《数字电路》课件 - 副本 (6).ppt

1、第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.1 多谐振荡器多谐振荡器v 611 多谐振荡器电路原理多谐振荡器电路原理 多谐振荡器是一种自激振荡电路，电路接通电源后能自动产生具有一定振幅且频率固定的方波或矩形脉冲，它经常被用作为系统的时钟脉冲或同步脉冲。多谐振荡器在工作过程中无稳定状态，也称为无稳态电路。第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.1 多谐振荡器多谐振荡器v 611 多谐振荡器电路原理多谐振荡器电路原理 多谐振荡器一般由两级门电路组成，电路组成形式各异，但具有以下共同特点：1.电路中含有诸如门电路、电压比较器和晶体三极管等开关器件，其作用是产生高、

2、低电平；2.正反馈网络将输出电压反馈到开关器件的输入端，使之改变输出的状态；3.延迟环节，主要利用RC电路的充放电特点来实现延时，并产生所需要的振荡频率。（1）第一暂稳态（2）第二暂稳态第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.1 多谐振荡器多谐振荡器v612 石英晶体振荡器石英晶体振荡器 电路的振荡频率仅取决于石英晶体的串联谐振频率fs，与R、C的取值无关。这是因为电路对fs频率所形成的正反馈最强，容易起振并维持该频率的振荡。为了改善输出波形，提高带负载能力，通常在振荡器的输出端再加一反向器来输出振荡信号。因为多谐振荡器在工作过程中无稳定状态，有时也称为无稳态电路。C1石英

3、晶体振荡器电路RG1G2C2voR1111第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.2 单稳态触发器单稳态触发器 单稳态触发器被广泛应用于数字技术中的脉冲波形的变换、整形及延时。它具有以下特点：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，经过一段时间延迟后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的延迟时间取决于延时网络RC的参数值。单稳态触发器根据其RC延时网络的结构不同，可分为：微分型 积分型第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.2 单稳态触发器v621 微分型单稳态触发器微分型单稳态触发

4、器1.电路工作原理电路工作原理 微分型单稳态触发器一般由门电路组成。通常用两个CMOS或者TTL的与非门或或非门构成。1）没触发信号时，电路处于稳态2）外加触发信号，电路从稳态翻转到暂稳态3）电容C充电，电路由暂稳态自动返回到稳态第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.2 单稳态触发器单稳态触发器v621 微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器2.电路的改进电路的改进 单稳态触发器的输入触发脉冲宽度tpi必须小于输出脉冲宽度tW。由于TTL门组成的单稳态电路存在输入电流，为了保证稳态时G2输入的低电平，电阻R的取值应小于0.7k。为改善电路的输出波形和提高带负载的能力，可在输

5、出端加一反向器G3第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.2 单稳态触发器单稳态触发器v621 微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器2.电路的改进电路的改进图6-7 单稳态触发器的改进Cdvo1vo2voRdCvIRtpiG1G2VDDG3111111第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.2 单稳态触发器单稳态触发器v622 集成单稳态触发器集成单稳态触发器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 不可重复触发单稳态触发器在进入暂稳态期间，如有下一个触发脉冲作用，则电路的工作过程不受其影响。2.可重复触发的集成单稳态触发器可重复

6、触发的集成单稳态触发器 CMOS集成电路54/74HC4538是常用的双可重复触发的单稳态触发器。第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.2 单稳态触发器单稳态触发器v623 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用54/74HC4538的工作波形tTR+tTR-tQttWtWOOOttW第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.2 单稳态触发器单稳态触发器v623 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用 集成单稳态触发器以稳定性好、脉宽调节范围大、触发方式多样且功耗小而广泛使用在数字系统中。其典型应用如下：1）定时）定时 利用单稳态触发器能输出宽度为tW脉冲的

7、特点，如果将其作为定时信号去控制某电路，可使其在tW时间内动作（或不动作），此即定时器。2）延时）延时 3）多谐振荡器）多谐振荡器 利用两个单稳态触发器可以构成多谐振荡器。第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.3 施密特触发器施密特触发器v6.3.1 施密特触发器的电路组成和工作原理施密特触发器的电路组成和工作原理 施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。它在性能上有两个重要的特点：施密特触发器属于电平触发。即使输入慢变的触发信号，当输入电平达到某一电压值时，输出电压也会发生突变。对于正向和负向增长的输入信号，电路具有滞后电压传输特性。利用这两个特点不仅能将边沿变

8、化缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，而且可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效的清除。第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.3 施密特触发器施密特触发器v6.3.1 施密特触发器的电路组成和工作原理施密特触发器的电路组成和工作原理（a）施密特触发器的组成（b）电路符号vICMOS非门组成的施密特触发器及电路符号R2vIvovoR1vI1vo1G1G2111第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.3 施密特触发器施密特触发器v632 集成施密特触发器及其应用集成施密特触发器及其应用近年来广泛使用性能稳定的集成施密特触发器。40106六施密特触发器

9、逻辑图及传输特征 VD D15VvO/VvI/V1 0V5V1510515105O（a）施密特触发器逻辑图（b）施密特触发器的传输特征16A(13)(12)6Y15A(11)(10)5Y14A(9)13A(5)(6)12A(3)(4)2Y11A(1)(2)1Y(8)4Y3Y第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.3 施密特触发器施密特触发器v632 集成施密特触发器及其应用集成施密特触发器及其应用 施密特触发器的主要应用如下：1.波形的变换和整形波形的变换和整形 2.消除噪声和抗干扰消除噪声和抗干扰 根据施密特触发器的工作特点，仅当输入电压vI大于VT和小于VT时电路改变状

10、态。因此适当选择回差电压VT，还可以抗干扰和除去电路中混入的噪声。3.幅度鉴别幅度鉴别 利用施密特触发器仅当输入电压vI大于VT时电路状态改变这一特点，可以构成所谓脉冲幅度鉴别器。4.多谐振荡器多谐振荡器 第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.4 555定时器及其应用定时器及其应用 555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。它只需外接少量的阻容器件就可以构成单稳态触发器、多谐振荡器及施密特触发器等电路。该电路使用灵活、方便，广泛用于信号的产生、变化、控制与捡测等场合。555定时器分两种类型：双极型 CMOS 无论哪种类型的555定时器，其内部电路结构都一样。它们的区

11、别在于双极型定时器具有较大的驱动能力，最大负载电流可达200mA，其电源电压范围为516V；而CMOS定时器的输入阻抗高、功耗低，其电源电压范围为318V，最大负载电流在4mA以下。第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.4 555定时器及其应用定时器及其应用v641 555定时器的内部结构定时器的内部结构1.555定时器外部引脚排列和内部结构定时器外部引脚排列和内部结构各引脚的作用如下：引脚1为接地的端子；引脚2为触发信号(脉冲或电平)输入端；引脚3为输出端；引脚4是直接清零端（复位）；引脚5为控制电压端；引脚6为高电平触发端（阈值输入端）；引脚7为放电端；引脚8为接外部

12、电源的端子（VDD端）。第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.4 555定时器及其应用定时器及其应用v641 555定时器的内部结构定时器的内部结构2.555定时器工作原理定时器工作原理555定时器功能表定时器功能表导通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 不变 不变 1导通01截止 11DD31VDD31VDD31VDD32VDD32VDD32V第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.4 555定时器及其应用定时器及其应用v642 555定时器的应用定时器的应用1.单稳态触发器单稳态触发器以下分析该电路的工作过程：1）稳态2）触发翻转 因为单稳态电路具有延时功能和作定时器使用，所以本电路也是555集成电路的定时器应用。“555定时器”的命名也源于此。2.多谐振荡器（无稳态电路）多谐振荡器（无稳态电路）3.施密特触发器施密特触发器第第6 6章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.4 555定时器及其应用定时器及其应用 以上仅讨论了由555定时器组成的单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等简单电路。实际上，由于555定时器的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，外接电路简单，电路功能灵活多变，因而在实际使用中获得了广泛应用，可参阅相关书籍或在网上查询相关资料。