波形的產(chǎn)生與變換PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 波形的產(chǎn)生與變換波形的產(chǎn)生與變換PPT課件課件 理想脈沖信理想脈沖信 號(hào)號(hào) Um 脈沖幅度脈沖幅度Um：脈沖電壓的最大幅度值。：脈沖電壓的最大幅度值。 脈沖寬度脈沖寬度tw：從脈沖前沿的：從脈沖前沿的0.5Um起到脈沖后沿的起到脈沖后沿的 0.5Um為止的一段時(shí)間。為止的一段時(shí)間。 tW 0.5Um 第1頁(yè)/共51頁(yè) tf 0.9Um 0.1Um tr 上升時(shí)間上升時(shí)間tr：脈沖上升沿從：脈沖上升沿從0.1 Um上升到上升到 0.9 Um所所 需需 的時(shí)間。的時(shí)間。 下降時(shí)間下降時(shí)間tf：脈沖下降沿從：脈沖下降沿從0.9Um下降到下降到 0.1 Um所需的時(shí)間。所需的時(shí)間。 第2頁(yè)/

2、共51頁(yè) T 脈沖周期脈沖周期T：在周期性重復(fù)的脈沖系列中，兩個(gè)相鄰脈沖：在周期性重復(fù)的脈沖系列中，兩個(gè)相鄰脈沖 間的間隔時(shí)間。間的間隔時(shí)間。 脈沖頻率脈沖頻率f：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)脈沖重復(fù)的次數(shù)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)脈沖重復(fù)的次數(shù) f=1/T 占空比占空比D：脈沖寬度與脈沖周期的比值：脈沖寬度與脈沖周期的比值D=tw/T tW 0.5Um 第3頁(yè)/共51頁(yè) 如何獲得脈沖信號(hào)？如何獲得脈沖信號(hào)？ 1、利用整形電路對(duì)不符合要求的脈沖信、利用整形電路對(duì)不符合要求的脈沖信 號(hào)進(jìn)行整形號(hào)進(jìn)行整形 2、利用脈沖振蕩器直接產(chǎn)生脈沖信號(hào)、利用脈沖振蕩器直接產(chǎn)生脈沖信號(hào) 主要介紹三種脈沖電路：主要介紹三種脈沖電路： 1.施密特

3、觸發(fā)器施密特觸發(fā)器 2.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 3.多諧振蕩器多諧振蕩器 第4頁(yè)/共51頁(yè) 7.2 RC RC正弦波振蕩器正弦波振蕩器 正弦波振蕩器一般用來(lái)產(chǎn)生正弦波振蕩器一般用來(lái)產(chǎn)生z z的低頻信號(hào)。的低頻信號(hào)。 一、自激振蕩一、自激振蕩 概念：概念：正反饋可使電路在沒(méi)有外加輸入信號(hào)正反饋可使電路在沒(méi)有外加輸入信號(hào) 的情況下，有交流信號(hào)輸出，這種現(xiàn)象在放的情況下，有交流信號(hào)輸出，這種現(xiàn)象在放 大電路中稱(chēng)為大電路中稱(chēng)為自激振蕩自激振蕩。 第5頁(yè)/共51頁(yè) A UiU o UfF 討論：討論：基本放大電路的電壓放大倍數(shù)為 （=Uo/Ui），反饋電路的反饋系數(shù)為F （F=Uf /Uo），Uf=A

4、FUi 因要求 Ui=Uf 所以所以AF=1 第6頁(yè)/共51頁(yè) 自激振蕩平衡條件自激振蕩平衡條件 AF=1 A=|A|a F=|F|f 則則AF=|AF|(a+f) |AF|=1 幅度平衡條件幅度平衡條件 a+f=2n 相位平衡條件相位平衡條件 起始時(shí)必須使|AF|1 自起振條件 A UiU o UfF 第7頁(yè)/共51頁(yè) 振蕩器必須包含有 放大電路放大電路、正反饋電路正反饋電路和和選頻電路選頻電路 假設(shè)假設(shè)Ui=10mV，A=100，F(xiàn)=0.01，Uo=1V, Uf=10mV 若若F=0.02， Uf=20mV，Uo=2V A UiU o UfF 第8頁(yè)/共51頁(yè) C C R R _ + +

5、R2 R1 RP Ui Uo Uf 二、集成運(yùn)算放大器組成的正弦波振蕩器二、集成運(yùn)算放大器組成的正弦波振蕩器 構(gòu)成：同相放大電路和構(gòu)成：同相放大電路和 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 第9頁(yè)/共51頁(yè) C C R R Uf Uo 選頻特性：選頻特性： 令：0=1/RC 當(dāng)0=1/RC時(shí)，反饋系數(shù) 最大F=1/3 而反饋系數(shù)的相位角為零 f=0 Uf Uo = 1 3+j（/ 0 -0 /） Uf Uo = 1 3+j（RC - 1/RC） F= 滿(mǎn)足滿(mǎn)足a+f=2n 相位平衡條件相位平衡條件 第10頁(yè)/共51頁(yè) 放大器為同相比例運(yùn)算電路，其電壓放大倍數(shù) A=1+R2/R1 要滿(mǎn)足幅度平衡條件|AF|=1

6、就必須使 A=1+R2/R1=3，即應(yīng)使R2=2R1 為使電路能夠起振，要求略大于兩倍的 _ + + R2 R1 RP Ui Uo 第11頁(yè)/共51頁(yè) C C R R _ + + R2 R1 RP Ui Uo Uf 橋式振蕩器的振蕩頻率橋式振蕩器的振蕩頻率 為為f0=1/2RC 第12頁(yè)/共51頁(yè) 7.3 集成集成555555定時(shí)器定時(shí)器 n7.3.1 555555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理 555定時(shí)器是一種多用途的單片集成電路。定時(shí)器是一種多用途的單片集成電路。 在外部配上少許阻容元件，便能構(gòu)成施密特觸發(fā)在外部配上少許阻容元件，便能構(gòu)成施密特觸發(fā) 器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

7、和多諧振蕩器等電路。器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等電路。 組成：組成：1 電阻分壓器，電阻分壓器，2 電壓比較器，電壓比較器， 3 RS觸發(fā)器，觸發(fā)器， 4 場(chǎng)效應(yīng)管。場(chǎng)效應(yīng)管。 第13頁(yè)/共51頁(yè) 當(dāng)控制端當(dāng)控制端5腳懸空時(shí)：腳懸空時(shí)：UR1= UR2= 1/3VDD2/3VDD 當(dāng)控制端當(dāng)控制端5腳接腳接ECC時(shí)：時(shí)：UR1= UR2= 1/2ECCECC RDVD D 5 Uo1 S Q Q 7 3 8 1 2 UTH T +Uo2 C2 + C1 R 11 11 1 11 11 4 6 UTR D UO 5 Q Q 7 3 8 1 2 UTH T +Uo2 C2 + C1 R 11 1

8、1 1 11 11 4 6 UCO UTR D UO R=5k UR2 R R UR1 UO1 S 第14頁(yè)/共51頁(yè) UTH (2 (2VDD/3) , ,UTR ( (VDD/3)時(shí)時(shí) R=0,S=1 Q=1,T截止，截止，UO=1 UTH (2(2VDD/3) , ,UTR ( (VDD/3)時(shí)時(shí)R=1,S= 0 Q=0,T導(dǎo)通，導(dǎo)通，UO=0 UTH (2(2VDD/3) , ,UTR ( (VDD/3)時(shí)時(shí)R=0,S= 0 Qn+1=Qn, UO保持不變保持不變 5 Uo1 S Q Q 7 3 8 1 2 UTH T +Uo2 C2 + C1 R 11 11 1 11 11 4 6

9、UTR D UO 5 Q Q 7 3 8 1 2 UTH T +Uo2 C2 + C1 R 11 11 1 11 11 4 6 UCO UTR D UO R=5k UR2 R R UR1 UO1 S VDD RD 1/3VD D 2/3VD D 工作原理工作原理 第15頁(yè)/共51頁(yè) 7.3.2 555555定時(shí)器功能定時(shí)器功能 555定時(shí)器功能表定時(shí)器功能表 UTH UTR RD UO T f f f f 0 0 導(dǎo)通導(dǎo)通 輸輸 入入 輸輸 出出 (2(2VDD/3) ( (VDD/3) 1 保持保持 保持保持 (2 (2VDD/3) ( (VDD/3) 1 0 導(dǎo)通導(dǎo)通 (2 (2VDD/3

10、) ( (VDD/3) 1 1 截止截止 UCO 1 7 6 2 3 84 5 555 D UO UTR UTH RD VDD GND UTH， ， UTR 兩者都小于各自的參考電壓時(shí)兩者都小于各自的參考電壓時(shí)UO=1，放電管截止，放電管截止 UTH， ， UTR 兩者都兩者都大于大于各自的參考電壓時(shí)各自的參考電壓時(shí)UO=0，放電管，放電管導(dǎo)通導(dǎo)通 第16頁(yè)/共51頁(yè) 7.4.1 由門(mén)電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器由門(mén)電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形成 為適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。 1 & & D ui uo R S (a) 電路(b) 工作波形 uo ui(V)

11、 UT+ UT t t 0 0 1.4 0.7 G1 G2 G3 （1）ui0時(shí)，R1，S0，uo為高電平，這是第一種穩(wěn)態(tài)。 0 0 1 1 7.4 7.4 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器 第17頁(yè)/共51頁(yè) 1 & & D ui uo R S (a) 電路(b) 工作波形 uo ui(V) UT+ UT t t 0 0 1.4 0.7 G1 G2 G3 0 1 1 1 （2）uiUD=0.7V 時(shí)，R1，S1，RS 觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn)，uo仍為高電 平，電路仍維持在第一種穩(wěn)態(tài)。 （1）ui0時(shí)，R1，S0，uo為高電平，這是第一種穩(wěn)態(tài)。 第18頁(yè)/共51頁(yè) 1 & & D ui uo R S (a) 電

12、路(b) 工作波形 uo ui(V) UT+ UT t t 0 0 1.4 0.7 G1 G2 G3 1 1 0 0 （2）ui上升到 UD=0.7V 時(shí)，R1，S1，RS 觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn)，uo仍為 高電平，電路仍維持在第一種穩(wěn)態(tài)。 （3）ui繼續(xù)上升到 UT+=UT=1.4V 時(shí)，R0，S1，RS 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)， uo為低電平，這是第二種穩(wěn)態(tài)。電路翻轉(zhuǎn)后 ui再上升，電路狀態(tài)不變。 （1）ui0時(shí)，R1，S0，uo為高電平，這是第一種穩(wěn)態(tài)。 第19頁(yè)/共51頁(yè) 1 & & D ui uo R S (a) 電路(b) 工作波形 uo ui(V) UT+ UT t t 0 0 1.4 0.7 G1

13、G2 G3 0 1 1 0 （2）ui上升到 UD=0.7V 時(shí)，R1，S1，RS 觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn)，uo仍為 高電平，電路仍維持在第一種穩(wěn)態(tài)。 （3）ui繼續(xù)上升到 UT+=UT=1.4V 時(shí)，R0，S1，RS 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)， uo為低電平，這是第二種穩(wěn)態(tài)。電路翻轉(zhuǎn)后 ui再上升，電路狀態(tài)不變。 （4）ui上升到最大值后下降時(shí)，若 ui下降到 UT，R1。S=1，RS 觸發(fā)器不 翻轉(zhuǎn)，電路仍維持在第二種穩(wěn)態(tài)。 （1）ui0時(shí)，R1，S0，uo為高電平，這是第一種穩(wěn)態(tài)。 第20頁(yè)/共51頁(yè) 1 & & D ui uo R S (a) 電路(b) 工作波形 uo ui(V) UT+ UT t t 0

14、0 1.4 0.7 G1 G2 G3 （1）ui0時(shí)，R1，S0，uo為高電平，這是第一種穩(wěn)態(tài)。 0 0 1 1 （2）ui上升到 UD=0.7V 時(shí)，R1，S1，RS 觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn)，uo仍為 高電平，電路仍維持在第一種穩(wěn)態(tài)。 （3）ui繼續(xù)上升到 UT+=UT=1.4V 時(shí)，R0，S1，RS 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)， uo為低電平，這是第二種穩(wěn)態(tài)。電路翻轉(zhuǎn)后 ui再上升，電路狀態(tài)不變。 （4）ui上升到最大值后下降時(shí)，若 ui下降到 UT，R1。S=1，RS 觸發(fā)器不 翻轉(zhuǎn)，電路仍維持在第二種穩(wěn)態(tài)。 （5）ui繼續(xù)下降到 UT-=UT-UD=0.7V時(shí)，R1，S0，RS 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)， uo為高電平，電路

15、返回到第一種穩(wěn)態(tài)。 第21頁(yè)/共51頁(yè) uoui (b) 邏輯符號(hào)(a) 傳輸特性 ui uo UTUT+ 0 下限閾值電壓上限閾值電壓 回差電壓（滯后電壓）： UT UTUT 前面介紹的施密特觸發(fā)器的回差電壓為： UTUTUTUT(UTUD)UD 0.7V 缺點(diǎn)是回差太小，且不能調(diào)整。 第22頁(yè)/共51頁(yè) 7.4.2 由由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 R ui 8 4 6 7 555 3 2 5 1 uo1 +VCC ui uo t t 0 0 (a) 電路(b) 工作波形 +VCC1 uo uCO UT+ UT 2VCC/3 VCC/3 控制電壓 調(diào)節(jié)回差 （1）

16、當(dāng) ui0 時(shí)，由于比較器 C1=1、C2=0，觸發(fā)器置 1，即 Q1、0Q， uo1uo1。ui升高時(shí)，在未到達(dá) 2VCC/3 以前，uo1uo1 的狀態(tài)不會(huì)改變。 第23頁(yè)/共51頁(yè) R ui 8 4 6 7 555 3 2 5 1 uo1 +VCC ui uo t t 0 0 (a) 電路(b) 工作波形 +VCC1 uo uCO UT+ UT 2VCC/3 VCC/3 控制電壓 調(diào)節(jié)回差 （1）當(dāng) ui0 時(shí)，由于比較器 C1=1、C2=0，觸發(fā)器置 1，即 Q1、0Q， uo1uo1。ui升高時(shí)，在未到達(dá) 2VCC/3 以前，uo1uo1 的狀態(tài)不會(huì)改變。 （2）ui升高到 2VCC

17、/3 時(shí)，比較器 C1輸出為 0、C2輸出為 1，觸發(fā)器置 0，即 Q0、1Q，uo1=uo=0。此后，ui上升到 VCC，然后再降低，但在未到達(dá) VCC/3 以前，uo1uo0 的狀態(tài)不會(huì)改變。 第24頁(yè)/共51頁(yè) R ui 8 4 6 7 555 3 2 5 1 uo1 +VCC ui uo t t 0 0 (a) 電路(b) 工作波形 +VCC1 uo uCO UT+ UT 2VCC/3 VCC/3 控制電壓 調(diào)節(jié)回差 （1）當(dāng) ui0 時(shí)，由于比較器 C1=1、C2=0，觸發(fā)器置 1，即 Q1、0Q， uo1uo1。ui升高時(shí)，在未到達(dá) 2VCC/3 以前，uo1uo1 的狀態(tài)不會(huì)改變

18、。 （2）ui升高到 2VCC/3 時(shí)，比較器 C1輸出為 0、C2輸出為 1，觸發(fā)器置 0，即 Q0、1Q，uo1=uo=0。此后，ui上升到 VCC，然后再降低，但在未到達(dá) VCC/3 以前，uo1uo0 的狀態(tài)不會(huì)改變。 （3）ui下降到 VCC/3 時(shí)，比較器 C1輸出為 1、C2輸出為 0，觸發(fā)器置 1， 即 Q1、0Q，uo1=uo=1。此后，ui繼續(xù)下降到 0，但 uo1uo1 的狀態(tài) 不會(huì)改變。 第25頁(yè)/共51頁(yè) 1 波形變換波形變換 D GND UCO 第26頁(yè)/共51頁(yè) 2 脈沖波的整形脈沖波的整形 數(shù)字系統(tǒng)中的矩形脈沖在傳輸中經(jīng)常發(fā)生數(shù)字系統(tǒng)中的矩形脈沖在傳輸中經(jīng)常發(fā)生

19、 波形畸變。經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后便可獲得較波形畸變。經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后便可獲得較 理想的矩形脈沖波理想的矩形脈沖波。 U + U 第27頁(yè)/共51頁(yè) 在傳輸?shù)男盘?hào)上出現(xiàn)附加噪聲，經(jīng)整形后在傳輸?shù)男盘?hào)上出現(xiàn)附加噪聲，經(jīng)整形后 仍會(huì)得到較理想的矩形脈沖波。仍會(huì)得到較理想的矩形脈沖波。 U + U 第28頁(yè)/共51頁(yè) 3 脈沖鑒幅脈沖鑒幅 將幅度不同、不規(guī)則的脈沖信號(hào)加到施密特觸發(fā)器 的輸入端時(shí)，能選擇幅度大于U+的脈沖信號(hào)進(jìn)行輸出 ，具有脈沖鑒幅的功能。 第29頁(yè)/共51頁(yè) 本節(jié)小結(jié)：本節(jié)小結(jié)： 施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波 形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形形整

20、形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形 脈沖的電路。而且由于具有滯回特性，脈沖的電路。而且由于具有滯回特性， 所以所以抗干擾抗干擾能力也很強(qiáng)。能力也很強(qiáng)。 施密特觸發(fā)器可以由分立元件構(gòu)成施密特觸發(fā)器可以由分立元件構(gòu)成 ，也可以由門(mén)電路及，也可以由門(mén)電路及555定時(shí)器構(gòu)成。定時(shí)器構(gòu)成。 施密特觸發(fā)器在施密特觸發(fā)器在脈沖的產(chǎn)生和整形脈沖的產(chǎn)生和整形 電路中應(yīng)用很廣。電路中應(yīng)用很廣。 第30頁(yè)/共51頁(yè) 7.5 7.5 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點(diǎn)是：有一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點(diǎn)是：有一個(gè)穩(wěn)定穩(wěn)定 狀態(tài)狀態(tài)和一個(gè)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)。在觸發(fā)脈沖作用下，電。在觸發(fā)脈沖作用下，電 路將從穩(wěn)態(tài)翻

21、轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，然后在貯能元件路將從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，然后在貯能元件 的作用下，暫穩(wěn)態(tài)停留一段時(shí)間的作用下，暫穩(wěn)態(tài)停留一段時(shí)間tw后，又能自后，又能自 動(dòng)返回到穩(wěn)定狀態(tài)，并在其輸出端產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)返回到穩(wěn)定狀態(tài)，并在其輸出端產(chǎn)生一個(gè) 寬度為寬度為tW的矩形脈沖。的矩形脈沖。 通常把單穩(wěn)態(tài)的暫穩(wěn)態(tài)停留時(shí)間稱(chēng)作通常把單穩(wěn)態(tài)的暫穩(wěn)態(tài)停留時(shí)間稱(chēng)作延遲延遲 時(shí)間時(shí)間，延遲時(shí)間的長(zhǎng)短僅取決于電路的有關(guān)，延遲時(shí)間的長(zhǎng)短僅取決于電路的有關(guān) 參數(shù)，而與觸發(fā)脈沖的寬度無(wú)關(guān)。參數(shù)，而與觸發(fā)脈沖的寬度無(wú)關(guān)。 第31頁(yè)/共51頁(yè) 7.5.1 用用555555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā) 器器 C R ui 8

22、4 7 3 6 555 2 5 1 0.01F uo VCC ui uo t t tP 0 0 (a) 電路(b) 工作波形 uc t0 2VCC/3 輸出脈沖寬度 tp。 tp1.1RC 第32頁(yè)/共51頁(yè) C R ui 8 4 7 3 6 555 2 5 1 0.01F uo VCC ui uo t t tP 0 0 uc t0 2VCC/3 接通VCC后瞬間，VCC通過(guò)R對(duì)C充電，當(dāng)uc上升到2VCC/3時(shí)，比較器C1輸出為0，將觸發(fā)器置0，uo0。這時(shí)Q=1，放電管T導(dǎo)通，C通過(guò)T放電，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。 ui到來(lái)時(shí)，因?yàn)閡iVCC/3，使C20，觸發(fā)器置1，uo又由0變?yōu)?，電路進(jìn)入暫穩(wěn)

23、態(tài)。由于此時(shí)Q=0，放電管T截止，VCC經(jīng)R對(duì)C充電。雖然此時(shí)觸發(fā)脈沖已消失，比較器C2的輸出變?yōu)?，但充電繼續(xù)進(jìn)行，直到uc上升到2VCC/3時(shí)，比較器C1輸出為0，將觸發(fā)器置0，電路輸出uo0，T導(dǎo)通，C放電，電路恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。 第33頁(yè)/共51頁(yè) ui C uA 1 (a) 電路 (b) 波形 uo2 R G1G2 uo1 VDD ui uo1 uA uo2 t t t t VDD VDD 0 0 0 0 tP 1 1、微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 （1）沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)電路工作在穩(wěn)態(tài) 當(dāng)沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，ui為低電平。因?yàn)殚T(mén)G2的輸入端經(jīng) 電阻R接至VDD，VA為高電平，因此uo2為低電平；門(mén)G1

24、 的兩個(gè)輸入均為0，其輸出uo1為高電平，電容C兩端的 電壓接近為0。這是電路的穩(wěn)態(tài)，在觸發(fā)信號(hào)到來(lái)之前 ，電路一直處于這個(gè)狀態(tài)：uo11，uo20。 0 01 1 7.5.2 用門(mén)電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 第34頁(yè)/共51頁(yè) ui C uA 1 (a) 電路 (b) 波形 uo2 R G1G2 uo1 VDD ui uo1 uA uo2 t t t t VDD VDD 0 0 0 0 tP 1 1 10 （2）外加觸發(fā)信號(hào)使電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài) 當(dāng)正觸發(fā)脈沖ui到來(lái)時(shí)，門(mén)G1輸出uo1由1變?yōu)?。由于 電容電壓不能躍變，uA也隨之跳變到低電平，使門(mén)G2 的輸出uO2變?yōu)?。這個(gè)高電平反饋到門(mén)

25、G1的輸入端， 此時(shí)即使ui的觸發(fā)信號(hào)撤除，仍能維持門(mén)G1的低電平輸 出。但是電路的這種狀態(tài)是不能長(zhǎng)久保持的，所以稱(chēng) 為暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)時(shí)，uo10，uo21。 第35頁(yè)/共51頁(yè) ui C uA 1 (a) 電路 (b) 波形 uo2 R G1G2 uo1 VDDui uo1 uA uo2 t t t t VDD VDD 0 0 0 0 tP 1 0 01 1 （3）電容充電使電路由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài) 在暫穩(wěn)態(tài)期間，VDD經(jīng)R和G1的導(dǎo)通工作管對(duì)C充電，隨著充電的進(jìn)行，C上的電荷逐漸增多，使uA升高。當(dāng)uA上升到閾值電壓UT時(shí)，G2的輸出uo2由1變?yōu)?。由于這時(shí)G1輸入觸發(fā)信號(hào)已經(jīng)過(guò)去，G

26、1的輸出狀態(tài)只由uo2決定，所以G1又返回到穩(wěn)定的高電平輸出。uA隨之向正方向跳變，加速了G2的輸出向低電平變化。最后使電路退出暫穩(wěn)態(tài)而進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，此時(shí)uo11，uo20。 脈沖寬度：tp=0.7RC 第36頁(yè)/共51頁(yè) ui C uA 1 1 uo2 R G1 G2 uo1 VDD C1 R1 電路的改進(jìn)電路的改進(jìn) 當(dāng)ui的寬度很寬時(shí)，可在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端 加一個(gè)RC微分電路，否則，在電路由暫穩(wěn)態(tài)返回 到穩(wěn)態(tài)時(shí)，由于門(mén)G1被ui封住了，會(huì)使uo2的下降 沿變緩。 第37頁(yè)/共51頁(yè) uA uo2 ui C 1 1 (a) 電路 (b) 波形 R G1 G2 uo1 VDD ui uo1 u

27、A uo2 t t t t VDD VT 0 0 0 0 tP 2、積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 穩(wěn)態(tài)時(shí)，ui1，G1、G2均導(dǎo)通。uo10，uA0，uo20 。ui負(fù)跳變到0時(shí)，G1截止，uo1隨之跳變到1。由于電容 電壓不能躍變，uA仍為0，故門(mén)G2截止，uo2跳變到1。在 G1、G2截止時(shí)，C通過(guò)R和G1的導(dǎo)通管放電，使uA逐漸上 升。當(dāng)uA上升到管子的開(kāi)啟電壓UT時(shí)，如果ui仍為低電平 ，G2導(dǎo)通，uo2變?yōu)?。當(dāng)ui回到高電平后，G1導(dǎo)通，C又 通過(guò)R和G1的導(dǎo)通管充電，電路恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。 第38頁(yè)/共51頁(yè) 1定時(shí)定時(shí) 由于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 能產(chǎn)生一定寬度的矩形輸能產(chǎn)生一定寬度

28、的矩形輸 出脈沖，若利用這個(gè)矩形出脈沖，若利用這個(gè)矩形 脈沖去控制某一個(gè)電路，脈沖去控制某一個(gè)電路， 就可使它在就可使它在tw 時(shí)間內(nèi)動(dòng)作時(shí)間內(nèi)動(dòng)作 或不動(dòng)作。或不動(dòng)作。 ui t O uo t O tW uF tO uFo t O uo ui uF uFo 單單 穩(wěn)穩(wěn) & 第39頁(yè)/共51頁(yè) 2整形整形 由于單穩(wěn)觸發(fā)器一經(jīng)觸發(fā)，電路就進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)由于單穩(wěn)觸發(fā)器一經(jīng)觸發(fā)，電路就進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) ，在暫穩(wěn)態(tài)期間輸出電平的高低與此時(shí)輸入信號(hào)狀態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)期間輸出電平的高低與此時(shí)輸入信號(hào)狀態(tài) 無(wú)關(guān)，其輸出就成為具有一定寬度、一定幅度、邊沿?zé)o關(guān)，其輸出就成為具有一定寬度、一定幅度、邊沿 陡峭的矩形波，如圖所示

29、。陡峭的矩形波，如圖所示。 tW uo t O ui t O 第40頁(yè)/共51頁(yè) 本節(jié)小結(jié)： 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有一個(gè)穩(wěn)態(tài)。由門(mén)電路構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有一個(gè)穩(wěn)態(tài)。由門(mén)電路構(gòu)成 的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和基本的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和基本RS觸發(fā)器在結(jié)構(gòu)上也極為觸發(fā)器在結(jié)構(gòu)上也極為 相似，只有用于反饋的耦合網(wǎng)絡(luò)不同。相似，只有用于反饋的耦合網(wǎng)絡(luò)不同。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以由門(mén)電路構(gòu)成，也可以由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以由門(mén)電路構(gòu)成，也可以由 555定時(shí)器構(gòu)成。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，由一個(gè)暫穩(wěn)定時(shí)器構(gòu)成。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，由一個(gè)暫穩(wěn) 態(tài)過(guò)渡到穩(wěn)態(tài)，其態(tài)過(guò)渡到穩(wěn)態(tài)，其“觸發(fā)觸發(fā)”信號(hào)也是由電路內(nèi)部信號(hào)也是由電路內(nèi)部 電容充（放）電提供的，暫

30、穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間即脈電容充（放）電提供的，暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間即脈 沖寬度也由電路的阻容元件決定。沖寬度也由電路的阻容元件決定。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不能自動(dòng)地產(chǎn)生矩形脈沖，但單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不能自動(dòng)地產(chǎn)生矩形脈沖，但 卻可以把其它形狀的信號(hào)變換成為矩形波，用途卻可以把其它形狀的信號(hào)變換成為矩形波，用途 很廣。很廣。 第41頁(yè)/共51頁(yè) C R1 uc 8 4 7 3 6 555 2 5 1 0.01F uo VCC R2 uc uo t t tP1 tP2 0 VCC/3 2VCC/3 0 (a) 電路 (b) 工作波形 1 1、由、由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器 接通VCC后，VCC經(jīng)

31、R1和R2對(duì)C充電。當(dāng)uc上升到2VCC/3時(shí)，uo=0，T導(dǎo)通，C通過(guò)R2和T放電，uc下降。當(dāng)uc下降到VCC/3時(shí)，uo又由0變?yōu)?，T截止，VCC又經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。如此重復(fù)上述過(guò)程，在輸出端uo產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。 7.6 7.6 多諧振蕩器多諧振蕩器 第42頁(yè)/共51頁(yè) C R1 uc 8 4 7 3 6 555 2 5 1 0.01F uo VCC R2 uc uo t t tP1 tP2 0 VCC/3 2VCC/3 0 (a) 電路 (b) 工作波形 第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度 tp1，即 uc從 VCC/3充電上升到 2VCC/3所需的時(shí)間： tp10.7(R1+R2)C

32、 第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度tp2，即uc從2V CC/3放電下降到VCC/3所需的時(shí)間： tp20.7R2C 振蕩周期：Ttp1tp20.7(R12R2)C 第43頁(yè)/共51頁(yè) 2 2、RC環(huán)形多諧振蕩器環(huán)形多諧振蕩器 0 (a) 電路圖 & & ui1 ui2 uo2 ui3 uo R RS C uo (ui1) uo2 ui3 t t t t (b) 波形圖 0 0 0 G1 G2 & G3 ui2 (uo1) UT t1 t2 t3 第44頁(yè)/共51頁(yè) 0 (a) 電路圖 & & ui1 ui2 uo2 ui3 uo R RS C uo (ui1) uo2 ui3 t t t t (b)

33、波形圖 0 0 0 G1 G2 & G3 ui2 (uo1) UT t1 t2 t3 在t1時(shí)刻，ui1（uo）由0變?yōu)?，于是uo1（ui2）由1變?yōu)?，uo2由0變?yōu)?。由于電容電壓不能躍變，故ui3必定跟隨ui2發(fā)生負(fù)跳變。這個(gè)低電平保持uo為1，以維持已進(jìn)入的這個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。 在這個(gè)暫穩(wěn)態(tài)期間，uo2（高電平）通過(guò)電阻R對(duì)電容C充電，使ui3逐漸上升。在t2時(shí)刻，ui3上升到門(mén)電路的閾值電壓UT，使uo（ui1）由1變?yōu)?，uo1（ui2）由0變?yōu)?，uo2由1變?yōu)?。同樣由于電容電壓不能躍變，故ui3跟隨ui2發(fā)生正跳變。這個(gè)高電平保持uo為0。至此，第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，電路進(jìn)入第二個(gè)暫穩(wěn)

34、態(tài)。 第一暫穩(wěn)態(tài)及其自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的工作過(guò)程 第45頁(yè)/共51頁(yè) 0 (a) 電路圖 & & ui1 ui2 uo2 ui3 uo R RS C uo (ui1) uo2 ui3 t t t t (b) 波形圖 0 0 0 G1 G2 & G3 ui2 (uo1) UT t1 t2 t3 第二暫穩(wěn)態(tài)及其自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的工作過(guò)程 在t2時(shí)刻，uo2變?yōu)榈碗娖?，電容C開(kāi)始通過(guò)電阻R放電。隨著放電的進(jìn)行，ui3逐漸下降。在t3時(shí)刻，ui3下降到UT，使uo（ui1）又由0變?yōu)?，第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，電路返回到第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，又開(kāi)始重復(fù)前面的過(guò)程。 造成振蕩器自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的原因是電容 C的充放電。 振 蕩 周 期 為 ： T 2.2RC 第46頁(yè)/共51頁(yè) ui1 uo1 ui2 uo 0 (a) 電路圖 & & R C uo ui1 t t t (b) 波形圖 0 0 G1 G2 ui2 (uo1) UT t1 t2 t3 3 3、CMOS多諧振蕩器多諧振蕩器 在t1時(shí)刻， uo由0變?yōu)?，由于電容電壓不能躍變，故ui1必定跟隨uo發(fā)生正跳變，于是ui2（uo1）由1變?yōu)?。這個(gè)低電平保持uo為1，以維持已進(jìn)入的這個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在這個(gè)暫穩(wěn)態(tài)期間，電容C通過(guò)電阻R放電，使ui1逐漸下降。在t2時(shí)刻，ui1下降到門(mén)電路的開(kāi)啟