數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)PPT

1、第第10章章 脈脈 沖沖 波波 形形 的產(chǎn)生和整形的產(chǎn)生和整形數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) Digital Electronics Technology2022-7-6Digital Electronics Technology10.1 概述概述10.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器10.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器10.4 多諧振蕩器多諧振蕩器10.5 555定時器及其應(yīng)用定時器及其應(yīng)用教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容2022-7-6Digital Electronics Technology1. 施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器的施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器的工作特點和典型應(yīng)用。工作特點和

2、典型應(yīng)用。 2. 555定時器及其應(yīng)用定時器及其應(yīng)用。本章重點本章重點2022-7-6Digital Electronics Technology10.1 概述概述矩形脈沖信號矩形脈沖信號的獲取方法：的獲取方法：產(chǎn)生產(chǎn)生：不用信號源，加上電源自激振蕩，不用信號源，加上電源自激振蕩，直接產(chǎn)生波形。直接產(chǎn)生波形。整形：整形：通過各種整形電路把已有的周期通過各種整形電路把已有的周期性變化波形變換成符合要求的矩形脈沖性變化波形變換成符合要求的矩形脈沖。脈沖脈沖產(chǎn)生產(chǎn)生電路：多諧振蕩器電路：多諧振蕩器脈沖脈沖整形整形（變換）電路：施密特觸發(fā)器、（變換）電路：施密特觸發(fā)器、 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器202

3、2-7-6Digital Electronics Technology10.1 概述概述矩形脈沖特性的主要參數(shù)矩形脈沖特性的主要參數(shù)脈沖周期脈沖周期T 脈沖幅度脈沖幅度Vm 脈沖寬度脈沖寬度tW上升時間上升時間tr 下降時間下降時間tf 占空比占空比q 2022-7-6Digital Electronics Technology10.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器1、輸入信號上升和下降時對應(yīng)的轉(zhuǎn)換電平不同；、輸入信號上升和下降時對應(yīng)的轉(zhuǎn)換電平不同；2、內(nèi)部有正反饋，使輸出轉(zhuǎn)換波形變得很陡內(nèi)部有正反饋，使輸出轉(zhuǎn)換波形變得很陡 。 邊沿變化緩慢的波形邊沿變化緩慢的波形邊沿陡峭的矩形波；邊沿陡峭的矩形

4、波；清除清除疊加在矩形波脈沖高、低電平上的噪聲。疊加在矩形波脈沖高、低電平上的噪聲。施密特觸發(fā)器（施密特觸發(fā)器（Schmitt Trigger）特點：特點：作用：作用：2022-7-6Digital Electronics Technology10.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器兩級反相器串接，通過兩級反相器串接，通過分壓電阻分壓電阻把輸出端的電壓把輸出端的電壓反饋反饋到輸入端。到輸入端。10.2.1 用門電路組成的施密特觸發(fā)器用門電路組成的施密特觸發(fā)器VTH VDD/2，VOH VDD， VOL0，且，且R1 R2R1 R2 （否則電路進(jìn)入自鎖狀態(tài)（否則電路進(jìn)入自鎖狀態(tài),不能正常工作）不能正常

5、工作）2022-7-6Digital Electronics Technology10.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器10.2.1 用門電路組成的施密特觸發(fā)器用門電路組成的施密特觸發(fā)器。時，當(dāng)00OIVV使電路迅速跳變到使電路迅速跳變到voVOH VDD0211212vRRRvRRRvIAT212THVVRRRvATH12TH121ITV)1VVVRRRRR（，故轉(zhuǎn)折區(qū)大區(qū)時，進(jìn)入傳輸特性的放至當(dāng))(,THAIVVV2022-7-6Digital Electronics Technology10.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器10.2.1 用門電路組成的施密特觸發(fā)器用門電路組成的施密特觸發(fā)器。時，

6、當(dāng)11OIVV特性的放大區(qū)，故時，進(jìn)入傳輸至當(dāng)THAIVVV,使電路迅速跳變到使電路迅速跳變到voVOL 0TH21ITV)1VVRR（由于VTH VDD / 2，故IIDDTHAVRRRVVVV211)(2022-7-6Digital Electronics Technology10.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器10.2.1 用門電路組成的施密特觸發(fā)器用門電路組成的施密特觸發(fā)器THTIVRRVV)(211THTIVRRVV)(211TH21TTTV2VVVRR電壓傳輸特性電壓傳輸特性，電路狀態(tài)不變到或到；，否則有但，必須和、可以調(diào)節(jié)改變002/2121DDITDDTHTTTTVvVVVVRR

7、VVVRR2022-7-6Digital Electronics Technology10.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器10.2.1 用門電路組成的施密特觸發(fā)器用門電路組成的施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器的兩個輸出電壓傳輸特性施密特觸發(fā)器的兩個輸出電壓傳輸特性IvovIvovov2022-7-6Digital Electronics Technology10.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器10.2.2 集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器( (略略) )2022-7-6Digital Electronics Technology10.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器10.2.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器

8、的應(yīng)用一、脈沖變換一、脈沖變換二、脈沖鑒幅二、脈沖鑒幅2022-7-6Digital Electronics Technology10.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器三、脈沖整形三、脈沖整形2022-7-6Digital Electronics Technology10.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一個有一個穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)和一個和一個暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)。在外界觸發(fā)信號作用下，能從在外界觸發(fā)信號作用下，能從穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)，維持一段，維持一段 時間后時間后自動自動返回穩(wěn)態(tài)。返回穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)維持的時間長短取決于電路內(nèi)部參數(shù)。暫穩(wěn)態(tài)維持的時間長短取決于電路內(nèi)部參數(shù)。特點：特點：應(yīng)用：應(yīng)用：脈沖整形、延時、定

9、時等。脈沖整形、延時、定時等。2022-7-6Digital Electronics Technology10.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器兩個門電路、一個兩個門電路、一個RC電路電路暫穩(wěn)態(tài)靠暫穩(wěn)態(tài)靠RC電路的充、放電過程來維持電路的充、放電過程來維持根據(jù)根據(jù)RC電路的不同接法，分為電路的不同接法，分為微分型微分型和和積分型積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器結(jié)構(gòu)：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器結(jié)構(gòu)：2022-7-6Digital Electronics Technology10.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1 . 原理分析原理分析10.3.1 用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、積分型一、積分型G1和和G2

10、為為TTL門門；穩(wěn)態(tài)下：OHAOHOOIVVVVVV),( ,*110開始放電；進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，后，CVVVOOI,*001返回穩(wěn)態(tài)；后，當(dāng)放至,*1OTHAVVV恢復(fù)初始態(tài)；重新充電至后，,*OHIVCV 2022-7-6Digital Electronics Technology10.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2. 性能參數(shù)計算輸出脈寬性能參數(shù)計算輸出脈寬THOHtwVVRCVVVVRCtlnln)()()()(0reTRdOretttCRRt)(53的時間。放電至從時間）等于輸出脈沖寬度（THOHAOVVVV02022-7-6Digital Electronics Technology10

11、.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器二、微分型二、微分型DDTHOLDDOHVVVVV210,上無電壓；穩(wěn)態(tài)下：CVVVVVVVDDOODDIdI),( ,12000開始充電電路迅速進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)加觸發(fā)信號CVVVVVVVOOOIOdI,011211 . 原理分析原理分析G1和和G2為為CMOS門門2022-7-6Digital Electronics Technology10.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2. 性能參數(shù)計算輸出脈寬性能參數(shù)計算輸出脈寬200lnlnln)()()()(RCVVVRCVVVVRCtTHDDDDtwrewdONONDretttCRCRrRt)()/)(53531的時間。充電

12、至從時間）等于輸出脈沖寬度（THIOVVV0122022-7-6Digital Electronics Technology10.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器10.3.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（略）（略）2022-7-6Digital Electronics Technology10.4 多諧振蕩器多諧振蕩器自激振蕩，不需要外加觸發(fā)信號自激振蕩，不需要外加觸發(fā)信號開始放電。開始充電，電路進(jìn)入第一個暫穩(wěn)態(tài)迅速跳變?yōu)楦?。迅速跳變?yōu)榈停?，則有：有微小由于“擾動”使212122112CCVVVVVVVOOOIOII,)(!10.4.1 對稱式多諧振蕩器對稱式多諧振蕩器一、工作原理（一、

13、工作原理（TTL）(1)(1)靜態(tài)（未振蕩）時應(yīng)是不穩(wěn)定的靜態(tài)（未振蕩）時應(yīng)是不穩(wěn)定的2022-7-6Digital Electronics Technology開始放電。開始充電，電路進(jìn)入第二個暫穩(wěn)態(tài)迅速跳變?yōu)榈?。迅速跳變?yōu)楦?，而使將起引起如下正反饋：時，再充至當(dāng)1221112223CCVVVVVVVVOOOIOITHI,)(10.4 多諧振蕩器多諧振蕩器2022-7-6Digital Electronics Technology二、電壓波形二、電壓波形10.4 多諧振蕩器多諧振蕩器2022-7-6Digital Electronics Technology10.4 多諧振蕩器多諧振蕩器三、

14、振蕩頻率計算三、振蕩頻率計算的時間從充電開始到充至的時間從充電開始到充至THITHIVVVVT2121212FEFFOHBECCOHERRRRRRVVVVV/)(THEIKEEVVVVCRTln22022-7-6Digital Electronics Technology10.4 多諧振蕩器多諧振蕩器10.4.2 非對稱式多諧振蕩器非對稱式多諧振蕩器12122111IOOOIIIVCVVVVVV,)(開始放電電路進(jìn)入第一個暫穩(wěn)態(tài)高。迅速低，而迅速使，則有：有微小由于“擾動”使12122112IOOOIITHIVCVVVVVVV,)(開始充電電路進(jìn)入第二個暫穩(wěn)態(tài)低。迅速高，而迅速使，則有：至又返

15、回第一個暫穩(wěn)態(tài)。至當(dāng),)(THIVV13一、工作原理（一、工作原理（CMOS）2022-7-6Digital Electronics Technology10.4 多諧振蕩器多諧振蕩器二、電壓波形二、電壓波形THDDTHTHDDTHWVVVC:TVVVC:TTTT充至充至充電，從充電，從放至放至放電，從放電，從脈沖寬度計算：脈沖寬度計算： 2121)()()()(lntwVVVVRCt02022-7-6Digital Electronics Technology10.4 多諧振蕩器多諧振蕩器10.4.3 環(huán)形振蕩器環(huán)形振蕩器一、最簡單的環(huán)形振蕩器一、最簡單的環(huán)形振蕩器2022-7-6Digit

16、al Electronics Technology10.4 多諧振蕩器多諧振蕩器二、實用的環(huán)形振蕩器（二、實用的環(huán)形振蕩器（TTL）。積積分分環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)，加加大大第第一一步步：增增加加2pdtRC輸輸出出。的的接接地地端端改改至至遲遲，將將第第二二步步：為為獲獲取取更更大大延延1GC2022-7-6Digital Electronics Technology10.4 多諧振蕩器多諧振蕩器環(huán)節(jié)因此周期主要計算常數(shù)遠(yuǎn)大于不能太大）（改、通過調(diào)整RCTRCRfCRpd,2022-7-6Digital Electronics Technology10.4 多諧振蕩器多諧振蕩器10.4.4 用施密特觸發(fā)器

17、構(gòu)成的多諧振蕩器用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器TDDTDDTDDTDDVVVVRCVVVVRCTTTlnln21TDDTDDTDDTDDVVVVCRVVVVCRTTTlnln12212022-7-6Digital Electronics Technology10.4 多諧振蕩器多諧振蕩器10.4.5 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器前面幾種電路前面幾種電路頻率穩(wěn)定性不是很高頻率穩(wěn)定性不是很高。在對振蕩頻率穩(wěn)定性有嚴(yán)格要求在對振蕩頻率穩(wěn)定性有嚴(yán)格要求的的場合場合，應(yīng)采用應(yīng)采用石石英晶體多諧振蕩器英晶體多諧振蕩器，其，其頻率穩(wěn)定性頻率穩(wěn)定性很高很高。電路的振蕩頻率取決于石英晶體的電路的振蕩頻率

18、取決于石英晶體的固有振蕩頻率固有振蕩頻率。2022-7-6Digital Electronics Technology10.5 555定時器及其應(yīng)用定時器及其應(yīng)用電壓比較器（電壓比較器（C1,C2）、）、觸發(fā)器、觸發(fā)器、輸出緩沖器（輸出緩沖器（G3,G4）、）、OC輸出的三極管（輸出的三極管（TD）10.5.1 555定時器定時器 （數(shù)（數(shù)/?；旌夏；旌螴C）一、電路結(jié)構(gòu)一、電路結(jié)構(gòu)2022-7-6Digital Electronics Technology10.5 555定時器及其應(yīng)用定時器及其應(yīng)用輸輸 入入輸輸 出出0XX0導(dǎo)通導(dǎo)通10導(dǎo)通導(dǎo)通1不變不變不變不變11截止截止11截止截止CC

19、V32CCV31CCV32CCV32CCV32CCV31CCV31CCV31DR1IV2IVOVDT二、功能表（輸出與輸入的關(guān)系）二、功能表（輸出與輸入的關(guān)系）2022-7-6Digital Electronics Technology10.5 555定時器及其應(yīng)用定時器及其應(yīng)用輸輸 入入輸輸 出出0XX0導(dǎo)通導(dǎo)通10導(dǎo)通導(dǎo)通1不變不變不變不變11截止截止11截止截止CCV32CCV31CCV32CCV32CCV32CCV31CCV31CCV31DR1IV2IVOVDT?,?,TITIVVVV值使電路狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變的值使電路狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變的 用用555定時器接成施密特觸發(fā)器定時器接成施密特觸發(fā)器2022-7-6Digital Electronics Technology10.5 555定時器及其應(yīng)用定時器及其應(yīng)用 用用555定時器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器保持放電導(dǎo)通充電至截止若通電后保持導(dǎo)通若通電后即可，穩(wěn)態(tài)時，無觸發(fā)信號：01100321011001311211212QVVCTQVVVCTQQVVVTQVVVCCDCCCCDCC