数字电路施密特触发器课件.ppt

1、8.1 单稳态触发器单稳态触发器8.2 施密特触发器施密特触发器8.3 多器多器谐振荡谐振荡8.4 555定时器及其应用定时器及其应用8 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生8.2 施密特触发器施密特触发器8.2.1 用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特触发器8.2.2 集成施密特触发器集成施密特触发器8.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用 8.2 施密特触发器施密特触发器1 1、施密特触发器、施密特触发器电压传输特性电压传输特性及工作特点：及工作特点：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

2、压会发生突变。压值时，输出电压会发生突变。电路有两个阈值电压。电路有两个阈值电压。输入信号增加和减少时，电路的阈值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电压分别是正向阈值电压（VT+）和负阈值电压（）和负阈值电压（VT-）。同相输出施密特触发器同相输出施密特触发器反相输出施密特触发器反相输出施密特触发器 1 vI vO 1 vI vO O vI vo VT VT+VOH VOL oVT+vO VOH VOL VT-vI 1、电路组成、电路组成2、工作原理、工作原理 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 I18.2.1 用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特

3、触发器O11I212I1vRRRvRRRv2 R1 R2 I为三角波为三角波 假定：假定：2THDDVV 108 6 4 2 0 vI/V 2 4 6 8 10 VOHVDD vO/V B 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 vI1O211I2121I RRRRRR00 1(1)I上升上升当当vI1=0，=0VvO正向阈值电压正向阈值电压(VT+):I 值在增加值在增加过程中，使输出电压产生跳变时过程中，使输出电压产生跳变时所对应所对应 I 的值。的值。只要只要 I1 VTH，I1(4)当当I下降下降,也下降也下降则保持则保持 =VOHo当当 =VTH，电路产生如下正反馈，电路

4、产生如下正反馈：I12DDVV TH 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 vI1 1 v vo ov vI I 传特性曲线传特性曲线 工作波形工作波形 vI VT VT O vO VDD O t t vO VDD O VT VT vI 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 I1例例8.2.1 电源电压电源电压VDD=10V，G1、G2负载电流最大允许值负载电流最大允许值IOHmax=1.3mA,阈值电压阈值电压VTH=1/2VDD=5V，且，且R1/R2=0.5（1）求）求VT+、VT-和和VVT T（2）试选择）试选择R1、R2值值VVVVVVVRRVVVVRR

5、VTTTTHTTHT5525501157550112121 .).()(.).()(max)OHTHOHIRVV 28.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用 o vI vO1 VOH VOL VT+VT_ vO VOH VOL 0 t tWo vI t v vT T+v vT T-1 vI vO 1.1.波形变换波形变换 vI VT+VT 0 t vO VOH VOL 0 t(b)vO vI 1 2.波形的整形波形的整形 vO vI 1 vI VT+VT 0 t vO VOH VOL 0 t(a)1 v vo ov vI I o VT+vO VOH VOL VT-合理选择回差电压，可消

6、除干扰信号。合理选择回差电压，可消除干扰信号。vI O vO O vO O VT2 VT1 t t t 3.3.消除干扰信号消除干扰信号 VT-vI 0 VT+0 t vO VO H VO L 0 1 o oI I4.幅度鉴别幅度鉴别 o VT+vO VOH VOL VT-vI 8.3 多谐振荡器多谐振荡器8.3.1 由门电路组成的多谐振荡器由门电路组成的多谐振荡器8.3.2 由门电路组成的多谐振荡器由门电路组成的多谐振荡器8.3.3 用施密特触发器构成波形产生电路用施密特触发器构成波形产生电路 开开关关电电路路 RC延时环节延时环节多谐振荡器的基本组成：多谐振荡器的基本组成：开关器件：产生高

7、、低电平开关器件：产生高、低电平反馈延迟环节（反馈延迟环节（RC电路）：利用电路）：利用RC电路的充放电特性实现电路的充放电特性实现延时，输出电压经延时后延时，输出电压经延时后,反馈到开关器件输入端，改变电路反馈到开关器件输入端，改变电路的输出状态的输出状态,以获得所脉冲波形输出。以获得所脉冲波形输出。概述概述8.3 多谐振荡器多谐振荡器8.3.1 由由CMOS门门电路组成的多谐振荡器电路组成的多谐振荡器 1.电路组成电路组成 vID1 D2 TP TN vO1 R C D4 D3 TP TN vOG1 G2+VDD VC 1 1 vI vO1 vO C R G1 G2 组成的多谐振荡器组成的

8、多谐振荡器.o1=1,o=0 时时,电容充电电容充电,I增加增加;o1=0,o=1 时时,电容放电电容放电,I下降下降;o1与与o2反相反相,电容接在电容接在o与与I之间之间:2.工作原理工作原理DDTH0O 2NFFVVVV假定假定 电路初态：电路初态：=1vO1=0vOvC=0V电容充电电容充电vCvIvI当当=VTH 时，时，迅速使迅速使G1导通、导通、G2截止截止电路进入第二暂态电路进入第二暂态vO=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）第一暂稳态（初态）电容充电，电路自动翻转到第二暂稳态vIvO1vO G1 G2 VDD TP D

9、3 TP D1 充充 电电 vI D2 TN TN vO1 vO D4 R C vIVDDVTH0ttvOVDD0（2）第二暂稳态电容放电，电路自动翻转到第一暂稳态）第二暂稳态电容放电，电路自动翻转到第一暂稳态电容放电电容放电vCvIvI当当=VTH 时时，迅速使得迅速使得G1截止、截止、G2导通导通电路返回第一暂稳态电路返回第一暂稳态O2=0 O1=12.工作原理工作原理vIvO1vO G1 G2 VDD TP D3 TP D1 放放电电 vI D2 TN TN vO1 vO2 D4 R C vI VTH O VDD V V t vO2 VDD O T1 T2 t1 t2 第第一一 暂暂稳稳

10、态态 第第二二 暂暂稳稳态态 t TRC1n41.4RC 由门电路组成的多谐振荡器的振由门电路组成的多谐振荡器的振荡周期荡周期T取决于取决于R、C电路和电路和 VTH，频率稳定性较差。频率稳定性较差。3.振荡周期的计算振荡周期的计算THDDDD1lnVVVRCT THDD2n1VVRCT vI(0+)0；vC()VDD =RC,t=t2-t1T1:vI(0+)VDD；vC()0 =RC,t=t3-t2T2:THTHDD2DD21n1V)VV(VRCTTT vI VTH O VDD V V t vO2 VDD O T1 T2 t1 t2 第第一一 暂暂稳稳态态 第第二二 暂暂稳稳态态 t v v

11、o ov vI IV VT+T+V VT_T_V VOLOLV VOHOHT T1 1T T2 20 0t t0 0t t12DDTT+DDTTDDTT+DDTT-lnln()lnTTTVVVRCRCRVVVVVCVVVV C Cv vo ov vI IR R1 18.3.2 用施密特触发器构成波形产生电路用施密特触发器构成波形产生电路 C Cv vo ov vI IR R1 1例例8.3.1 R=10k，C=0.022F,VDD=5V,VOH=5V,VOL=0V,VT+=2.75V,VT-=1.67V,试计算输出波形的高电平持续时间试计算输出波形的高电平持续时间tpH、低电平持续时间低电平持

12、续时间tpL和占空比和占空比q%.ln.ln.ln.ln94343901102862861106717520220102867525671502201021 pLpHpHTTpLTDDTDDpHtttqsFkVVRCTtsFkVVVVRCTt v vo ov vI IV VT+T+V VT_T_V VOLOLV VOHOHT T1 1T T2 20 0t t0 0t tCG2G1G3G41111RRs5000pFvo1400100vo2vRvo3vo8.3.2 分析分析RC环形多谐振荡电路，画出各点波形环形多谐振荡电路，画出各点波形8.3.3 石英晶体振荡器石英晶体振荡器1、石英晶体电路符号和选频特性、石英晶体电路符号和选频特性电路符号电路符号 阻抗特性阻抗特性 fXf0电电感感性性电电容容性性电电容容性性当当 f =f0 时时,电抗电抗 X=02、石英晶体振荡器、石英晶体振荡器R:使使G1工作在线性区工作在线性区C1:耦合电容耦合电容C2:抑制高次谐波抑制高次谐波 G1 1 G2 1 C1 R C2 R vO 1 2 1&石 英 晶 体 振 荡 器 1J 1K VCC CP vO Q Q&C1 CPQ123、双相脉冲产生电路双相脉冲产生电路