8脉冲波形详解.ppt

8.1 单稳态触发器单稳态触发器 8.2 施密特触发器施密特触发器 8.3 多器多器谐振荡谐振荡 8.4 555定时器及其应用定时器及其应用 8 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 4 4、掌握由掌握由555555定时器组成的多谐定时器组成的多谐、单稳单稳、施密特触施密特触发器的电路发器的电路、工作原理及外接参数及电路指标的计工作原理及外接参数及电路指标的计算算。1 1、正确理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触、正确理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触 发器的电路组成及工作原理。发器的电路组成及工作原理。2 2、掌握多谐、单稳、施密特触发器、掌握多谐、单稳、施密特触发器MSIMSI器件的逻辑器件的逻辑 功能。功能。3 3、掌握、掌握555555定时器的工作原理。定时器的工作原理。教学基本要求教学基本要求 8.1单稳态触发器单稳态触发器 8.1.1 用门电路组成的微分型单稳态触发器用门电路组成的微分型单稳态触发器 8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器 8.1.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用 电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。单稳态触发器的工作特点：单稳态触发器的工作特点：在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态;由于电路中由于电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长久保持延时环节的作用，暂稳态不能长久保持,经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持暂稳态的持续时间仅与续时间仅与RCRC参数值有关。参数值有关。8.1单稳态触发器单稳态触发器 门电路组成的单稳态触发器门电路组成的单稳态触发器 MSI集成单稳态触发器集成单稳态触发器 不可重复触发不可重复触发单稳态触发器单稳态触发器 可重复触发可重复触发单稳态触发器单稳态触发器 用用555定时器组成的单稳态触发器定时器组成的单稳态触发器 按电路形式不同按电路形式不同 单稳态触发器的单稳态触发器的分类分类 工作特点划分工作特点划分 8.1.1 用用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器 1.1.电路电路 CMOS与非门构成的微分型与非门构成的微分型 单稳态触发器单稳态触发器 CMOS或非门构成的微分型或非门构成的微分型 单稳态触发器单稳态触发器 稳态为稳态为1 负脉冲触发负脉冲触发 稳态为稳态为0 正脉冲触发正脉冲触发 R vO G2&C D vI2 vC 1 Rd vI Cd G1 vd vO 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 电路处于一种稳态：电路处于一种稳态：1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 o=0 o1 VDD a)没有触发信号时，没有触发信号时，I=0 设定设定CMOS反相器的阈值电压反相器的阈值电压 2THDDVV 工作原理：工作原理：所以电容所以电容C两端两端 的电压接近的电压接近0V。b)b)外加触发信号外加触发信号 d d=VTH 产生如下正反馈过程：产生如下正反馈过程：vO vI vO1vI2会迅速使会迅速使 o1=0 o=1 vI 0 t vd 0 t vO1 vO vI2 0 t t t 0 VTH VDD t1 t2 0 电路进入暂稳态电路进入暂稳态 1 1 0 0 1 v O 1 v O G 2 G 1 C D R V DD v I v I2 v C 1 R d C d v d c)c)电容充电电容充电,电路自动由暂稳态返回到稳态。电路自动由暂稳态返回到稳态。1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 0 0 1 1 I2 I2=VTH 产生如下正反馈过程：产生如下正反馈过程：迅速使迅速使 o1=1 o=0 v o2 v O1 vR vI 0 t vd 0 t v O 1 v O v I2 0 t t t 0 V TH V DD t 1 t 2 0 tw tw0.7RC （1）输出脉冲宽度输出脉冲宽度tw 3、主要参数的计算主要参数的计算 vOvI vO vI2 0 0 t t t t tW 0 VTH VDD t1 t2 vd 0 t 0 vC(0+)=0；vC()=VDD =RC,VTH=VDD/2 =RCln2 8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器(a)v vO O v vI I t tw w t tw w (b)vO vI tw tw 不可重复触发不可重复触发 可重复触发可重复触发 被重复触发被重复触发 没有被重复触发没有被重复触发 1.不可重复触发的集成单稳态触发器不可重复触发的集成单稳态触发器 74121 电路的连接：电路的连接：R：外接电阻或采用内部电阻：外接电阻或采用内部电阻 C：外接电容：外接电容 B A1 A2 G1&G2&G3&G4&a G5&1 G6&Cext Rext Rext/Cext Rint Rint G7 1 G8 1 G9 1 Q Q 触发信号控制电路触发信号控制电路 微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器 输出缓冲电路输出缓冲电路(a)逻辑图 74121功能表功能表 H H QA1 A2 B Q L H L L H L L L H H H L H H H H H H L L 逻辑功能表逻辑功能表 不可触发，保持稳态不变不可触发，保持稳态不变 A1、A2中有一个或两个为低电平，中有一个或两个为低电平，在在B端输入上升沿时电路被触发端输入上升沿时电路被触发 B 为高电平，为高电平，A1、A2中输入端中输入端有一个或两个下降沿时电路被触有一个或两个下降沿时电路被触发发。输出脉冲宽度：输出脉冲宽度：tw0.7RC 8.1.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用-定时定时 vO 与与门门 vA vB tW 单稳态单稳态 触发器触发器 vI vI O vB O vA O vO O tW t t t t 8.2 施密特触发器施密特触发器 8.2.1 用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特触发器 8.2.2 集成施密特触发器集成施密特触发器 8.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用 8.2 施密特触发器施密特触发器 1 1、施密特触发器、施密特触发器电压传输特性电压传输特性及工作特点：及工作特点：施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到某一定电施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。压值时，输出电压会发生突变。电路有两个阈值电压。电路有两个阈值电压。在输入信号增加和减少时，电路有两在输入信号增加和减少时，电路有两个阈值电压分别是正向阈值电压个阈值电压分别是正向阈值电压（VT+）和负阈值电压（）和负阈值电压（VT-）。）。同相输出施密特触发器同相输出施密特触发器 反相输出施密特触发器反相输出施密特触发器 1 vI vO 1 vI vO O vI vo VT VT+VOH VOL o V T+v O V OH V OL V T-v I 1、电路组成、电路组成 2、工作原理、工作原理 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 I1 8.2.1 用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特触发器 O11I212I1vRRRvRRRv2 R1 R2 I为三角波为三角波 假定：假定：2THDDVV 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 vI1 O211I2121I RRRRRR0 0 1(1)I上升上升 当当vI=0时时，=0V v O 正向阈值电压正向阈值电压(VT+):I 值在增加值在增加过程中，使输出电压产生跳变时过程中，使输出电压产生跳变时所对应所对应 I 的值。的值。只要只要 I1 VTH，I1 (4)当当I下降下降,也下降也下降 则保持则保持 =VOH o 当当 =VTH，电路产生如下正反馈，电路产生如下正反馈：I1 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 vI1 1 v vo o v vI I 传特性曲线传特性曲线 工作波形工作波形 vI VT VT O vO VDD O t t vO VDD O VT VT vI 8.2.2 集成施密特触发器集成施密特触发器 vI vO vO，VDD TP1 TP2 TP3 TN5 TN4 TN6 vS2 vS5 TP7 TN8 TP9 TN10 TN12 TP11 VDD 施密特电路施密特电路 整形电路整形电路 输出电路输出电路 1 vI vO 8.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用 o vI vO1 VOH VOL VT+VT_ vO VOH VOL 0 t tWo vI t v vT+T+v vT T-1 vI vO 1.1.波形变换波形变换 vI VT+VT 0 t vO VOH VOL 0 t(b)vO vI 1 2.波形的整形与抗干扰波形的整形与抗干扰 vO vI 1 vI VT+VT 0 t vO VOH VOL 0 t(a)1 v vo o v vI I o VT+vO VOH VOL VT-合理选择回差电压，可消除干扰信号。合理选择回差电压，可消除干扰信号。vI O vO O vO O VT VT t t t 3.3.消除干扰信号消除干扰信号 VT-vI VT+0 t vO VOH VOL 0 1 o o I I 4.幅度鉴别幅度鉴别 o VT+vO VOH VOL VT-vI 8.3 多谐振荡器多谐振荡器 8.3.1 由门电路组成的多谐振荡器由门电路组成的多谐振荡器 8.3.3 石英晶体振荡器石英晶体振荡器 8.3.2 用施密特触发器构成波形产生电路用施密特触发器构成波形产生电路 多谐振荡器的基本组成：多谐振荡器的基本组成：开关器件开关器件+反馈延迟环节反馈延迟环节 开关器件：产生高、低电平开关器件：产生高、低电平 反馈延迟环节（反馈延迟环节（RC电路）：利用电路）：利用RC电路的充放电特性实现电路的充放电特性实现延时，输出电压经延时后，反馈到开关器件输入端，改变电延时，输出电压经延时后，反馈到开关器件输入端，改变电路的输出状态，以获得所脉冲波形输出。路的输出状态，以获得所脉冲波形输出。8.3 多谐振荡器多谐振荡器 8.3.1 由由CMOS门门电路组成的多谐振荡器电路组成的多谐振荡器 1.电路组成电路组成 1 1 vI vO1 vO C R G1 G2 o1与与o反相，电容接在反相，电容接在o与与I之间之间:8.3.1 由由CMOS门门电路组成的多谐振荡器电路组成的多谐振荡器 v I D 1 D 2 T P T N v O1 R C D 4 D 3 T P T N v O G 1 G 2 +V DD VC 2.工作原理工作原理 G1 G2 VDD TP D3 TP D1 充电充电 vI D2 TN TN vO1 vO D4 R C 2.工作原理工作原理 DDTH0O 2NFFVVVV假定假定 设电路初态：设电路初态：=1 v I=0 v O v C=0V 接通电源后电容接通电源后电容充电充电 v C v I v I 当当=VTH 时，时，迅速使迅速使G1导通、导通、G2截止截止 电路进入第二暂态电路进入第二暂态 v O=1 v O1=0（1）第一暂稳态（初态）第一暂稳态（初态）,电容充电，电路自动翻转到第二暂稳态电容充电，电路自动翻转到第二暂稳态 v I v O 1 v O G1 G2 VDD TP D3 TP D1 放电放电 vI D2 TN TN vO1 vO D4 R C（2）第二暂稳态电容放电，电路自动翻转到第一暂稳态）第二暂稳态电容放电，电路自动翻转到第一暂稳态 电容放电电容放电 v C v I v I 当当=VTH 时时，迅速使得迅速使得G1截止、截止、G2导通导通 电路返回第一暂稳态电路返回第一暂稳态 O=0 O1=1 v I v O 1 v