《数字电子技术 》课件第8章 (3).ppt

1、第8章脉冲电路 第8章脉冲电路 8.1概述概述 8.2多谐振荡器多谐振荡器 8.3单稳态触发器单稳态触发器 8.4施密特触发器施密特触发器 第8章脉冲电路 8.1概述概述矩形脉冲信号是数字电路中最常用的工作信号。矩形脉冲信号的获得经常采用两种方法：一是利用振荡电路直接产生所需的矩形脉冲，这一类电路称为多谐振荡电路或多谐振荡器；二是利用整形电路将已有的脉冲信号变换为所需要的矩形脉冲,这一类电路包括单稳态触发器和施密特触发器。这些脉冲单元电路可以由集成逻辑门构成，也可以由集成定时器构成。第8章脉冲电路 8.1.1矩形脉冲的基本特性矩形脉冲的基本特性脉冲信号是指在短暂时间间隔内发生突变或跃变的电压或

2、电流信号。广义的脉冲信号指凡不连续的非正弦电压或电流，狭义的脉冲信号指规则的矩形脉冲。脉冲信号有多种多样，最典型的是矩形脉冲。实际的矩形脉冲并无理想的跳变，顶部也不平坦。实际的矩形脉冲如图81所示。第8章脉冲电路 图81矩形脉冲的波形第8章脉冲电路 描述矩形脉冲特性的主要参数如下：(1)脉冲幅度Um脉冲的最大幅值。(2)前沿或上升时间tr脉冲信号幅值由0.1Um上升到0.9Um所需要的时间。tr愈短，脉冲上升愈快，就愈接近于理想矩形脉冲。（3）后沿或下降时间tf脉冲信号幅值由0.9Um下降到0.1Um所需要的时间。(4)脉冲宽度tW脉冲前、后沿0.5Um两点间的时间间隔。(5)脉冲周期T对重复

3、性的脉冲信号，两个相邻的脉冲波形上相应点的时间间隔称为脉冲周期，其倒数为脉冲频率，f1/T是单位时间内脉冲信号的重复次数。(6)脉宽比tW/T脉冲宽度与周期之比，其倒数称为空度比或占空系数q。第8章脉冲电路 8.1.2555定时器定时器定时器是大多数数字系统的重要部件之一。555定时器是一种多用途的中规模单片集成电路，它由美国Sginetics公司于1977年最早开发研制。它将模拟功能和逻辑功能巧妙地结合在一起，具有功能强大、使用灵活、应用范围广等优点，广泛地用于工业控制、家用电器、电子玩具乐器、数字设备等方面，俗称“万能块”。第8章脉冲电路 555定时器按内部器件类型可分为双极型（TTL型）

4、和单极型（CMOS型）。TTL型产品型号的最后3位数码是555或556，CMOS型产品型号的最后4位数码是7555或7556，它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。555芯片和7555芯片是单定时器，556芯片和7556芯片是双定时器。TTL型的定时器静态功耗高，电源电压使用范围为515V；CMOS型的定时器静态功耗较低，输入阻抗高，电源电压使用范围为318V，且在大多数的应用场合可以直接代换TTL型的定时器。下面以CMOS型的CC7555定时器为例，介绍定时器的功能。图82（a）、（b）、（c）所示分别为CC7555定时器的内部逻辑电路结构图、逻辑符号、外引脚分布图。由图82（a）可以看出，

5、CC7555定时器由三部分组成:输入比较电路、基本RS触发器和N沟道场效应管。第8章脉冲电路 图82CC7555定时器的内部逻辑电路结构图、逻辑符号和外引脚分布图 第8章脉冲电路 1、输入比较电路 由 3个等值分压电阻R（一般为 5k，故称 555 定时器）和两个高、低电压比较器 A1、A2 组成。3 个电阻对 VDD分压,使 A1 的“”端电压U132VDD,A2 的“”端电压U231VDD。当阀值输入端 TH的电压超过32VDD时,则 A1 输出高电平,使基本 RS 触发器翻转,Q0。而当触发输入端TR 的电压低于31VDD时,A2 输出高电平,使基本 RS 触发器翻转,Q1。第8章脉冲电

6、路 2 2、基本、基本RSRS 触发器触发器 由两个或非门 G1、G2组成。当 R 端置 1 时,触发器置 0,输出端 OUT为 0；当 S 端置 1 时,触发器置 1,输出端 OUT 为 1。当直接复位端DR加低电平时,不管其它输入状态如何,触发器直接置 0,输出端 OUT 为0；不使用DR时,应将此端接高电平。G3、G4、G5的作用是输出缓冲,提高电路的驱动能力。第8章脉冲电路 第8章脉冲电路 表表81CC7555定时器的逻辑功能表定时器的逻辑功能表 第8章脉冲电路 8.2多谐振荡器多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡电路，它没有稳定状态，只有两个暂态。电路工作时，无需外加触发信号，接通电源

7、后，电路就能在两个暂稳态之间相互转换，自动产生矩形脉冲信号。由于矩形脉冲除基波外，还含有丰富的谐波分量，因此，常将矩形脉冲产生电路称做多谐振荡器。第8章脉冲电路 8.2.1用门电路构成的多谐振荡器用门电路构成的多谐振荡器多谐振荡器通常由门电路和基本的RC电路组成。多谐振荡器振荡起来后，电路没有稳态，只有两个暂稳态，它们在作交替变化，输出矩形波脉冲信号，因此它又被称做无稳态电路。多谐振荡器常由TTL门电路和CMOS门电路组成。由于TTL门电路的速度比CMOS门电路的速度快，故TTL门电路适用于构成频率较高的多谐振荡器，而CMOS门电路适用于构成频率较低的多谐振荡器。第8章脉冲电路 1.由由TTL

8、门电路组成的多谐振荡器门电路组成的多谐振荡器由TTL门电路组成的多谐振荡器有两种形式：一是由奇数个非门组成的简单环形多谐振荡器；二是由非门和RC延迟电路组成的改进环形多谐振荡器。1）简单环形多谐振荡器将奇数个非门首尾相接成环状，就组成了简单环形多谐振荡器。图83（）为由3个非门构成的多谐振荡器。若uo的某个随机状态为高电平，经过三级倒相后，uo则跳转为低电平，考虑到传输门电路的平均延迟时间tpd，uo输出信号的周期为6tpd。图83（）为各点波形图。第8章脉冲电路 图83由非门构成的简单环形多谐振荡器 第8章脉冲电路 2）RC环形多谐振荡器如图84所示，RC环形多谐振荡器由3个非门（G1、G2

9、、G3）、2个电阻（R、RS）和1个电容C组成。电阻RS是非门G3的限流保护电阻，一般为100左右；R、C为定时器件，R的值要小于非门的关门电阻，一般在700以下，否则，电路无法正常工作。此时，由于RC的值较大，从u2到u4的传输时间大大增加，基本上由RC的参数决定，门延迟时间tpd可以忽略不计。第8章脉冲电路 图84RC环形多谐振荡器 第8章脉冲电路 图85RC环形多谐振荡器的工作波形 第8章脉冲电路(1)工作原理。设电源刚接通时，电路输出端uo为高电平，由于此时电容器C尚未充电，其两端电压为零，则u2、u4为低电平。电路处于第1暂稳态。随着u3高电平通过电阻R对电容C充电，u4电位逐渐升高

10、。当u4超过3的输入阈值电平UTH时，G3翻转，uou1变为低电平，使G1也翻转，u2变为高电平，由于电容电压不能突变，u4也有一个正突跳，保持G3输出为低电平，此时电路进入第2暂稳态。随着u2高电平对电容C并经电阻R的反向充电，u4电位逐渐下降，当u4低于UTH时，G3再次翻转，电路又回到第1暂稳态。如此循环，形成连续振荡。电路各点的工作波形如图85所示。第8章脉冲电路(2)脉冲宽度tW及周期T的估算。脉冲宽度分为充电时间（tW1）和放电时间（tW2）两部分，根据RC电路的基本工作原理，利用三要素法，可以得到充电时间tW1:tW1ln)()()0()(14444tuuuuRClnTHOHTH

11、OHUUUU 同理，求得放电时间tW2:tW2ln)()()0()(24444tuuuuRClnTHOLTHOHOLUUUUU)(81)(82)第8章脉冲电路 其中:RC，UOH和UOL分别为非门输出的高电平电压和低电平电压。设UOH3V、UOL0.3V、UTH1.4V，可得到脉冲周期T：TtW1tW20.6RC1.3RC1.9RC(83)第8章脉冲电路(3)改进形式。由于电阻R不能取得过大（700以下），这就限制了频率的调节范围。如果在环形振荡器中增加一级射极跟随器，则可使R的可调范围增大，在图86所示电路中，R的取值可以达到10k，若将晶体三极管改为场效应管，R的取值可以达到20M，这样，

12、振荡频率的调节范围就很宽。第8章脉冲电路 图86改进的RC环形多谐振荡器 第8章脉冲电路 2.由由CMOS门电路构成的多谐振荡器门电路构成的多谐振荡器由于CMOS门电路的输入阻抗高(108)，对电阻R的选择基本上没有限制，不需要大容量电容就能获得较大的时间常数，而且CMOS门电路的阈值电压UTH比较稳定，因此常用来构成振荡电路，尤其适用于频率稳定度和准确度要求不太严格的低频时钟振荡电路。第8章脉冲电路 1）电路组成及工作原理图87所示为一个由CMOS反相器与R、C元件构成的多谐振荡器。接通电源UDD后，电路中将产生自激振荡，因RC串联电路中电容C上的电压随电容充放电过程不断变化，从而使两个反相

13、器的状态不断发生翻转。接通电源后，假设电路初始状态ui10，门G1截止，uo11，门G2导通，uo20，这一状态称为第1暂稳态。此时，电阻R两端的电位不相等，于是电源经门G1、电阻R和门G2对电容C充电，使得ui1的电位按指数规律上升，当ui1达到门G1的阈值电压UTH时，门G1由截止变为导通，电路发生如下正反馈过程:第8章脉冲电路 图87CMOS多谐振荡器第8章脉冲电路 这个暂稳态也不能稳定保持下去。电路进入该状态的瞬间，门G2的输出电位uo2由0上跳至1，幅度约为UDD。由于电容两极极间电位不能突变，因此ui1的电压值也上跳为UDD。由于CMOS门电路的输入电路中二极管的钳位作用，使ui1

14、略高于UDD。此时,电阻两端电位不等，电容通过电阻R、门G1及门G2放电，从而使得ui1电位不断下降，当ui1下降到UTH时，电路发生如下正反馈过程:第8章脉冲电路 第8章脉冲电路 图88CMOS多谐振荡器的工作波形 第8章脉冲电路（2）振荡周期 T 和振荡频率 f 的计算 在 CMOS 电路中,若 VF0V,且 UTH21VDD,则第 1 暂稳态时间和第2 暂稳态时间相等为 tw,门 G2的输出 u02为方波。振荡周期 T2tw2RCln)()()0()(11111tuuuuiiii 2RClnDDDDDDVVV2102RCln21.4RC 振荡周期(84)(85)第8章脉冲电路 第8章脉冲

15、电路 8.2.2石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器在多谐振荡器中，输出信号振荡频率的稳定性主要由电路达到转换电平的时间来决定。由于温度变化对转换电平的影响，外界干扰对电路转换时间的影响及电容充放电速度变缓后转换电平微小变化对振荡周期的影响等原因，使电路振荡频率稳定性较差，因此，在对频率稳定性要求较高的数字设备系统中，需要采用稳频措施。其常用方法是在多谐振荡器的反馈回路中串进石英晶体，构成石英晶体振荡器，如图89所示。图中R1、R2保证G1、G2正常工作，电容器C1、C2起到频率微调及耦合的作用。第8章脉冲电路 石英晶体具有很好的选频特性(如图810所示)。石英晶体对称接入反馈回路后，只有当信

16、号频率为晶体固有的谐振频率f0时，晶体的等效阻抗最小，信号最容易通过，而其他频率的信号均被晶体严重衰减。因此，电路的振荡频率只取决于与晶体结构有关的谐振频率f0，与R和C的大小无关；它的输出信号频率稳定度很高。第8章脉冲电路 图89石英晶体多谐振荡器 第8章脉冲电路 图810石英晶体阻抗频率特性 第8章脉冲电路 8.2.3用用555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器1.电路组成电路组成用CC7555定时器构成的多谐振荡器如图811（a）所示。其中电容C经R2、定时器内部的场效应管构成放电回路，而电容C的充电回路却由R1和R2串联组成。为了提高定时器的比较电路参考电压的稳定性，通常在5

17、脚与地之间接有0.01F的滤波电容，以消除干扰。第8章脉冲电路 2.工作原理工作原理电源UDD刚接通时，电容C上的电压uC为零，电路输出uo为高电平，定时器内部的场效应管截止，处于第1暂稳态。之后UDD经R1和R2对C充电，使uC不断上升，当uC上升到时，电路翻转置0，输出uo变为低电平，此时，定时器内部的场效应管由截止变为导通，进入第2暂稳态。C经R2和定时器内部的场效应管开始放电，使uC下降，当时，电路又翻转置1，输出uo回到高电平，定时器内部的场效应管截止，回到第1暂稳态。然后，上述充、放电过程被再次重复，从而形成连续振荡。工作波形如图811（）所示。第8章脉冲电路 图811用CC755

18、5构成的多谐振荡器及工作波形 第8章脉冲电路 3.主要参数的计算主要参数的计算（1）输出高电平的脉宽tW1为C充电所需的时间，即 CRUUCRtDDDDW2227.0310320ln1323222ln0.7DDDDDDDDUUWUUtR CR C(8.6)(2）输出低电平的脉宽tW2为C放电所需的时间，即(87)（3）振荡周期为 TtW1tW20.7(R12R2)C(88)第8章脉冲电路（4）振荡频率为 fT1CRR)2(7.0121(89)（5）占空比为 q211WWWttt21212RRRR50%(810)第8章脉冲电路 8.3单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器就是只有一个稳态和一个暂稳

19、态的触发器。所谓稳态,是指在无外加信号的情况下电路能长久保持的状态。稳态时，电路中的电流和电压是不变的。暂稳态是一个不能长久保持的状态，暂稳态期间，电路中一些电压和电流会随着电容器的充电和放电发生变化。第8章脉冲电路 单稳态触发器的特点是：没有外加触发信号的作用，电路始终处于稳态；在外加触发器信号的作用下，电路能从稳态翻转到暂稳态，经过一段时间后，又能自动返回原来所处的稳态。电路处于暂稳态的时间通常取决于RC电路的充、放电的时间，这个时间等于单稳态触发器输出脉冲的宽度tW，与触发信号无关。所以，单稳态触发器在外加触发脉冲信号的作用下能够产生具有一定宽度和一定幅度的矩形脉冲信号。单稳态触发器属于

20、脉冲整形电路，常用于脉冲波形的整形、定时和延时。单稳态触发器可以由TTL或CMOS门电路与外接RC电路组成，也可以通过单片集成单稳态电路外接RC电路来实现。其中,RC电路称为定时电路。根据RC电路的不同接法，可以将单稳态触发器分为微分型和积分型两种。第8章脉冲电路 8.3.1用门电路构成的单稳态触发器用门电路构成的单稳态触发器1.用用CMOS门电路构成的微分型单稳态触发器门电路构成的微分型单稳态触发器1)电路组成图812所示为用CMOS或非门组成的单稳态触发器电路，该电路由两个或非门和RC电路连接而成。门G1的一个输入端作为整个电路的信号输入ui1，门G2的输出端作为整个电路的信号输出uo2，

21、RC环节构成微分电路，故称为微分型单稳态触发器。第8章脉冲电路 图812用CMOS或非门组成的微分型单稳态触发器 第8章脉冲电路 第8章脉冲电路(2)外加触发信号到来，电路由稳态翻转到暂稳态。当外加触发信号ui1正跳变，使uo1由1跳到0时，由于RC电路中电容C上电压不能突变，因此，ui2也由1跳变到0，使门G2输出由0变1，并返送到门G1的输入。这时输入信号ui1高电平撤消后，uo1仍维持为低电平，这一过程可描述为:ui1 uo1 uo2 ui2 然而，这种状态是不能长久保持的，故称为暂稳态。第8章脉冲电路(3)由暂稳态自动返回稳态。在暂稳态期间，电源UDD通过电阻R和门G1的导通工作管对电

22、容C充电。随着充电的进行，ui2逐渐上升，当ui2UTH时，电路发生下述正反馈（设此时触发脉冲已消失）:ui2 uo2 uo1 C 充电 第8章脉冲电路 暂稳态结束后，电容C通过电阻R经门G1的输出端和门G2的输入端保护二极管放电，使ui2恢复到稳态时的初始值UDD。根据以上分析，可画出电路各点的工作波形，如图813所示。第8章脉冲电路 图813CMOS微分型单稳态电路的工作波形 第8章脉冲电路 3)主要参数计算(1)输出脉冲宽度tW。由电路的工作过程可知，输出脉宽tW是电容器C的充电时间。设电容C充电起点（即t1时刻）为0时刻，则有 第8章脉冲电路 根据RC电路暂态过程全响应公式 ui2(t

23、W)ui2()ui2(0+)ui2()et 可得 tWln)()()0()(2222WiiiituuuuRClnDDDDDDVVV2100.7RC（811）第8章脉冲电路(2)恢复时间tre。恢复时间是指从暂态结束到电路恢复到稳态初始值所需的时间，即电容C放电所需要的时间，计算公式为 tre3d（812）式中:d为电容C放电过程的时间常数。第8章脉冲电路(3)最高工作频率fmax。为保证单稳态电路能正常工作，在第一个触发脉冲作用后，必须等待电路恢复到稳态初始值才能输入第二个触发脉冲。因此，触发脉冲工作最小周期TmintWtre，则电路的最高工作频率为 fmaxmin1Trewtt1（813）第

24、8章脉冲电路【例82】在图812所示电路中，已知R20k，C0.01F。试求输出脉冲宽度tW。解解根据式（811）得 tW0.7RC0.7201030.0110-6140s 第8章脉冲电路 2.用用CMOS门电路构成的积分型单稳态触发器门电路构成的积分型单稳态触发器1）电路组成积分型单稳态触发器如图814所示，它是由两个CMOS或非门组成的。门G1和门G2采用RC积分电路耦合，ui1加至门G1和门G2输入端。第8章脉冲电路 图814CMOS或非门积分型单稳态触发器 第8章脉冲电路 2）工作原理(1)稳态。当电路的输入ui1为高电平时，电路处于稳态，门G1、G2均导通，uo1、ui2、uo2均为

25、低电平。(2)暂稳态。当输入信号ui1下跳为低电平时，门G1截止，uo1则跳变为高电平，但由于电容C上电压不能突变，ui2仍为低电平，故门G2亦截止，uo2正跳变到高电平，电路进入暂稳态。第8章脉冲电路 图815CMOS积分型单稳态电路的 第8章脉冲电路(3)暂稳态自动恢复到稳态。在门G1、门G2截止时，由于电阻R两端电位不等，电容C通过R0（门G1的输出电阻）和R放电，ui2逐渐上升，当升高到该门的阈值电压UTH时（假定ui1仍为低电平），门G2导通，uo2变为低电平。当ui1回到高电平后，门G1导通，uo1为低电平，此时电容充电，电路恢复到原来的稳定状态。电路各点的工作波形如图815所示。

26、第8章脉冲电路 3）参数计算(1)脉冲宽度tW。tW的估算公式和微分型电路的相同，即tWRClnTHDDDDUVV0.7RC（814）这种电路要求输入信号ui1的脉冲宽度（低电平时间）应大于输出脉宽tW。第8章脉冲电路(2)恢复时间tre。恢复时间的估算公式为 tre3RC(815)微分型单稳态触发器要求窄脉冲触发，具有展宽脉冲宽度的作用，而积分型单稳态触发器则相反，需要宽脉冲触发，输出窄脉冲，故有压缩脉冲宽度的作用。在积分型单稳态触发电路中，由于电容C对高频干扰信号有旁路滤波作用，故与微分型电路相比，抗干扰能力较强。由于单稳态触发器在数字系统中的应用日益广泛，因此有集成单稳态触发器产品，同上

27、面介绍的CMOS单稳态电路一样，其正常工作时，需外接阻容元件。第8章脉冲电路 第8章脉冲电路 图816用CC7555构成的单稳态触发器及工作波形 第8章脉冲电路 第8章脉冲电路 230ln1.1DDDDDDUWUUtRCRC(816)第8章脉冲电路 8.3.3单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用1.定时定时由于单稳态触发器能产生一定宽度tW的矩形脉冲，因此利用它可定时开、闭门电路，也可定时控制某电路的动作。如图817所示，ui1只有在矩形波ui3存在的时间tW内才能通过。第8章脉冲电路 图817单稳态触发器的定时作用 第8章脉冲电路 2.整形整形假设有一列不规则的脉冲信号，将这一列信号直接加至

28、单稳态触发器的触发输入端，在其输出端就可以得到一组定宽、定幅较规则的矩形脉冲信号，如图818所示。第8章脉冲电路 图818单稳态触发器的整形作用 第8章脉冲电路 3.延时延时单稳态触发器在输入信号ui触发下，输出uo产生一个比ui延迟tW的脉冲波，这个延时作用可被适当地应用于信号传输的时间配合上。第8章脉冲电路 8.4施密特触发器施密特触发器施密特触发器是一种双稳态触发电路，输出有两个稳定的状态，但与一般触发器不同的是施密特触发器属于电平触发；对于正向增加和减小的输入信号，电路有不同的阈值电压UT和UT，也就是引起输出电平两次翻转(10和01)的输入电压不同，具有如图819（a）、(c)所示的

29、滞后电压传输特性，此特性又称回差特性。所以，凡输出和输入信号电压具有滞后电压传输特性的电路均称为施密特触发器。施密特触发器有同相输出和反相输出两种类型。同相输出的施密特触发器是当输入信号正向增加到UT时，输出由0态翻转到1态，而当输入信号正向减小到UT时，输出由1态翻转到0态；反相输出只是输出状态转换时与上述相反。它们的回差特性和逻辑符号如图819所示。第8章脉冲电路 图819施密特触发器的回差特性和逻辑符号（a）同相输出的回差特性;（b）同相输出的逻辑符号;（c）反相输出的回差特性;（d）反相输出的逻辑符号 第8章脉冲电路 8.4.1用门电路构成的施密特触发器用门电路构成的施密特触发器1.电

30、路组成电路组成用CMOS门电路构成的施密特触发器如图820所示，它由2个CMOS反相器及2个电阻R1和R2构成。图820用CMOS门电路构成的施密特触发器 第8章脉冲电路 2.工作原理工作原理设电路输入端ui输入一个三角波，其波形如图821所示。图821施密特触发器的工作波形 第8章脉冲电路 当ui0时，门G1截止，输出高电平，门G2导通，输出低电平，此低电平通过电阻R2反馈到输入端，使门G1输入端ui1保持低电平，此时施密特触发器保持输出信号uo为低电平的稳态，电路进入第1稳态。ui逐渐上升，ui1也随着上升，但只要其小于CMOS门电路的开启电压UT，电路就保持在第1稳态。当ui上升到使ui

31、1等于UT时，在电路中引起如下正反馈连锁反应:第8章脉冲电路 在此连锁反应的作用下，门电路的状态发生翻转，使门G1导通，输出低电平，门G2截止，输出高电平，电路进入第2稳态。以后，即使ui继续上升，只要满足ui1大于CMOS门电路的开启电压UT，电路就保持在第2稳态。若ui由UDD下降，ui1也下降，当ui1降至UT时，在电路中再次发生正反馈连锁反应：ui ui1 uo uo1 第8章脉冲电路 在此连锁反应的作用下，电路重新进入门G1截止、门G2导通的状态，电路输出为低电平，再次翻转到第1稳态。若电路已处于第1稳态，则ui继续下降，施密特触发器仍维持第1稳态不变。在输入ui三角波形的作用下，门

32、G1输出波形uo1及门G2输出波形uo如图821所示。第8章脉冲电路 ui121RRuuoiR2uo21RRuiR2UT 第8章脉冲电路 因为CMOS门输出低电平约为0V，所以uo0V，UT就是符合上式要求的ui值:UTui(121RR)UT(817)第8章脉冲电路(2)UT的计算。在ui下降过程中，由下面的计算式可求得能使施密特触发器翻转的输入电压ui，从而可求得UT:ui121RRuuoiR2uo21RRVuDDiR2VDD2112RRRVRuDDiUT 因为CMOS门输出高电平约为UDD，所以uoUDD，UT就是符合上式要求的ui值:UTui(121RR)UT21RRVDD 第8章脉冲电

33、路(3)U的计算。U的计算式如下:UUTUT21RRVDD (819)根据上面的分析可知,施密特触发器的回差U可以通过改变R1、R2的阻值来调节。第8章脉冲电路 8.4.2用用555定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器1.电路组成电路组成用CC7555定时器构成的施密特触发器电路如图822（）所示。将CC7555定时器的2管脚和6管脚短接并作为信号输入端，则定时器就具有施密特触发器的功能。第8章脉冲电路 图822用CC7555定时器构成的施密特触发器及其工作波形 第8章脉冲电路 第8章脉冲电路 第8章脉冲电路 8.4.3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十分广泛

34、，不仅可以应用于波形的变换、整形、展宽，还可应用于鉴别脉冲幅度、构成多谐振荡器、单稳态触发器等。1.波形的变换波形的变换施密特触发器能够将变化平缓的信号波形变换为较理想的矩形脉冲信号波形，即可将正弦波或三角波变换成矩形波。图823所示为将输入的正弦波转换为矩形波，其输出脉宽tW可由回差U调节。第8章脉冲电路 图823施密特触发器的波形变换作 第8章脉冲电路 2.波形的整形波形的整形在数字系统中，矩形脉冲信号经过传输之后往往会发生失真现象或带有干扰信号。利用施密特触发器可以有效地将波形整形和去除干扰信号（要求回差U大于干扰信号的幅度）。施密特触发器的波形整形作用如图824所示。第8章脉冲电路 图

35、824施密特触发器的波形整形作用第8章脉冲电路 3.幅度鉴别幅度鉴别如果有一串幅度不相等的脉冲信号，要剔除其中幅度不够大的脉冲，可利用施密特触发器构成脉冲幅度鉴别器。如图825所示，可以鉴别幅度大于UT的脉冲信号。第8章脉冲电路 图825施密特触发器的鉴幅作用 第8章脉冲电路 4.构成多谐振荡器构成多谐振荡器施密特触发器的特点是电压传输具有滞后特性。如果能使它的输入电压在UT与UT之间不停地往复变化，在输出端即可得到矩形脉冲，因此，利用施密特触发器外接RC电路就可以构成多谐振荡器，电路如图826（a）所示。第8章脉冲电路 图826由反相输出的施密特触发器构成的多谐振荡器及其工作波形第8章脉冲电

36、路 工作过程:接通电源后，电容C上的电压为0，输出uo为高电平，uo的高电平通过电阻R对C充电，使uC上升，当uC到达UT时，触发器翻转，输出uo由高电平变为低电平。然后C经R到uo放电，使uC下降，当uC下降到UT时，电路又发生翻转，输出uo变为高电平，uo再次通过R对C充电，如此反复，形成振荡。工作波形如图826（b）所示。第8章脉冲电路【例例83】在图826(a)中，已知UDD10V，UT6V，UT3V，C0.01F，R5k。试计算其输出电压uo的振荡周期。解解根据图826(b)所示的波形图，设电容C充电时间为tW1、放电时间为tW2，则振荡周期T为 DDT-T+W 1W 2DDT+T-

37、365lnln10 3650 10 0.01 10lnln10 636.26 10 sUUUT ttRCRCUUU第8章脉冲电路 5.由施密特触发器构成的单稳态触发器由施密特触发器构成的单稳态触发器利用施密特触发器的回差特性，可以很方便地构成单稳态触发器，电路如图827（a）所示。工作过程:当ui0时，uR0，uo0，电路进入稳态。当ui正跳变时，由于电容C上的电压不能突变，uR也上跳与ui相同的幅值，一旦超过正向阈值电压UT，输出就翻转为高电平，电路进入暂稳态。此时，由于电阻R两端电位不等，C通过R对地放电，使uR下降，当降至UT时，电路又将自动翻转，uo0，回到稳态。工作波形如图827（b）所示。输出脉冲宽度tW与U有关。U越小，则脉宽越窄；反之，U越大，则脉宽越大。第8章脉冲电路 图827由施密特触发器构成的单稳态触发器及其工作波形