數(shù)字電路第七章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形

數(shù)字電路第七章脈沖波形的產(chǎn)生與整形第1頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六

數(shù)字電路區(qū)別于模擬電路的主要特點之一是：它的工作信號是離散的脈沖信號。最常用的脈沖信號是方波(矩形波)。如何產(chǎn)生方波以及對不理想的方波如何整形，是本章討論的重點。第2頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六脈沖電路分類：脈沖電路作用：脈沖波形的產(chǎn)生和整形。脈沖電路構成：開關電路+RC電路破壞電路的穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生暫態(tài)。控制暫穩(wěn)態(tài)時間的長短。脈沖電路與數(shù)字電路的比較：單穩(wěn)態(tài)電路（單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）多諧振蕩（無穩(wěn)態(tài)）電路施密特電路（施密特觸發(fā)器）★數(shù)字電路的信號波形也是一種脈沖波形?！锩}沖電路側重波形，數(shù)字電路側重邏輯關系。第3頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六電容充放電知識復習：(1)電容兩端的電壓不能突變，Vc（0＋）＝Vc（0－），電容充放電需要時間，有過渡過程，其時間長短只與

τ＝RC有關,工程上取3τ；（2）開始充放電（換路）瞬間，阻抗很小，相當短路；充放電結束，電路處于穩(wěn)態(tài)，C支路電流為0，阻抗很大，相當開路；（3）簡單RC電路中，各處電壓、電流均按指數(shù)規(guī)律變化；（4）在簡單RC電路中)(tvC＋=)(vC∞-)(vC∞)0(vC+［］eτt)()()0()(lntvvvvτtCCCC--∞=+∞或第4頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六本章講授§2

集成門構成的脈沖電路§1

555定時器的原理和應用學習要求第5頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六§1555定時器的原理和應用

555定時器是將模擬電路和數(shù)字電路集成于一體的電子器件。它使用方便,帶負載能力較強,目前得到了非常廣泛的應用。單定時器雙極型——最后3位數(shù)555單極型——最后4位數(shù)7555雙定時器雙極型——最后3位數(shù)556單極型——最后4位數(shù)7556型號：第6頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六一、555定時器的電路結構和基本功能

555定時器的內(nèi)部電路包括以下幾部分:①兩個電壓比較器:C1、C2;②一個基本RS觸發(fā)器;③一個晶體管T；④由三個相等電阻組成的分壓器;⑤一個反相器等。

1.電路結構第7頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六由三個相等電阻組成的分壓器一個基本RS

觸發(fā)器一個晶體管T一個反相器兩個電壓比較器:C1、C2vo++--84562713＆＆1RRRRbTHCOTRDQQ+VccRDC1C2T第8頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六觸發(fā)輸入端閾值輸入端電壓控制端復位端低電平有效放電端4.5～18V輸出端地vo++--84562713＆＆1RRRRbTHCOTRDQQ+VccRDC1C2T第9頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六電源電壓范圍:4.5V~18V555定時器的管腳圖12345678555VCCDTHCOGNDTRVoRD電源放電閾值電控壓制地觸發(fā)輸出復位第10頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六2.基本工作狀態(tài)vo++--84562713＆＆1RRRRbTHCOTRDQQ+VccRDC1C2T

三個電阻構成的分壓器給兩個比較器提供基準電壓:分別為和。第11頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六001vo++--84562713＆＆1RRRRbTHCOTRDQQ+VccRDC1C2T工作狀態(tài)：在TH、TR、RD端施加不同電平的控制信號，得到555的幾種不同工作狀態(tài)。需了解C1、C2、T、Q、Q、Vo的工作情況。第12頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六bTHCOTRD+VccRDvo++--84562713＆＆1RRRRQQC1C2＞2/3VCC＞1/3VCC000111第13頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六THCOTRD+VccRDvo++--84562713＆＆1RRRRQQC1C2＜2VCC/3＞VCC/311010b第14頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六THCOTRD+VccRDVo++--84562713＆＆1RRRRQQC1C2＜2VCC/3<VCC/310110b×第15頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六2VCC/3VCC

/3大于小于保持保持1大于2VCC/3VCC/3大于10導通00導通2VCC

/3VCC

/3小于小于11截止閾值端觸發(fā)端THTRRD晶體管Tvo綜合以上的分析結果,便可得到555的功能表:第16頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六

555定時器應用范圍非常廣泛，可構成多種電路形式，但最基本的電路為：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器。其它電路基本是這3種電路的變形。二、555定時器的基本應用1.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2.多諧振蕩器3.施密特觸發(fā)器第17頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六⒈單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點①電路有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。②在外來觸發(fā)脈沖作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài)。③暫穩(wěn)態(tài)是一個不能長久保持的狀態(tài)，經(jīng)過一段時間后，電路會自動返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間與觸發(fā)脈沖無關，僅決定于電路本身的參數(shù)（主要為RC參數(shù)）。穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)暫穩(wěn)態(tài)由外界觸發(fā)自動返回學習的重點:為什么會自動返回?需多少時間?第18頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六RC⑴單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路：外接RC+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2vITb第19頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvI⑵工作原理：VTHVCbTV6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0導通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止Vo＝0，T導通，Vc＝0，C1＝C2＝1電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。上電過程（VI＝1）①假設Vo＝0第20頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvI⑵工作原理：VTHVCbTV6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0導通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止T截止，C充電，Vc上升。充電到2VCC/3時:→比較器C1=0，將觸發(fā)器置0，→Vo＝0?！鶷導通,C放電,

Vc≈0→比較器C1=C2=1,

→電路狀態(tài)不變?！娐愤M入穩(wěn)態(tài)。結論：上電后輸出處于穩(wěn)定狀態(tài)，Vo＝0，T導通，Vc＝0。上電過程（VI＝1）②假設Vo＝1第21頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvI⑵工作原理（續(xù)1）：可以在5腳外接控制電壓，以改變放電閥值。VTHVCbTT截止時，對C充電，電路進入暫態(tài)，直到Vc>2/3VCC。充電時間決定于RC的大小。V6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0導通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止觸發(fā):VI＝0→Vo＝1，→T截止。觸發(fā)翻轉（VI＝0，C2＝0）結論：Vi＝0觸發(fā)后，電路進入暫態(tài)，Vo＝1，T截止，Vc→逐漸上升。第22頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvIT導通時，C放電。⑵工作原理（續(xù)2）：VTHVCbTVC>2/3VCC時，Vo＝0，T導通，C放電。V6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0導通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止VI＝1自動返回（VI＝1，C2＝1）結論：Vc充電到2/3VCC

后，電路返回到穩(wěn)態(tài)，Vo＝0，T導通，Vc放電→0。第23頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六2/3VCCtvi00vCt0vot①上電后進入穩(wěn)態(tài)（VI＝1，Vc=0，Vo=0）vIvOVCCRCvC0.01uF12348765V6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0導通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止工作波形：第24頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六2/3VCCvIvOVCCRCvC0.01uF12348765

②外觸發(fā):ViVi＜1/3VCC，→比較器C2＝0，觸發(fā)器置1，→Vo＝1→T截止，C充電→電路進入暫穩(wěn)態(tài)。tvi00vCt0votV6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0導通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止=V2=V6第25頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六T截止，C充電，當vc上升到2/3VCC時:→比較器C1=0，觸發(fā)器置0，→Vo＝0→T導通，C放電,vc≈0電路→電路返回穩(wěn)態(tài)。vIvOVCCRCvC0.01uF12348765V6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0導通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止2/3VCCtvi00vCt0vot

③自動返回（VI＝1）:第26頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六由以上過程可以看出:每來一次負脈沖,vo

便輸出一個正脈沖,其寬度tW

由

RC

決定。vIvOVCCRCvC0.01uF123487652/3VCCtvi00vC0votttW第27頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六

⑶輸出脈沖寬度twtw是Vc從0指數(shù)上升到2VCC/3時所需的時間注意:tw寬度的增加，將降低定時精度和穩(wěn)度。

tw

的范圍為幾秒到幾分鐘。2/3VCCtvi00vC0votttWtw＝1.1RC第28頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六2/3VccvCvI(S)vO在充電過程中（C1=1）,如VI再次觸發(fā),C2=1→0,Q仍保持為1，電路狀態(tài)不變（T截止，C保持充電狀態(tài)）。多次觸發(fā)時的情況：故該電路為不可重復觸發(fā)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：vIvOVCCRCvC0.01uF12348765第29頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六①電路圖：⑷可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvITbT1第30頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六⑷可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（續(xù)）+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvITbT1②工作過程b.觸發(fā)時:a.穩(wěn)態(tài)時:VI=1,T1截止,電路狀態(tài)同普通單穩(wěn)。VI=0，電路觸發(fā)翻轉，Vo＝1VI=0期間,T1導通,電容不能充電。VI=1后，T1截止,電容開始充電。第31頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六⑷可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（續(xù)）+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvITbT1②工作過程（續(xù)）c.重復觸發(fā)時:當Vc<2/3VCC(電路仍處暫態(tài))時，若VI又進行觸發(fā)(VI=0),則C通過T1放電,電路將維持在暫態(tài),直到在tW

時間內(nèi)沒有新的觸發(fā),電路回到穩(wěn)態(tài)。a.穩(wěn)態(tài)時:b.觸發(fā)時:VI=1,T1截止,電路狀態(tài)同普通單穩(wěn)。電路翻轉。第32頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六vI③可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形圖：vCvOVTHVCC失落脈沖檢測儀觸發(fā)過程：c.VI=1

→電容開始充電e.重復觸發(fā)：電容充電過程中VI=0,電容放電，VI=1后，再次充電→→實現(xiàn)可重復觸發(fā)。a.

VI=1,穩(wěn)態(tài)→VO=0tWtWb.

VI=0,觸發(fā)→VO=1

→進入暫態(tài)，C不能充電。d.VC>2/3Vcc→Q=0,→VO=0,恢復穩(wěn)態(tài)，

→T導通,電容放電第33頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六⑸單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用一般用于定時（產(chǎn)生一定寬度的矩形波）整形（把不規(guī)則的波形轉換成寬度、幅度都相等的波形）延時（把輸入信號延遲一定時間后輸出）第34頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六1)定時3)整形單穩(wěn)態(tài)微分限幅twtwtwacbd2)延時第35頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六⒉

555定時器做多諧振蕩器多諧振蕩器的特點：（1）不需外觸發(fā)的自激振蕩器；（2）無穩(wěn)定狀態(tài)，均為暫穩(wěn)態(tài)；（3）矩形波中含有豐富的高次諧波，習慣稱多諧振蕩器。第36頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六外接R1,R2,C⑴電路：+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRbQQC1C2TR1CR2V6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0導通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止第37頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六vOVCCR1CvC0.01uF12348765R2

①Vcc通過R1、R2向C充電,在

VC

沒有充電到2VCC/3之前,Vo

保持

1

不變。②

當VC＝2VCC/3時→Vo由1翻轉為

0

?！鶷導通→電容C經(jīng)R2、T放電。vC0t0tvoVCC/32VCC/3t1t2t3③當Vc降至VCC

/3時，使得→Vo回到1

→T截止

→電容C再充電，進入循環(huán)

...⑵原理第38頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六VCC/32VCC/3所需的時間：3/1VCC3/2ln2VCRtCCw2=≈0.7R2C第一個暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度tw1，Vc從VCC/3充電上升到2VCC/3所需的時間：第二個暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度tw2，Vc從2VCC/3放電下降到VCC/33/23/1ln)(21VVVVCRRtCCCCCCCCw1--+=≈0.7(R+R)C21vOtW2tW1vc)()()0()(lntvvvvτtCCCC--∞=+∞第39頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六占空比：頻率：振蕩周期：第40頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六電路特點：充放電電路各自獨立。充電回路：tw1=RACln2放電回路：tw2=RBCln2占空比：q=tw1/(tw1+tw2)=RA/(RA+RB)

通過調(diào)節(jié)R2來調(diào)節(jié)占空比vOVCCR1C0.01uF12348765R2R3RARB⑶占空比可調(diào)多諧振蕩器:第41頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六⒊

555定時器做施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器的特點：（1）雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)；（2）電平觸發(fā)——電壓達到某個值時電路狀態(tài)翻轉；（3）具有滯后電壓傳輸特性——回差特性（兩次翻轉輸入電平不同）；第42頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六

⑴電路：2，6端連在一起作為信號輸入端+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2vIVcc1

vo1VI<1/3VCC時，C1＝1，C2＝0，VO=1VI>2/3VCC時，C1＝0，C2＝1，VO=0構成集電極開路型輸出端。第43頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六Rvi8467

555325

1vo1+VCC+VCC1vovCO控制電壓調(diào)節(jié)回差vivott00UT+UT－2VCC/3VCC/3⑵工作原理：（a）當Vi＝0時，由于比較器C1=1、C2=0，觸發(fā)器置1，即Q＝1、0=Q，。升高時，在未到達2Vcc/3以前，的狀態(tài)不會改變。VO＝1ViVO＝1V6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0導通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止第44頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六Rvi8467

555325

1vo1+VCC+VCC1vovCO控制電壓調(diào)節(jié)回差vivott00UT+UT－2VCC/3VCC/3（b）vi升高到2VCC/3時，比較器C1輸出為0、C2輸出為1，觸發(fā)器置0，即Q＝0、1=Q，vo=0。此后，vi上升到VCC，然后再降低，但在未到達VCC/3以前，vo＝0的狀態(tài)不會改變。（a）當vi＝0時，由于比較器C1=1、C2=0，觸發(fā)器置1，即Q＝1、0=Q，vo＝1。vi升高時，在未到達2VCC/3以前，vo＝1的狀態(tài)不會改變。第45頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六Rvi8467

555325

1vo1+VCC+VCC1vovCO控制電壓調(diào)節(jié)回差vivott00UT+UT－2VCC/3VCC/3（c）vi下降到

VCC/3時，比較器C1輸出為1、C2輸出為0，觸發(fā)器置1，即Q＝1、0=Q，vo=1。此后，vi繼續(xù)下降到0，但vo＝1的狀態(tài)不會改變。（b）vi升高到2VCC/3時，比較器C1輸出為0、C2輸出為1，觸發(fā)器置0，即Q＝0、1=Q，vo=0。此后，vi上升到VCC，然后再降低，但在未到達VCC/3以前，vo＝0的狀態(tài)不會改變。（a）當vi＝0時，由于比較器C1=1、C2=0，觸發(fā)器置1，即Q＝1、0=Q，vo＝1。vi升高時，在未到達2VCC/3以前，vo＝1的狀態(tài)不會改變。第46頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六下限閾值電壓vovi(b)邏輯符號(a)傳輸特性VT－VT+上限閾值電壓回差電壓（滯后電壓）：VT+=2/3VCC;VT-=1/3VCCΔVT＝

VT＋－VT－=1/3VCCvIvO第47頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六②在7腳外接一電阻，并與VCC1

相連，

vO=1時，vO1=VCC1;vO=0時，vO1=0，

可以實現(xiàn)電平移動。①在5腳上加控制電壓VCO可以改變VT+,VT-，以調(diào)節(jié)回差電壓的大小Rvi8467

555325

1vo1+VCC+VCC1vovCO控制電壓調(diào)節(jié)回差說明：第48頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六⑶施密特觸發(fā)器的應用：①波形變換——三角波、正弦波變換成方波vItvOtVT+VT-VT+VT-vItvOt正弦波→方波三角波→方波調(diào)節(jié)VT+,VT-可以改變寬度第49頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六②波形整形——消除噪聲干擾vItvOtVT+VT-vItvOtVT+VT-回差電壓比較小回差電壓比較大第50頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六③幅度鑒別vItvOtVT+VT-可以調(diào)節(jié)VT+作為鑒別門限④構成多諧振蕩器1vCvOvC0ttvoVCC/32VCC/3第51頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六§2集成門構成的脈沖電路一、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器RC不同接法微分型√積分型（沒有正反饋，波形不好）1.微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器＆＆vO1vO2G2G1vIvR由與非門和RC微分電路構成，二個與非門首尾相接交叉耦合，RC為定時元件。窄脈沖觸發(fā)R<Roff(1)電路構成:vo1vo2RC＆＆vivR第52頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六(a)穩(wěn)態(tài)vI=1,無觸發(fā)，電路處于穩(wěn)態(tài)，vO1=0，vO2=1vC≈0=1=0=1=0＆＆vO1vO2G2G1vIvRvIvO1vRvO2（2）工作原理：R<Roff第53頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六vIvO1vRvO2(b)外加觸發(fā)信號vI=0vO1=1,電容電壓不能突變vR=1vO2=0

進入暫穩(wěn)態(tài)vO2=0vO1=1vO2=0形成正反饋，自鎖，vI即使為1也不影響。=0=1=1=0＆＆vO1vO2G2G1vIvR第54頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六(c)自動返回=1電容C按指數(shù)上充電，vR按指數(shù)逐漸降低；＆＆vO1vO2G2G1vIvRvIvO1vRvO2VTH當vR下降到達門電路閾值電壓（1.4V）時，電路狀態(tài)將發(fā)生翻轉vI即使恢復為高電平，由于電路中的正反饋，輸出仍能維持。第55頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六vR下降，電路狀態(tài)改變vR下降vO2=1vO1=0電容電壓不能突變vC=VTHvR下降△VvIvO1vRvO2VTH＆＆vO1vO2G2G1vIvR第56頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六(d)恢復穩(wěn)態(tài)電容放電，vC恢復電路恢復到穩(wěn)態(tài)vI=1vO1=0vO2=1vR=0＆＆vO1vO2G2G1vIvRvIvO1vRvO2VTH第57頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六G1的輸出電阻vRvO2tWVTH7.00ln-=tW=0.7（R＋R0）C＆＆vO1vO2G2G1vIvRvRvO1RR00≈（R＋R0）CtW=)())(lntvvRR-(vR-∞)0(vR+∞（R＋R0）C-RR＋R0VOH(3)輸出脈沖寬度tWVTH（R＋R0）C取VOH＝3.6VR=330ΩR0=100ΩVTH=1.4V第58頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六tre一般認為經(jīng)過（3~5)RC時間，電容已經(jīng)放電完畢即最大工作頻率：vO2(4)恢復時間tretre=(3~5)RC第59頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六（1）微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路適于窄脈沖觸發(fā)，若寬脈沖觸發(fā)，輸入端需另加微分電路說明：（2）微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器窄脈沖觸發(fā)，容易引起誤動作；vdvi(Rd＞Ron)CdRdvo1vo2RC＆＆(Vi’)vR(R<Roff)（3）電路中有正反饋，所以輸出的邊沿比較好。第60頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六不被再次觸發(fā)tWtWtWtW被再次觸發(fā)2.集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：分類不可重復觸發(fā):可重復觸發(fā)：電路進入暫穩(wěn)態(tài)(被觸發(fā)狀態(tài))中，不受觸發(fā)輸入影響，只有返回穩(wěn)態(tài)后才可以被再次觸發(fā)。電路在暫穩(wěn)態(tài)中仍然可以接受輸入，可以被重復觸發(fā)，每觸發(fā)一次，電路暫穩(wěn)態(tài)會繼續(xù)保持tW。74121(單)74221(雙)74122(單)74123(雙)第61頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六

B=1時

A:1→074LS121QNCA1A2BQGNDVCCNCNCNCRext/CextCextRintA1,A2,B觸發(fā)輸入Q,Q輸出Rext/Cext,Cext,Rint外接電阻/電容/內(nèi)接電阻引腳0XX01111110X11100XX1010X101X0QQBA2A1(1)功能表

(P215)

A有0時

B:0→1第62頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六(2)電路第63頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六(3)原理①穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)信號：VR＝1,G5＝0,G6=1,Uc=0第64頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六(3)原理(續(xù)1)②觸發(fā)翻轉11010盡管穩(wěn)態(tài)時Z可以為1或0，但只有Z＝0，且外觸發(fā)信號使Z＝1時電路才能正常翻轉。G6↓→VR↓→Vcc可向C充電第65頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六(3)原理(續(xù)2)③延時返回翻轉后:至此使G5完成了一個窄脈沖輸出（6級門延時）。1101010→00→1→0→1第66頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六(4)觸發(fā)方式為使Z＝可為：①B＝1時，A1A2＝11變?yōu)橛?②A1A2有0時，B由0變1。VccA1A2BZ(5)定時參數(shù)R：內(nèi)接＝2KΩ

外接＝1.4～40KΩC：外接＝10Pf～10μftW＝0.7RC第67頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六外接電容接在10，11引腳(Cext,Rext/Cext)之間，如果C有極性，正極接11腳(Rext/Cext)如果使用外部電阻(1.4～40k)，電阻兩端分別接11,14腳(Rext,VCC)(6)元件連接:如果使用內(nèi)部電阻(2k)，把9引腳(Rint)接VCC。(7)應用:整形、定時、延時。QNCA1A2BQGNDVCCNCNCNCRext/CextCextRint17814第68頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六0XX011QQBA2A1外接電阻內(nèi)部電阻第69頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六二、多諧振蕩器一種自激振蕩電路，無需外界觸發(fā)即可產(chǎn)生一定頻率和幅值的矩形脈沖或方波。沒有穩(wěn)定狀態(tài)——無穩(wěn)態(tài)電路。方波含有很多高次諧波分量，稱為多諧振蕩器。方波輸出——由數(shù)字邏輯器件(邏輯門電路）完成；一定頻率——由延時電路(RC充放電回路）完成；自動進入振蕩狀態(tài)——由反饋回路完成。第70頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六1.CMOS自激多諧振蕩器(1)電路構成vO2G1G2vO1RC11①由2個CMOS反相器和外接RC組成。②CMOS反相器內(nèi)置保護二極管。VDD+ΔV+－ΔV+VC可變范圍第71頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六(2)工作原理(僅分析穩(wěn)定工作時的狀態(tài)）設:反相器翻轉門坎電平為VTH＝1/2VDD①設Vo1=1,Vo2=0:暫態(tài)ⅠVDD→V1→R→C→V4向C充電。當VC上升使VC＝VTH

電路翻轉,Vo1↓、Vo2↑

。②Vo1=0,Vo2=1:暫態(tài)ⅡVDD→V3→C→R→V2向C反向充電。當VC下降使VC＝VTH

電路翻轉,Vo1↑、Vo2↓→電路回到暫態(tài)Ⅰ。第72頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六(3)工作波形①t=0時刻接通電源，C未充電；VC=0，VO1=VDD,VO2=0;第一暫穩(wěn)態(tài);VDDVTHVCvO1vO2VDDVDD②VO1高電平，VO2低電平，通過R向C充電,VC電壓逐漸升高.VO2G1G2VO1VcRC11第73頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六VDD+VTHVDDVTHvIvO1vO2VDDVDD

③當VC上升至VTH時,門電路G1發(fā)生狀態(tài)翻轉，→VO1=0,VO2=VDD電容兩端電壓不能突變

→VC=VTH突變成VC=VDD+VTHVC應該上升到1.5VDD，但是由于保護二極管的作用，VC不能上升那么高，僅到達VDD+ΔV+VDD+ΔV+(3)工作波形(續(xù)1)VO2G1G2VO1VcRC11第74頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六VDD+ΔV+第75頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六VDDVTHvIvO1vO2VDDVDDVDD+ΔV+④VO1=0,VO2=VDD,

電容通過R放電并反向充電

VC電壓逐漸下降。第二暫穩(wěn)態(tài);(3)工作波形(續(xù)2)VO2G1G2VO1VcRC11第76頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六⑤當VC下降到VTH,門電路G1再次發(fā)生狀態(tài)變化

→VO1=VDD,VO2=0此時VC=VDD-VTH,電容電壓不能突變

→VC

=VTH-VDDVDDVTHvIvO1vO2VDDVDDVDD+ΔV+

VC應該下降到-1/2VDD,由于保護二極管的作用，VC只能下降到-ΔV＋-ΔV＋-1/2VTHVO2G1G2VO1VcRC11(3)工作波形(續(xù)3)第77頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六⑥

VC=-ΔV＋

VO1=VDDVO2=0,回到第一暫穩(wěn)態(tài)，電路繼續(xù)持續(xù)翻轉、振蕩。VDDVTHvcvO1vO2VDDVDDVDD+ΔV+-ΔV＋(3)工作波形(續(xù)4)VO2G1G2VO1VcRC11第78頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六(4)振蕩頻率計算：VDDVTHvCvO2VDDVDD+ΔV+-ΔV＋t1t2T1T2RC電路的瞬態(tài)響應：VO2G1G2VO1VcRC11VO1VCRCVO2第79頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六T1:t1為時間起點0+；T2:t2為時間起點0+

；計算T1：

VC(0+)=-ΔV＋

VC(T1)=VTH

VC(∞)=VDDVDDVTHvCvO2VDDVDD+ΔV+-ΔV＋t1t2T1T2=VDDvO2=0VO1VCRC(4)振蕩頻率計算(續(xù)1):第80頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六計算T2：

VC(∞)=0

VC(T2)=VTH

VC(0+)=VDD+ΔV+VDDVTHvIvO2VDDVDD+ΔV+-ΔV＋t1t2T1T2vO1=0vO2=VDDvIRC(4)振蕩頻率計算(續(xù)2)

：第81頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六

ΔV+的值為保護二極管的正向導通電壓,大約為0.7V,相對于VDD可以忽略不計,對CMOS門電路：VTH=1/2VDD(4)振蕩頻率計算(續(xù)3)

：第82頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六2.石英晶體多諧振蕩器