电子技术基础(数字部分)：8-1单稳态触发器

1、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 多多谐振荡器谐振荡器 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 Pulse waveforms transformation and generation 4 4、掌握由、掌握由555555定时器组成的多谐、单稳、施密特触定时器组成的多谐、单稳、施密特触 发器的电路、工作原理及外接参数及电路指标的计发器的电路、工作原理及外接参数及电路指标的计 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

2、。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 功能及主要指标计算。功能及主要指标计算。 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 Monostable multivibrator 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

3、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，暂稳态不能长保持延时环节的作用，暂稳态不能长保持, 经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的 持续时间仅取与持续时间仅取与RC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

4、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 R vO G2 & C D vI2 vC 1 Rd vI Cd G1 vd vO 1 1 vO1 v

5、O G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 电路处于一种稳态：电路处于一种稳态： 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 o =0 c =0 a)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 2 TH DD V V 工作原理：工作原理： 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： vO vI vO1 vI2 迅速使迅速使 o1 = 0 o =1 vI 0 t vd 0 t v

6、O 1 vO vI2 0 t t t 0 VTH VDD t1 t2 0 电路进入暂稳态电路进入暂稳态 电容充电电容充电 I2 1 1 0 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, , 电路由暂稳态自动返回到稳态电路由暂稳态自动返回到稳态 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 0 0 1 1 I2 I2 =VTH产生如下正反馈过程：产生如下正反馈过程： vI2 vO vO1 迅速使迅速使 o1 = 1 o =0 电容放电电容放电 c =0 vo2 vO1 vR

7、 vI 0 t vd 0 t vO 1 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tw (2) 恢复时间恢复时间tre tre 3 d (3) 最高工作频率最高工作频率 fmax 3、 主要参数的计算主要参数的计算 vO 1 vI vO vI2 0 0 t t t t tW 0 VTH VDD t1 t2 vd 0 t 0 TH 0 V)( )()( t C CC l ln n W W R RC C vC(0+) = 0；vC( ) =VDD =RC, VTH = VDD /2 THDD DD w 0 VV V ln

8、RCt = RCln2 rew 11 ttT f min max 4. 讨论讨论 b)用用TTL门电阻门电阻R的取值可以是任意的吗？的取值可以是任意的吗？ a)在暂稳态结束在暂稳态结束(t= t2)瞬间，门瞬间，门G2的输入电压的输入电压 I2达到达到VDD+VTH， 可能损坏可能损坏G2门，怎么办？门，怎么办？ 采用采用TTL与非门构成单稳电与非门构成单稳电 路时，电阻路时，电阻R要小于要小于0.7k 。 vO1 G1 1 1 G2 C vI R VDD vO Cd Rd vO 1 G3 VD 8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器 (a) v vO O v vI I t tw wt

9、tw w (b)vO vI twtw 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 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 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：外接电容接电容 B A1 A2 G1 & G2 & G3 & G4 & a G5 & 1 G6 & Cext Rext Rext/Cext Rint Rint G7 1 G8 1 G9 1 Q Q 触发信号控制电路触发信号控制电路

10、 微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器 输出缓冲电路输出缓冲电路 (a) 逻辑图 输出脉冲宽度：输出脉冲宽度： tw0.7RC 电路的不可重复触发特性电路的不可重复触发特性 (1)工作原理工作原理 在暂稳态期间即使有触发信号输入在暂稳态期间即使有触发信号输入,但由于但由于G4门在此期间关闭门在此期间关闭， ， 不会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器不会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器 暂稳态暂稳态: Q=1 Q=0 B A1 A2 G1 & G2 & G3 & G4 & a G5 & 1 G6 & Cext Rext Rext/Cext Rint Rint G7 1 G8

11、 1 G9 1 Q Q 触触发发信信号号控控制制电电路路 微微分分型型单单稳稳态态触触发发器器 输输出出缓缓冲冲电电路路 (a) 逻辑图 1 0 0 0 74121功能表功能表 H H Q A1A2BQ L HL LHL LLH HH LH HH HH H L 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 和和A1、A2、 、 中有一个或两个为 中有一个或两个为 高电平，高电平，A输入端有一个或两个输入端有一个或两个 下降沿时电路被触发下降沿时电路被

12、触发 8.1.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用 1. 定时定时 该电路可用于频率计该电路可用于频率计 vO 与与门门 vA vB tW 单稳态单稳态 触发器触发器 vI vI O vB O vA O vO O tW t t t t A1 Rext/ Cext VCC Cext A2 B Cext Rext/ Cext A1 A2 B Q Q VCC VCC vI vO R1 C1 R2 C2 74121 （1） 74121 （2） vO1 vI t t1 0 t tw1 tw1 vO1 0 t tw2 tw2 vO 0 2. 延时延时 3. 组成噪声消除电路组成噪声消除电路 单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽