第8章脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形

1、數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院1第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形8.1 概述概述本章主要介紹在數(shù)字電路中用于脈沖產(chǎn)生和整形的本章主要介紹在數(shù)字電路中用于脈沖產(chǎn)生和整形的幾種基本單元電路。他們是幾種基本單元電路。他們是多諧振蕩器多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和和施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器。表征矩形脈沖波形特性的幾個(gè)主要參數(shù)表征矩形脈沖波形特性的幾個(gè)主要參數(shù)。數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28

2、日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院2 Um T Tw 0.1Um 0.5Um 0.9Um tr tf 矩形脈沖的特性參數(shù)矩形脈沖的特性參數(shù) 脈沖脈沖周期周期T在周期重復(fù)的脈沖在周期重復(fù)的脈沖序序列中，兩個(gè)相鄰脈列中，兩個(gè)相鄰脈沖之間的時(shí)間間隔。沖之間的時(shí)間間隔。脈沖脈沖幅度幅度Um脈沖電壓的最大幅值。脈沖電壓的最大幅值。數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院3 Um T Tw 0.1Um 0.5Um 0.9Um tr tf 矩形脈沖的特性參數(shù)矩形脈沖的特性參數(shù) 脈沖脈沖寬度寬度Tw從脈沖從脈沖前沿上升

3、前沿上升到到0.50.5Um起，至脈沖起，至脈沖后后沿下降沿下降到到0.50.5Um為止的一段時(shí)間。為止的一段時(shí)間。 上升時(shí)間上升時(shí)間t tr r脈沖上升沿從脈沖上升沿從0.10.1Um上升到上升到0.90.9Um所需的所需的時(shí)間。時(shí)間。 數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院4 Um T Tw 0.1Um 0.5Um 0.9Um tr tf 矩形脈沖的特性參數(shù)矩形脈沖的特性參數(shù) 下降時(shí)間下降時(shí)間t tf f脈沖下降沿從脈沖下降沿從0.90.9Um下降到下降到0.10.1Um所需的所需的時(shí)間。時(shí)

4、間。 占空比占空比q脈沖寬度與脈沖周期的比值脈沖寬度與脈沖周期的比值 。 TTqw數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院58.2 連續(xù)矩形脈沖波的產(chǎn)生連續(xù)矩形脈沖波的產(chǎn)生8.2.1 環(huán)形振蕩器環(huán)形振蕩器矩形波中包含著矩形波中包含著豐富的高次諧波豐富的高次諧波，所以，矩形波發(fā)生，所以，矩形波發(fā)生器器( (Square Wave-form Oscillator) )又稱為又稱為多諧振蕩器多諧振蕩器。它。它沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，故又稱沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，故又稱無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

5、。 G1 G2 G3 C RS uo uo1 uo2 100 R 有有 RC 延時(shí)電路的環(huán)形振蕩器延時(shí)電路的環(huán)形振蕩器 A + 數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院6 G1 G2 G3 C RS uo uo1 uo2 100 R 有有 RC 延時(shí)電路的環(huán)形振蕩器延時(shí)電路的環(huán)形振蕩器 A 在在t = 0t1期間，設(shè)輸出電壓期間，設(shè)輸出電壓uo=1，則則 uo1=0，uo2=1。 t t1 0 t uo t t 0 0 0 uo1 uo2 uA UT U U U t2 有延時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形有

6、延時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形 LHHH隨著電容隨著電容C充電的進(jìn)行充電的進(jìn)行UA上升上升。 當(dāng)當(dāng)UAUT時(shí)，時(shí)，uo=0，uo1=1，uo2=0。進(jìn)入進(jìn)入t = t1t2期間。期間。數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院7 G1 G2 G3 C RS uo uo1 uo2 100 R 有有 RC 延時(shí)電路的環(huán)形振蕩器延時(shí)電路的環(huán)形振蕩器 A 在在t = 0t1期間，設(shè)輸出電壓期間，設(shè)輸出電壓uo=1，則則 uo1=0，uo2=1。 t t1 0 t uo t t 0 0 0 uo1 uo2 uA U

7、T U U U t2 有延時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形有延時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形 隨著電容隨著電容C充電的進(jìn)行充電的進(jìn)行UA上升上升。當(dāng)當(dāng)UAUT時(shí)，時(shí)，uo=0，uo1=1，uo2=0。進(jìn)入進(jìn)入t = t1t2期間。期間。HLLL波形中波形中UUOH。數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院8 G1 G2 G3 C RS uo uo1 uo2 100 R 有有 RC 延時(shí)電路的環(huán)形振蕩器延時(shí)電路的環(huán)形振蕩器 A 在在t = t1t2期間，輸出電壓期間，輸出電壓uo=0，則則 uo1=1，uo2=0。

8、t t1 0 t uo t t 0 0 0 uo1 uo2 uA UT U U U t2 有延時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形有延時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形 隨著電容隨著電容C放電的進(jìn)行放電的進(jìn)行UA下降下降。當(dāng)當(dāng)UAUT時(shí)，時(shí)，uo=1，uo1=0，uo2=1。返回返回t = 0t1期間時(shí)的情形。期間時(shí)的情形。HLLL波形中波形中UUOH。 數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院9RS100為為輸入端串接保護(hù)電阻，輸入端串接保護(hù)電阻，R+ +RS關(guān)門電阻關(guān)門電阻( (2k2k) )。 G1 G2 G3 C

9、RS uo uo1 uo2 100 R 有有 RC 延時(shí)電路的環(huán)形振蕩器延時(shí)電路的環(huán)形振蕩器 A t t1 0 t uo t t 0 0 0 uo1 uo2 uA UT U U U t2 有延時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形有延時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形 HLLL 數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院10計(jì)算振蕩周期：計(jì)算振蕩周期： t t1 0 t uo t t 0 0 0 uo1 uo2 uA UT U U U t2 有延時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形有延時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形 計(jì)算振蕩周期的計(jì)算振蕩周期的根據(jù)

10、是波根據(jù)是波形圖，方法是電路理論的三要形圖，方法是電路理論的三要素法素法。計(jì)算上升段計(jì)算上升段ur(t)：)e-(1(0)-)(0)(t)rrrrtuuuuT1r)(UtuTrrr1-)(0)-)(lnUuuut)e-(1(0)-)(0)1rrrTtuuuUur(t)數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院11計(jì)算振蕩周期：計(jì)算振蕩周期： t t1 0 t uo t t 0 0 0 uo1 uo2 uA UT U U U t2 有延時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形有延時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形 計(jì)算振蕩周期的計(jì)

11、算振蕩周期的根據(jù)是波根據(jù)是波形圖，方法是電路理論的三要形圖，方法是電路理論的三要素法素法。計(jì)算下降計(jì)算下降uf(t)：tuuuue)(-(0)(t)ffffT2f)(UtuTfff2-)(0)-)(lnUuuut2e)(-(0)(fffTtuuuUuf(t)數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院12 G1 G2 G3 C RS uo uo1 uo2 100 R 有有 RC 延時(shí)電路的環(huán)形振蕩器延時(shí)電路的環(huán)形振蕩器 A t t1 0 t uo t t 0 0 0 uo1 uo2 uA UT U U

12、 U t2 有延時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形有延時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形 LHHH Trrr1-)(0)-)(lnUuuutur( (0) )= UT-UOH，ur()()= UOHTOHTOH1-2lnUUUUtur(t)數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院13 G1 G2 G3 C RS uo uo1 uo2 100 R 有有 RC 延時(shí)電路的環(huán)形振蕩器延時(shí)電路的環(huán)形振蕩器 A t t1 0 t uo t t 0 0 0 uo1 uo2 uA UT U U U t2 有延時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形有延

13、時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形 HLLL Tfff2-)(0)-)(lnUuuutuf( (0) )= UT+UOH，uf()()= 0TOHT2lnUUUtuf(t)數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院14 t t1 0 t uo t t 0 0 0 uo1 uo2 uA UT U U U t2 有延時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形有延時(shí)環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器波形 UT=1.4 v, UOH=3 v, =RCT 2.2RCTOHTOH1-2lnUUUUtTOHT2lnUUUtTOHTTOHTOH21-2lnUUUU

14、UUUttT數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院158.2.2 非對(duì)稱式多諧振蕩器非對(duì)稱式多諧振蕩器G1和和G2是是CMOS反相器。反相器。RP為輸入端串聯(lián)保護(hù)電阻。為輸入端串聯(lián)保護(hù)電阻。CMOS反相器的閾值電平反相器的閾值電平VTH =1/2VDD, VOH=VDD, VOL=0。假設(shè)假設(shè)CMOS反相器的反相器的輸入阻抗為輸入阻抗為，輸出阻抗為輸出阻抗為0。數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)

15、院16HL T1期間期間: :vO1=VOH, ,vO2=VOL。vI1上升上升,電路在電路在第一暫穩(wěn)態(tài)第一暫穩(wěn)態(tài)。 當(dāng)當(dāng)vI1 VTH時(shí)：時(shí)： vI1vO1vO2進(jìn)入進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)第二暫穩(wěn)態(tài): :vO2=1, ,vO1=0。 數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院17LHT1期間期間: :vO1=VOH, ,vO2=VOL。vI1上升上升,電路在電路在第一暫穩(wěn)態(tài)第一暫穩(wěn)態(tài)。 當(dāng)當(dāng)vI1 VTH時(shí)：時(shí)： vI1vO1vO2進(jìn)入進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)第二暫穩(wěn)態(tài): :vO2=1, ,vO1=0。 數(shù)字電路數(shù)

16、字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院18LH T2期間期間: :vO1=VOL, ,vO2=VOH。vI1下降下降,電路在電路在第二暫穩(wěn)態(tài)第二暫穩(wěn)態(tài)。vI1vO1vO2進(jìn)入進(jìn)入第一暫穩(wěn)態(tài)第一暫穩(wěn)態(tài): :vO2=0, ,vO1=1。 當(dāng)當(dāng)vI1 VTH時(shí)：時(shí)： 數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院19HLT2期間期間: :vO1=VOL, ,vO2=VOH。vI1下降下降,電路在電路在第二暫穩(wěn)態(tài)第二暫穩(wěn)態(tài)

17、。vI1vO1vO2進(jìn)入進(jìn)入第一暫穩(wěn)態(tài)第一暫穩(wěn)態(tài): :vO2=0, ,vO1=1。 當(dāng)當(dāng)vI1 VTH時(shí)：時(shí)： 數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院20HL ur(t)THrrr1-)(0)-)(lnVuuuTur( (0) )= VTH-VDD，ur()()=VDDTHDDTHDD1-2lnVVVVT數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院21LH THfff2-)(0)-)(lnVuuuTuf

18、( (0) )= VTH+VDD，uf()()= 0THDDTH2lnVVVTuf(t)數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院22VTH = 1/2 VDD, =RFCT = 2RFCln3 2.2RFC THDDTHDD1-2lnVVVVTTHDDTH2lnVVVTTHDDTHTHDDTHDD21-2lnVVVVVVVTTT數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院238.2.3 石英晶體多諧振蕩器

19、石英晶體多諧振蕩器f0石英晶體的石英晶體的串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率。 （a）石英晶體的符號(hào)）石英晶體的符號(hào) X 0 f 電感性電感性 電容性電容性 （b）石英晶體的電抗頻率特性）石英晶體的電抗頻率特性 f0 當(dāng)頻率為當(dāng)頻率為f0時(shí)，石英晶體的時(shí)，石英晶體的阻抗最小阻抗最小且為且為純電阻性純電阻性。數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院24 C2 G1 G2 R1 R2 ui2 uo2 uo1 ui1 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器 C1 uo G3 晶體晶體 門門G1、G2輸入端的噪聲電壓

20、中一定含有頻率為輸入端的噪聲電壓中一定含有頻率為f0的成份，由于石的成份，由于石英晶體在此頻率時(shí)電抗最小，英晶體在此頻率時(shí)電抗最小，f0頻率電壓信號(hào)容易通過它形成頻率電壓信號(hào)容易通過它形成正正反饋反饋而使電路起振，振蕩頻率必為而使電路起振，振蕩頻率必為f0。而其它頻率的電壓信號(hào)經(jīng)。而其它頻率的電壓信號(hào)經(jīng)過石英晶體時(shí)電抗很高，嚴(yán)重衰減，不足以產(chǎn)生振過石英晶體時(shí)電抗很高，嚴(yán)重衰減，不足以產(chǎn)生振蕩。可見石英蕩。可見石英晶體的晶體的選頻特性選頻特性極好。極好。數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院25

21、C2 G1 G2 R1 R2 ui2 uo2 uo1 ui1 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器 C1 uo G3 晶體晶體 G1、G2既可以是既可以是TTL門電路，也可以是門電路，也可以是CMOS門電路。門電路。 實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)際應(yīng)用中，C1、C2和和R2均可省略。均可省略。 R1為啟振電阻。其數(shù)值在為啟振電阻。其數(shù)值在G1、G2是是TTL門電路時(shí)為一門電路時(shí)為一至十幾至十幾k；在；在G1、G2是是CMOS門電路時(shí)為門電路時(shí)為幾幾百百k至一至一M。數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院268

22、.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 8.3.1 由門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由門電路組成的單穩(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( (One-shot Trigger) )有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)和一個(gè)和一個(gè)暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)( (簡(jiǎn)稱暫穩(wěn)態(tài)簡(jiǎn)稱暫穩(wěn)態(tài)) )。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在受到外在受到外信號(hào)觸發(fā)之后信號(hào)觸發(fā)之后會(huì)會(huì)翻轉(zhuǎn)到翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在暫穩(wěn)態(tài)經(jīng)歷在暫穩(wěn)態(tài)經(jīng)歷一段時(shí)間后會(huì)自動(dòng)地返回到一段時(shí)間后會(huì)自動(dòng)地返回到原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)。原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在在暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)的時(shí)間完全由電路暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)的時(shí)間完全由電路的的參數(shù)決參數(shù)決定定而而與外加觸發(fā)

23、信號(hào)無(wú)關(guān)與外加觸發(fā)信號(hào)無(wú)關(guān)。 數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院27 +UDD C R G1 G2 ui uo uo1 CMOS 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 Rd Cd ui2 ud 1. . CMOS微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CMOS“或非或非”門和微分電路門和微分電路RdCd組成的微分型單穩(wěn)態(tài)組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)器。在在CMOS門電路中近似有：門電路中近似有：UOHUDD，UOL0，UTH=1/2UDD。數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信

24、號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院28 +UDD C R G1 G2 ui uo uo1 CMOS 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 Rd Cd ui2 ud 0 t ui ui2 UDD t 0 uo 0 ud t CMOS 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形 t 0 uo1 t 0 UTH tW (1)(1)穩(wěn)定狀態(tài)：穩(wěn)定狀態(tài)：無(wú)無(wú)觸發(fā)脈沖時(shí)，觸發(fā)脈沖時(shí)，ui =0，ud=0，ui2 =UDD, ,故故uo =0，uo1=UDD。這時(shí)這時(shí)Cd和和C兩端均無(wú)兩端均無(wú)電壓（電容內(nèi)沒有存儲(chǔ)電荷電壓（電容內(nèi)沒有存儲(chǔ)電荷），），電電路

25、處路處于穩(wěn)定狀態(tài)。于穩(wěn)定狀態(tài)。 HLLHLL數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院29 +UDD C R G1 G2 ui uo uo1 CMOS 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 Rd Cd ui2 ud 0 t ui ui2 UDD t 0 uo 0 ud t CMOS 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形 t 0 uo1 t 0 UTH tW (2)(2)暫穩(wěn)狀態(tài)：暫穩(wěn)狀態(tài)： ui出現(xiàn)正出現(xiàn)正觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖。L HHLH剛翻轉(zhuǎn)剛翻轉(zhuǎn)時(shí)，時(shí)，uo1=0，ui2 =0，uo

26、=1。以后。以后即使即使ud回到回到“0”電平，電平，uo1仍維持仍維持“0”電平，電平，uo仍維持仍維持“1”電平。電平。H數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院30 +UDD C R G1 G2 ui uo uo1 CMOS 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 Rd Cd ui2 ud 0 t ui ui2 UDD t 0 uo 0 ud t CMOS 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形 t 0 uo1 t 0 UTH tW (2)(2)暫穩(wěn)狀態(tài)：暫穩(wěn)狀態(tài)： ui出現(xiàn)正出現(xiàn)正

27、觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖。 LHLH剛翻轉(zhuǎn)剛翻轉(zhuǎn)時(shí)，時(shí)，uo1=0，ui2 =0，uo =1。以后。以后即使即使ud回到回到“0”電平，電平，uo1仍維持仍維持“0”電平，電平，uo仍維持仍維持“1”電平。電平。 L UDD通過通過R向向C充電，充電，ui2 上升。上升。數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院31 +UDD C R G1 G2 ui uo uo1 CMOS 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 Rd Cd ui2 ud 0 t ui ui2 UDD t 0 uo 0 ud t CMOS

28、微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形 t 0 uo1 t 0 UTH tW (2)(2)暫穩(wěn)狀態(tài)：暫穩(wěn)狀態(tài)： 當(dāng)當(dāng)ui2UTH時(shí)：時(shí)：H LLHLui2 =1，uo =0，uo1=1。 L(3)(3)恢復(fù)過程恢復(fù)過程：+UDD暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束時(shí)，電容暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束時(shí)，電容C通過電阻通過電阻R和門和門G2內(nèi)部?jī)?nèi)部的保護(hù)二極管向放電，由于放電時(shí)的保護(hù)二極管向放電，由于放電時(shí)間常數(shù)很小，電容上的電壓迅速放完而間常數(shù)很小，電容上的電壓迅速放完而使電路恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。使電路恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。 數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日

29、北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院32 +UDD C R G1 G2 ui uo uo1 CMOS 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 Rd Cd ui2 ud 0 t ui ui2 UDD t 0 uo 0 ud t CMOS 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形 t 0 uo1 t 0 UTH tW LHLH L(4)(4)暫穩(wěn)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間暫穩(wěn)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間tw的確定的確定：THrrrw-)(0)-)(lnUuuutur( (0) )= 0，ur()()=UDD，=RC。THDDDDw-lnUUURCtur(t)數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖

30、信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院332. . TTL積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由由TTL“非非”門門G1和和G2構(gòu)成。構(gòu)成。G1和和G2之間接有積分延時(shí)環(huán)節(jié)之間接有積分延時(shí)環(huán)節(jié)RC。 + C R A G1 G2 ui uo uo1 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院34 + C R A G1 G2 ui uo uo1 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)(1)穩(wěn)定狀態(tài)：

31、穩(wěn)定狀態(tài)：無(wú)無(wú)觸發(fā)脈沖時(shí)觸發(fā)脈沖時(shí)：ui =0，uo1=1，uA=1，uo =1。這時(shí)這時(shí)C 兩端電壓兩端電壓為為UOH（電容充滿電荷（電容充滿電荷），），電電路路處于穩(wěn)定狀態(tài)。處于穩(wěn)定狀態(tài)。 L HHHL 數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院35 + C R A G1 G2 ui uo uo1 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 H LHL(2)(2)暫穩(wěn)狀態(tài)：暫穩(wěn)狀態(tài)： ui變?yōu)樽優(yōu)楦吒唠娖健ｋ娖?。剛翻轉(zhuǎn)剛翻轉(zhuǎn)時(shí)，時(shí)，ui =1，uo1=0，uA=1，uo=0。H 數(shù)字電路數(shù)字電路分析與

32、設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院36 + C R A G1 G2 ui uo uo1 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 H L L(2)(2)暫穩(wěn)狀態(tài)：暫穩(wěn)狀態(tài)： ui變?yōu)樽優(yōu)楦吒唠娖?。電平。剛翻轉(zhuǎn)剛翻轉(zhuǎn)時(shí)，時(shí)，ui =1，uo1=0，uA=1，uo=0。隨后隨后C通過通過R和和G1放電放電：uA下降下降。 H 數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院37 + C R A G1 G2 ui uo uo1 積分型

33、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 H L H(2)(2)暫穩(wěn)狀態(tài)：暫穩(wěn)狀態(tài)： ui變?yōu)樽優(yōu)楦吒唠娖?。電平。剛翻轉(zhuǎn)剛翻轉(zhuǎn)時(shí)，時(shí)，ui =1，uo1=0，uA=1，uo=0。隨后隨后C通過通過R和和G1放電放電：uA下降下降。 當(dāng)當(dāng)uAUT時(shí)：時(shí)：uo=1。 C繼續(xù)放電，直到繼續(xù)放電，直到uA=UOL。數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院38 + C R A G1 G2 ui uo uo1 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 L H H(3)(3)恢復(fù)過程恢復(fù)過程： ui變?yōu)樽優(yōu)榈偷碗娖?。電平。?/p>

34、此時(shí)，時(shí)，ui =0，uo1=1，uA=0，uo=1。 uo1的高電平的高電平UOH通過通過R向向C充電。充電。uA上升直至達(dá)到上升直至達(dá)到UOH為止為止。 對(duì)積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，對(duì)積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，ui觸發(fā)正脈沖寬度觸發(fā)正脈沖寬度要大于要大于暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間tw。L 數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院39 + C R A G1 G2 ui uo uo1 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 L H H(3)(3)恢復(fù)過程恢復(fù)過程： 恢復(fù)的時(shí)間要足夠長(zhǎng)，即恢復(fù)的時(shí)間要足夠長(zhǎng)，即ui低低

35、電平持續(xù)時(shí)間要電平持續(xù)時(shí)間要足夠長(zhǎng)足夠長(zhǎng)。如。如此才能保證電容此才能保證電容C上電壓充到上電壓充到電電UOH。 對(duì)積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，對(duì)積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，ui觸發(fā)正脈沖寬度觸發(fā)正脈沖寬度要大于要大于暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間tw。數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院40 + C R A G1 G2 ui uo uo1 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 H L H(4)(4)暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間tw的計(jì)算的計(jì)算：uf(t)Tfffw-)(0)-)(lnUuuutuf( (0) )=UOH

36、，uf()()=UOL，= (R+R0)C ( (R0為門為門G1的輸出內(nèi)阻的輸出內(nèi)阻) )。TOLOHOL0wln)(UUUUCRRt數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院418.3.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74LS121的輸出脈沖寬度為：的輸出脈沖寬度為： Rext的取值在的取值在2k 30k 之間，之間，Cext的取值在的取值在10pF 10 F。 extextextextwCRCRt7 . 02ln數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信

37、號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院42輸入輸入 輸出輸出 A1 A2 B Q Q 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7412174121的功能表的功能表數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院43輸入輸入 輸出輸出 A1 A2 B Q Q 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7412174121的功能表

38、的功能表 tw 0 t t t 0 0 0 B Q A1 t A2 tw tw 74121 的工作波形圖的工作波形圖 數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院448.3.3 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)用數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院458.4 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器 8.4.1 由門電路組成的施密特觸發(fā)器由門電路組成的施密特觸發(fā)器 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器( (Schmitt Tr

39、igger) )是是脈沖波形變換脈沖波形變換中的常中的常用電路用電路。 施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)。輸入信號(hào)從低電平上升時(shí)輸入信號(hào)從低電平上升時(shí)的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換( (閾值閾值) )電平和從高電平下降時(shí)的轉(zhuǎn)換電平和從高電平下降時(shí)的轉(zhuǎn)換( (閾值閾值) )電平電平是是不同不同的的。 對(duì)于緩慢變化的輸入信號(hào)，當(dāng)輸入信號(hào)達(dá)到某一對(duì)于緩慢變化的輸入信號(hào)，當(dāng)輸入信號(hào)達(dá)到某一閾值電閾值電平平時(shí)，輸出電平就會(huì)發(fā)生跳變，即時(shí)，輸出電平就會(huì)發(fā)生跳變，即輸出電壓波形的邊沿輸出電壓波形的邊沿變得很陡變得很陡。 數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形

40、2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院461. . TTL“與非與非”門組成的施密特觸發(fā)器門組成的施密特觸發(fā)器R1、R2為為分壓電阻，其數(shù)值不能取得很大分壓電阻，其數(shù)值不能取得很大且且R1UTLHL ui上升上升時(shí)，時(shí)，ui，隨之上升。當(dāng)隨之上升。當(dāng)ui，= UT ( (ui UT) )時(shí)，時(shí)， G1導(dǎo)通導(dǎo)通、G2截截止止, ,uo=UOH。令此時(shí)的輸入電壓令此時(shí)的輸入電壓ui叫做叫做上限轉(zhuǎn)換電平上限轉(zhuǎn)換電平，用，用UT+表示表示。 UT212TTRRR)UU(UuDiDUURRRUT221T在在uo翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為高電平前的高電平前的瞬間瞬間uo=0數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì)

41、 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院49(1)(1)工作原理工作原理：HLHL ui繼續(xù)上升繼續(xù)上升到到高電平：高電平：ui = 1，ui，= 1。G1導(dǎo)通導(dǎo)通、G2截止截止, ,uo=UOH。H輸入為輸入為高電平高電平時(shí)，時(shí)，輸出為輸出為高電平高電平。數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院50(1)(1)工作原理工作原理：LHL ui繼續(xù)上升繼續(xù)上升到到高電平：高電平：ui = 1，ui，= 1。G1導(dǎo)通導(dǎo)通、G2截止截止, ,

42、uo=UOH。H 如果如果ui從高電平開始從高電平開始下降下降，則在，則在ui下降的過程中下降的過程中，二極管，二極管D始終始終截截止止。所以所以R1、D支路是不通的支路是不通的。數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院51(1)(1)工作原理工作原理：UTHLH 當(dāng)當(dāng)ui下降下降時(shí)，時(shí)，只要只要ui UT， G1截止截止、G2導(dǎo)通導(dǎo)通, ,uo=UOL。令此時(shí)的令此時(shí)的輸入電壓輸入電壓ui叫做叫做下下限轉(zhuǎn)換電平限轉(zhuǎn)換電平，用，用UT-表示表示，UT-=UT 。UT數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與

43、設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院52(1)(1)工作原理工作原理：HLH 當(dāng)當(dāng)ui下降下降時(shí)，時(shí)，只要只要ui UT， G1截止截止、G2導(dǎo)通導(dǎo)通, ,uo=UOL。令此時(shí)的令此時(shí)的輸入電壓輸入電壓ui叫做叫做下下限轉(zhuǎn)換電平限轉(zhuǎn)換電平，用，用UT-表示表示，UT-=UT 。 ui繼續(xù)下降繼續(xù)下降到到低電平：低電平：ui = 0，ui，= 0。G1截止截止、G2導(dǎo)通導(dǎo)通, ,uo=UOL。LLL數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息

44、科學(xué)學(xué)院53(2)(2)滯后特性滯后特性：施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器具有具有一個(gè)重要現(xiàn)象一個(gè)重要現(xiàn)象，即：，即：在在輸入電壓輸入電壓ui上升時(shí)與下上升時(shí)與下降時(shí)，電路輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換所對(duì)應(yīng)的輸入電壓降時(shí)，電路輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換所對(duì)應(yīng)的輸入電壓閾閾值值不同，一個(gè)為不同，一個(gè)為UT+，一個(gè)為，一個(gè)為UT-，這就是施密特觸發(fā)器所具有的，這就是施密特觸發(fā)器所具有的滯后特性滯后特性，這種，這種現(xiàn)象又稱為現(xiàn)象又稱為回差回差。 UT+- -UT-叫做叫做回差電壓回差電壓，用用UT表表示。即：示。即：UT =UT+-UT-。 ui/V uo/V 0 R1=200 R1=500 R1=800 施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性施密

45、特觸發(fā)器的電壓傳輸特性 DUURRRUT221T，UT-=UT。所以：所以：UT =UT+-UT-DUURRT21UT-=UT不同的不同的UT+數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院542. . CMOS反相器組成的施密特觸發(fā)器反相器組成的施密特觸發(fā)器G1、G2是是CMOS電路，它們的閾值電壓為電路，它們的閾值電壓為UTH1/2UDD。 R2 CMOS 反相器組成的施密特觸發(fā)器反相器組成的施密特觸發(fā)器 G1 G2 R1 ui ui uo uo R1、R2為為分壓電阻分壓電阻，且，且R1UTH)

46、)時(shí)，電路發(fā)生如下正反饋過程：時(shí)，電路發(fā)生如下正反饋過程： R2 CMOS 反相器組成的施密特觸發(fā)器反相器組成的施密特觸發(fā)器 G1 G2 R1 ui ui uo uo (1)(1)工作原理工作原理：UT+UTHLHLUTHui，uouo觸發(fā)器迅速翻轉(zhuǎn)為觸發(fā)器迅速翻轉(zhuǎn)為uo=UOHUDD。T212THURRRUuiTH21T)1 (URRU在在uo翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為高電平前的高電平前的瞬間瞬間uo=0數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院57 R2 CMOS 反相器組成的施密特觸發(fā)器反相器組成的施密特觸

47、發(fā)器 G1 G2 R1 ui ui uo uo (1)(1)工作原理工作原理：LHL ui繼續(xù)上升繼續(xù)上升到到高電平：高電平：ui = 1，ui，= 1。G1導(dǎo)通導(dǎo)通、G2截止截止, ,uo=UOH。HH輸入為輸入為高電平高電平時(shí)，時(shí)，輸出為輸出為高電平高電平。數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院58 當(dāng)當(dāng)ui從從UDD下降到下降到ui，=UTH ( (ui UTH) )時(shí)，電路發(fā)生如下正反饋過程：時(shí)，電路發(fā)生如下正反饋過程： R2 CMOS 反相器組成的施密特觸發(fā)器反相器組成的施密特觸發(fā)器

48、G1 G2 R1 ui ui uo uo (1)(1)工作原理工作原理：UT-UTHHLHUTHui，uouo觸發(fā)器迅速翻轉(zhuǎn)為觸發(fā)器迅速翻轉(zhuǎn)為uo=UOL0。212TDDDDTH)(RRRUUUUui在在uo翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為低電平前的低電平前的瞬間瞬間uo=UDD數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院59 R2 CMOS 反相器組成的施密特觸發(fā)器反相器組成的施密特觸發(fā)器 G1 G2 R1 ui ui uo uo (1)(1)工作原理工作原理：UT-UR10UR201導(dǎo)通導(dǎo)通101當(dāng)當(dāng)RD= 0時(shí)，時(shí)

49、，不論輸入不論輸入TH( (ui1) )和和TR( (ui2) )為何值為何值，輸出輸出uo= 0，晶體管晶體管T導(dǎo)通導(dǎo)通。當(dāng)當(dāng)ui1UR1= 2/3UCC、 ui2UR2= 1/3UCC時(shí)，時(shí)，uC1=0，uC2=1，Q=0，輸出輸出uo= 0，T導(dǎo)通導(dǎo)通。1數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院74 （a） 555 定時(shí)器原理圖定時(shí)器原理圖 G1 TD QD +D D +D D G2 G3 C1 C2 5k 5k 5k uC1 uC2 +UCC 8 4 3 uo 7 DD 2 (ui2) T

50、HD 6 (ui1) 5 COD QD UR2 1 UR1 RD TR UR11UR1= 2/3UCC、 ui2UR2= 1/3UCC時(shí)，時(shí)，uC1=0，uC2=1，Q=0，輸出輸出uo= 0，T導(dǎo)通導(dǎo)通。當(dāng)當(dāng)ui1UR1、ui2UR2時(shí)，時(shí)，uC1=1，uC2=0，Q=1，輸出輸出uo= 1，T截止。截止。10數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院75 （a） 555 定時(shí)器原理圖定時(shí)器原理圖 G1 TD QD +D D +D D G2 G3 C1 C2 5k 5k 5k uC1 uC2 +U

51、CC 8 4 3 uo 7 DD 2 (ui2) THD 6 (ui1) 5 COD QD UR2 1 UR1 RD TR UR2111當(dāng)當(dāng)RD= 0時(shí)，時(shí)，不論輸入不論輸入TH( (ui1) )和和TR( (ui2) )為何值為何值，輸出輸出uo= 0，晶體管晶體管T導(dǎo)通導(dǎo)通。當(dāng)當(dāng)ui1UR1= 2/3UCC、 ui2UR2= 1/3UCC時(shí)，時(shí)，uC1=0，uC2=1，Q=0，輸出輸出uo= 0，T導(dǎo)通導(dǎo)通。當(dāng)當(dāng)ui1UR1、ui2UR2時(shí)，時(shí)，uC1=1，uC2=0，Q=1，輸出輸出uo= 1，T截止。截止。當(dāng)當(dāng)ui1UR2時(shí)，時(shí)，uC1=1，uC2=1，Q、uo、T維持原狀態(tài)維持原狀態(tài)

52、。數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院76 （a） 555 定時(shí)器原理圖定時(shí)器原理圖 G1 TD QD +D D +D D G2 G3 C1 C2 5k 5k 5k uC1 uC2 +UCC 8 4 3 uo 7 DD 2 (ui2) THD 6 (ui1) 5 COD QD UR2 1 UR1 RD TR 當(dāng)當(dāng)RD= 0時(shí)，時(shí)，不論輸入不論輸入TH( (ui1) )和和TR( (ui2) )為何值為何值，輸出輸出uo= 0，晶體管晶體管T導(dǎo)通導(dǎo)通。當(dāng)當(dāng)ui1UR1= 2/3UCC、 ui2U

53、R2= 1/3UCC時(shí)，時(shí)，uC1=0，uC2=1，Q=0，輸出輸出uo= 0，T導(dǎo)通導(dǎo)通。UR10UR200導(dǎo)通導(dǎo)通111當(dāng)當(dāng)ui1UR1、ui2UR2時(shí)，時(shí)，uC1=1，uC2=0，Q=1，輸出輸出uo= 1，T截止。截止。當(dāng)當(dāng)ui1UR2時(shí)，時(shí)，uC1=1，uC2=1，Q、uo、T維持原狀態(tài)維持原狀態(tài)。當(dāng)當(dāng)ui1UR1、ui2UR2時(shí)，時(shí)，uC1=0，uC2=0，Q=1、Q=1、uo=0、T導(dǎo)通。導(dǎo)通。此種情形應(yīng)該禁止此種情形應(yīng)該禁止。1數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院77輸入輸入輸

54、出輸出RDui2( (TR) )ui1( (TH) )uoT的狀態(tài)的狀態(tài)00導(dǎo)通導(dǎo)通11/3UCC ui22/3UCC ui10導(dǎo)通導(dǎo)通11/3UCC ui2ui1 2/3UCC保持保持保持保持1ui2 1/3UCCui1 2/3UCC1截止截止1ui2 1/3UCC2/3UCC 2/3UCC時(shí)，時(shí)，uC1=0 Q=0、Q=1uo=0，回，回到上一個(gè)狀態(tài)到上一個(gè)狀態(tài)。截止截止若若Q=1、Q=0，則，則T截止截止C 充電充電uC。UR1+- -數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院83+UCCUR

55、1UR2ui2ui1uiuouC1uC2uC(1)(1)穩(wěn)定狀態(tài)：穩(wěn)定狀態(tài)：無(wú)無(wú)觸發(fā)脈沖時(shí)觸發(fā)脈沖時(shí)ui =1，故，故uC2=1。 111001若若Q=0、Q=1，則，則T導(dǎo)通導(dǎo)通uC0uC1=1, uo=Q=0 。 Q =0 T導(dǎo)通導(dǎo)通uC0uC1=1。 導(dǎo)通導(dǎo)通若若Q=1、Q=0，則，則T截止截止C 充電充電uC。+- -結(jié)論：在無(wú)結(jié)論：在無(wú)觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖，即：，即：ui =1時(shí)時(shí)，無(wú)論，無(wú)論Q原來(lái)的狀態(tài)如何，最原來(lái)的狀態(tài)如何，最終終Q的狀態(tài)將為的狀態(tài)將為0，即：，即：uo=0。此時(shí)。此時(shí)T導(dǎo)通導(dǎo)通，uC0。 當(dāng)當(dāng)uC2/3UCC時(shí)，時(shí)，uC1=0 Q=0、Q=1uo=0，回，回到上一個(gè)

56、狀態(tài)到上一個(gè)狀態(tài)。1數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院84+UCCUR1UR2ui2ui1uiuouC1uC2uC(2)(2)暫穩(wěn)態(tài)：暫穩(wěn)態(tài)：觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖下降下降沿到達(dá)沿到達(dá)時(shí)時(shí)ui =0。0011 ui =0uC2=0Q=1、Q=0 T截止截止uC。uo =1。10截止截止+- -0數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院85+UCCUR1UR2ui2ui1uiuouC1uC2uC1111

57、10截止截止觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖返回返回高電平。高電平。即：即：ui =1uC2=1 。(2)(2)暫穩(wěn)態(tài)：暫穩(wěn)態(tài)：觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖下降下降沿到達(dá)沿到達(dá)時(shí)時(shí)ui =0。 ui =0uC2=0Q=1、Q=0 T截止截止uC。uo =1。+- -0數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院86+UCCUR1UR2ui2ui1uiuouC1uC2uC110001截止截止UR1觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖返回返回高電平。高電平。即：即：ui =1uC2=1 。(2)(2)暫穩(wěn)態(tài)：暫穩(wěn)態(tài)：觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖下降下降沿到達(dá)沿到達(dá)

58、時(shí)時(shí)ui =0。 ui =0uC2=0Q=1、Q=0 T截止截止uC。uo =1。 當(dāng)當(dāng)uC2/3UCC時(shí)，時(shí)，uC1=0 Q=0、Q=1uo=0。數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院87+UCCUR1UR2ui2ui1uiuouC1uC2uC111001導(dǎo)通導(dǎo)通觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖返回返回高電平。高電平。即：即：ui =1uC2=1 。(2)(2)暫穩(wěn)態(tài)：暫穩(wěn)態(tài)：觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖下降下降沿到達(dá)沿到達(dá)時(shí)時(shí)ui =0。 ui =0uC2=0Q=1、Q=0 T截止截止uC。uo =1。 Q = 0T導(dǎo)

59、通導(dǎo)通uC0uC1=1。觸發(fā)器又回到了穩(wěn)定狀態(tài)。觸發(fā)器又回到了穩(wěn)定狀態(tài)。 當(dāng)當(dāng)uC2/3UCC時(shí)，時(shí)，uC1=0 Q=0、Q=1uo=0。+- -1數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院88 tw 0 t ui t t 0 0 uC uo 2/3UCC） 555 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電壓波形圖單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電壓波形圖 THrrrw-)(0)-)(lnUuuutur( (0) )= 0，ur()()=UCC，=RC，UTH=2/3UCC。RCRCt1.1ln3wur(t)暫態(tài)時(shí)間暫態(tài)時(shí)間tw的計(jì)算的計(jì)算

60、：數(shù)字電路數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第8章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形2021年12月28日北京理工大學(xué) 信息科學(xué)學(xué)院892. .用用555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)器將將555定時(shí)器的定時(shí)器的TH和和TR端接端接在一起作為信號(hào)輸入端在一起作為信號(hào)輸入端ui，即，即構(gòu)成施密特觸發(fā)器。構(gòu)成施密特觸發(fā)器。CO端端所接所接0.01 F電容的電容的目目地地是穩(wěn)定電壓比較器的基是穩(wěn)定電壓比較器的基準(zhǔn)電壓準(zhǔn)電壓UR1、UR2。RD直接接電源直接接電源，即，即復(fù)位復(fù)位無(wú)無(wú)效效。 1 7 2 6 8 4 3 5 555 UCC 0.01 F F ui uo 555 定時(shí)器