第8章 脉冲信号产生与整形

1、第8章 脉冲信号的产生与整形本章主要内容本章主要内容（1）脉冲信号波形的特性参数脉冲信号波形的特性参数（2）单稳态触发器）单稳态触发器（3）多谐振荡器）多谐振荡器 （4）施密特触发器）施密特触发器（5) 555定时器定时器8.1 脉冲信号波形的特性参数脉冲信号波形的特性参数q所谓脉冲信号，是指在短时间内出现的阶跃电压或电流信所谓脉冲信号，是指在短时间内出现的阶跃电压或电流信号。在各种类型的脉冲信号中，最常见的是矩形脉冲。理号。在各种类型的脉冲信号中，最常见的是矩形脉冲。理想的矩形脉冲是一种无上升和下降时间，在持续时间内电想的矩形脉冲是一种无上升和下降时间，在持续时间内电压压(或电流或电流)保持

2、不变的脉冲信号。保持不变的脉冲信号。如图如图8.1(a)所示。所示。 (a) 理想矩形脉冲理想矩形脉冲 （b）矩形脉冲特性参数）矩形脉冲特性参数图图8.1 矩形脉冲矩形脉冲脉冲信号波形的主要特性参数：脉冲信号波形的主要特性参数： 脉冲周期脉冲周期T周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲间的时间间隔。周期间的时间间隔。周期T的倒数即单位时间内出现的脉冲数的倒数即单位时间内出现的脉冲数弥为重复频率弥为重复频率f，即，即f=1/T。 脉冲幅度脉冲幅度Vm脉冲电压的最大变化幅度。脉冲电压的最大变化幅度。 脉冲宽度脉冲宽度Tw从脉冲前沿上升到从脉冲前沿上升到0.5Vm开

3、始，到脉冲后开始，到脉冲后沿下降到沿下降到0.5Vm为止的一段时间为止的一段时间(即脉冲幅度即脉冲幅度50处的持续处的持续时间时间)。 上升时间上升时间tr脉冲前沿从脉冲前沿从0.1Vm上升到上升到0.9Vm所需要的时所需要的时间。间。 下降时间下降时间tf脉冲后沿从脉冲后沿从0.9Vm下降到下降到0.1Vm所需要的时所需要的时间。间。脉冲的获得脉冲的获得在数字系统中，常常采用以下两种方法来获得所需符在数字系统中，常常采用以下两种方法来获得所需符合要求的脉冲信号：合要求的脉冲信号：利用振荡器直接产生所需要的脉冲波形。利用振荡器直接产生所需要的脉冲波形。不需外加触发信号，只要电路电源电压、电路参

4、数选取不需外加触发信号，只要电路电源电压、电路参数选取合适，电路就会自动产生脉冲信号（自激振荡）。合适，电路就会自动产生脉冲信号（自激振荡）。这一类电路称这一类电路称多谐振荡电路或多谐振荡器多谐振荡电路或多谐振荡器。利用变换电路将已有的性能不符合要求的脉冲信号利用变换电路将已有的性能不符合要求的脉冲信号变换成符合要求的矩形脉冲信号。变换成符合要求的矩形脉冲信号。变换电路本身不能产生脉冲信号，它仅仅起变换作用而变换电路本身不能产生脉冲信号，它仅仅起变换作用而已。已。这类电路包括这类电路包括单稳态触发器和施密特触发器单稳态触发器和施密特触发器。n前面介绍的前面介绍的触发器触发器电路，它电路，它有两

5、种稳定状态，在外界触发有两种稳定状态，在外界触发信号作用下，可以从一种稳定状态翻转到另一种稳定状态。信号作用下，可以从一种稳定状态翻转到另一种稳定状态。所以，也称触发器为所以，也称触发器为双稳态电路双稳态电路。n 触发器之所以具有这种特点，是由触发器电路的内部结触发器之所以具有这种特点，是由触发器电路的内部结构决定的。如果将基本构决定的。如果将基本RS触发器的两条交叉耦合支路的触发器的两条交叉耦合支路的其中一条改为其中一条改为RC耦合耦合(电阻电容耦合电阻电容耦合)，则电路的工作情况，则电路的工作情况就大不一样。这种电路平时总是处于一种稳定状态。就大不一样。这种电路平时总是处于一种稳定状态。n

6、在外来触发信号的作用下，它能翻转成新的状态，但这种在外来触发信号的作用下，它能翻转成新的状态，但这种状态是不稳定的，只能维持一定时间，因而称之为状态是不稳定的，只能维持一定时间，因而称之为暂稳态暂稳态。8.2 单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器在数字电路中一般用于单稳态触发器在数字电路中一般用于（产生（产生一定宽度的矩形波）、一定宽度的矩形波）、（把不规则的波形转换成（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）以及宽度、幅度都相等的波形）以及（把输入信号延（把输入信号延迟一定时间后输出）等。迟一定时间后输出）等。单稳态触发器具有下列特点：单稳态触发器具有下列特点：（1）电路有一个稳态和一个

7、暂稳态。）电路有一个稳态和一个暂稳态。（2）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。（3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。仅决定于电路本身的参数。8.2.1 微分型单稳电路微分型单稳电路1. 电路组成电路组成n微分型单稳电路如图微分型单稳电路如图8.2所示。图中所示。图中G1、G2是是CMOS“或非或非”门。电阻门。电阻R和电容和电容C组成微分延

8、时电路。组成微分延时电路。图图8.2 微分型单稳电路微分型单稳电路（1）没有触发信号时电路工作在稳态）没有触发信号时电路工作在稳态当没有触发信号时，当没有触发信号时，VI1为低电平。因为门为低电平。因为门G2的输入端经电阻的输入端经电阻R接接至至VDD，VI2为高电平，因此为高电平，因此vo2为低电平；门为低电平；门G1的两个输入均为的两个输入均为0，其输出其输出vo1为高电平，电容为高电平，电容C两端的电压接近为两端的电压接近为0。这是电路的稳。这是电路的稳态，在触发信号到来之前，电路一直处于这个状态：态，在触发信号到来之前，电路一直处于这个状态：vo11 vo20。01012.工作原理工作

9、原理（2）外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态）外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态当正触发脉冲当正触发脉冲vI1到来时，门到来时，门G1输出输出Vo1由由1变为变为0。由于电容电。由于电容电压不能跃变，压不能跃变，VI2也随之跳变到低电平，使门也随之跳变到低电平，使门G2的输出的输出VO2变为变为1。这个高电平反馈到门这个高电平反馈到门G1的输入端，此时即使的输入端，此时即使vI1的触发信号撤除，的触发信号撤除，仍能维持门仍能维持门G1的低电平输出。但是电路的这种状态是不能长久的低电平输出。但是电路的这种状态是不能长久保持的，所以称为暂稳态。暂稳态时，保持的，所以称为暂稳态。暂稳态时，Vo1

10、0，Vo21。0101（3）电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态）电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态在暂稳态期间，在暂稳态期间，VDD经经R和和G1的导通工作管对的导通工作管对C充电，随着充电充电，随着充电的进行，的进行，C上的电荷逐渐增多，使上的电荷逐渐增多，使VI2升高。当升高。当VI2上升到阈值电压上升到阈值电压UT时，时，G2的输出的输出Vo2由由1变为变为0。由于这时。由于这时G1输入触发信号已经过输入触发信号已经过去，去，G1的输出状态只由的输出状态只由Vo2决定，所以决定，所以G1又返回到稳定的高电平又返回到稳定的高电平输出。输出。 VI2随之向正方向跳变，加速了随之向正方向跳

11、变，加速了G2的输出向低电平变化。的输出向低电平变化。最后使电路退出暂稳态而进入稳态，此时最后使电路退出暂稳态而进入稳态，此时Vo11，Vo20。1001n这种单稳态电路各点工作波形这种单稳态电路各点工作波形如图如图8.3所示所示。图图8.3 微分型单稳电路工作波形微分型单稳电路工作波形n由上述单稳电路的工作过程，可以得出输出脉冲宽度（即由上述单稳电路的工作过程，可以得出输出脉冲宽度（即暂稳态时间）暂稳态时间）tw的估算公式如下：的估算公式如下：tw = (R + Ro)C lnVDD/ (VDDVT)n若若VT = 1/2VDD，则，则tw = (R+Ro)C ln2 0.7(R+Ro)Cn

12、其中其中Ro为为G1门的输出电阻。门的输出电阻。n例如，若例如，若R=1k，Ro=0.2k，C=150pF，则单稳电路的，则单稳电路的输出脉冲宽度输出脉冲宽度tw = 0.7（1k+0.2k）150pF = 126nS。n输出脉冲的幅度近似等于输出脉冲的幅度近似等于VDD。n另外，为使单稳电路可靠工作，应让电容在暂稳态之后能另外，为使单稳电路可靠工作，应让电容在暂稳态之后能够充分恢复到稳态时的电压。够充分恢复到稳态时的电压。n为此，为此，触发脉冲周期应大于触发脉冲周期应大于tw+3。称为电容充、放电时称为电容充、放电时间常数。在本电路中，间常数。在本电路中，即为（即为（R+Ro）C。8.2.2

13、 积分型单稳电路积分型单稳电路1.电路组成电路组成n积分型单稳电路积分型单稳电路如图如图8.4所示所示。G1、G2为为CMOS“或非或非”门，门，R、C构成积分型延时电路，容易看出，与微分型单稳电构成积分型延时电路，容易看出，与微分型单稳电路相比，其中的路相比，其中的R、C刚好互易位置。刚好互易位置。图图8.4 积分型单稳电路积分型单稳电路2.工作原理工作原理n如图如图8.4所示，该电路的输入触发脉冲为负脉冲。所示，该电路的输入触发脉冲为负脉冲。n稳态时，稳态时，VI1为高电平，为高电平，G1和和G2导通，所以导通，所以Vo1为低电平，为低电平，VI2为低电平，为低电平，Vo2也为低电平。也为

14、低电平。n当负触发脉冲到来时，当负触发脉冲到来时，VI1由高电平跳到低电平，由高电平跳到低电平，G1截止，截止，Vo1由低电平跳到高电平。但由于电容上的电压不能突变，由低电平跳到高电平。但由于电容上的电压不能突变，所以此刻所以此刻VI2仍为低电平，故仍为低电平，故G2由导通变为截止，由导通变为截止，Vo2由低由低电平跳变到高电平，电路进入暂稳态。电平跳变到高电平，电路进入暂稳态。n此后电容此后电容C通过通过R和和Ro（G1的输出电阻）放电，的输出电阻）放电，VI2呈指数呈指数规律上升，当上升到规律上升，当上升到VT时（假定时（假定VI1仍为低电平），仍为低电平），G2导导通，通，Vo2跳变到低

15、电平。跳变到低电平。n当当VI1跳变到高电平后，跳变到高电平后，G1导通，电容导通，电容C开始充电，直至电开始充电，直至电路恢复到稳定状态。其工作波形路恢复到稳定状态。其工作波形如图如图8.5所示所示。图图8.5 积分型单稳电路工作波形积分型单稳电路工作波形 n脉冲宽度脉冲宽度tw的估算公式为：的估算公式为： tw = (R+Ro)C lnVDD/(VDDVT)n典型情况下典型情况下VT =1/2VDD ，则，则tw 0.7(R+Ro)Cn另外，这种电路要求触发信号另外，这种电路要求触发信号VI1的脉冲宽度的脉冲宽度(低电平时间低电平时间)应大于输出脉冲应大于输出脉冲Vo2的宽度的宽度tw，否

16、则该电路就成了反相器，否则该电路就成了反相器，失去了单稳电路的基本特性和功能。失去了单稳电路的基本特性和功能。8.3 多谐振荡器多谐振荡器n在数字电路中，经常需要有能够自己产生脉冲信号的电路。在数字电路中，经常需要有能够自己产生脉冲信号的电路。n多谐振荡器就是不需要外加触发信号，自身就可以产生脉多谐振荡器就是不需要外加触发信号，自身就可以产生脉冲信号的矩形波发生器。这种自身就可以产生信号的电路冲信号的矩形波发生器。这种自身就可以产生信号的电路称为称为“自激振荡器自激振荡器”。又由于矩形波或方波都包含有多次。又由于矩形波或方波都包含有多次谐波，所以这种电路又称谐波，所以这种电路又称“自激多谐振荡

17、器自激多谐振荡器”，简称，简称“多多谐振荡器谐振荡器”。n双稳态电路双稳态电路和和单稳态电路有一个共同特点，就是必须在外单稳态电路有一个共同特点，就是必须在外界触发信号的作用下才能引起电路工作状态的翻转。多谐界触发信号的作用下才能引起电路工作状态的翻转。多谐振荡器不需要外加触发信号，自身就能够反复不停地翻转、振荡器不需要外加触发信号，自身就能够反复不停地翻转、产生矩形脉冲产生矩形脉冲。n单稳电路单稳电路的的两条交叉耦合支路中的一条为两条交叉耦合支路中的一条为RC耦合，因而耦合，因而出现一个暂稳态，一次自动翻转。如果把两条耦合支路都出现一个暂稳态，一次自动翻转。如果把两条耦合支路都改为改为RC耦

18、合，且耦合电阻选择得恰当，这时电路就耦合，且耦合电阻选择得恰当，这时电路就没有没有稳态稳态，即，即只有两个暂稳态只有两个暂稳态。n在电源接通后，电路就能不停地在两个暂稳态间来回翻转，在电源接通后，电路就能不停地在两个暂稳态间来回翻转，即电路产生振荡，输出一定脉冲宽度和重复周期的矩形脉即电路产生振荡，输出一定脉冲宽度和重复周期的矩形脉冲信号。冲信号。n多谐振荡器的类型及电路组成形式较多，多谐振荡器的类型及电路组成形式较多，这里这里主要介绍主要介绍环环形多谐振荡器形多谐振荡器及及石英晶体多谐振荡器。石英晶体多谐振荡器。8.3.1 环形多谐振荡器环形多谐振荡器n环形多谐振荡器，是一种由奇数个门电路首

19、尾相联而构成环形多谐振荡器，是一种由奇数个门电路首尾相联而构成的闭环电路多谐振荡器。图的闭环电路多谐振荡器。图8.6所示即为一个由三块所示即为一个由三块TTL“与非与非”门构成的环形多谐振荡器及各点电压波形。门构成的环形多谐振荡器及各点电压波形。图图8.6 环形多谐振荡器环形多谐振荡器n由于每个门电路都有一定的传输延迟时间，所以在电源接由于每个门电路都有一定的传输延迟时间，所以在电源接通后，电路的输入输出关系按通后，电路的输入输出关系按“1-0-1-0”的规律变化，即的规律变化，即这种联结形式的电路一定没有稳定状态。这种联结形式的电路一定没有稳定状态。n例如当例如当VI1突然跳变到突然跳变到V

20、I1=1时，那么经过时，那么经过G1门延迟门延迟tpd以后，以后，VI2=0；然后经过；然后经过G2门延迟门延迟tpd，使，使VI3=1；再经过；再经过G3门延迟门延迟tpd,使使Vo=0=VI1。即。即VI1经过经过3tpd之后，又变成了低电平。可之后，又变成了低电平。可以推断，再经过以推断，再经过3tpd之后，之后，Vo=VI1又会变成高电平。如此又会变成高电平。如此周而复始，电路形成振荡，输出如图周而复始，电路形成振荡，输出如图8.6（b）所示）所示的矩形的矩形脉冲。脉冲。n由波形图容易看出，振荡周期由波形图容易看出，振荡周期T=23tpd=6tpd，振荡频率，振荡频率f为：为： f=1

21、/（23tpd ）n式中，式中，3为门电路数，为门电路数，tpd为单个门电路的传输延迟时间。为单个门电路的传输延迟时间。n这种振荡器的电路结构简单，但由于门电路的传输延迟时这种振荡器的电路结构简单，但由于门电路的传输延迟时间间tpd很短，所以这种电路的振荡频率很高，而且不可调，很短，所以这种电路的振荡频率很高，而且不可调，因此应用范围有限。因此应用范围有限。8.3.2 RC环形振荡器环形振荡器n由由TTL“与非与非”门组成的门组成的RC环形振荡器环形振荡器如图如图8.7所示所示。其。其中的中的R、C为主要的定时元件，由它们决定电路的振荡频为主要的定时元件，由它们决定电路的振荡频率，调节率，调节

22、R，可以改变振荡频率。，可以改变振荡频率。 图图8.7 RC环形振荡器环形振荡器 0 (a) 电路图 1 1 ui1 ui2 uo2 ui3 uo R RS C uo (ui1) uo2 ui3 t t t t (b) 波形图 0 0 0 G1 G2 1 G3 ui2 (uo1) UT t1 t2 t3 在t1时刻，ui1（uo）由0变为1，于是uo1（ui2）由1变为0，uo2由0变为1。由于电容电压不能跃变，故ui3必定跟随ui2发生负跳变。这个低电平保持uo为1，以维持已进入的这个暂稳态。在这个暂稳态期间，uo2（高电平）通过电阻R对电容C充电，使ui3逐渐上升。在t2时刻，ui3上升到

23、门电路的阈值电压UT，使uo（ui1）由1变为0，uo1（ui2）由0变为1，uo2由1变为0。同样由于电容电压不能跃变，故ui3跟随ui2发生正跳变。这个高电平保持uo为0。至此，第一个暂稳态结束，电路进入第二个暂稳态。第一暂稳态及其自动翻转的工作过程 0 (a) 电路图 1 1 ui1 ui2 uo2 ui3 uo R RS C uo (ui1) uo2 ui3 t t t t (b) 波形图 0 0 0 G1 G2 1 G3 ui2 (uo1) UT t1 t2 t3 第二暂稳态及其自动翻转的工作过程在t2时刻，uo2变为低电平，电容C开始通过电阻R放电。随着放电的进行，ui3逐渐下降。

24、在t3时刻，ui3下降到UT，使uo（ui1）又由0变为1，第二个暂稳态结束，电路返回到第一个暂稳态，又开始重复前面的过程。造 成 振 荡 器 自 动 翻 转 的 原 因 是 电 容 C 的 充 放 电 。n省略具体的推算过程，省略具体的推算过程，下面下面直接给出直接给出这种电路的这种电路的振荡周期振荡周期为：为： T = 0.98(R/R1)C+1.26RCn当当R1R时，振荡周期的估算公式也可表示为：时，振荡周期的估算公式也可表示为： T2.2RCn例如例如, 若若R=5k, C=4F,则振荡周期则振荡周期T=2.25k4F = 44mS。8.3.3 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器

25、为了得到频率稳定度很高的时钟脉冲，可以采用的一种有为了得到频率稳定度很高的时钟脉冲，可以采用的一种有效方法是在多谐振荡器电路中接入石英晶体，组成效方法是在多谐振荡器电路中接入石英晶体，组成石英晶石英晶体多谐振荡器。体多谐振荡器。n石英晶体的频率稳定性很高，而且其选频特性也非常好。石英晶体的频率稳定性很高，而且其选频特性也非常好。图图8.9给出了石英晶体的符号表示及阻抗频率特性曲线。给出了石英晶体的符号表示及阻抗频率特性曲线。图图8.9 石英晶体的符号及阻抗频率特性石英晶体的符号及阻抗频率特性n一个一个TTL“与非与非”门石英晶体多谐振荡器电路门石英晶体多谐振荡器电路如图如图8.10所所示。其中

26、示。其中VI为控制端，为控制端，VI=1时，电路振荡；时，电路振荡；VI =0时，电时，电路不振荡。路不振荡。8.10 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器 n这种电路的振荡频率只决定于石英晶体本身的谐振频率这种电路的振荡频率只决定于石英晶体本身的谐振频率f0，而与电路中的而与电路中的R、C数值无关。数值无关。n图图8.11是是CMOS石英晶体多谐振荡器电路。它的振荡频率石英晶体多谐振荡器电路。它的振荡频率主要由石英晶体的谐振频率决定。电容主要由石英晶体的谐振频率决定。电容C用作频率微调。用作频率微调。图图8.11 CMOS石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器8.4 施密特触发器施密特触发器n

27、施密特触发器施密特触发器能够把变化缓慢的输入信号整形成适合数字能够把变化缓慢的输入信号整形成适合数字电路需要的矩形脉冲。因此，施密特触发器在脉冲的产生电路需要的矩形脉冲。因此，施密特触发器在脉冲的产生和整形电路中得到广泛应用。和整形电路中得到广泛应用。8.4.1 电路组成电路组成n图图8.12表示了施密特触发器的电路组成及符号表示。容易表示了施密特触发器的电路组成及符号表示。容易看出，它是由两极反相器组成的。看出，它是由两极反相器组成的。n在耦合方式上，它通过电阻在耦合方式上，它通过电阻R1和和R2分压，将分压，将T1管集电极同管集电极同T2管基极耦合；同时再通过发射极电阻管基极耦合；同时再通

28、过发射极电阻Re完成完成T2管与管与T1管管的耦合，所以也有人称此电路为的耦合，所以也有人称此电路为“射极耦合触发器射极耦合触发器”。 图图8.12 施密特触发器施密特触发器34用门电路构成的施密特触发器用门电路构成的施密特触发器 1. 电路组成 两个CMOS反相器，两个分压电阻。 用集成门电路构成的施密特触发器（a） 电路 （b）逻辑符号2021-10-19352. 2. 工作原理工作原理 （1 1）工作过程）工作过程 设设CMOSCMOS反相器的阈值电压反相器的阈值电压U UTHTH=V=VDDDD/2/2，输入信号，输入信号u uI I为为三角波。三角波。 36当uI=0V时， G1截止

29、、G2导通，输出为UOL，即uO=0V。只要满足uI1UTH，电路就会处于这种状态（第一稳态）。当uI上升，使得uI1 =UTH时，电路会产生如下正反馈过程： 2021-10-1937电路会迅速转换为G1导通、G2截止，输出为UOH，即uO=VDD的状态（第二稳态）。此时的uI值称为施密特触发器的上限触发转换电平UT+。显然，uI继续上升，电路的状态不会改变。38如果如果u uI I下降，下降，u uI1I1也会下降。当也会下降。当u uI1I1下降到下降到U UTHTH时，电路又时，电路又会产生以下的正反馈过程：会产生以下的正反馈过程： 电路会迅速转换为电路会迅速转换为G G1 1截止、截止

30、、G G2 2导通、输出为导通、输出为U UOLOL的第一稳的第一稳态。此时的态。此时的u uI I值称为施密特触发器的下限触发转换电平值称为施密特触发器的下限触发转换电平U UT T。u uI I再下降，电路将保持状态不变。再下降，电路将保持状态不变。 2021-10-1939 （2）工作波形与电压传输特性 施密特触发器将三角波uI变换成矩形波uO。 施密特触发器的工作波形及电压传输特性（a）工作波形 （b）电压传输特性3.重要参数 上限触发转换电平UT+ 下限触发转换电平UT 回差回差UT = UT+UT（通常（通常UT+UT）改变改变R1和和R2的大小可以改变回差的大小可以改变回差UT

31、8.4.3 应用举例应用举例n施密特触发器应用很广，下面举例说明。施密特触发器应用很广，下面举例说明。1. 脉冲整形脉冲整形n图图8.15所示为施密特触发器用作脉冲整形电路时的输入输所示为施密特触发器用作脉冲整形电路时的输入输出波形，它把不规则的输入电压波形整形为规则的矩形波。出波形，它把不规则的输入电压波形整形为规则的矩形波。 图图11.15 施密特触发器用作脉冲整形施密特触发器用作脉冲整形2. 脉冲选择脉冲选择n图图8.16所示所示为施密特触发器用作脉冲选择电路时的输入输为施密特触发器用作脉冲选择电路时的输入输出波形，当输入电压到达施密特触发器的上限阈值电压出波形，当输入电压到达施密特触发

32、器的上限阈值电压VT时，电路就动作，产生输出脉冲，从而可以去除幅度较时，电路就动作，产生输出脉冲，从而可以去除幅度较小的干拢脉冲，保留有用信号脉冲。小的干拢脉冲，保留有用信号脉冲。图图8.16 施密特触发器用作脉冲选择施密特触发器用作脉冲选择3. 组成多谐振荡器组成多谐振荡器n图图8.17是用施密特触发器组成的多谐振荡器电路。其工作是用施密特触发器组成的多谐振荡器电路。其工作原理为，当施密特触发器输入端为低电平时，输出为高电原理为，当施密特触发器输入端为低电平时，输出为高电平，电容平，电容C充电。随着充电过程的进行，输入端电压不断充电。随着充电过程的进行，输入端电压不断上升，当输入端电压上升至

33、上升，当输入端电压上升至VT时，施密特触发器状态翻时，施密特触发器状态翻转，输出低水平。转，输出低水平。n此后电容此后电容C开放放电，随着放电过程的进行，输入端电压开放放电，随着放电过程的进行，输入端电压又逐渐下降，当下降到又逐渐下降，当下降到VT 时，电路的状态又发生翻转，时，电路的状态又发生翻转，输出高电平。输出高电平。 如此反复振荡，在输出端即可得到周期性矩形脉冲波。如此反复振荡，在输出端即可得到周期性矩形脉冲波。R、C数值越大，振荡周期数值越大，振荡周期T越长，振荡频率越长，振荡频率f就越低。改就越低。改变变R、C数值，即可调节输出脉冲频率数值，即可调节输出脉冲频率f。图图8.17 组

34、成多谐振荡器组成多谐振荡器8.5 555定时器定时器n 利用利用555定时器定时器，只要外接少量元件就可以构成单稳态触，只要外接少量元件就可以构成单稳态触发器、自激多谐振荡器和施密特触发器等常用脉冲信号的发器、自激多谐振荡器和施密特触发器等常用脉冲信号的产生与整形电路，还可以组成其他多种控制与测试电路，产生与整形电路，还可以组成其他多种控制与测试电路，使用非常灵活。使用非常灵活。8.5.1 电路结构电路结构nCH 7555是一种典型的是一种典型的CMOS集成定时器。其电路结构和集成定时器。其电路结构和外部引脚排列外部引脚排列如图如图8.18所示所示。n由图可见，由图可见，CH7555由由两个比

35、较器、一个基本两个比较器、一个基本RS触发器、触发器、一个一个MOS管开关、三个等值电阻（约管开关、三个等值电阻（约100K）分压器及）分压器及输出缓冲器输出缓冲器组成。组成。图图8.18 CH 7555定时器定时器 1. 比较器比较器nC1、C2是两个是两个CMOS比较器。比较器有两个输入端，分别标比较器。比较器有两个输入端，分别标以以“”和和“”。n如果用如果用V和和V表示相应输入端上所加电压，则当表示相应输入端上所加电压，则当VV时，时，比较器输出高电平；比较器输出高电平；V2VDD/3，VTR* VDD/3时，时，R=1，S=0，触发器置触发器置0，VO=0，DIS接通；接通；（3）当

36、）当R*=1，VTH2VDD/3，VTR* 2VDD/3，VTRVDD/3时，时，R=1，S=1，触发器的，触发器的Q和和Q*均为均为0，此时，此时“或或”门输出仍为门输出仍为0，故，故VO=1，DIS断开。断开。（4）当）当R*=1，VTHVDD/3时，时，R=0，S=0，触发器状态不变，输出触发器状态不变，输出VO和和MOS管管T的状态也不变。的状态也不变。8.5.4 555定时器应用举例定时器应用举例1. 组成单稳态触发器组成单稳态触发器n由由CH 7555组成的单稳态触发器组成的单稳态触发器如图如图8.19所示所示。n图图中中R、C是外接定时元件。输入触发信号是外接定时元件。输入触发信

37、号VI加在低触发加在低触发端端VTR上，由输出端上，由输出端VC给出输出信号。给出输出信号。n电压控制端电压控制端VC不用，因此将其接不用，因此将其接0.01f旁路电容。旁路电容。 图图8.19 用用CH 7555构成单稳态触发器构成单稳态触发器n稳态时，输入触发信号稳态时，输入触发信号VI为高电平为高电平VDD，基本，基本RS触发器处触发器处在在0状态，状态，“或或”门输出高电平，门输出高电平，MOS管管T导通，导通，Vo0V，DIS=VTH0V。n当负触发脉冲到来时，只要输入脉冲的低电平小平当负触发脉冲到来时，只要输入脉冲的低电平小平VDD/3，则比较器则比较器C2输出高电平，基本输出高电

38、平，基本RS触发器置触发器置1，Q*=0，“或或”门输出低电平，门输出低电平，MOS管管T截止，输出截止，输出Vo跳变为高电平，电跳变为高电平，电路进入暂稳态。路进入暂稳态。n在暂稳态期间电源在暂稳态期间电源VDD通过电阻通过电阻R对电容对电容C充电，随着充电充电，随着充电过程的进行，过程的进行，VTH=DIS的电位逐渐升高，当的电位逐渐升高，当VTH上升到上升到2VDD/3时，比较器时，比较器C1输出高水平，基本输出高水平，基本RS触发器置触发器置0，Q*=1，“或或”门输出高电平，输出门输出高电平，输出Vo跳变为低电平，跳变为低电平，MOS管管T导通，电容导通，电容C放电，电路返回到稳态。放电，电路返回到稳态。 n工工作波形作波形如图如图8.20所示所示。 图图8.20 工作波形工作波形n若忽略若忽略MOS管