数字电路与逻辑设计第六章.ppt

第6章脉冲产生电路及集成定时器,6.1多谐振荡器,能够产生脉冲方波的自激振荡器称为多谐振荡器。这种振荡器在接通电源之后，不需外加输入信号，就能自动产生连续的周期性方波。多谐振荡器多由TTL门电路和CMOS门电路构成。由于TTL门电路的速度比CMOS门电路的速度快，故TTL门电路适用于构成频率较高的多谐振荡器，而CMOS门电路适用于构成频率较低的多谐振荡器。,6.1.1TTL门电路构成的多谐振荡器TTL非门、与非门与RC电路或石英晶体结合可以构成各种形式的多谐振荡器。,1环形多谐振荡器,2TTL门电路构成的晶体振荡器,6.1.2CMOS门电路构成的多谐振荡器,6.2单稳态触发电路,单稳态电路的特点是其状态为一个稳态和一个暂稳态。在外触发信号的作用下，电路从稳态翻转到暂稳态，经过一段时间后再自动返回到稳态。电路处于暂稳态的时间由电路的定时元件(R、C)决定，与触发信号无关。,6.2.1门电路和D触发器构成的单稳态电路,触发信号从置位端S输入，输出端Q接一个RC网络，二极管D为电容C在Q=0时的放电提供快速通路，以减少复位脉冲的恢复时间。,当S端出现正触发脉冲，Q端变为“1”，并通过电阻R对电容C充电，电路处于暂稳态；,当C上的电压上升到R端的复位电平时，Q端由“1”恢复为“0”时的稳态。,该电路的暂稳态持续时间约为0.7RC。,6.2.2集成化的单稳态电路,单稳态电路,非重复触发型,可重复触发型,当单稳态电路被触发并进入暂稳态后，在暂稳态未结束时间内再次触发将不起作用，这种单稳态电路称为非重复触发型（74121）,当单稳态电路被触发并进入暂稳态后，在暂稳态未结束时间内再次被触发，单稳态电路再重新进入暂稳态，这种单稳态电路称为可重复触发型（74123）,74121真值表,由74121组成的方波发生电路,利用Q1的下降沿使第二个74121反转，而Q2的上升沿又使第一个74121反转，如此周而复始，便可得到一个连续输出的方波，其周期大约为：T=0.7（R1C1+R2C2）,S合上，B2=0，Q2=0，/Q2=1；B1=1，Q1=0稳态,Q2由0到1，下一个循环开始。,S打开，暂稳态开始。B2产生上升沿，Q2由0到1，/Q2由1到0；,0.7R2C2后，Q2由1到0，/Q2由0到1,B1产生上升沿，Q1由0到1，0.7R1C1后，Q1由1到0，A1、A2产生下降沿,6.3施密特触发电路,施密特触发电路是一种特殊的电路。它有两个使其输出状态发生变化的输入信号的转折电压，即在输出状态发生变化时所需要的触发信号电平不同，表现出回差特性。该电路具有很强的抗干扰性，广泛用于波形的变换与整形以及脉冲幅度的鉴别。运算放大器、电压比较器、门电路等均可构成施密特触发电路，此外还有集成化的施密特触发器。,6.3.2集成化的施密特触发器及应用,施密特触发器的应用-构成多谐振荡器,施密特触发器的应用-整形和消抖动,6.4集成555定时器及其应用,定时器是大多数数字系统的重要部件之一。555定时器组件的推出，极大地简化了定时器电路的设计。555集成定时器按制造工艺分有TTL型和CMOS型。TTL型的定时器其数字代码为555，而CMOS型的定时器其数字代码为7555。TTL型的定时器的静态功耗较高，电源电压范围通常为4.516；CMOS型的定时器的静态功耗较低，电源电压范围通常为218V，且输入阻抗高，在大多数的应用场合可以直接代换TTL型的定时器。,6.4.17555集成定时器的工作原理,6.4.27555集成定时器的典型应用,（1）稳态：电路处于复位状态，电容C已放电完毕，VC和V0均为低电平。（2）状态翻转：当Vi的下跳窄脉冲低于Vcc/3时，下比较器B输出为高电平，使RS触发器置1，电路输出V0变为高电平，放电管N截止，电路进入暂稳态，定时开始。（3）暂稳态阶段：VCC通过R1向C充电，电容C上的电压VC按指数规律上升，趋向VCC。（4）状态再翻转：当VC上升到超过2Vcc/3时，上比较器A输出为高电平，使RS触发器置0，电路输出V0变为低电平，放电管N饱和导通，定时结束。（5）恢复阶段：电容C经N很快放电，VC下降到低电平，输出V0维持在低电平，电路返回稳态。暂稳态的输出脉冲宽度T1根据RC电路过渡过程的公式可得：T1=1.1R1C。,555定时器构成单稳态触发器,555定时器构成多谐振荡器,当电源电压VCC刚接通时，电容C上的电压VC为零，定时器内部的下比较器输出高电平，上比较器输出低电平，电路处于置位状态，即输出V0为高电平，内部放电管N截止。这时VCC经R1和R2向电容C充电，VC电位不断上升。当VC2Vcc/3时，定时器内部的上比较器输出高电平，电路翻转为复位状态，输出V0变为低电平，此时，内部放电管N由截止变为导通，C经R2和N放电，VC电位开始逐渐下降。当VCVcc/3时，定时器内部的下比较器输出高电平，电路回到置位状态，输出V0回到高电平。然后，上述充、放电过程被再次重复，从而形成连续的多谐振荡。显然，充电的时常数为1=（R1+R2）C，而放电的时常数为2=R2C。,在定时器的内部有两个被分别设置在2Vcc/3和Vcc/3参考基准上的比较器，而这两个比较器的输出又分别作为后随的RS触发器的复位和置位端。因此，将定时器