九年級(jí)脈沖單元電路

1、*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路第9章 脈沖單元電路 概述概述脈沖單元電路脈沖單元電路555定時(shí)器及其應(yīng)用定時(shí)器及其應(yīng)用*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路脈沖信號(hào)：指突然變化的電壓或電流。脈沖電路的研究重點(diǎn)：波形分析。數(shù)字電路的研究重點(diǎn)：邏輯功能。 獲得脈沖波形的方法主要有兩種：1利用脈沖振蕩電路產(chǎn)生；2是通過(guò)整形電路對(duì)已有的波形進(jìn)行整形、變換，使之符合系統(tǒng)的要求。 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路脈沖信號(hào)：脈沖信號(hào)：狹義地說(shuō)，脈沖信號(hào)是指一種持續(xù)時(shí)間極短的電壓或電流波形。從廣義上講，凡不具有連續(xù)正弦波形狀的信號(hào)，幾乎都可以通稱為電脈沖信號(hào)。 （a）方波（b）矩形波（c）尖頂脈沖（d）鋸齒

2、波（e）鐘形脈沖 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路實(shí)際的矩形脈沖波形T：為脈沖信號(hào)的周期；為脈沖信號(hào)的周期； Vm： 脈沖信號(hào)的幅度；脈沖信號(hào)的幅度；tr：脈沖信號(hào)的上升時(shí)間（前沿），它是指脈沖信號(hào)由脈沖信號(hào)的上升時(shí)間（前沿），它是指脈沖信號(hào)由0.1Vm上升至上升至0.9Vm所經(jīng)歷的時(shí)間；所經(jīng)歷的時(shí)間；tf：脈沖信號(hào)的下降時(shí)間（后延），它是指脈沖信號(hào)由脈沖信號(hào)的下降時(shí)間（后延），它是指脈沖信號(hào)由0.9Vm下降至下降至0.1Vm所經(jīng)歷的時(shí)間；所經(jīng)歷的時(shí)間；tw：是脈沖信號(hào)持續(xù)時(shí)間（脈寬），它是指脈沖信號(hào)從上是脈沖信號(hào)持續(xù)時(shí)間（脈寬），它是指脈沖信號(hào)從上升至升至0.5Vm處到又下降到處到又下降到

3、0.5Vm之間的時(shí)間間隔；之間的時(shí)間間隔；脈沖休止期：脈沖休止期：在一個(gè)周期中在一個(gè)周期中(T-t w)的值。的值。 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路脈沖電路：用來(lái)產(chǎn)生和處理脈沖信號(hào)的電路。常用的有脈沖波形的產(chǎn)生、變換、整形等電路。脈沖電路可以用分立晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管作為開(kāi)關(guān)和RC或RL電路構(gòu)成，也可以由集成門電路或集成運(yùn)算放大器和RC充、放電電路構(gòu)成。*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器主要用途：把變化緩慢的信號(hào)波形變換為邊沿陡峭的矩形波。 特點(diǎn)：電路有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。兩種穩(wěn)定狀態(tài)的維持和轉(zhuǎn)換完全取決于外加觸發(fā)信號(hào)。觸發(fā)方式：電平觸發(fā)電壓傳輸特性特殊，電路有兩個(gè)轉(zhuǎn)換電平（

4、上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT+和下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT）。 狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時(shí)有正反饋過(guò)程，從而輸出邊沿陡峭的矩形脈沖。 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路1.工作原理工作原理 設(shè)設(shè)CMOS反相器的閾值電壓反相器的閾值電壓VTH=VDD/2，輸入信號(hào)，輸入信號(hào)uI為三角波。為三角波。 一一. 用兩級(jí)用兩級(jí)CMOS反相器電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器反相器電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 I10,1,0,ITHOOvvvvv（）時(shí)，第一種穩(wěn)態(tài)；11vIR2R1G1G2vIvOvO (b) 工作波形 t t 0 0 (a) 電路 vT+vT-vIvO*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路1.工作原理工作原理 11vIR2R1G1G2vI

5、vOvO (b) 工作波形 t t 0 0 (a) 電路 vT+vT-vIvOI2ITH12121I2THITHTH12222,V0,1,RRRRRVVVV ,V1VRRRRIIOOITTvvvRvvvvvR （ ）， 當(dāng)時(shí)，改變?yōu)榈诙N穩(wěn)態(tài)；此時(shí) ， 一一. 用兩級(jí)用兩級(jí)CMOS反相器電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器反相器電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路11vIR2R1G1G2vIvOvO (b) 工作波形 t t 0 0 (a) 電路 vT+vT-vIvODDI1ITH12I1TH121I12TH1121211211ITHV2V22223,V1,0,RRVR +R -R )

6、VR +R )VV,RRRRRR2VVVVV(1)VRRRRTHDDIIIOODDIIDDTDDTHTHvvvvRvvvvvvvRvRRRR（ ），當(dāng)時(shí)，又回到第二種穩(wěn)態(tài)；此時(shí)，(一一. 用兩級(jí)用兩級(jí)CMOS反相器電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器反相器電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 1.工作原理工作原理 又回到第一種穩(wěn)態(tài)*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平VT+ 下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平VT 一一. 用兩級(jí)用兩級(jí)CMOS反相器電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器反相器電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 2.工作波形與電壓傳輸特性 3.重要參數(shù)：12VRT HRTT +T -VV- V= 2*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路&uI1

7、uO11uOR2VR1uIG2G1uO二二. 用用TTL門構(gòu)成的施密特觸發(fā)器門構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 OLDIVRRRVuu22111其中，其中，UD為二極管的導(dǎo)通壓降。當(dāng)為二極管的導(dǎo)通壓降。當(dāng)uI上升到門電路的閾值電壓上升到門電路的閾值電壓Vth時(shí)，由于時(shí)，由于uI1的電壓還低于的電壓還低于Vth，電路仍然保持這個(gè)狀態(tài)不變；，電路仍然保持這個(gè)狀態(tài)不變； 隨著隨著uI的繼續(xù)升高，當(dāng)?shù)睦^續(xù)升高，當(dāng)uI1也也上升到上升到Vth時(shí)，電路將產(chǎn)生如下正反饋過(guò)程：時(shí)，電路將產(chǎn)生如下正反饋過(guò)程： 假設(shè)在接通電源后，電路輸入為低電平假設(shè)在接通電源后，電路輸入為低電平uI =VoL，則電路處于如下?tīng)顟B(tài)：，則電路處于

8、如下?tīng)顟B(tài)：uo=VoH，uo=VoL。當(dāng)。當(dāng)uI逐步上升，使二極管逐步上升，使二極管D導(dǎo)通，導(dǎo)通， uI 1的電壓為：的電壓為： D*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路&uI1uO11uOR2VR1uIG2G1uO二二. 用用TTL門構(gòu)成的施密特觸發(fā)器門構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 uI uI1 uO uO結(jié)果使電路的狀態(tài)迅速翻轉(zhuǎn)為：uO=UOL，uO=UOH，這是電路的另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。那么這一時(shí)刻的輸入電壓uI就是電路的正向閾值電壓VT+，此時(shí)uI=VT+，uI1=Vth，得： thDTVRRVV)/1 (21當(dāng)uI從VT+再升高時(shí)，電路的狀態(tài)不會(huì)發(fā)生改變。D*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路&uI1u

9、O11uOR2VR1uIG2G1uO二二. 用用TTL門構(gòu)成的施密特觸發(fā)器門構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 當(dāng)uI從高電平下降時(shí)，只要下降到uI=Vth，由于電路中的正反饋?zhàn)饔?，電路狀態(tài)立刻發(fā)生翻轉(zhuǎn)，回到初始的穩(wěn)定狀態(tài)?？梢?jiàn)，電路的負(fù)向閾值電壓VT-=Vth。所以該電路的回差電壓為thDTTTVRRVVVV21因此，通過(guò)改變電阻R1和R2的比值，可以調(diào)整回差電壓。 D*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路 由于性能穩(wěn)定，所以在數(shù)字系統(tǒng)中集成施密特觸發(fā)器被由于性能穩(wěn)定，所以在數(shù)字系統(tǒng)中集成施密特觸發(fā)器被廣泛采用。目前，各廠家已經(jīng)生產(chǎn)出多種單片集成的施密特廣泛采用。目前，各廠家已經(jīng)生產(chǎn)出多種單片集成的施密特觸發(fā)器

10、產(chǎn)品。觸發(fā)器產(chǎn)品。 74LS132是一種典型的集成施密特觸發(fā)器。是一種典型的集成施密特觸發(fā)器。74LS132內(nèi)內(nèi)部包括四個(gè)相互獨(dú)立的兩輸入施密特觸發(fā)器，每一個(gè)觸發(fā)器部包括四個(gè)相互獨(dú)立的兩輸入施密特觸發(fā)器，每一個(gè)觸發(fā)器都是以基本的施密特觸發(fā)電路為基礎(chǔ)，在輸入端增加了與的都是以基本的施密特觸發(fā)電路為基礎(chǔ)，在輸入端增加了與的功能，功能， 在輸出端增加反向器，因此將其稱為施密特觸發(fā)的與在輸出端增加反向器，因此將其稱為施密特觸發(fā)的與非門，引腳排列和內(nèi)部邏輯圖及其邏輯符號(hào)如圖所示。非門，引腳排列和內(nèi)部邏輯圖及其邏輯符號(hào)如圖所示。三三. 集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路集

11、成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器74LS132(a) 74LS132的引腳排列和內(nèi)部邏輯圖；的引腳排列和內(nèi)部邏輯圖； (b) 施密特觸發(fā)與非門的邏輯符號(hào)施密特觸發(fā)與非門的邏輯符號(hào)(b) &YAB(a)1234567A1B1Y1A2B2Y2GND & &141312111098 & &UCCA4B4Y4A3B3Y3*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路1. 波形變換 將變化緩慢的波形變換成矩形波（如將三角波或正弦波將變化緩慢的波形變換成矩形波（如將三角波或正弦波變換成同周期的矩形波）。變換成同周期的矩形波）。四四. 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路2. 脈沖整形

12、在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變，或者在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變，或者邊沿產(chǎn)生振蕩等。通過(guò)施密特觸發(fā)器整形，可以獲得比較理邊沿產(chǎn)生振蕩等。通過(guò)施密特觸發(fā)器整形，可以獲得比較理想的矩形脈沖波形。想的矩形脈沖波形。 四四. 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用波形波形畸變畸變邊沿邊沿振蕩振蕩*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路3. 脈沖鑒幅 將一系列幅度各異的脈沖信號(hào)加到施密特觸發(fā)器的輸入端，將一系列幅度各異的脈沖信號(hào)加到施密特觸發(fā)器的輸入端，只有那些幅度大于只有那些幅度大于UT+的脈沖才會(huì)在輸出端產(chǎn)生輸出信號(hào)。的脈沖才會(huì)在輸出端產(chǎn)生輸出信號(hào)?？梢?jiàn)，施密特觸發(fā)器具有

13、脈沖鑒幅能力?？梢?jiàn)，施密特觸發(fā)器具有脈沖鑒幅能力。 四四. 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路施密特觸發(fā)器是具有滯后特性的數(shù)字傳輸門。特點(diǎn)： 電路具有兩個(gè)閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓，二者的差值稱為回差。輸出電平的變化滯后于輸入，形成回環(huán)。與雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不同，施密特觸發(fā)器屬于“電平觸發(fā)”型電路，不依賴于邊沿陡峭的脈沖。 狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時(shí)有正反饋過(guò)程，從而輸出邊沿陡峭的矩形脈沖。 小結(jié)小結(jié)*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路P404： 6關(guān)鍵:這一章講的不是邏輯電路，而是脈沖電路，分析脈沖電路時(shí)使用的是分析非線性電路過(guò)渡過(guò)程的方法，而且在

14、分析電路時(shí)必須考慮集成電路在不同工作狀態(tài)下輸入端和輸出端的等效電路。 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器主要用途：用于定時(shí)、整形以及延時(shí)等。特點(diǎn)：電路有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在外來(lái)觸發(fā)脈沖作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)是一個(gè)不能長(zhǎng)久保持的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)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)間與觸發(fā)脈沖無(wú)關(guān)，僅決定于電路本身的參數(shù)。*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路1.工作原理工作原理 一一. 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 &uO1udCduICG1uI2RdR1G2uO（1）沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路工作在穩(wěn)態(tài)VI為高電平。因?yàn)殚TG2的輸入端經(jīng)電阻R接地

15、，V2為為0，因此Vo為為1；門G1的兩個(gè)輸入均為1，其輸出Vo1為為0，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)：Vo10，Vo1。*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路1.工作原理工作原理 一一. 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 &uO1udCduICG1uI2RdR1G2uO（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Vi到來(lái)時(shí)， V1=0，G1輸出Vo1由0變?yōu)?。由于電容電壓不能躍變，V2也隨之跳變到高電平，使門G2的輸出Vo變?yōu)?。這個(gè)低電平反饋到門G1的輸入端，此時(shí)即使Vi的觸發(fā)信號(hào)撤除，仍能維持門G1的高電平輸出。但是電路的

16、這種狀態(tài)是不能長(zhǎng)久保持的，所以稱為暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)時(shí)，Vo11，Vo0。*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路1.工作原理工作原理 一一. 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 &uO1udCduICG1uI2RdR1G2uO（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，Vo1經(jīng)R對(duì)C充電，隨著充電的進(jìn)行，C上的電荷逐漸增多，使V2降低。當(dāng)V2下降到閾值電壓1.4V時(shí)，G2的輸出Vo2由0變?yōu)?。由于這時(shí)G1輸入觸發(fā)信號(hào)已經(jīng)過(guò)去，G1的輸出狀態(tài)只由Vo2決定，所以G1又返回到穩(wěn)定的低電平輸出。V01隨之向負(fù)方向跳變，加速了G2的輸入向低電平變化。最后使電路退出暫穩(wěn)態(tài)而進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，此時(shí)Vo10

17、，Vo1。*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路2.參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算 一一. 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 （1）輸出脈沖寬度tw：就是暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間。根據(jù)u uI2I2的波形可以計(jì)算出： tw 0.7RC（2） 恢復(fù)時(shí)間tre ：暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電路需要一段時(shí)間恢復(fù)到初始狀態(tài)。一般，恢復(fù)時(shí)間tre為（35）放電時(shí)間常數(shù)（通常放電時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于RC）。 （3）最高工作頻率fmax（或最小工作周期Tmin）：設(shè)觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間間隔為T，為了使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠正常工作，應(yīng)當(dāng)滿足Ttw +tre的條件，即Tmin= tw +tre。因此，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的最高工作頻率為 fmax = 1/ Tmin

18、= 1/（tw +tre） *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路3.對(duì)輸入觸發(fā)脈沖寬度的要求對(duì)輸入觸發(fā)脈沖寬度的要求 一一. 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 在使用微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時(shí)，輸入觸發(fā)脈沖uI的寬度tw1應(yīng)小于輸出脈沖的寬度tw，即tw1tw，否則電路不能正常工作。如出現(xiàn)tw1tw的情況時(shí)，可在觸發(fā)信號(hào)源uI和G1輸入端之間接入一個(gè)RC微分電路。 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路1.工作原理工作原理 二二. 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 （1）對(duì)于CMOS門電路，通?？梢越频卣J(rèn)為VOH = VCC、VOL= 0， 而且VTHVCC/2。在沒(méi)有外來(lái)觸發(fā)脈沖時(shí)（uI為低電

19、平）電路處于穩(wěn)定狀態(tài)：uO1= uO = uOH，電容C上充有電壓，即uI2 =VOH。1uIuO1RCuI2&uOG1G2*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路1.工作原理工作原理 二二. 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 （2）當(dāng)有一個(gè)正向脈沖加到電路輸入端時(shí)，G1門的輸出uO1從高電平下跳到低電平Uol，由于電容上的電壓不能突變，uI2仍為高電平，從而使uO變?yōu)榈碗娖?，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。（3）在暫穩(wěn)態(tài)期間，電容C將通過(guò)R放電，隨著放電過(guò)程的進(jìn)行，uI2的電壓逐漸下降，當(dāng)下降到閾值電平Uth時(shí)，uO跳回到高電平；等到觸發(fā)脈沖消失后（uI變?yōu)榈碗娖剑瑄O1也恢復(fù)為高電平，uO保持高電平不變，

20、同時(shí)uO1開(kāi)始通過(guò)電阻R對(duì)電容C充電，一直到uI2的電壓升高到高電平為止，電路又恢復(fù)到初始的穩(wěn)定狀態(tài)。1uIuO1RCuI2&uOG1G2*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路 與微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器相比， 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的抗干擾能力較強(qiáng)。因?yàn)閿?shù)字電路中的干擾多為尖峰脈沖的形式（幅度較大而寬度極窄），而當(dāng)觸發(fā)脈沖的寬度小于輸出脈沖寬度時(shí)， 電路不會(huì)產(chǎn)生足夠?qū)挾鹊妮敵雒}沖。 從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)， 為了使積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器正常工作， 必須保證觸發(fā)脈沖的寬度大于輸出脈沖的寬度。另外，由于電路中不存在正反饋過(guò)程， 所以使輸出脈沖的上升沿波形較差，為此可以在電路的輸出端再加一級(jí)非門以改善輸出波形。 二二.

21、積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 2.特點(diǎn)特點(diǎn) *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路 目前在TTL和COMS集成電路產(chǎn)品中都有單片集成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。這種集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器除了少數(shù)用于定時(shí)的電阻、電容需要外接以外，其它電路都集成在一個(gè)芯片上，而且電路還附加了上升沿與下降沿觸發(fā)控制功能，有的還帶有清零功能， 具有溫度穩(wěn)定性好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。下面我們對(duì)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中的典型產(chǎn)品74121的功能和使用方法作簡(jiǎn)要的介紹。 三三. 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路74121是一種不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它既可采用上升沿觸發(fā)，又可采

22、用下降沿觸發(fā)，其內(nèi)部還設(shè)有定時(shí)電阻Rint(約為2k)。 74121電路的功能表 74121的電路符號(hào) 觸發(fā)輸入端 輸出端 外接定時(shí)元件引腳 內(nèi)部電阻引腳 三三. 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路（1）觸發(fā)方式）觸發(fā)方式 由74121的功能表可知， 觸發(fā)信號(hào)可以加在A1、A2或B中的任意一端。其中A1、A2端是下降沿觸發(fā)， B端是上升沿觸發(fā)。 觸發(fā)方式可以概括為以下三種： 在A1或A2端用下降沿觸發(fā)，這時(shí)要求另外兩個(gè)輸入端必須為高電平； A1和A2端同時(shí)用下降沿觸發(fā)，并且B端為高電平； 在B端用上升沿觸發(fā)，同時(shí)A1和A2中至少有一個(gè)是低電平。（2）定時(shí)）定時(shí)

23、集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121的輸出脈沖寬度取決于定時(shí)電阻和定時(shí)電容的大小。定時(shí)電容接在74121的10、11腳之間，如果使用的是電解電容，10腳Cext接電容的正極。三三. 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路74121的外部連接方法圖(a) 使用內(nèi)部電阻(上升沿觸發(fā))； (b) 使用外接電阻(下降沿觸發(fā))74121GNDA1A2BCext5437Rext/CextRintUCCCext1011914UCCQ61Q(a)74121GNDA1A2BCext5437Rext/CextRintUCCCext1011914UCCQ61Q(b)UCCRext三三. 集成單穩(wěn)

24、態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路（3） 74121具有不可重觸發(fā)性具有不可重觸發(fā)性 根據(jù)觸發(fā)特性，集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以分為可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和不可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器兩種。這兩種觸發(fā)器的主要區(qū)別是：可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在暫穩(wěn)態(tài)期間，只要有新的觸發(fā)脈沖作用，電路就會(huì)被重新觸發(fā)，使電路的暫穩(wěn)態(tài)過(guò)程延長(zhǎng)； 而不可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在暫穩(wěn)態(tài)期間，將不接受新的觸發(fā)脈沖的作用，只有當(dāng)其返回到穩(wěn)態(tài)后，才會(huì)被觸發(fā)脈沖重新觸發(fā)。 74121屬于不可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 三三. 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路不可重復(fù)觸發(fā)型與可重復(fù)觸發(fā)型圖（圖（a）

25、為不可重復(fù)型觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)）為不可重復(fù)型觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。該電路在觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)觸發(fā)器。該電路在觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)期間如再次受到觸發(fā)，對(duì)原暫態(tài)期間如再次受到觸發(fā)，對(duì)原暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間沒(méi)有影響，輸出脈沖寬穩(wěn)態(tài)時(shí)間沒(méi)有影響，輸出脈沖寬度度tw仍從第一次觸發(fā)開(kāi)始計(jì)算。仍從第一次觸發(fā)開(kāi)始計(jì)算。圖（圖（b）為可重復(fù)觸發(fā)型單穩(wěn)態(tài)）為可重復(fù)觸發(fā)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。該電路在觸發(fā)進(jìn)入暫觸發(fā)器。該電路在觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)期間如再次被觸發(fā)，則輸穩(wěn)態(tài)期間如再次被觸發(fā)，則輸出脈沖寬度可在此前暫穩(wěn)態(tài)時(shí)出脈沖寬度可在此前暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間的基礎(chǔ)上再展寬間的基礎(chǔ)上再展寬tw。 因此，采用可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時(shí)能比較方便地得因此，采用可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

26、時(shí)能比較方便地得到持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)的輸出脈沖寬度。到持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)的輸出脈沖寬度。*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路1. 脈沖延時(shí)單穩(wěn)電路的延時(shí)作用 如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時(shí)間，可利用單穩(wěn)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 u uO O的下降沿比的下降沿比u uI I的下降沿延遲了的下降沿延遲了t tw w的時(shí)間。的時(shí)間。 四四. 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產(chǎn)生一定寬度tw的矩形脈沖，利用這個(gè)脈沖去控制某一電路，則可使它在tw時(shí)間內(nèi)動(dòng)作(或者不動(dòng)作)。 四四. 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用 2. 脈沖定時(shí)*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

27、小結(jié)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器小結(jié)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有一個(gè)穩(wěn)態(tài)。由門電路構(gòu)成的單穩(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)態(tài)過(guò)渡到穩(wěn)態(tài)，其“觸發(fā)”信號(hào)也是由電路內(nèi)部電容充（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。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，用途很廣。*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路多諧振蕩器多諧振蕩器主要用途：矩形波發(fā)生器特點(diǎn)：多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。通過(guò)電容的充電和放電，使兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)相互交替，從而產(chǎn)生自激振

28、蕩，無(wú)需外觸發(fā)。輸出周期性的矩形脈沖信號(hào)，由于含有豐富的諧波分量，故稱作多諧振蕩器。*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路一一. .對(duì)稱式多諧振蕩器對(duì)稱式多諧振蕩器 1. 電路組成由兩個(gè)TTL反相器經(jīng)電容交叉耦合而成。通常令C1=C2=C，R1=R2=RF。為了使靜態(tài)時(shí)反相器工作在轉(zhuǎn)折區(qū)，具有較強(qiáng)的放大能力，應(yīng)滿足ROFFRFRON的條件。 圖9-20對(duì)稱式多諧振蕩器 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路2.工作原理 假定接通電源后，由于某種原因使uI1有微小正跳變，則必然會(huì)引起如下的正反饋過(guò)程 ： 使uO1迅速跳變?yōu)榈碗娖?、uO2迅速跳變?yōu)楦唠娖剑娐愤M(jìn)入第一暫穩(wěn)態(tài)。此后，uO2的高電平對(duì)C1電容

29、充電使uI2升高，電容C2放電使uI1降低。由于充電時(shí)間常數(shù)小于放電時(shí)間常數(shù)，所以充電速度較快，uI2首先上升到G2的閾值電壓UTH，并引起如下的正反饋過(guò)程： *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路使uO2迅速跳變?yōu)榈碗娖?、uO1迅速跳變?yōu)楦唠娖?，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)。此后，C1放電、C2充電，C2充電使uI1上升，會(huì)引起又一次正反饋過(guò)程，電路又回到第一暫穩(wěn)態(tài)。這樣，周而復(fù)始，電路不停地在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間振蕩，輸出端產(chǎn)生了矩形脈沖。 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路圖9-21 對(duì)稱式多諧振蕩器的工作波形 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路3.主要參數(shù) 矩形脈沖的振蕩周期為 T1.4RFC當(dāng)取RF1k

30、、CI00 pF100 F時(shí)，則該電路的振蕩頻率可在幾赫到幾兆赫的范圍內(nèi)變化。*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路二、二、環(huán)形振蕩器環(huán)形振蕩器 1. 最簡(jiǎn)單的環(huán)形振蕩器 圖9-22 環(huán)形振蕩器 (a) 電路 (b) 工作波形利用集成門電路的傳輸延遲時(shí)間，將奇數(shù)個(gè)反相器首尾相連便可構(gòu)成最簡(jiǎn)單的環(huán)形振蕩器。該電路沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)。 如此周而復(fù)始，便產(chǎn)生了自激振蕩。振蕩周期T=6tpd。 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路2. CMOS反相器構(gòu)成的多諧振蕩器 R的選擇應(yīng)使G1工作在電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)。此時(shí)，由于uO1即為uI2，G2也工作在電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)，若uI有正向擾動(dòng)，必然引起下述正反饋過(guò)程：

31、 圖9-25 CMOS反相器構(gòu)成的多諧振蕩器 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路使uO1迅速變成低電平，而uO2迅速變成高電平，電路進(jìn)入第一暫穩(wěn)態(tài)。此時(shí)，電容C通過(guò)R放電，然后uO2向C反向充電。隨著電容C的的放電和反向充電，uI不斷下降，達(dá)到uIUTH時(shí)，電路又產(chǎn)生一次正反饋過(guò)程： 從而使uO1迅速變成高電平，uO2迅速變成低電平，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)。此時(shí)，uO1通過(guò)R向電容C充電。 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路隨著電容C的不斷充電，uI不斷上升，當(dāng)uIUTH時(shí)，電路又迅速跳變?yōu)榈谝粫悍€(wěn)態(tài)。如此周而復(fù)始，電路不停地在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間轉(zhuǎn)換，電路將輸出矩形波。 振蕩周期為 T1.4RC圖9-

32、26CMOS反相器構(gòu)成多諧振蕩器的工作波形 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路三、三、石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 前面介紹的多諧振蕩器的一個(gè)共同特點(diǎn)就是振蕩頻率不穩(wěn)定，容易受溫度、電源電壓波動(dòng)和RC參數(shù)誤差的影響。而在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖信號(hào)常用作時(shí)鐘信號(hào)來(lái)控制和協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作。因此，控制信號(hào)頻率不穩(wěn)定會(huì)直接影響到系統(tǒng)的工作，顯然，前面討論的多諧振蕩器是不能滿足要求的，必須采用頻率穩(wěn)定度很高的石英晶體多諧振蕩器。 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路石英晶體的阻抗頻率特性圖 石英晶體具有很好的選頻特性。當(dāng)振蕩信號(hào)的頻率和石英晶體的固有諧振頻率fo相同時(shí)，石英晶體呈現(xiàn)很低的阻抗，信號(hào)很容易通

33、過(guò)，而其它頻率的信號(hào)則被衰減掉。*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路因此，將石英晶體串接在多諧振蕩器的回路中就可組成石英晶體振蕩器，這時(shí)，振蕩頻率只取決于石英晶體的固有諧振頻率fo，而與RC無(wú)關(guān)。圖9-27石英晶體振蕩器電路 在對(duì)稱式多諧振蕩器的基礎(chǔ)上，串接一塊石英晶體，就可以構(gòu)成一個(gè)石英晶體振蕩器電路。該電路將產(chǎn)生穩(wěn)定度極高的矩形脈沖，其振蕩頻率由石英晶體的串聯(lián)諧振頻率fo決定。 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路 多諧振蕩器多諧振蕩器 多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，不需要外加輸入信號(hào)，就可以自動(dòng)地產(chǎn)生出矩形脈沖。多諧振蕩器可以由門電路構(gòu)成，也可以由555定時(shí)器構(gòu)成。由門電路構(gòu)成的多諧振蕩器和

34、基本RS觸發(fā)器在結(jié)構(gòu)上極為相似，只是用于反饋的耦合網(wǎng)絡(luò)不同。RS觸發(fā)器具有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，所以又稱為無(wú)穩(wěn)電路。在多諧振蕩器中，由一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，其“觸發(fā)”信號(hào)是由電路內(nèi)部電容充（放）電提供的，因此無(wú)需外加觸發(fā)脈沖。多諧振蕩器的振蕩周期與電路的阻容元件有關(guān)。*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路9.3 555定時(shí)器定時(shí)器為數(shù)字模擬混合集成電路?？僧a(chǎn)生精確的時(shí)間延遲和振蕩，內(nèi)部有3個(gè)5K的電阻分壓器，故稱555。在波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)1. 電路組成電阻分

35、壓器電壓比較器基本RS觸發(fā)器放電管T緩沖器*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)1. 電路組成（1） 電阻分壓器：由3個(gè)5k的電阻R組成，為電壓比較器C1和C2提供基準(zhǔn)電壓。 （2） 基本RS觸發(fā)器其置0和置1端為低電平有效觸發(fā)。R是低電平有效的復(fù)位輸入端。正常工作時(shí)，必須使R處于高電平。 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)1. 電路組成（3） 電壓比較器C1和C2。當(dāng)UU時(shí)， UC輸出高電平，反之則輸出低電平。CO為控制電壓輸入端。當(dāng)CO懸空時(shí)，UR12/3VCC，UR21/3VCC。當(dāng)COUCO時(shí)，UR1UCO，UR21/2UCO

36、。TH稱為高觸發(fā)端，TR稱為低觸發(fā)端。 *脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)1. 電路組成（4） 放電管TT是集電極開(kāi)路的三極管。相當(dāng)于一個(gè)受控電子開(kāi)關(guān)。輸出為0時(shí)，T導(dǎo)通，輸出為1時(shí)，T截止。（5）緩沖器緩沖器由G3和G4構(gòu)成，用于提高電路的負(fù)載能力。*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路TH接至反相輸入端，當(dāng)THUR1時(shí)，UC1輸出低電平，使觸發(fā)器置0，故稱為高觸發(fā)端（有效時(shí)置0）； TR接至同相輸入端，當(dāng)TRUR2時(shí)，UC2輸出低電平，使觸發(fā)器置1，故稱為低觸發(fā)端（有效時(shí)置1）。 555定時(shí)器的功能表 定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)2.工作原理*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器將555定時(shí)器的觸發(fā)輸入端和閾值輸入端連在一起并作為外加觸發(fā)信號(hào)uI的輸入端，就構(gòu)成了施密特觸發(fā)器，其電路如圖所示。電路的參考電壓UR1=(2/3)UCC，UR2=(1/3)UCC。*脈沖單元電路 九年級(jí)脈沖單元電路定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器在UI從0開(kāi)始升高的過(guò)程中：當(dāng)UI (1/3)VCC時(shí)，滿足THUR1、 TRUR2，所以電路輸出uO為高電平；當(dāng)(1/3) UCC UI (2/3)UCC時(shí)， 滿足THUR2，555定時(shí)器的狀態(tài)保持不變，uO仍為高電平；當(dāng)UI (2/3)UCC后，滿足THUR1、TRUR2