1、时序电路需时序电路需连续的工作脉冲连续的工作脉冲矩形脉冲产生电路矩形脉冲产生电路多谐振荡器多谐振荡器可由门电路组成也可由施密特触发器、单稳态触发器、可由门电路组成也可由施密特触发器、单稳态触发器、555时时基电路组成基电路组成通过施密特触发器把输入的三角波、正弦波变成矩形波。通过施密特触发器把输入的三角波、正弦波变成矩形波。矩形脉冲信号还可通过施密特触发器、单稳态触发器矩形脉冲信号还可通过施密特触发器、单稳态触发器整形整形去除噪音、干扰去除噪音、干扰基本要求：基本要求：1、掌握门电路组成的：、掌握门电路组成的：单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器 电路组
2、成，工作原理；电路组成，工作原理；2、掌握、掌握555定时器的工作原理和应用定时器的工作原理和应用1)电路有一个稳态、一个暂稳态电路有一个稳态、一个暂稳态2)外加触发信号，电路由稳态翻转到暂态外加触发信号，电路由稳态翻转到暂态3)经过一段时间，电路又自动回到稳态经过一段时间，电路又自动回到稳态4）暂态的持续时间只取决于）暂态的持续时间只取决于RC充放电电路参数本身，充放电电路参数本身，而与触发信号的宽度无关而与触发信号的宽度无关电路特点：电路特点：1.电路组成：电路组成：11vO1vO2G2G1vIVDDvI2CR一与非门（或非门）与一反相器一与非门（或非门）与一反相器经经RC微分电路交叉耦合
3、微分电路交叉耦合vIvO1vI2vO0V电路稳态时，电路稳态时，C断路断路又又 VI2 经经 R 接至接至 VDD11vO1vO2G2G1vIVDDvI2CRvIvO1vI2vO2进入暂态进入暂态0VvO2=1，vI即使恢复为低电平即使恢复为低电平,暂态暂态仍能维持仍能维持=1=0=0=1 vI外加触发脉冲外加触发脉冲11vO1vO2G2G1vIVDDvI2CR正反馈正反馈波形陡峭波形陡峭vIvO1vI2vO2VTHvI2逐渐升高逐渐升高=10V=0=0=111vO1vO2G2G1vIVDDvI2CRvIvO1vI2vO2VTHVDD+VTHVDD+VI2应上升到应上升到VDD+VTH由于保护
4、二极管的作用，由于保护二极管的作用，vI2只能上升到只能上升到VDD+(3)当当vI2=VTH1000111vO1vO2G2G1vIVDDvI2CRVTHvIvO1vI2vO2电容放电电容放电VC=0 VI2=VDDVDD+VTHVDD+1000111vO1vO2G2G1vIVDDvI2CR)()()0()(ln2222tvvvvRCtIIIIVDD+VTHvI2vO2VTHVDD+RCVVVRCTHDDDD7.00ln tW=0.7RC输出脉冲宽度输出脉冲宽度tW11vO1vO2G2G1vIVDDvI2恢复时间恢复时间treVDD+VTHvI2vO2VTHVDD+)()()0()(ln222
5、2tvvvvRCtIIIIDDDDDDDDVVVVRC)(ln一般工程上认为：一般工程上认为：vI 的最大工作频率：的最大工作频率：reWMAXttTf11min经过（经过（35)RC时间，时间，电容已经放电完毕电容已经放电完毕即即tre=(35)RCvI 的最小工作周期：的最小工作周期：reWttTmin或非门组成的微分性单稳态触发器或非门组成的微分性单稳态触发器11vO1vO2G2G1vIVDDvI2CR若输入脉冲过宽，若输入脉冲过宽，vo2输出边沿变缓输出边沿变缓可在可在vIDRDCVTHvIvO1vI2vO2VDD+VTHVDD+为改善输出波形，可在输出端加一个反相器。为改善输出波形，
6、可在输出端加一个反相器。VTHvIvO1vI2vO2KR7.0 1vO1vO2G2G1vIvI2RVTHvIvO1vI2vO2 1vO1vO2G2G1vIvI2R)()()0()(ln2222tvvvvRCtIIIItW=RC ln0 3.60 1.4 0.96 RCVTHvIvO1vI2vO2tre=(35)RC亦有亦有(2)触发脉冲的触发脉冲的（周期）（周期）reWMAXttTf 11 1vO1vO2G2G1vIvI2R也要求也要求tpitW，尖峰脉冲干扰不会引起足够宽度的脉冲，尖峰脉冲干扰不会引起足够宽度的脉冲，抗干扰能力较强抗干扰能力较强。但由于不存在但由于不存在G2输出到输出到G1输
7、入的反馈，输出输入的反馈，输出波形波形 VO2 边沿差边沿差。分为可重复触发，和不可重复触发两类。分为可重复触发，和不可重复触发两类。不可重复触发型不可重复触发型不被再次触发不被再次触发tWtWtWtW被再次触发被再次触发电路进入暂稳态中，不再接受触发信号；电路进入暂稳态中，不再接受触发信号；只有返回稳态后才可以被再次触发。只有返回稳态后才可以被再次触发。可重复触发型可重复触发型电路在暂稳态中仍然可以接受触发信号，电路在暂稳态中仍然可以接受触发信号，每触发一次，电路暂稳态会继续保持每触发一次，电路暂稳态会继续保持tW。8.1.2 集成集成单稳态触发器：单稳态触发器：1.不可重复触发的集成单稳态
8、触发器不可重复触发的集成单稳态触发器 74121触发信号控制电路触发信号控制电路微分型单稳触发器微分型单稳触发器电路的连接：电路的连接：R：外接电阻：外接电阻(230K)或采用或采用内部电阻内部电阻(2K)C：外接电容（：外接电容（10pF10F)Rext/Cext11 Cext10 B A1 A2 G1&G2&G3&G4&a G5&1 G6&Rext Rint9 Rint G7 1 G8 1 G9 1 Q Q 触发信号控制电路触发信号控制电路 微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器 输出缓冲电路输出缓冲电路(a)逻辑图 输出缓冲电路输出缓冲电路输出脉冲宽度：输出脉冲宽度：tw0.7RC 电路的
9、不可重复触发特性电路的不可重复触发特性(1)工作原理工作原理在暂稳态期间即使有触发信号输入在暂稳态期间即使有触发信号输入,但由于但由于G4门在此期间关闭门在此期间关闭，不会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器不会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器暂稳态暂稳态:Q=1 Q=0 B A1 A2 G1&G2&G3&G4&a G5&1 G6&Cext Rext Rext/Cext Rint Rint G7 1 G8 1 G9 1 Q Q 触触发发信信号号控控制制电电路路 微微分分型型单单稳稳态态触触发发器器 输输出出缓缓冲冲电电路路(a)逻辑图 1000A1,A2,B:触发信号输入端
10、触发信号输入端QNCA1A2BQGNDVCCNCNCNCRext/CextCextRint1234567810912131411Q,Q：输出端：输出端Rext/Cext,Cext,Rint：外接电阻外接电阻/电容电容/内接电阻引脚内接电阻引脚74121功能表功能表 HHQA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL L逻辑功能表逻辑功能表不可触发，保持稳态不变不可触发，保持稳态不变A1、A2中有一个或两个为低电平，中有一个或两个为低电平，在在B端输入上升沿时电路被触发端输入上升沿时电路被触发B 和和A1、A2、中有一个或两个为中有一个或两个为高电平，输入端有一个或两个下高电平，输
11、入端有一个或两个下降沿时电路被触发降沿时电路被触发8.1.3单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用1)定时定时vAvIvBvOtW&单稳态触单稳态触发器发器vIvAvBvO用单稳态触发器控制了脉冲的定时通过用单稳态触发器控制了脉冲的定时通过利用单稳态触发器输出的一定脉宽的单脉冲，作为其他电路的定时信号。利用单稳态触发器输出的一定脉宽的单脉冲，作为其他电路的定时信号。A1 Rext/Cext VCC Cext A2 B Cext Rext/Cext A1 A2 B Q Q VCC VCC vI vO R1 C1 R2 C2 74121（1）74121（2）vO1 vI t t1 0 t tw1 t
12、w1 vO1 0 t tw2 tw2 vO 0 2.延时延时VO 的上升沿相对于的上升沿相对于 Vi 延时了延时了 tw1 时间时间HHQA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL L74121功能表功能表)(7.0221121CRCRTTTQ1Q2BT1T2VCCA1A2BCext Rext/Cext74121(1)VCCA1A2BCext Rext/CextQ74121(2)VCCVCCSQVCCQ1Q2C1C2R1R23.可组成多谐振荡器可组成多谐振荡器4.噪声消除电路噪声消除电路vIvOQ设置设置tW使之小于有用信号宽度，使之小于有用信号宽度，大于噪声信号宽度。大于噪声
13、信号宽度。输出信号中消除了输出信号中消除了干扰信号干扰信号 C R VCC Cext Rext/Cext 74121 A1 A2 B vI Q 1D C1 R Q vO 噪声信号噪声信号8.1.2（9.2.2）11vRvO2vO1vIvIvO1vRvO2判断哪个是稳态判断哪个是稳态暂态的结束暂态的结束不是由不是由RC过渡过程引起的，过渡过程引起的，不是触发信号不是触发信号而是由触发信号的而是由触发信号的结束引起的结束引起的vIvO1vRvO2tWRCVVRCVVRCtvvvvRCtDDDDTHDDWRRRRW7.021ln00ln)()()0()(ln 11vRvO2vO1vI8.2 施密特触
14、发器施密特触发器输入电压上升和下降两过程输入电压上升和下降两过程对应的阈值电压不同对应的阈值电压不同VT+VT-vIvOvIvOVT+VT-VT+：正向阈值电压正向阈值电压VT-：负向阈值电压负向阈值电压电路特点：电路特点：，输入为缓慢变化的电压信号；输入为缓慢变化的电压信号；当输入达某一电压值时，当输入达某一电压值时，输出发生突变输出发生突变（迟滞）特性（迟滞）特性VT=VT+VT-回差（滞回电压）回差（滞回电压）反相输出的施密特触发特性反相输出的施密特触发特性同相输出的施密特触发特性同相输出的施密特触发特性1.电路组成电路组成vIvOvO1vI1R1R2G1、G2:反相器；反相器；R1、R
15、2:分压器，分压器，将将vO的一部分送到输入端的一部分送到输入端2.工作原理工作原理 vI=0,vO1=1 vO=0OIIvRRRvRRRv2112121 IIvRRRv2121 VT+tvItvOVT-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vIvOvO1vI1R1R2VT+tvItvOVT-VI ，vI1 只要只要 vI1Vth,输出状态不变。输出状态不变。改变改变R1、R2的比值，的比值，回差可调回差可调依然有依然有2112121RRVRvRRRvDDII 8.2.3 施密特触发器的应用：施密特触发器的应用：1.波形变换波形变换三角波、正弦波变换成矩形波三角波、正
16、弦波变换成矩形波VT+VT-vItvOt调节调节VT+,VT-可以改变可以改变矩形波占空比矩形波占空比三角波三角波矩形波矩形波1vIvO2.波形的整形与抗干扰波形的整形与抗干扰vOtvItVT+VT-vItvOtVT+VT-回差电压选小了回差电压选小了回差电压合适回差电压合适1vIvO3.脉冲幅度鉴别脉冲幅度鉴别vOtvItVT+VT-可以调节可以调节VT+作为鉴别门限作为鉴别门限1vIvO4.构成多谐振荡器构成多谐振荡器1vIvOvItvOtVT+VT-T1T2 TDDTDDIIIIVVVVRCtvvvvRCTln)()()0()(ln1 TTTTIIIIVVRCVVRCtvvvvRCTln
17、00ln)()()0()(ln2一种一种自激振荡自激振荡电路，电路，无需外加触发信号即可产生一定频率和幅值的无需外加触发信号即可产生一定频率和幅值的矩形波或方波矩形波或方波。没有稳定状态；有没有稳定状态；有两个暂稳态两个暂稳态。矩形波含有很多高次谐波分量，矩形波含有很多高次谐波分量，称为多谐振荡器。称为多谐振荡器。由门电路组成的多谐振荡器，电路需含有：由门电路组成的多谐振荡器，电路需含有：1.开关器件开关器件产生高、低电平产生高、低电平2.使开关器件改变输出状态（矩形波、方波）使开关器件改变输出状态（矩形波、方波）反馈环节反馈环节3.波形有一定周期波形有一定周期延时环节延时环节（RC充放电电路
18、）充放电电路）往往反馈环节兼作延时环节往往反馈环节兼作延时环节vO2G1G2vO1vI8.3.1 由门电路组成的多谐振荡器由门电路组成的多谐振荡器11RCCMOS反相器的传输特性反相器的传输特性接近于理想的开关特性接近于理想的开关特性VDD1/2VDD1/2VDDVDDOvOvI设设VON=VOFF=Vth=1/2 VDD若为若为CMOS反相器反相器D:保护二极管保护二极管 vIvO1vO2工作原理工作原理VDDVTHvIvO1vO2VDDVDD(2)vO1高电平，高电平，vO2低电平，第一暂稳态低电平，第一暂稳态;(1)t=0时刻接通电源，时刻接通电源，C未充电；未充电；设初值设初值 vI=
19、vO2=“0”;vO1=“1”“0”:VOL0V“1”:VOH VDD通过通过R向向C充电充电,vI电压逐渐升高电压逐渐升高 vIvO1vO2VDD+VTH工作原理工作原理VDDVTHvIvO1vO2VDDVDD(3)当当vI=VTH时时,门电路翻转门电路翻转:vO10;vO2VDD 进入第二暂稳态进入第二暂稳态VDD+V+C两端电压不能突变两端电压不能突变应该应该 vI=VTH vI=VTH+VDD但是由于保护二极管的作用，但是由于保护二极管的作用，vI=VDD+V+V+:D的正向导的正向导通压降通压降 vIvO1vO2工作原理工作原理VDDVTHvIvO1vO2VDDVDDVDD+V+(4
20、)第二暂稳态中第二暂稳态中 vO1=0,vO2=VDD,电容通过电容通过R反向充电反向充电 vI 电压逐渐下降电压逐渐下降 vIvO1vO2工作原理工作原理(5)当当vI下降到下降到VTH,门电路再次翻转门电路再次翻转:vO1VDD,vO20 又回到第一暂稳态又回到第一暂稳态由于保护二极管的作用，由于保护二极管的作用，vI只能下降到只能下降到-V-C电压不能突变电压不能突变,应该应该vI=VTH-VDD -1/2VDD vIvO1vO2VDDVTHvIvO1vO2VDDVDDVDD+V+-1/2VDD-V-工作原理工作原理vO2G1G2vO1vIRC(6)第一暂稳态中第一暂稳态中 vO1=VD
21、D，vO2=0,C又开始正向充电又开始正向充电 VDDVTHvIvO1vO2VDDVDDVDD+V+-V-电路继续翻转、振荡电路继续翻转、振荡 振荡周期计算：振荡周期计算：VDDVTHvIvO2VDDVDD+V+-V-t1t2T1T2RC电路的瞬态响应电路的瞬态响应(三要素法三要素法)：eRCtIIIIvvvtv )()0()()(对于对于vI的正向充电过程，求的正向充电过程，求vI(0+)=-V-0vI()=VDD vI(t)=VTH 代入三要素法公式代入三要素法公式T1 RC lnVDDVDD-VTH vIvO1vO2)()()0()(lntvvvvRCtRRRR IIII2lnRCvI(
22、0+)=VDD+V+VDDvI()=0vI(t)=VTHVDDVTHvIvO2VDDVDD+V+-V-t1t2T1T2计算计算T2 (C的反向充电过程）的反向充电过程）T2 RC lnVDDVTH vIvO1vO2)()()0()(lntvvvvRCtRRRR IIIIRC电路的瞬态响应电路的瞬态响应(三要素法三要素法)：2lnRC矩形波周期矩形波周期 T=T1+T22ln2RCT RC4.1电路组成：电路组成：奇数个反相器首尾相连奇数个反相器首尾相连 RC延时电路作反馈环节延时电路作反馈环节 RS：限流保护电阻：限流保护电阻C123RRSAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuA
23、Uth假设：开始时假设：开始时uo=0UC初值为初值为0uA Uth时，时，uo不翻转。不翻转。C123RRSAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUth当当uA=Uth时，时，uo翻转，翻转，uo1、uo2也一起翻转。也一起翻转。C123RRSAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUth 由于电容电压不能由于电容电压不能 突变突变,当当uo1 发生下跳时发生下跳时,uA下降相同数值下降相同数值。UC123RRSAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUthU只要只要uAUth，uo就不就不翻转。翻转。uo1=“0”uo2=“1”，电容反向充电电容
24、反向充电C123RRSAuo1uouo2uA上升。上升。0tuo0tuo20tuo10tuAUthU当当uA=Uth 时，时，uo、uo1、uo2翻转翻转C123RRSAuo1uouo2由于由于uo1上跳，电容电压上跳，电容电压不能突变，所以不能突变，所以uA上跳上跳相同数值，然后相同数值，然后uA开始开始下降下降0tuo0tuo20tuo10tuAUthUC123RRSAuo1uouo2T0tuo0tuo20tuo10tuAUthU 输出信号的周输出信号的周期近似为期近似为:T=2.2 RCC123RRSAuo1uouo2测验测验一、已知某序列码检测器的状态图如图一、已知某序列码检测器的状态图如图7-1所示。所示。（1）说明该电路的输入为何种序列码时，输出）说明该电路的输入为何种序列码时，输出Z才为才为1；（2）在图）在图7-2中画出在输入信号中画出在输入信号X作用下，作用下，Q1、Q0、Z的波形。的波形。（设（设Q1、Q0初态为初态为00）1/0001011010/01/00/01/10/0Q1Q0X/Z0/01/0图1-1CPXQ1Q0Z00图1-2二、用二、用74HCT390实现实现85进制计数器进制计数器当当X端连续输入序列码端连续输入序列码101时，时，Z=1
