8 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生基本要求基本要求2、理解理解555定时器的工作原理，定时器的工作原理，掌握掌握其应用。其应用。 1、了解了解门电路组成的单稳态触发器、施密特触门电路组成的单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器的电路组成，发器、多谐振荡器的电路组成，理解理解其工作原理其工作原理和应用；和应用；1概概 述述1、单元电路类型、单元电路类型: (1)单稳态触发器单稳态触发器定时、延时，消除噪声定时、延时，消除噪声 (2)施密特触发器施密特触发器滤波整形，波形变换滤波整形，波形变换 (3)多谐振荡器多谐振荡器产生矩形波，时钟脉冲波产生矩形波，时钟脉冲波 (4)555定时器定时器多用途器件多用途器件2、电路结构特点：、电路结构特点： (1)含有开关元件含有开关元件各种门电路各种门电路产生高低电平产生高低电平 (2)含有储能元件含有储能元件阻容延时元件等阻容延时元件等3、电路工作特点：、电路工作特点： 开关元件的状态转换导致电路的过渡过程开关元件的状态转换导致电路的过渡过程4、分析方法、分析方法: 波形图分析法波形图分析法21、门坎电平（阈值电压、门坎电平（阈值电压)：VTHTTL与非门与非门 一般而言，一般而言，开门电平开门电平(VON)和和关门电平关门电平(VOFF)不相等。不相等。为分析方便，将其理想化处理，引入为分析方便，将其理想化处理，引入门坎电平（或阈门坎电平（或阈值电平）值电平）的概念，记为的概念，记为VTH。TTL与非门或反相器的电压传输特性为：与非门或反相器的电压传输特性为：TTL与非门的与非门的VTH=1.4V；预备知识：预备知识：开门电平开门电平VON：使使与非门开通与非门开通的的输入输入高电平的最小值高电平的最小值。关门电平关门电平VOFF：使使与非门关闭与非门关闭的的输入输入低电平的最大值低电平的最大值。输出高电平（逻辑输出高电平（逻辑1） 与非门关闭与非门关闭输出低电平（逻辑输出低电平（逻辑0） 与非门开通与非门开通3VDDCDAB1/2VDD1/2VDDVDDOvOvIVGS(th)PVGS(th)PCMOS反相器反相器CMOS反相器的反相器的VTH= VDD /2。 同样，同样，CMOS反相器也有反相器也有门坎电平门坎电平或（阈值电压或（阈值电压)：VTH42、TTL与非门的输出等效电路：与非门的输出等效电路：&输出为高电平输出为高电平（与非门关闭）（与非门关闭）时：时：3.6VRo100 vOH输出为低电平输出为低电平（与非门开通）（与非门开通）时：时：0.3VvOL输出输出电阻电阻53、 TTL与非门的与非门的关门电阻关门电阻和和开门电阻开门电阻:&RvIvO 输入端悬空，相当于接逻辑高电平；输入端悬空，相当于接逻辑高电平； 输入端经电阻接电源电压，相当于接逻辑高电平；输入端经电阻接电源电压，相当于接逻辑高电平； 输入端经电阻接地，输入端的电平与电阻输入端经电阻接地，输入端的电平与电阻阻值大小有关。阻值大小有关。RvI1.0VROFF1.4VRON输出高电平输出高电平 与非门关闭与非门关闭输出低电平输出低电平 与非门开通与非门开通6ROFF=0.85k RON=2. 5k RRON与非门开通，与非门开通，输出低电平。输出低电平。关门电阻关门电阻开门电阻开门电阻 而对于而对于CMOS门电路而言：门电路而言： (1)输入端不许悬空；输入端不许悬空； (2)输入端经电阻接电源时，与接逻辑高电输入端经电阻接电源时，与接逻辑高电平等效；平等效； (3)输入端经电阻接地时，与接逻辑低电平输入端经电阻接地时，与接逻辑低电平等效。等效。74LS系列：系列：RON=9k74、 电容的储能作用：电容的储能作用： (1)电容具有储能作用，当两端电压增大时，储电容具有储能作用，当两端电压增大时，储存电场能；当两端电压减小时，释放电场能。存电场能；当两端电压减小时，释放电场能。 (2)微分电路：微分电路： (3)积分电路：积分电路：CRvIvdvc+ 电容上的电压不能突变。电容上的电压不能突变。换路定律：换路定律：vC(0+)=vC(0-)CRvIvc+ 稳态时，电容相当于开路。稳态时，电容相当于开路。88.1 单稳态触发器单稳态触发器 1) 电路有一个稳态、一个暂稳态电路有一个稳态、一个暂稳态; 2) 在外加触发信号的作用下，电路由稳态翻转到暂稳态；在外加触发信号的作用下，电路由稳态翻转到暂稳态； 3) 经过一段时间，电路将自动由暂稳态返回到稳态；经过一段时间，电路将自动由暂稳态返回到稳态； 4)暂态的持续时间只取决于电路参数，而与所加触发信号暂态的持续时间只取决于电路参数，而与所加触发信号的宽度无关。的宽度无关。与基本与基本SR触发器区别！触发器区别！单稳态触发器的特点：单稳态触发器的特点：注意注意:后者为双稳态电路后者为双稳态电路98.1.1 用用CMOS门电路组成的门电路组成的微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器两个与非门两个与非门(或非门或非门)+RC微分电路构成微分电路构成1、电路组成：、电路组成：注意与注意与P389 图图8.1.1的不同：输入端未加微分电路的不同：输入端未加微分电路11vO1vOG2G1vIVDDRCvI2vI2与作业与作业8.1.1类似类似&vO1vOG2G1vIRC与基本与基本SR锁存锁存器有何不同？器有何不同？输入为窄脉冲，输出为宽脉冲输入为窄脉冲，输出为宽脉冲10vIvO1vI2vO(1) vI未加单正脉冲未加单正脉冲 vI =0稳态时稳态时C开路开路vI2=1 vO=00V01012、或非门组成的微分型单稳态触发器的工作原理、或非门组成的微分型单稳态触发器的工作原理电容两端电压相等，电容两端电压相等， vC=0V电路处于稳态电路处于稳态11vO1vOG2G1vIVDDvI2RC+vO1=VDD11vIvO1vI2vO11vO1vOG2G1vIVDDvI2(2) vI加触发单正脉冲加触发单正脉冲,电路进入电路进入暂稳态暂稳态;vO1=0，电容电压不能突电容电压不能突变变vI2下跳变下跳变 vO=1vCvO=1 vO1=0vO=1形成正反馈，即使形成正反馈，即使vI正脉冲消失，正脉冲消失，输出仍能维持输出仍能维持自锁。自锁。010此状态能否此状态能否一直保持下一直保持下去？去？+12vIvO1vI2vO11vO1vOG2G1vIVDDvI2(3) VDD经经R向电容向电容C充电，充电，vI2逐渐升高；逐渐升高；0VTH(4)当当vI2阈值电压阈值电压Vth时，电路状态将发生突时，电路状态将发生突变：变：+13vIvO1vI2vO11vO1vOG2G1vIVDDvI2VDD+VTHVDD+vO由由1变变0vO1=1(注意：注意：此时此时vI的的正脉冲已撤消正脉冲已撤消)电容电压不能突变电容电压不能突变vC=Vth vI2上升到上升到VDD+Vthv如果如果G2是是CMOS门，由于保护二极管的钳位作用门，由于保护二极管的钳位作用 vI2只能上升到只能上升到VDD+VTHVth0001暂态过程结束暂态过程结束+1411vO1vOG2G1vIVDDvI2VTH+VDD+VDD+VTHvIvO1vI2vO(5) 恢复过程恢复过程:电路返回稳态电路返回稳态: vI=0 vI2= VDD vO=0 vO1=1电容放电，电容放电，vC恢复到稳态值恢复到稳态值 ;等待下一次触发等待下一次触发特点特点: 输入窄脉冲，输入窄脉冲， 输出宽脉冲。输出宽脉冲。15(1)输出脉冲宽度输出脉冲宽度tWVDD+VTHvI2vOVTHVDD+11vO1vOG2G1vIVDDvI20tWtW=0.7RC 只取决于电路参数，与只取决于电路参数，与输入脉冲宽度无关。调节输入脉冲宽度无关。调节R或或C，可改变可改变tW宽度。宽度。tW+3、主要参数计算：、主要参数计算： 根据根据RC电路瞬态分析电路瞬态分析的三要素法：的三要素法：RVTH=VDD/216(2)恢复时间恢复时间tre0tre 一般认为经过一般认为经过(35)RC时时间，电容已经放电完毕，间，电容已经放电完毕，即：即：(3)最大工作频率：最大工作频率： 则，触发脉冲的间隔则，触发脉冲的间隔(周期周期)最小不能小于最小不能小于tw+tre， 即：即：Tmintw+treVDD+VTHvRvOVTHVDD+tWtre=(35)RC174 4、讨论：、讨论：11vO1vOG2G1vIVDDvI2RC (1)为保证触发脉冲为窄脉为保证触发脉冲为窄脉冲，输入端加冲，输入端加RC微分电路微分电路CdvIvdRd (2)为避免在瞬态结束瞬间为避免在瞬态结束瞬间vI2上跳变时损坏上跳变时损坏CMOS门，在器件内门，在器件内部有二极管保护电路。部有二极管保护电路。 (3)与非门组成的微分型单稳态触发器是负窄脉冲与非门组成的微分型单稳态触发器是负窄脉冲触发，输出负宽脉冲！触发，输出负宽脉冲！ (4)用用TTL与非门组成微分型单稳态触发器与非门组成微分型单稳态触发器(图图8.1.1a)，考虑到输入电流，则应考虑到输入电流，则应R Roff，而，而Rd Ron。CMOS门组门组成的单稳态触发器中成的单稳态触发器中R、 Rd 不受此限制。不受此限制。18补充：补充： 积分型单稳态触发器积分型单稳态触发器工作原理：工作原理：1) 稳态：稳态： vI=0，未加触发正脉冲未加触发正脉冲G1、G2封锁封锁,vO1=vO=1；2) vI加触发正脉冲加触发正脉冲,电路由电路由稳态变为暂态：稳态变为暂态： vI G1开启开启,vO1由由1 0vc=1不能突变，不能突变，G2全全1出出0， vO由由1 0两个与非门两个与非门+RC积分电路积分电路011100vIvOG1G2vcvO11&RvO1经经R向向C充电至充电至vc=vO1=119vIvOG1G2vcvO11&R1003) vc经经R和导通和导通G1放电，电放电，电路自动返回稳态。路自动返回稳态。vc c v vthth时时G2封锁封锁vO由由0 1即使即使 vI正脉正脉冲仍存在冲仍存在4) 恢复过程恢复过程vI下下跳变跳变 G1封锁封锁,vO1由由0 1，vO1又经又经R向向C充电，经充电，经3RC后，后， vc=1 稳态稳态vth1120vIvO1vcvO(1)稳态稳态(2) 触发触发(3)电容放电电容放电(4)输出翻转输出翻转(5)输入消失输入消失(6)电容充电电容充电(7)恢复稳态恢复稳态tI波形图波形图tWvIvOG1G2vcvO1&1特点特点: 输入宽脉冲，输入宽脉冲， 输出窄脉冲。输出窄脉冲。1 23 4 5 6 7 21输出脉冲宽度输出脉冲宽度tW取决于取决于电容从电容从vOH=3.6v放电至放电至阈值电平阈值电平1.4V的过渡时的过渡时间。间。vO1vcvO2123 4 5 6 7 tWtpitWRO=100 TTL与非门的输出电阻与非门的输出电阻vIvOG1G2vcvO11&RC22(1)电路中无反馈电路中无反馈电路状态电路状态转换过程较慢转换过程较慢输出波形输出波形上升沿较差，上升沿较差，(2)电路要正常工作必须电路要正常工作必须tpi tW 适用于宽脉冲触发的电路。适用于宽脉冲触发的电路。vIvOG1G2vcvO11&RC两点说明：两点说明：为此，后面再加一级整形电路。为此，后面再加一级整形电路。触发脉冲最小周期触发脉冲最小周期 Tmin5RC vO1vcvO123 4 5 6 7 tWtpitW23积分型单稳态触发器：积分型单稳态触发器：宽脉冲触发，触发脉冲宽度要求宽脉冲触发，触发脉冲宽度要求tpitW，尖峰脉冲干扰尖峰脉冲干扰不会引起误动作不会引起误动作抗干扰能力较强。抗干扰能力较强。但是由于没有正反馈，输出波形的边沿不理想。但是由于没有正反馈，输出波形的边沿不理想。微分型单稳态触发器：微分型单稳态触发器：窄脉冲触发，容易引起误动作；窄脉冲触发，容易引起误动作；电路中有正反馈，所以输出的边沿比较好。电路中有正反馈，所以输出的边沿比较好。两种单稳态触发器比较：两种单稳态触发器比较：24分为分为可重复触发可重复触发和和不可重复触发不可重复触发两类。两类。不可重复触发型不可重复触发型电路进入暂稳态电路进入暂稳态(被触发状态被触发状态)时，不受时，不受触发输入影响，只有返回稳态后才可以被再次触发。触发输入影响，只有返回稳态后才可以被再次触发。可重复触发型可重复触发型电路在暂稳态中仍然可以接受输入，可以电路在暂稳态中仍然可以接受输入，可以被重复触发，每触发一次，电路暂稳态会继续保持被重复触发，每触发一次，电路暂稳态会继续保持tW。不可重复触发不可重复触发tWtWtWtW可重复触发可重复触发t（74121、74221、74LS221）（74122、74123、74LS122）8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器25 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触发信号控制电路触发信号控制电路微分型单稳触发器微分型单稳触发器定时元件的连接：定时元件的连接：R：外接电阻或采用内部电阻外接电阻或采用内部电阻C：外接电容外接电容输出缓冲电路输出缓冲电路(1)电路结构：电路结构：26Rext/Cext,Cext,Rint外接电阻外接电阻/电容电容/内接电阻内接电阻引脚引脚QNCA1A2BQGNDVCCNCNCNCRext/CextCextRint74121741211234567141312111098A1、A2、B触发输入触发输入Q、Q 输出输出74121功能表功能表 HHA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL L不可不可触发触发下降沿下降沿触发触发上升沿上升沿触发触发(2)引脚图和功能表引脚图和功能表27(3)工作波形：工作波形：A1A2=0B有上升沿有上升沿B=1, A1A2=1并并A2有有下降沿下降沿B=1, A1A2=1并并A1有下降沿有下降沿28外接外接电容接在电容接在10，11引脚引脚(Cext, Rext/Cext)之间，之间，如果如果C有极性，正极接有极性，正极接10脚脚(Cext)若使用内部电阻若使用内部电阻(2k)，把把9引脚引脚(Rint)接接VCC若使用外部电阻若使用外部电阻(1.440k)，电阻两端分别接电阻两端分别接11,14脚脚(Rext,VCC)输出脉冲宽度输出脉冲宽度tw=0.7RC(4)定时方式：定时方式：外接电阻外接电阻内部电阻内部电阻+298.1.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用1、定时、定时利用单稳态触发器输出一定宽度的脉冲，控制其利用单稳态触发器输出一定宽度的脉冲，控制其它电路，使之在它电路，使之在tW时间内动作或不动作。时间内动作或不动作。用用单稳态触发器控制脉冲的定时通过单稳态触发器控制脉冲的定时通过&单稳态单稳态触发器触发器vIvAvBvOvAvIvBvOtW30 vO的上升沿相对于的上升沿相对于vI的上升沿延迟了的上升沿延迟了tW1的时间，其宽的时间，其宽度由度由R1、C1决定！决定！2、延时、延时将输入信号延迟一定时间之后输出。将输入信号延迟一定时间之后输出。313、消除噪声电路、消除噪声电路(脉宽鉴别电路脉宽鉴别电路) 只要设置只要设置tW，使之小于有用信，使之小于有用信号宽度，而大于噪声宽度。号宽度，而大于噪声宽度。对有用信号，在输入仍对有用信号，在输入仍保持阶段，保持阶段，CP有上升沿，有上升沿，可以输出信号；可以输出信号；对干扰，在对干扰，在CP上升沿到上升沿到来时，已经消失，所以来时，已经消失，所以被消掉。被消掉。VCCA1A2BCext Rext/CextQ1DRC1vIvO7412174121(1) vI =0D=0，R=0，触发器清零触发器清零;(2) vI =1 D=1，R=1， CP无上升沿，触发器输出无上升沿，触发器输出不变不变;(3) vI =1 D=1，R=1， CP上升沿上升沿，触发器输出，触发器输出1。vIQvOD触发器：触发器：D、R接接vI；CP接接Q干扰脉冲干扰脉冲tW干扰脉冲干扰脉冲328.2 施密特触发器施密特触发器v具有两个稳态；具有两个稳态；v电路状态的电路状态的转换与维持转换与维持均依赖于外加触均依赖于外加触 发电平，输入电压在某一点上会导致输出发电平，输入电压在某一点上会导致输出 电压的突变；电压的突变；v输入信号电压上升和下降对应的阈值电输入信号电压上升和下降对应的阈值电 压不同。压不同。VT+VT-vIvOvIvOVT+VT-输入信号为上升趋势的电压，对应阈输入信号为上升趋势的电压，对应阈值电压值电压VT+输入信号为下降趋势的电压，对应阈输入信号为下降趋势的电压，对应阈值电压值电压VT-电压传输特性具有滞回特性：电压传输特性具有滞回特性：VT+VT-VT=称为回差称为回差电路特点：电路特点：338.2.1 门电路组成的施密特触发器门电路组成的施密特触发器 1、电路组成：、电路组成：图图8.2.2CMOS反相器组成的施密特触发器反相器组成的施密特触发器G1、G2：CMOS反相器；反相器；设阈值电压设阈值电压Vth=VDD/2， R1R2vIvOvO1vI1R1R211G1G2显然显然, G1门的门的输入输入vI1决定着电路的状态。决定着电路的状态。状态翻转的临界时刻为状态翻转的临界时刻为vI1 = Vth根据叠加原理有根据叠加原理有34(1)当当vI=0V时时 G1门门截止，截止， G2门导通门导通 vO=0V。设输入为三角波设输入为三角波由此求得正阈值电压由此求得正阈值电压VT+2、工作原理：、工作原理：tvIVTHVT+VT+VTHvI1=vI从从0V逐渐逐渐,只要只要vI1 VTH，即，即vI VT+时，时，vO=0V不变。不变。tvOvIvOvO1vI1R1R211G1G2vI从从0V逐渐逐渐,当当vI上升到使上升到使vI1=VTH时时35tvIVTHVT+tvO(2) vI继续继续,当使当使vI1 Vth时，时， 电路发生如下正反馈过程：电路发生如下正反馈过程：vI1 vo1 vo 电路状态很快转换为电路状态很快转换为vo VDD ，由此负阈值电压由此负阈值电压VT-vO=VDDVT-VTHVT-(3) vI，到达最大值后到达最大值后，只要，只要vIVT-，vO保持保持VDD不变。不变。vIvOvO1vI1R1R211G1G236tvIVTHVT+tvOVT-(4) vI继续继续，当，当vIVT-时，电时，电路发生如下正反馈过程：路发生如下正反馈过程：vI1 vo1 vo 电路状态很快转换为电路状态很快转换为vo= 0V 。(5) vI ，到达最小值后到达最小值后上升，只要上升，只要vI vth电容反向充电电容反向充电vA下降下降在在vR vth时时，vo不不翻转翻转。vo=0vo1=1vo2=0vR vthvC经经R放电放电(或或vo1向向C反向充电反向充电)vA0tvo0tvo20tvo10tvRVth111RRSCAvovo1vo2vR第一暂态第一暂态56(2)当当vRvth时，时，vo翻转翻转vo1、vo2也也随着一起翻转。随着一起翻转。注意注意: 由于电容电压不能突变由于电容电压不能突变, ,当当vo1o1 发生下跳变时发生下跳变时, ,vR R下跳变同下跳变同样的值样的值。V111RRSCAvovo1vo2vR0tvo0tvo20tvo10tvRVth57只要只要vRvth，vo就就不翻转。不翻转。(3)(3)由于由于vo1R，忽略与非门输出电阻，且，忽略与非门输出电阻，且VOL0 ，则有则有61补充补充:实验电路实验电路2积分型单稳态触发器积分型单稳态触发器11vIvo1vCRvoCvIvcvo1vo输入宽脉冲，输入宽脉冲，输出窄脉冲。输出窄脉冲。62补充补充:实验电路实验电路3微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器G1G2G3整形作用整形作用稳态：稳态：Vi未加未加触发负脉冲，触发负脉冲，C断路，断路，R=510 Ron(相当于输入高电平相当于输入高电平)G1开通开通vo1=0为什么为什么?R1为什么取为什么取10K?微分电路微分电路将宽脉冲变为将宽脉冲变为窄脉冲窄脉冲注意注意两个微分电路的不同！两个微分电路的不同！63vIttvdttttvo1vRvo2voG1G2G3波形图波形图tW其中其中648.4 555定时器及其应用定时器及其应用预备知识：预备知识：电压比较器电压比较器模拟电子中有详述模拟电子中有详述电压比较器是运算放大器的非线性应用（开环）电压比较器是运算放大器的非线性应用（开环） 运算放大器是一种高输入阻抗、低输出阻抗、高增运算放大器是一种高输入阻抗、低输出阻抗、高增益、低漂移的直耦式多级放大器。益、低漂移的直耦式多级放大器。C+vI+vI-vO符号符号同相同相输入端输入端反相反相输入端输入端当当vI+ vI-时，时，vO= +VOmax输出为逻辑输出为逻辑1；当当vI+V-输出输出1V-V+输出输出0门控放电管：门控放电管：受受Q控制的放电开关控制的放电开关RD输出缓冲级：输出缓冲级：提高带负载能力，隔提高带负载能力，隔离负载的影响离负载的影响RS控制电压控制电压阈值输入阈值输入触发输入触发输入放电端放电端复位端复位端电源电源接地接地输出端输出端1、电路结构、电路结构:芯片有八个管脚芯片有八个管脚阈值输入阈值输入触发输入触发输入控制电压控制电压放电端放电端输出端输出端复位端复位端电源电源接地接地66(2)vI12/3VCC;vI21/3VCCR=0,S=0Q=1vO=1，TD截止截止;(3)vI11/3VCCR=1,S=1Q保持保持vO保持，保持，TD保持保持;(4)vI12/3VCC;vI22/3VCC;vI21/3VCC R=0,S=1Q=0 vO=0，TD导通导通2、工作原理工作原理RD=0时，时，TD导通，导通，vO=0RD1/3VCC2/3VCC设设RD=1、VCO悬空，悬空，由于三个电阻的分由于三个电阻的分压关系，压关系，RS67输输 入入输输 出出RDvI1vI2vOTD状态状态0低电平低电平导通导通1低电平低电平导通导通1不变不变不变不变1高电平高电平截止截止1高电平高电平截止截止555 定时器的功能表定时器的功能表则电路相应的所有阈值都发生变化。则电路相应的所有阈值都发生变化。思考：思考：RD=1时，若加控制电压时，若加控制电压VCO，如何？如何？阈值输入阈值输入触发输入触发输入R=0S=1R=1S=0R=1S=1R=0S=068则电路相应的所有阈值都发生变化。则电路相应的所有阈值都发生变化。思考：思考：RD=1时，若加控制电压时，若加控制电压VCO，如何？如何？vI1=VCOvI2=1/2VCO693、555定时器的应用定时器的应用a. vI1/3VCC时时，C1输出高电输出高电平，平，C2输出低电平，输出低电平，vO1=1c. 1/3VCC vI2/3VCC时时，C1输出低电输出低电平，平，C2输出高电平，输出高电平，vO1=0RS70如果如果vI从小变大，从小变大，vI1/3VCCvO1=11/3VCC vI2/3VCCvO1=0如果如果vI从大变小，从大变小，vI2/3VCCvO1=01/3VCCvI2/3VCCvO1=0 vI1/3VCCvO1=1设设vI输入为三角波输入为三角波vIvO1VCC12348765VCOVCC1vO2VT+=2/3VCC; VT-=1/3VCC反相输出的施密特触发器反相输出的施密特触发器RS71vIvO1 若在若在5引脚上加控制电压，引脚上加控制电压，可以改变可以改变VT+,VT-电压传输特性：电压传输特性：VT+VT-vO1=0时，时，vO2=0V; vO1=1时，时，vO2=VCC1vIvO1VCC12348765VCOVCC1vO2RS72tvOVT+2/3 VCCVT-1/3 VCCvIt波形图波形图三角波三角波矩形波矩形波波形变换波形变换73vOVCCR1CvC0.01uF12348765R2(2)构成构成多谐振荡器多谐振荡器:a.初始初始Vc=0，电源合闸，电源合闸，VCC经经R1、 R2向向C充电，充电， vC增大，在增大，在vC2/3 VCC时，时， vO=1，放电管，放电管TD截止；截止；b. vC继续增大，当继续增大，当vC2/3 VCC时，时， vO=0，放电管，放电管TD导通；导通；c. vC经经R2 和放电管和放电管TD放电，放电， vC下降，当下降，当vC1/3 VCC时，时， vO=1，放电管，放电管TD又截止；又截止；d. VCC又经又经R1、 R2向向C充电，充电， vC增大增大周而复始，周而复始，vO输出矩形波。输出矩形波。RS74VT+VT-vCvOtPLtPH占空比：占空比：q(%)=tPH/(tPL+tPH) * 100%=(R2+R1)/(2R2+R1) * 100%VCC经经R1 、R2向向C充电充电VC经经R2和和放电管放电管TD放电放电可见占空比只与电阻有关系可见占空比只与电阻有关系75vOVCCR1C0.01uF12348765R2R3RARB充电路径：充电路径：tPH=RACln2放电路径：放电路径：tPL=RBCln2占空比：占空比：q(%)=tPH/(tPL+tPH) * 100%=RA/(RA+RB) * 100%占空比可调的方波发生器占空比可调的方波发生器 利用利用D单向导电特性，将单向导电特性，将充、放电回路分开，再加上充、放电回路分开，再加上电位器调节，便构成了占空电位器调节，便构成了占空比可调的多谐振荡器比可调的多谐振荡器76VCCvI(3)构成单稳态触发器构成单稳态触发器vIvOVCCRCvC0.01uF12348765电路组成：电路组成：触发信号从触发输入端触发信号从触发输入端vI2 (2) 输入，输入，将放电端将放电端(7)与阈值输入端与阈值输入端(6)vI1相连，相连，同时对电源和对地分别接入同时对电源和对地分别接入R和和C，77VCCvI(3)构成单稳态触发器构成单稳态触发器vIvOVCCRCvC0.01uF12348765a.电路的稳态电路的稳态:vc=0，vo=0， R=S=1vI=1(未加触发负脉冲未加触发负脉冲)：1）vO=0， TD导通导通，vC迅速放电至迅速放电至0V， R=S=1 vO保持低电平不变保持低电平不变 2）vO=1，TD截止，截止，VCC经经R向向C充充电，当电，当vC2/3 VCC时，时，R=0，S=1 vO=0VTD导通，导通， vC迅速放电至迅速放电至0V R=S=1 vO保持低电平不变保持低电平不变 。b. vI加触发负脉冲，电路翻转加触发负脉冲，电路翻转为暂态：为暂态： vI下跳变，当下跳变，当vI 1/3 VCC时，时，S=0，R=1 Q=1, vO跳变为跳变为高电平高电平，与此同时，与此同时， TD截截止，电容被充电止，电容被充电 。78VCCvI(3)构成单稳态触发器构成单稳态触发器vIvOVCCRCvC0.01uF12348765c. 当当C充电至充电至2/3VCC时，时， R=0。如输入端触发负脉冲已消失，即如输入端触发负脉冲已消失，即S=1 Q=0，于是，于是vO跳变为低电跳变为低电平，同时平，同时TD导通，电容迅速放电导通，电容迅速放电至至0V，电路恢复到稳态。电路恢复到稳态。79波形图：波形图：vItvCtVTHVCCvOttW该触发器是不可重复触发型该触发器是不可重复触发型因为触发器回因为触发器回0的唯一条件是的唯一条件是vC上升至上升至2/3VCC时，时，R=0。80在暂态过程中，在暂态过程中，即使即使vI有有新的负脉冲，新的负脉冲，vo仍保持为仍保持为1，电路状，电路状态不变，态不变，直至暂态结束。直至暂态结束。2/3VCCRvCvI(S)vOVCCtttt另外注意：另外注意：此单稳态触发器此单稳态触发器为窄脉冲触发！为窄脉冲触发！VCCvI81VTHvCvOVCCtW在在5引脚外，接控制引脚外，接控制电压电压VCO可改变可改变tW暂态持续时间暂态持续时间tW：由过渡过程三要素法求得由过渡过程三要素法求得tW对应对应vC从从0V充电到充电到2/3VCC所需的时间所需的时间此时，此时， VTH=1/2 VCO82可重复触发的单稳态触发器可重复触发的单稳态触发器加加一个一个PNP型放电管型放电管T，其其e极接极接6、7脚，脚，c极接地，极接地，b极接极接vI，VCCvIvORCvC0.01uF12348765T使使vC多多了一个放电途径，当了一个放电途径，当vI为为0时，时，T导通，导通， vC放电。放电。起什么起什么作用？作用？83触发过程：触发过程：(1)触发脉冲触发脉冲vI下下跳变，进入暂稳跳变，进入暂稳态，态，T导通，导通，C放电。放电。S=0， 此时此时R=1 Q=1, vO跳变为高平，跳变为高平，电路进入暂稳态；与此同时，电路进入暂稳态；与此同时， TD截止，截止，可重复触发单稳触发器可重复触发单稳触发器2/3VCCVCCtWtWvI上跳变，上跳变，电容充电。电容充电。 (3)若在若在C未充电到未充电到2/3VCC时，时，输入端又有触发脉冲，则电容通输入端又有触发脉冲，则电容通过过T放电，在负脉冲消失后再次放电，在负脉冲消失后再次充电充电暂暂稳态一直持续到两个稳态一直持续到两个触发脉冲的间隔大于触发脉冲的间隔大于tW, C充电充电至至2/3VCC时时为止。为止。(2)当当C充电至充电至2/3VCC时，时，R=0，并，并S=1 Q=0，于是于是vO跳变跳变为低电平，同时为低电平，同时TD导通，电容导通，电容迅速放电至迅速放电至0V，电路恢复到稳电路恢复到稳态。态。RvCvI(S)vO84施密特施密特触发器触发器可重复触发单稳态触发器可重复触发单稳态触发器失落脉冲检测器失落脉冲检测器8.4.48.4.4a8.4.4b8.4.48.4.48.4.485报警报警信号信号2/3VCC8.4.4tW参考教材参考教材P420vB86多谐振荡器的振荡频率多谐振荡器的振荡频率代入代入R3、C2、f的值，的值，求出求出R2=0.61 k 8.4.48.4.48.4.4注意注意此处的连接此处的连接878.4.58.4.58.4.588波形图：波形图：Tvo1t0vI2t0vo2t0VDDVDD+VD+tW多谐振荡器多谐振荡器输出一定周期输出一定周期的矩形波的矩形波微分电路微分电路输出尖脉冲输出尖脉冲二极管二极管限幅限幅单稳态触发器单稳态触发器输出脉宽一定输出脉宽一定的矩形波的矩形波R1T但但tW保持不变！保持不变！频率可调、脉宽不变的方波发生器频率可调、脉宽不变的方波发生器89 (1)多谐振荡器多谐振荡器产生矩形波，时钟脉冲波产生矩形波，时钟脉冲波 (2)单稳态触发器单稳态触发器定时、延时，消除噪声定时、延时，消除噪声 (3)施密特触发器施密特触发器滤波整形，波形变换滤波整形，波形变换 (4)555定时器定时器多用途器件多用途器件小小 结结end90作业作业1:(1) 8.1.1 , 8.1.2(只定性画出波形图只定性画出波形图)(2) 8.3.2, 8.3.3 (均只定性画出波形图均只定性画出波形图) (3) 8.4.3 , 8.4.4 , 8.4.5 提示：此为微分型单稳态触发器，稳态是提示：此为微分型单稳态触发器，稳态是vI=0。作业作业2:作业作业3:91小测验：小测验： 分别采用反馈清零法和反馈置数法两种方法用集成分别采用反馈清零法和反馈置数法两种方法用集成同步四位二进制加法计数器同步四位二进制加法计数器74161实现实现24进制计数器，进制计数器，画出逻辑示意图。画出逻辑示意图。74161CR D0 D1 D2 D3CETCEPCP TCPEQ0 Q1 Q2 Q3CET、 CEP：使能端，高电平有效；：使能端，高电平有效；CP：时钟脉冲输入端；：时钟脉冲输入端；CR：异步清零端，低电平有效；：异步清零端，低电平有效；PE：同步置数端，低电平有效；：同步置数端，低电平有效；TC：进位输出端；：进位输出端；D3D2D1D0：置数输入端；：置数输入端；Q3Q2Q1Q0：输出端。：输出端。92