数字电子技术基础课件：6.4 施密特触发器

1、数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 6.4 施密特触发器施密特触发器 UT= UT+- UT-称为回差电压称为回差电压 施密特触发器是一种重要的脉冲整形电路施密特触发器是一种重要的脉冲整形电路，施密特触发器施密特触发器 能把变化缓慢的波形变换成矩形脉冲。能把变化缓慢的波形变换成矩形脉冲。 输入电压上升的翻转电平为上限阀值电平输入电压上升的翻转电平为上限阀值电平UT+ 输入电压下降的翻转电平为下限阀值电平输入电压下降的翻转电平为下限阀值电平UT- 1. 基本概念基本概念 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 输入和输出为同相关系的称为同相施密特触发器

2、输入和输出为同相关系的称为同相施密特触发器 输入和输出为反相关系的称为反相施密特触发器输入和输出为反相关系的称为反相施密特触发器 2. 施密特触发器的传输特性施密特触发器的传输特性 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 6.4.1 门电路构成的施密特触发器门电路构成的施密特触发器 设设UTUDD/2，且，且R1R2。 11 G1G2 R2 R1 uI uO O u I u O u 1. CMOS非门电路构成的施密特触发器非门电路构成的施密特触发器 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 2. 施密特触发器的工作原理施密特触发器的工作原理 UT+ UT

3、t uI的波形图的波形图 uI (1) 当当uI = 0时，有时，有uO VDD，uO 0。 随着随着uI上升，上升，uI也上升，且有也上升，且有uI uI R2 /(R1+R2)。 当当uI增加到使增加到使uI = UT时，产生如下正反馈过程时，产生如下正反馈过程: uI uOuO 11 G1G2 R2 R1 uI uO O u I u O u 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 在极短时间内，电路翻转为在极短时间内，电路翻转为uO VDD。此时由。此时由 uI = UT+R2 /( R1+R2)= UT 可求得电路的上限阈值电压可求得电路的上限阈值电压: UT+=

4、(1+R1/R2) UT UT+ UT t uI的波形图的波形图 uI 11 G1G2 R2 R1 uI uO O u I u O u 同理，同理，uI = VDD时，时，uO VDD。 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 (2) 当当uI从高电平下降达到使从高电平下降达到使uI = UT时，可求得电路的下时，可求得电路的下 限阈值电压限阈值电压: UT- = (1-R1/R2) UT UT+ UT t uI的波形图的波形图 uI 11 G1G2 R2 R1 uI uO O u I u O u (3) 触发器的回差电压触发器的回差电压 UT = UT+UT- = 2 U

5、T R1/R2 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 UT+ UT t uI的波形图的波形图 uI 11 G1G2 R2 R1 uI uO O u I u O u UT = UT+UT- = 2 UT R1/R2 可见，电路输出的状态由输入电压的大小决定，可见，电路输出的状态由输入电压的大小决定， 改变改变R1和和R2就可调节回差电压就可调节回差电压 UT的大小。的大小。 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 11 G1G2 R2 R1 uI uO O u I u O u UT+ UT t t uO 波形图波形图 uI (4) 波形图波形图 数字电子

6、技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 6.4.2 集成施密特触发器集成施密特触发器 TTL集成施密特触发器有：集成施密特触发器有：74LS14，74132，7413等。等。 CMOS集成施密特触发器有：集成施密特触发器有：CD40106，CD4093和和 CD4584等。等。 TTL集成施密特触发器性能表集成施密特触发器性能表 型号型号 7414 74LS132 7413 tpd/ns 15 15 16.5 Pm/mW 25.5 8.8 8.75 UT/V 0.8 0.8 0.8 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 6.4.3 施密特触发器应用举例施密特触

7、发器应用举例 1. 脉冲整形电路脉冲整形电路 在数字测量和控制系在数字测量和控制系 统中，由传感器送来的信统中，由传感器送来的信 号波形边沿较差，利用施号波形边沿较差，利用施 密特电路可以对这些信号密特电路可以对这些信号 进行整形。进行整形。 脉冲整形波形图脉冲整形波形图 t t uI uO UT+ UT uI t t uO UT+ UT 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 2. 脉冲变换电路脉冲变换电路 利用这一特点，施密利用这一特点，施密 特电路可以把变化比较缓特电路可以把变化比较缓 慢的正弦波、三角波等变慢的正弦波、三角波等变 换成矩形脉冲信号换成矩形脉冲信号 。

8、 一种变换波形图一种变换波形图 uI uO UDD UT+ UT UDD t t 由于施密特电路状态由于施密特电路状态 转换速度极快，输出矩形转换速度极快，输出矩形 波的前后沿总是很陡峭。波的前后沿总是很陡峭。 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 3. 鉴幅电路鉴幅电路 在一串幅度不相等的在一串幅度不相等的 脉冲信号中，如果要剔除脉冲信号中，如果要剔除 幅度不够大的脉冲幅度不够大的脉冲, 此时此时 可利用施密特触发器。可利用施密特触发器。 uI uO UT+ UT 鉴幅电路鉴幅电路 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 4. 构成多谐振荡器构成多谐

9、振荡器 利用利用CMOS集成施密特触集成施密特触 发器组成的多谐振荡器发器组成的多谐振荡器 1）设电容上的初始电压）设电容上的初始电压uC=0V，施密特触发器的输出电压为高，施密特触发器的输出电压为高 电平，即电平，即uO=VDD 工作原理：工作原理： 2）uO通过电阻通过电阻R给电容充电，电容电压给电容充电，电容电压uC按指数规律增加，按指数规律增加， 当当uC到达到达UT+时，触发器翻转，使时，触发器翻转，使uO=0 V。 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 如此周而复始，电路构成了多谐振荡器。如此周而复始，电路构成了多谐振荡器。 uC和和uO的工作波形的工作波形

10、3）当）当uO=0 V时，电容又通过电时，电容又通过电 阻阻R放电。当放电。当uC下降到下降到UT-时，触时，触 发器再次翻转，发器再次翻转，uO= VDD。 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 5. 构成单稳态触发器构成单稳态触发器 利用利用CMOS施密特触发施密特触发 器构成的单稳态触发器器构成的单稳态触发器 工作原理：工作原理： 当输入电压当输入电压uI=0时，输出电压时，输出电压uO=UOL=0V，这是稳定状态。，这是稳定状态。 当当uI的正触发脉冲加到输入端时，由于电容上的电压不能突变，的正触发脉冲加到输入端时，由于电容上的电压不能突变， uA也随着上跳，只要上跳的幅值大于也随着上跳，只要上跳的幅值大于UT+ ，则输出，则输出uO=VDD。触。触 发器发生一次翻转，由稳定状态进入到暂稳态。发器发生一次翻转，由稳定状态进入到暂稳态。 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页