第六章 脉冲波形的产生和整形 6.1 概述 6.2 施密特触发器 6.3 单稳态触发器 6.4 多谐振荡器 6.5 555定时器及其应用 返回 本章基本内容本章基本内容在前面各章的讨论中，常常需要用到各种幅度、宽 度以及具有陡峭边沿的脉冲信号，如触发器就需要时钟 脉冲（CP），等等。事实上，现代电子系统都离不开脉 冲信号。获取这些脉冲信号的方法通常有两种：直接产生；利用已有信号变换得到。与产生模拟信号要用模拟振荡器一样，产生脉冲信 号要用脉冲振荡器。 脉冲波形变换则包括脉冲宽度、幅 度、相位及上升和下降时间等等的改变，通过变换，使 这些特性符合要求。本章将介绍常用的脉冲变换电路施密特触发器 和单稳态触发器，脉冲产生电路多谐振荡器，和一 种多用途的定时电路555定时器。 图6.1.1 描述矩形脉冲特性的主要参数返回6.1 概 述图6.1.1 描述矩形脉冲特性的主要参数返回1、上升时间 tr 2、下降时间 tf3、幅度 um 4、周期 T5、脉冲宽度 tw 6、占空比 q图6.2.1 用CMOS反相器构成的施密特触发器（a）电路（b）图形符号 图6.2.2 图6.2.1电路的电压传输特性（a）同相输出（b）反相输出 图6.2.3 用TTL门电路接成的施密特触发器 图6.2.4 带与非功能的TTL集成施密特触发器 图6.2.5 集成施密特触发器7413的电压传输特性 图6.2.6 CMOS集成施密特触发器CC40106 图6.2.7 集成施密特触发器CC40106的特性（ a）电压传输特性（b） VDD对VT、VT的影响 图6.2.8 用施密特触发器实现波形变换 图6.2.9 用施密特触发器对脉冲整形 图6.2.10 用施密特触发器鉴别脉冲幅度返回6.2 施密特触发器图6.2.1 用CMOS反相器构成的施密特触发器 （a）电路 （b）图形符号返回ui施密特触发器电压传输特性施密特触发器电压传输特性反相施密特触发器施密特触发器施密特触发器电压传输特性施密特触发器电压传输特性ui同相施密特触发器施密特触发器图6.2.2 图6.2.1电路的电压传输特性（a）同相输出 （b）反相输出返回集成集成施密特触发器施密特触发器74147414内部电路图内部电路图图6.2.3 用TTL门电路接成的施密特触发器返回图6.2.4 带与非功能的TTL集成施密特触发器返回图6.2.5 集成施密特触发器7413的电压传输特性返回图6.2.6 CMOS集成施密特触发器CC40106 返回图6.2.7 集成施密特触发器CC40106的特性（ a） 电压传输特性（b）VDD对VT、VT的影响返回图6.2.8 用施密特触发器实现波形变换返回应用举例应用举例1 1图6.2.9 用施密特触发器对脉冲整形返回应用举例应用举例2 2图6.2.10 用施密特触发器鉴别脉冲幅度返回应用举例应用举例3 3图6.4.15 用施密特触发器构成的多谐振荡器返回应用举例应用举例4 4图6.4.16 图6.4.15电路的电压波形图返回图6.3.1 微分型单稳态触发器 图6.3.2 图6.3.1电路的电压波形图 图6.3.3 图6.3.1电路中电容C充电的等效电路 图6.3.4 图6.3.1电路中电容C放电的等效电路 图6.3.5 积分型单稳态触发器 图6.3.6 图6.3.5电路的电压波形图 图6.3.7 图6.3.5电路中电容C的放电回路和vA的波形（a）放电回路（ b） vA的波形 图6.3.8 集成单稳态触发器74121的逻辑图 图6.3.9 集成单稳态触发器74121的工作波形图 图6.3.10 集成单稳态触发器74121的外部连接方法（a）使用外接电 阻Rext （下降沿触发）（b）使用内部电阻Rint （上升沿触发） 图6.3.11 不可重复触发型与可重复触发型单稳态触发器的工作波形 （a）不可重复触发型（b）可重复触发型 图6.3.12 集成单稳态触发器CC14528的逻辑图 图6.3.13 集成单稳态触发器CC14528的工作波形返回6.3 单稳态触发器单稳态触发器（定时）单稳态触发器（定时）单稳态触发器简称单稳。单稳态触发器简称单稳。它的突出特点是它的突出特点是: : 输出端只有一个稳定状态输出端只有一个稳定状态, , 另一个另一个 状态则是暂稳态状态则是暂稳态. .加入触发信号后加入触发信号后, ,它可以由稳定状态转它可以由稳定状态转 入暂稳态入暂稳态, ,但是但是 , , 经过一定时间以后经过一定时间以后, ,它又会它又会自动返回自动返回原原 来的来的 稳定状态。稳定状态。稳定状态稳定状态暂稳态由外界触发自动返回恢复期图6.3.1 微分型单稳态触发器返回微分型单稳态触发器返回A图6.3.2 图6.3.1电路的电压波形图返回图6.3.3 图6.3.1电路中电容C充电的等效电路返回图6.3.4 图6.3.1电路中电容C放电的等效电路返回图6.3.5 积分型单稳态触发器返回图6.3.6 图6.3.5电路的电压波形图返回图6.3.7 图6.3.5电路中电容C的放电回路和vA的波形（a）放电回路 （b） vA的波形返回图6.3.8 集成单稳态触发器74121的逻辑图返回图6.3.9 集成单稳态触发器74121的工作波形图返回图6.3.10 集成单稳态触发器74121的外部连接方法（a） 使用外接电阻Rext （下降沿触发）（b）使用内部电阻Rint （上升沿触发）返回图6.3.11 不可重复触发型与可重复触发型单稳态触发器的工作波形（a）不可重复触发型（b）可重复触发型返回图6.3.12 集成单稳态触发器CC14528的逻辑图返回图6.3.13 集成单稳态触发器CC14528的工作波 形返回图6.4.1 对称式多谐振荡器电路 图6.4.2 TTL反相器（7404）的电压传输特性 图6.4.3 计算TTL反相器静态工作点的等效电路 图6.4.4 图6.4.1电路中电容的充、放电等效电路 （a）C1充电的等效电路（b） C2放电的等效电路 图6.4.5 图6.4.1电路中各点电压的波形 图6.4.6 非对称式多谐振荡器电路 图6.4.7 图6.4.6电路中CMOS反相器静态工作点的确定 图6.4.8 图6.4.6电路中电容的充、放电等效电路 （a）放电的等效电路（b）充电的等效电路 图6.4.9 图6.4.6电路的工作波形图 图6.4.10 最简单的环形振荡器 图6.4.11 图6.4.10电路的工作波形图 图6.4.12 带RC延迟电路的环形振荡器 （a）原理性电路（b）实用的改进电路 图6.4.13 图6.4.12 （b）电路的工作波形返回下页6.4 多谐振荡器（一）图6.4.14 图6.4.12 （b）电路中电容C的充、放电等效电路（a）充电时的等 效电路（b）放电时的等效电路 图6.4.15 用施密特触发器构成的多谐振荡器 图6.4.16 图6.4.15电路的电压波形图 图6.4.17 脉冲占空比可调的多谐振荡器 图6.4.18 石英晶体的电抗频率特性和符号 图6.4.19 石英晶体多谐振荡器 图6.4.20 施密特触发器型压控振荡器的原理性电路和电压波形（a）电路结 构 （b）电压波形 图6.4.21 LM566简化的结构框图 图6.4.22 电容交叉充、放电型压控振荡器的原理图 图6.4.23 图6.4.22电路的电压波形图 图6.4.24 CC4046中压控振荡器的电流源电路 图6.4.25 CC4046用在压控振荡器时的接法 图6.4.26 LM331的电路结构框图返回上页6.4 多谐振荡器（二）图6.4.1 对称式多谐振荡器电路返回图6.4.2 TTL反相器（7404）的电压传输特性返回图6.4.3 计算TTL反相器静态工作点的等效电路返回图6.4.4 图6.4.1电路中电容的充、放电等效电路 （a）C1充电的等效电路 （b） C2放电的等效电路返回图6.4.5 图6.4.1电路中各点电压的波形返回图6.4.6 非对称式多谐振荡器电路返回图6.4.7 图6.4.6电路中CMOS反相器静态工作点的确定返回图6.4.8 图6.4.6电路中电容的充、放电等效电路（a）放电的等效电路（b）充电的等效电路返回图6.4.9 图6.4.6电路的工作波形图返回图6.4.10 最简单的环形振荡器返回图6.4.11 图6.4.10电路的工作波形图返回图6.4.12 带RC延迟电路的环形振荡器（a）原理性电路（b）实用的改进电路返回图6.4.13 图6.4.12 （b）电路的工作波形返回图6.4.14 图6.4.12 （b）电路中电容C的充、放电等效电路 （a）充电时的等效电路 （b）放电时的等效电路返回图6.4.15 用施密特触发器构成的多谐振荡器返回图6.4.16 图6.4.15电路的电压波形图返回图6.4.17 脉冲占空比可调的多谐振荡器返回图6.4.18 石英晶体的电抗频率特性和符号返回图6.4.19 石英晶体多谐振荡器返回图6.4.20 施密特触发器型压控振荡器的原理性电路和电压波形 （a）电路结构 （b）电压波形返回图6.4.21 LM566简化的结构框图返回图6.4.22 电容交叉充、放电型压控振荡器的原理图返回图6.4.23 图6.4.22电路的电压波形图返回图6.4.24 CC4046中压控振荡器的电流源电路返回图6.4.25 CC4046用作压控振荡器时的接法返回图6.4.26 LM331的电路结构框图返回 图6.5.1 CB555的电路结构图 图6.5.2 用555定时器接成的施密特触发器 图6.5.3 图6.5.2电路的电压传输特性 图6.5.4 用555定时器接成的单稳态触发器 图6.5.5 图6.5.4电路的电压波形图 图6.5.6 用555定时器接成的多谐振荡器 图6.5.7 图6.5.6电路的电压波形图 图6.5.8 用555定时器组成的占空比可调的多谐振荡器 图6.5.9 例6.5.1设计的多谐振荡器返回6.5 555定时器及其应用美国Signetics公司 1972年研制，用于取代机 械式定时器。流行的产品主要有4个：BJT两个：555，556（含有两个555）；CMOS两个：7555，7556（含有两个7555）。流行产品:图6.5.1 CB555的电路结构图返回555的功能表返回图6.5.2 用555定时器接成的施密特触发器返回图6.5.3 图6.5.2电路的电压传输特性返回图6.5.4 用555定时器接成的单稳态触发器返回图6.5.5 图6.5.4电路的电压波形图返回图6.5.6 用555定时器接成的多谐振荡器返回48162357R1R2CuC555DTH TRuoVCC0tuouC0tVCC /32VCC /3输出波形48162357R1R2CuC555DTH TRuoVCC设电容C 原先未充电, 故 TH = TR VCC /3 , 此时 uo = 1 , 555内的 晶体管 T 截止 , 电源通过 R1 和 R2 对 电容 C 充电。48162357R1R2CuC555DTH TRuoVCCuC0tVCC /32VCC /30t