3RRR CRtW 若DD112VRRRUEB，则 例例8-6 图8-31所示电路是一个回差可调的施密特触发器，它是利用射极跟随器的射极电阻RE1、RE2来调节回差电压的。射极跟随器即射极输出器，电路中由BJT、RE1、RE2、R1和R2等元器件组成，因uA跟随uI，或者uA由V管发射极输出而得名。另设该电路中G1、G2和G3均采用

15、CT74系列TTL门，它们的阈值电压UTH都是1.4 V，试回答如下问题：1）分析图8-31所示电路的工作原理。2）当RE1在50100 的范围内变动时，试计算回差电压的变化范围。解：解：1）当uI足够高时，图中uA、uB均为高电平，因此R端为低电平，uO2为高电平，uO1为低电平。当uI下降到使uB1.4 V时，门G3关闭，R端为高电平，但uA仍高于1.4 V，门G2仍开通，电路维持原来的状态不变。只有当uA也下降到1.4 V时，基本RS触发器才发生翻转，这时uI为下限阈值电压UT，显然UT1.4 VUBE。当uI上升，使uA上升至1.4 V时，基本RS触发器并不翻转，只有当uB上升至1.4 V时，电路才返回到uO2为高电平、uO1为低电平的稳态，这时的uI为上限阈值电压UT，显然UT(1.4 V/RE2)(RE1RE2)UBE，故回差电压UTUTUT(RE1/RE2)1.4 V2）由上式可见，改变电阻RE1的大小，即可调节回差电压UT。当RE150 时，UT(50/100)1.4 V0.7 V；当RE1100 时，UT(100/100)1.4 V1.4 V，可见RE1在50100 的范围内变化时，回差电压UT的变动范围为0.71.4 V。