1、第10章:脉冲电路与AD/DA p 单稳态触发器 （monostable trigger）p 门电路多谐振荡器和555定时器（multivibrator and timer）p AD/DA 转换 （Analog/digital conversion）p 电子测量系统 （Electronic measurement system）10.2-1 门电路多谐波振荡器p 门电路构成无稳态电路 多谐波振荡器 p 基本RS触发器为双稳态电路，加上延迟线后可组成单稳态触发器：稳态时：Q=0，/R=1；暂稳态时：Q=1，/R=1;恢复时：Q=0，/R=0；恢复结束，又回到稳态：Q=0，/R=1。p 将/R 经
2、非门G3 回输到/S，则在恢复结束后/R由低电平跃变为 高电平，/S 又得到低电平触发信号，电路又进入Q=1的暂稳态，产生多谐波振荡。p 暂稳态（Q=1）恢复期（Q=0）暂稳态（Q=1）&QQSR&3GVcctStRtQtQ10.2 门电路多谐振荡器和555定时器 p CMOS 与非门和RC组成多谐振荡器：电阻 R 和电容 C 跨接于Uo1和 Uo2之间，Uo1和Uo2总是反相，RC两端总不能得到平衡，电容C不是被充电，就是放电，Ui1的电位在高低之间来回转变，电路为无稳态，产生多谐振荡。p 输入端有保护二极管，起钳位作用，忽略其正向压降，输入端：0VCCp CMOS 与非门组成的多谐振荡器p
3、 CMOS 门电路特性：ABABY VCC0OLCCOHUVUCCTHVU21&RCUi1Uo1Uo210.2 门电路多谐振荡器和555定时器 p 将两个CMOS 与非门看成两个理想开关：p 当Ui1发生负跳变时：门1截止Uo1Uo2Uo1 正反馈，结果：Uo1=VCC,Uo2=0 为第一暂态过程，电容 C被充电，时间常数 RC，Ui1电位不断升高；p 当Ui1上升到UTH时：门1导通Uo1Uo2Uo1 正反馈，结果：Uo1=0,Uo2=VCC 为第二暂态过程，电容 C被反充电，时间常数RC，Ui1电位不断降低；p 当Ui1下降到UTH时：电路又进入第一暂态，如此反复，振荡！RCUi1Uo1U
4、o2VCCRCUi1Uo1Uo2VCC10.2 门电路多谐振荡器和555定时器 p CMOS 与非门组成的多谐振荡器10.2 门电路多谐振荡器和555定时器 p CMOS 与非门组成的多谐振荡器p 振荡周期：T=T1+T2teXXXtX)()0()()(暂态时间：THiiiUUUURCt)()0()(ln111第一暂态过程：Ui1(0)=0,Ui1()=VCC,UTH=VCC/2 T1=RCln20.7RC第二暂态过程：Ui1(0)=VCC,Ui1()=0,UTH=VCC/2 T2=RCln20.7RCp 输出脉冲幅度：Um=UOH-UOLVCCRCTTT4.121ttt1OU2OU1 iUT
5、1 T2thUCCVp 与非门电路组成的环形振荡器p 电路由 奇数 个与非门首尾环接，延迟的深度负反馈构成环形振荡p Ui1的变化必然导致Uo的反相变化：Ui1Uo1Uo2Uo Ui1Uo1Uo2 UoUi1 Ui1电平必在高低之间变动，变化 间隔为3个门的传输延迟：3tpd，Uo 输出信号的周期为：6tpdp 输出信号经过计数分频后可用于 测量与非门的传输延迟：tpdp 该方法振荡频率高，不便于调节，实际中，在门之间加入RC定时环节。&Ui1Uo1Uo2&Uottt1iOUU2OU1OUtpd10.2 门电路多谐振荡器和555定时器 10.2-2 555定时器（555 timer）10.2
6、门电路多谐振荡器和555定时器+C1+C2RSQQ阈值输入RDVCC6GND5432185k5k5k控制电压触发输入输出端7放电端T复位分压器电压比较器UI1UI2UICUoUOD10.2-2 555定时器（555 timer）10.2 门电路多谐振荡器和555定时器 p RS 触发器：高电平触发，可由/Rd 端复位；p 电压比较器：输出作为触发器的R、S信号，C1同相端输入阈值电压（UI1）,高电平有效；C2反相端输入触发电压（UI2）,低电平有效。p 参考电压：UIC端接入控制电压时：C1反相参考电压为UIC，C2同相参考电压为UIC/2；UIC端悬空时，C1反相参考电压为2Vcc/3，C
7、2同相参考电压为Vcc/3p 受控放电开关T10.2 门电路多谐振荡器和555定时器 p 555是一个复位电平为2Vcc/3（或UIC），置位电平为 Vcc/3（或UIC/2）的RS触发器，控制一个放电开关TCCV32CCV32CCV31CCV31CCV31输 入比较器状态输出阈值输入 触发输入复位C1C2输出放电管T0111010100010不变导通截止导通不变555定时器功能表10.2 门电路多谐振荡器和555定时器+C1+C2RSQQVCC65432185kRD5k5k7T0.01RCUI1UI2UICUoUODUip 用555定时器构成单稳态触发器p 稳态：Ui=1,Uo=0,Uc=0
8、p 暂稳态：Ui 输入负脉冲 当Ui2Vcc/3时:Uc1=1使触发器复位，Uo=0,T 导通。p 恢复过程：电容C经T迅速放电，电路又恢复到稳态。p 输出脉冲宽度：Uc()=Vcc,Uc(0)=0,Uc(tw)=2Vcc/3tttiUCUOU2Vcc/3)()()0()(lnWCCCCWtUUUURCtRCRCtW1.13ln 10.2 门电路多谐振荡器和555定时器 WtWt10.2 门电路多谐振荡器和555定时器 55558467312VCCU0RCUiUICt0t0Uit0UoVCCUICp 在控制电压端施加一个变化电压，单稳态电路可作为脉冲宽度调制器。当控制电压升高时，555的阈值电
9、压也升高，输出脉冲宽度增大；反之，输出脉冲宽度减小。p 用555定时器构成多谐振荡器10.2 门电路多谐振荡器和555定时器+C1+C2RSQQVCC65432185kRD5k5k7T0.01R1CR2UI1UI2UICUoUODp 第一暂稳态：接通电源时，Uc=0，触发器置位，Uo=1,T截止，C被充电 时间常数为（R1+R2）C；p 第二暂稳态：当Uc2Vcc/3时，触发器复位，Uo=0,T导通，C放电，时间常数为R2C；p 当Uc2Vcc/3时，触发器复位，Uo=0；p 当UiVcc/3时，触发器置位，Uo=1p 施密特触发器的参数：UT-=Vcc/3,UT+=2Vcc/3 UT=UT+UT-=Vcc/3p 若外接参考电压UIC，则：UT-=UIC/2,UT+=UIC UT=UT+UT-=UIC/210.2 门电路多谐振荡器和555定时器 t0Uit0U02/3VCC1/3VCCUi0U02/3VCC1/3VCCU0HU0L习题：P403 10-610.2 门电路多谐振荡器和555定时器
