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、掌掌握握由由555555定定时时器器组组成成的的多多谐谐、单单稳稳、施施密密特特触触发发器器的的电电路路、工工作作原原理理及及外外接接参参数数及及电电路路指指标标的的计计算。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 电路处于一种稳态：电路处于一种稳态：0 00 01 11 10 0 o =0 o1 VDDa)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：会迅速使会迅速使 o1 = 0 o =1电路进入暂稳态电路进入暂稳态1 10 0 - - + + 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 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。0 01 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 =0vo2 vO1 vR vO1 vO vI2 0 t t t 0 VTH VDD t1 t2 0 tw tw0.7RC （1） 输出脉冲宽度输出脉冲宽度tw3、 主要参数的计算主要参数的计算 vC(0+) = 0； vC( ) =VDD =RC, VTH = VDD /2 = RCln28.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器v vO Ov vI It tw wt tw wvOvItwtw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74121功能表功能表 HHA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL 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 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压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。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 oVT+ vO VOH VOL VT- - vI 1、电路组成、电路组成2、工作原理、工作原理 I18.2.1 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R1 R2 I为三角波为三角波 假定：假定： vI1001(1) I上升上升当当vI=0时时， = 0VvO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 =VOHo当当 =VTH，电路产生如下正反馈，电路产生如下正反馈 ： I1vI1v vo ov vI I8.2.2 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 VT+VT_v vT+T+v vT-T-1. 1. 波形变换波形变换 2. 波形的整形与抗干扰波形的整形与抗干扰v vo ov vI I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。 3.3.消除干扰信号消除干扰信号 o oI I4. 幅度鉴别幅度鉴别 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 vID1 D2 TP TN vO1 R C D4 D3 TP TN vOG1 G2 + VDD VC 2. 工作原理工作原理 2. 工作原理工作原理假定假定 设电路初态：设电路初态：=1vI=0vOvC= 0V接通电源后电容接通电源后电容充电充电vCvIvI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vO=1vO1=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vIvO1vO （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vCvIvI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 vIvO1vO TRC1n41.4RC 由于门电路组成的多谐振荡器的由于门电路组成的多谐振荡器的振振荡周期荡周期T取决于取决于R、C电路和电路和 VTH，频率稳定性较差。，频率稳定性较差。 3. 振荡周期的计算振荡周期的计算vI(0+) 0；vC( ) VDD =RC, t = t2-t1T1 :vI(0+) VDD ；vC( ) 0 =RC, t = t3-t2T2 :8.3.3 石英晶体振荡器石英晶体振荡器1、石英晶体电路符号和选频特性、石英晶体电路符号和选频特性电路符号电路符号 阻特性阻特性 fXfs电电感感性性电电容容性性电电容容性性当当 f = fs 时，电抗时，电抗 X = 0，此时频率最为稳定，产生此时频率最为稳定，产生频率为频率为fs 的稳定信号。的稳定信号。2、石英晶体振荡器、石英晶体振荡器R: 使反相器工作在线性区使反相器工作在线性区C1 : 用于两个反相器间的耦合。用于两个反相器间的耦合。C2 : 抑制高次谐波，以保证稳定的频率输出。抑制高次谐波，以保证稳定的频率输出。电路的振荡频率仅取决于石英晶体谐振频率，而与电路电路的振荡频率仅取决于石英晶体谐振频率，而与电路中的中的R、C的数值无关。的数值无关。CPQf1f23、双相脉冲产生电路双相脉冲产生电路8.4 555定时器及其应用定时器及其应用8.4.1 555定时器定时器8.4.2 用用555定时器组成施密特触发器定时器组成施密特触发器8.4.3 用用555定时器组成单稳态触发器定时器组成单稳态触发器 8.4.4 用用555定时器定时器组成多谐振荡器组成多谐振荡器555定时器是一种应用方便的中规模集成电路定时器是一种应用方便的中规模集成电路, 广泛用于信号的产广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。生、变换、控制与检测。 8.4 555定时器及其应用定时器及其应用电阻分压器电阻分压器电压比较器电压比较器基本基本SR锁存器锁存器输出缓冲反相器输出缓冲反相器集电极开路输出三极管集电极开路输出三极管TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G8.4.1 555定时器定时器 2、555定时器功能表定时器功能表不变不变不变不变1导通导通01截止截止11导通导通00放电管放电管T输出输出(VO)复位复位(RD)触发输入触发输入(VI2)阈值输入阈值输入(VI1)输输 出出输输 入入8.4.2 用用555定时器组成施密特触发器定时器组成施密特触发器vI如何改变电路的阈值电压和回差电压如何改变电路的阈值电压和回差电压? 施密特触发器的应用施密特触发器的应用波形变换波形变换VT+VT_如何改变占空比如何改变占空比?回差电压减小回差电压减小,占空比如何变化占空比如何变化?8.4.3 用用555定时器定时器组成单稳态触发器组成单稳态触发器 VCCvI外加触发信号下降沿时，外加触发信号下降沿时，VI小于小于 输出为输出为1， T T管截止，管截止，电路转换到暂态。电路转换到暂态。 T T管截止，管截止，电容充电，当电容电容充电，当电容VC大于大于 电路又自动转换到稳态输出为电路又自动转换到稳态输出为0。没有触发信号时，没有触发信号时，VI为高电平，为高电平， VI大于大于输出为输出为0 0，T T管导通，电容放电，管导通，电容放电，电路处于稳态，电路处于稳态， 。 tw=RC1n31.1RC 2 2、）工作波形及输出脉宽的计算、）工作波形及输出脉宽的计算8.4.4 用用555定时器定时器组成多谐振荡器组成多谐振荡器1 1、电路组成电路组成R1R2 TC1C2+-+(4)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC(8)G(1)(2)(5)(6)(7)C)(-CCV-1R-2R1 1）接通电源后，电容充电）接通电源后，电容充电，当，当 V VC C 时，时，输出为输出为1 1，T T截截止。当上升到止。当上升到 , ,输出跳为输出跳为0 0，同时放电三极管，同时放电三极管T T导通。导通。2 2、工作原理、工作原理2 2）电容电容C C通过通过R R2 2和和T T放电，当下降到放电，当下降到 时，输出为时，输出为1 1。放。放电结束时，电结束时，T T截止，电容截止，电容C C又重新通过又重新通过R R1 1/R/R2 2充电。充电。R1R23、工作波形与振荡频率计算工作波形与振荡频率计算放电时间：放电时间：tPL=R2C1n20.7R2C 充电时间：充电时间：tpH = (R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C R1R24 4、用用555555定时器组成定时器组成占空比可调的占空比可调的多谐振荡器多谐振荡器tPL=RBC1n20.7RBC tpH = RAC1n20.7RAC