脈沖信號(hào)產(chǎn)生與整形施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性施密特觸發(fā)器

第5章脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形是在實(shí)際工作和較大規(guī)模的電路系統(tǒng)中經(jīng)常遇到的技術(shù)環(huán)節(jié)。通過本章的學(xué)習(xí)要掌握脈沖信號(hào)產(chǎn)生與整形的原理、方法以及用于脈沖信號(hào)整形和產(chǎn)生的器件的工作方式和實(shí)際應(yīng)用。學(xué)習(xí)內(nèi)容：施密特觸發(fā)器的工作原理和應(yīng)用，555定時(shí)器的工作原理和應(yīng)用，各種信號(hào)參數(shù)的計(jì)算。

施密特觸發(fā)器一、用門電路組成的施密特觸發(fā)器

以下圖為由G1和G2兩個(gè)CMOS反相器組成的施密特觸發(fā)器，輸入電壓uＩ經(jīng)電阻R１和R２分壓來控制反相器的工作狀態(tài)，要求R２＞R１。右圖分別為施密特觸發(fā)器反相輸出和同相輸出的邏輯符號(hào)?？騼?nèi)的“”為施密特觸發(fā)器的限定符號(hào)。

所以同理2．工作原理

施密特觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，而這兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的維持和轉(zhuǎn)換完全取決于輸入電壓的大小。只要輸入電壓uＩ上升到略大于UＴ+或下降到略小于UＴ－時(shí)，施密特觸發(fā)器的輸出狀態(tài)就會(huì)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而輸出邊沿陡峭的矩形脈沖。3．施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性

輸入電壓uI上升到使電路狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)的值，稱為正向閾值電壓，用UＴ+表示。輸入電壓uＩ下降到使電路狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)的值，稱為負(fù)向閾值電壓，用UＴ－表示。施密特觸發(fā)器的正向閾值電壓UＴ+和負(fù)向閾值電壓UＴ－的差值，稱為回差電壓，用ΔUＴ表示。電壓傳輸特性反映的是觸發(fā)器輸出電壓隨輸入電壓變化的規(guī)律.反相施密特觸發(fā)器電壓傳輸特性

同相施密特觸發(fā)器電壓傳輸特性

隨著輸入電壓的升高和降低，輸出電壓呈反相變化趨勢(shì)。隨著輸入電壓的升高和降低，輸出電壓呈同相變化趨勢(shì)。

二、集成施密特觸發(fā)器

1．TTL集成施密特觸發(fā)器

右圖左為施密特觸發(fā)六反相器CT7414和CT74LS14的邏輯符號(hào)，它有六個(gè)獨(dú)立的施密特反相器。

右圖右為施密特觸發(fā)雙4輸入與非門CT7413和CT74LS13的邏輯符號(hào)。

TTL集成施密特與非門和緩沖器有如下特點(diǎn)：

可將變化非常緩慢的信號(hào)變換成上升沿和下降沿都很陡直的脈沖信號(hào)。具有閾值電壓和回差電壓溫度補(bǔ)償。因此，電路性能的一致性好。具有很強(qiáng)的抗干擾能力2．ＣＭＯＳ集成施密特觸發(fā)器

左圖為施密特六反相器CC40106的邏輯符號(hào)。右圖為施密特觸發(fā)四2輸入與非門CC4093的邏輯符號(hào)。

當(dāng)電源電壓VDD變化時(shí)，對(duì)CMOS施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。由于集成CMOS施密特觸發(fā)器內(nèi)部參數(shù)離散性的影響，因此，其UＴ+和UＴ－也有較大的離散性。

CMOS集成施密特觸發(fā)器具有如下特點(diǎn)：

可將變化非常緩慢的信號(hào)變換為上升沿和下降沿很陡直的脈沖信號(hào)。在電源電壓VDD一定時(shí)，觸發(fā)閾值電壓穩(wěn)定，但其值會(huì)隨VDD變化。

電源電壓VDD變化范圍寬，輸入阻抗高，功耗極小。

抗干擾能力很強(qiáng)。

三、施密特觸發(fā)器的應(yīng)用1．用于波形變換施密特觸發(fā)器可用于將三角波、正弦涉及其它不規(guī)那么信號(hào)變換成矩形脈沖。2．用于脈沖整形當(dāng)傳輸?shù)男盘?hào)受到干擾而發(fā)生畸變時(shí)，可利用施密特觸發(fā)器的回差特性，將受到干擾的信號(hào)整形成較好的矩形脈沖。3．用于脈沖幅度鑒別如輸入信號(hào)為一組幅度不等的脈沖，而要求將幅度大于ＵＴ+的脈沖信號(hào)挑選出來時(shí)，那么可用施密特觸發(fā)器對(duì)輸入脈沖的幅度進(jìn)行鑒別。５５５定時(shí)器及其應(yīng)用555定時(shí)器是一種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便靈活、用途廣泛的多功能電路。只要外部配接少數(shù)幾個(gè)阻容元件便可組成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器等電路。

一、555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)及其工作原理

二、用555定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器當(dāng)輸入＜uI＜時(shí)，uC1＝1、uC２＝1，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，輸出uO＝UOＨ。

當(dāng)輸入uI＜時(shí)，電壓比較器C1和C2的輸出uC1＝1，uC2＝0，基本RS觸發(fā)器置1，＝1、＝0，這時(shí)輸出uO＝UOH。

當(dāng)輸入uI電壓比較器C1和C2的輸出uC1＝0，uC2＝1，輸出uO由高電平躍到低電平，即uO＝0?！輹r(shí)，

施密特觸發(fā)器的工作波形圖施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性用555定時(shí)器組成多諧振蕩器

多諧振蕩器工作波形

多諧振蕩器波形參數(shù)

多諧振蕩器的振蕩周期Ｔ為：T＝tＷ１+tＷ２

tＷ１＝〔R１+R２〕Cln2≈0.7〔R１+R２〕C

多諧振蕩器的振蕩周期T為:

T＝tＷ１+tＷ２≈0.7〔R１+2R２〕CtＷ１為電容電壓由充到所需的時(shí)間tＷ２為電容電壓由降到