第八章節(jié)-脈沖波形的變換跟產(chǎn)生新.ppt

8.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,8.2施密特觸發(fā)器,8.3多諧振蕩器,8.4555定時(shí)器及其應(yīng)用,8脈沖波形的變換與產(chǎn)生,4、掌握由555定時(shí)器組成的多諧、單穩(wěn)、施密特觸發(fā)器的電路、工作原理及外接參數(shù)及電路指標(biāo)的計(jì)算。,1、正確理解多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器的電路組成及工作原理。,2、掌握多諧、單穩(wěn)、施密特觸發(fā)器MSI器件的邏輯功能及主要指標(biāo)計(jì)算。,3、掌握555定時(shí)器的工作原理。,教學(xué)基本要求,8.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,8.1.1用門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,8.1.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,8.1.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用,電路在沒有觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點(diǎn)：,在外來觸發(fā)信號(hào)作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài);,由于電路中RC延時(shí)環(huán)節(jié)的作用，暫穩(wěn)態(tài)不能長保持,經(jīng)過一段時(shí)間后，電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間僅取與RC參數(shù)值有關(guān)。,8.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,MSI集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,用555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,按電路形式不同,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的分類,工作特點(diǎn)劃分,8.1.1用CMOS門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,1.電路,CMOS與非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,CMOS或非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,穩(wěn)態(tài)為1,正脈沖觸發(fā),穩(wěn)態(tài)為0,負(fù)脈沖觸發(fā),電路處于一種穩(wěn)態(tài)：,設(shè)定CMOS反相器的閾值電壓,工作原理：,b)外加觸發(fā)信號(hào),d=VTH,產(chǎn)生如下正反饋過程：,1,c)電容充電,電路由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài),I2=VTH,產(chǎn)生如下正反饋過程：,tw0.7RC,（1）輸出脈沖寬度tw,(2)恢復(fù)時(shí)間tre,tre3d,(3)最高工作頻率fmax,3、主要參數(shù)的計(jì)算,vC(0+)=0；vC()=VDD=RC,VTH=VDD/2,=RCln2,4.討論,b)用TTL門電阻R的取值可以是任意的嗎？,a)在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束(t=t2)瞬間，門G2的輸入電壓I2達(dá)到VDD+VTH，可能損壞G2門，怎么辦？,采用TTL與非門構(gòu)成單穩(wěn)電路時(shí)，電阻R要小于0.7k。,8.1.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,不可重復(fù)觸發(fā),可重復(fù)觸發(fā),被重復(fù)觸發(fā),1.不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121,觸發(fā)信號(hào)控制電路,微分型單穩(wěn)觸發(fā)器,電路的連接：,R：外接電阻或采用內(nèi)部電阻,C：外接電容,輸出脈沖寬度：tw0.7RC,電路的不可重復(fù)觸發(fā)特性,(1)工作原理,在暫穩(wěn)態(tài)期間即使有觸發(fā)信號(hào)輸入，但由于G4門在此期間關(guān)閉，不會(huì)被再次觸發(fā)，電路屬于不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,74121功能表,邏輯功能表,8.1.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用,1.定時(shí),該電路可用于頻率計(jì),2.延時(shí),4.組成噪聲消除電路,單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出脈寬應(yīng)大于噪聲寬度而小于信號(hào)脈寬，才可消除噪聲。,如用I作為下降沿觸發(fā)的計(jì)數(shù)器觸發(fā)脈沖,干擾加入,就會(huì)造成計(jì)數(shù)錯(cuò)誤.,8.2施密特觸發(fā)器,8.2.2集成施密特觸發(fā)器,8.2.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用,8.2施密特觸發(fā)器,1、施密特觸發(fā)器電壓傳輸特性及工作特點(diǎn)：,施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)器件，當(dāng)輸入信號(hào)達(dá)到某一定電壓值時(shí)，輸出電壓會(huì)發(fā)生突變。,電路有兩個(gè)閾值電壓。輸入信號(hào)增加和減少時(shí)，電路的閾值電壓分別是正向閾值電壓（VT+）和負(fù)閾值電壓（VT-）。,同相輸出施密特觸發(fā)器,反相輸出施密特觸發(fā)器,1、電路組成,2、工作原理,8.2.1用門電路組成的施密特觸發(fā)器,vI1,0,0,1,(1)I上升,正向閾值電壓(VT+):I值在增加過程中，使輸出電壓產(chǎn)生跳變時(shí)所對應(yīng)I的值。,VTH,I1,o,vI1,vI1,8.2.2集成施密特觸發(fā)器,8.2.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用,1.波形變換,2.波形的整形,合理選擇回差電壓，可消除干擾信號(hào)。,3.消除干擾信號(hào),o,I,4.幅度鑒別,8.3多諧振蕩器,8.3.1由門電路組成的多諧振蕩器,8.3.2由門電路組成的多諧振蕩器,8.3.3用施密特觸發(fā)器構(gòu)成波形產(chǎn)生電路,多諧振蕩器的基本組成：,開關(guān)器件：產(chǎn)生高、低電平,反饋延遲環(huán)節(jié)（RC電路）：利用RC電路的充放電特性實(shí)現(xiàn)延時(shí)，輸出電壓經(jīng)延時(shí)后,反饋到開關(guān)器件輸入端，改變電路的輸出狀態(tài),以獲得所脈沖波形輸出。,概述,8.3多諧振蕩器,8.3.1由CMOS門電路組成的多諧振蕩器,1.電路組成,組成的多諧振蕩器,o1=1,o=0時(shí),電容充電,I增加;,o1=0,o=1時(shí),電容放電,I下降;,o1與o反相,電容接在o與I之間:,2.工作原理,電容充電,迅速使G1導(dǎo)通、G2截止,電路進(jìn)入第二暫態(tài),（1）第一暫穩(wěn)態(tài)（初態(tài)）電容充電，電路自動(dòng)翻轉(zhuǎn)到第二暫穩(wěn)態(tài),（2）第二暫穩(wěn)態(tài)電容放電，電路自動(dòng)翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài),電容放電,迅速使得G1截止、G2導(dǎo)通,電路返回第一暫穩(wěn)態(tài),=0,2.工作原理,TRC1n41.4RC,由門電路組成的多諧振蕩器的振蕩周期T取決于R、C電路和VTH，頻率穩(wěn)定性較差。,3.振蕩周期的計(jì)算,8.3.2用施密特觸發(fā)器構(gòu)成波形產(chǎn)生電路,8.3.3石英晶體振蕩器,1、石英晶體電路符號(hào)和選頻特性,當(dāng)f=f0時(shí),電抗X=0,2、石英晶體振蕩器,R:使G1工作在線性區(qū),C1:耦合電容,C2:抑制高次諧波,3、雙相脈沖產(chǎn)生電路,8.4555定時(shí)器及其應(yīng)用,8.4.1555定時(shí)器,8.4.2用555定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器,8.4.3用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,8.4.4用555定時(shí)器組成多諧振蕩器,555定時(shí)器是一種應(yīng)用方便的中規(guī)模集成電路,廣泛用于信號(hào)的產(chǎn)生、變換、控制與檢測。,8.4555定時(shí)器及其應(yīng)用,電阻分壓器,電壓比較器,基本SR鎖存器,輸出緩沖反相器,集電極開路輸出三極管,1、電路結(jié)構(gòu),8.4.1555定時(shí)器,2、工作原理,3、555定時(shí)器功能表,8.4.2用555定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器,如何改變電路的閾值電壓和回差電壓?,施密特觸發(fā)器的應(yīng)用,波形變換,電路的頻率可變?占空比可變?,如何改變占空比?,回差電壓減小,占空比如何變化?,8.4.3用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,1、電路,VCC,外加觸發(fā)信號(hào)，電路轉(zhuǎn)換到暫態(tài)，輸出為1,觸發(fā)信號(hào)消除后，電容充電電路自動(dòng)轉(zhuǎn)換到穩(wěn)態(tài)輸出為0,tw=RC1n31.1RC,4、）工作波形及輸出脈寬的計(jì)算,電路是可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)?,如將5腳接電壓V,電路的脈寬會(huì)改變嗎?V增加,脈寬如何改變?減小?,脈沖寬度調(diào)制器,工作波形,555組成的單穩(wěn)態(tài)的應(yīng)用:,用555定時(shí)器組成可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,8.4.4用555定時(shí)器組成多諧振蕩器,1、電路組成,1、）電路第一暫態(tài)，輸出為1。電容充電，電路轉(zhuǎn)換到第二暫態(tài),輸出為0,2、工作原