第九章脉冲波形的变换与产生二

第9章脉冲波形的变换与产生2024/4/172单稳态（one-shot）工作特点：它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态在外加脉冲作用下，触发器从稳态翻转到暂稳态在暂稳态维持一段时间后，将自动返回稳态，暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与外加触发信号无关。

例：楼道的路灯。2024/4/173C-R微分电路高通滤波R-C积分电路低通滤波2024/4/174微分型单稳态触发器没有触发信号时，电路处于一种稳态：VO2=VOL、VO1=VOHG2的输入为高电平，因此G2

输出为低，即VO2=低电平VI为低电平,VO2也为低电平，所以G1输出为高，即VO1=高电平电容C两端的电压近似为0外加触发脉冲，电路由稳态翻转到暂稳态：VO1=VOL

、VO2=VOHVI

VO1

，经电容耦合，使VR

VO2

，并反馈到G1的输入端，形成正反馈：

VI

VO1

VR

VO2

即使VI撤回到低电平,但由于VO2为高电平，所以VO1可维持为低电平电路的这种VR为低电平的状态，由于RC充电作用，只能暂时维持，故称为暂稳态由或非门和一个非门加一个输入信号CR电路组成，CR电路是以微分电路的形式出现，故称为微分型单稳态触发器。2024/4/175微分型单稳态触发器随着电容VC的充电，电路由暂稳态自动返回到稳态在暂稳态期间，电容开始充电，使VR升高，当VR达到Vth时，形成另一个正反馈：

VC充电VR

VO2

VO1

电路翻转回稳态：VO2=VOL

、VO1=VOH第二次反馈发生时，触发信号已经消失（微分的目的），即VI为低电平2024/4/176微分型单稳态触发器各点工作波形VIVO1VRVO22024/4/177主要参数的计算输出脉冲宽度tw：RC电路过渡过程的瞬态公式：这里：以t1为时间零点，此时，V01≈0当t=tw

时，VR(tw)=Vth

：当Vth=VDD/22024/4/178主要参数的计算恢复时间tre暂稳态结束后，还需要一段恢复时间，单稳态触发器才能接收新的触发信号在恢复时间里，电容C需要把在暂稳态期间所充的电荷释放完，使电路恢复到初始状态，这一般需要3~5τd，即：tre=3~5τd最高工作频率fmax设触发信号的时间间隔为T，很显然，应满足T>tw+tre

，即最小间隔Tmin=tw+tre。最高工作频率为：2024/4/179讨论二极管D钳位二极管：使VR钳位在（VDD+0.7V），避免在t2时刻因VO1的上跳而导致的VR上跳到（VDD+Vth）一般单稳态电路中，钳位二极管是缺省存在的2024/4/1710讨论Cd的作用：如果输入触发信号的宽度>tw

时，则当VO2变为低电平后，输入触发信号仍为高电平，G1没有响应，不能形成前述的正反馈过程，使VO2的输出下降沿变缓。为此，在单稳态触发器的输入端加入微分电路，使加到触发器的触发信号变窄，从而使得电路的暂稳态时间只和RC常数相关。在G2输出端再加一级反向器G3，使得G1、G2的正反馈与外界隔离，改善输出波形。2024/4/1711讨论电阻取值若采用TTL与非门电路，由于TTL门存在着输入漏电流，故为保证稳态时G2的输入处于低电平，电阻R要小于0.7K

；Rd的数值应大于2K

，以使得稳态时Vd高于G1的开门电平（VON）CMOS门电路由于输入电流极小，故不受此限制2024/4/1712积分型单稳态触发器特点：输出波形边沿差（缺少正反馈机制）触发脉冲宽度须大于输出脉冲宽度2024/4/1713集成单稳态触发器集成单稳态触发器按电路及工作状态不同分为可重复触发和不可重复触发两种不可重复触发集成单稳态触发器：在进入暂稳态期间，若有触发脉冲作用，电路的工作过程不受其影响。只有当电路的暂稳态结束后，触发信号脉冲才会影响电路状态。电路输出脉宽由RC参数确定可重复触发集成单稳态触发器：在暂稳态期间，若在t

（t

<tw）时间后又有触发脉冲作用，电路会被新的触发脉冲触发，其暂稳态时间又重新开始。因此，输出脉宽将为：tw+t

可重复触发单稳态触发器的工作波形不可重复触发单稳态触发器的工作波形2024/4/1714不可重复触发集成单稳态触发器:74x121电路由三部分组成：触发信号控制电路，微分型单稳态触发器和输出缓冲电路将具有回滞特性的非门G6与和G5起来看作为一个与或非门，它与G7门及外接电阻Rext（或Rint）、电容Cext

组成微分型单稳态触发器。电路只有一个稳态Q=0，/Q=1当图中a点有正脉冲触发时，电路进入暂稳态Q=1，/Q=0。/Q为低电平后使触发信号控制电路中RS触发器的G3门输入低电平，并且将G4门封锁，这样即使有触发信号输入，在a点也不会产生正脉冲触发信号。只有等电路返回稳态后（/Q=1），置位RS触发器（S=0，R=1），打开G4，电路才可能在输入触发信号作用下被再次触发，所以该电路是不可重复触发单稳态触发器2024/4/1715不可重复触发集成单稳态触发器:74x121

——触发与定时触发方式3个触发信号输入端：A1、A2、B。在下列情况下，电路可由稳态翻转到暂稳态若A1、A2两个中至少有一个为低电平，B发生由0到1的正跳变若B为高电平，A1、A2两个中至少有一个为高电平，并且有一个或两个产生由1到0的负跳变定时单稳电路的定时取决于定时电阻和定时电容的数值tw

0.7RC利用内部电阻(2K

)，管脚9(Rint)接至电源VCC(管脚9)

利用外部定时电阻(1.2~40K

)，此时，管脚9应悬空，外部电阻应接在管脚11~14之间通常R的数值取在2~30K

，C的数值取在10pF~10µF之间，得到的取值范围在20ns~200ms2024/4/1716集成单稳态触发器74x121的连接方法举例使用外接电阻（下降沿触发）使用内部电阻（上升沿触发）可重复触发的单稳态触发器HLLHLHLLHHLLLHLLHHHHHLHHLHH2024/4/1718单稳态触发器的应用定时单稳态触发器能产生一定宽度（tw）的矩形输出脉冲，可以利用这个矩形脉冲作为定时信号使用。定时开闭门电路，定时控制某电路的动作（或不动作）右图：利用单稳输出的矩形脉冲作为与门输入的控制信号，则只有在矩形波的tw时间内，信号vA才有可能通过与门2024/4/1719单稳态触发器的应用延时单稳态触发器矩形输出脉冲的后沿相对于前沿是一个tw时间的延迟常被应用于时序控制输出再加一级反相器，即可成为脉冲展宽电路2024/4/1720单稳态触发器的应用3.噪声消除电路（脉宽鉴别电路）

通常噪声多表现为尖脉冲，宽度