电子技术基础课件第六章

电子技术基础课件第六章第1页，共47页，2023年，2月20日，星期一1、理解单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器的工作原理。2、熟悉常用的集成单稳态触发器。3、掌握典型的555定时器。学习目的与要求第2页，共47页，2023年，2月20日，星期一①

电路有一个稳态，一个暂稳态。

1、单稳态触发器的工作特点：②

在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态;③

电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长久保持,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决于RC电路的参数值。6.1

单稳态触发器6.1.1概述第3页，共47页，2023年，2月20日，星期一2、单稳态触发器的组成：由门电路和RC电路组成3、单稳态触发器的分类根据RC电路的不同接法单稳态触发器分为微分型和积分型两大类。第4页，共47页，2023年，2月20日，星期一6.1.2

门电路组成的微分型单稳态触发器

1、电路vO1vO2vcRvI&&vO1vO2vcvIR与非门构成的微分型单稳态触发器

或非门构成的微分型单稳态触发器

第5页，共47页，2023年，2月20日，星期一2、工作原理a)没有触发信号时，电路处于一种稳态第6页，共47页，2023年，2月20日，星期一vo1¯v

R­vO2­¯vIvR­vO2¯vO1­b)外加触发信号后，电路进入暂稳态c)电容放电，电路由暂稳态自动返回到稳态

微分型单稳态触发器各点电压波形第7页，共47页，2023年，2月20日，星期一3、主要参数的计算vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+

vthtttttpivthtwt1t2tw≈0.7RC

(1)

输出脉冲宽度tw

(2)

恢复时间tre

(3)最高工作频率

fmax

R(t)=VR()＋[VR(0+)－VR()]

R(0+)=0

R()=VDD

=RC第8页，共47页，2023年，2月20日，星期一在暂稳态结束(t=t2)瞬间，门G2的输入电压R达到VDD+VT，可能损坏G2门，怎么办？

G1输入的触发脉冲的宽度可以是任意的吗？第9页，共47页，2023年，2月20日，星期一6.1.3

集成单稳态触发器vOvItwtwvOvItwtw不可重复触发可重复触发被重复触发没有被重复触发第10页，共47页，2023年，2月20日，星期一不可重复触发的集成单稳态触发器

74121触发信号控制电路微分型单稳触发器电路的连接：R：外接电阻或采用内部电阻C：外接电容第11页，共47页，2023年，2月20日，星期一74121功能表HHA1A2BQLHLLHLLLHHHLHHHHHHLL不可触发，保持稳态不变A1、A2中有一个或两个为低电平，在B端输入上升沿时电路被触发B

和A1、A2、中有一个或两个为高电平，输入端有一个或两个下降沿时电路被触发第12页，共47页，2023年，2月20日，星期一6.1.4

单稳态触发器的应用1、脉冲整形第13页，共47页，2023年，2月20日，星期一2、脉冲延时

vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+

vthtttttpivthtwt1t2第14页，共47页，2023年，2月20日，星期一3、脉冲定时

第15页，共47页，2023年，2月20日，星期一6.2.1

对称式多谐振荡器6.2.2

非对称式多谐振荡器6.2多谐振荡器6.2.3

石英晶体振荡器第16页，共47页，2023年，2月20日，星期一

多谐振荡器是一种自激振荡器，电路在接通电源后无需外接触发信号就能产生一定频率和幅值的矩形波脉冲波或方波。

多谐振荡器

VCC6.2多谐振荡器

6.2.1概述第17页，共47页，2023年，2月20日，星期一开关电路延时环节开关器件：产生高、低电平；多谐振荡器电路应由哪几部分组成？反馈延迟环节：利用RC电路的充放电特性实现延时，将输出电压恰当地反馈给开关器件使之改变输出状态，以获得所需要的振荡频率。第18页，共47页，2023年，2月20日，星期一6.2.2

非对称式多谐振荡器

1、电路组成开关器件：反馈延迟环节：逻辑门电路R、C

电路由CMOS门电路组成的多谐振荡器第19页，共47页，2023年，2月20日，星期一

2、工作原理假定vO1

=1，vO2

=0

Vth=VON=VOFF=VDD/2VC进入第二暂稳态vIvO1¯vO2­­vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0(1)第一暂稳态及电路自动翻转过程01

第20页，共47页，2023年，2月20日，星期一VCvO1

=0，vO2

=1

Vth=VON=VOFF=VDD/2(2)第二暂稳态及电路自动翻转过程二vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0T1T2vI¯vO1­vO¯10

第21页，共47页，2023年，2月20日，星期一

3、振荡周期T的计算vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0T1T2T＝RC1n4≈1.4RC

T=T1(充)+T2(放)第22页，共47页，2023年，2月20日，星期一4、加补偿电阻的CMOS多谐振荡器R

RON(P)+RON(N)电源电压波动时，会使振荡频率不稳定。RSC

C分布（分布电容），Rs>>R(一般取Rs=10R)。

当第23页，共47页，2023年，2月20日，星期一6.2.3

石英晶体振荡器由门电路组成的多谐振荡器，周期T取决于RC

和Vth，频率稳定性较差。R：使反相器工作在线性放大区C1：两个反相器间的耦合C2：抑制高次谐波，以保证稳定的频率输出。

优点：振荡频率稳定性高，常用作基准信号源1、石英晶体振荡器电路石英晶体振荡器第24页，共47页，2023年，2月20日，星期一2、石英晶体振荡器应用第25页，共47页，2023年，2月20日，星期一

6.3.1

施密特触发器的结构及工作原理6.3

施密特触发器

6.3.2

施密特触发器的应用第26页，共47页，2023年，2月20日，星期一6.3施密特触发器施密特触发器的工作特点：

①施密特触发器属于电平触发器件，适用于缓慢变化的信号，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。②电路有两个阈值电压。输入信号增加和减少时，电路的阈值电压不同，电路具有如下图所示的传输特性。VT+VT_VT+VT_vovIvovI第27页，共47页，2023年，2月20日，星期一6.3.1

门电路组成的施密特触发器的工作原理vI1vovIR1<R2I为三角波

作如下假定：

1、工作原理第28页，共47页，2023年，2月20日，星期一vI100只要vI1<Vth，则保持vO=0V当vI1=Vth，电路发生正反馈：

1

vI↑

vI1↑

vO1

vO↑

1、当vI1=0，vO=0V当vI上升，

vI1也上升第29页，共47页，2023年，2月20日，星期一vI11只要vI1>Vth，则保持vO=VOH当vI1=Vth，电路产生如下正反馈：

2、当vI下降，

vI1也下降0回差电压

vI

vI1

vO1

vO

第30页，共47页，2023年，2月20日，星期一vIVT+VT_vO00tt0vIvOVT+VT_VDDvI12、工作波形和传输特性曲线传输特性曲线工作波形第31页，共47页，2023年，2月20日，星期一6.3.2

施密特触发器的应用1、波形的整形及变换

vovIvovT2vT1ttt合理选择回差电压，可消除干扰信号。

为去掉干扰信号回差电压应如何选择？第32页，共47页，2023年，2月20日，星期一2、幅度鉴别vovI00ttVth(VT+)第33页，共47页，2023年，2月20日，星期一3、多谐振荡器

CvovIR1vovIVT+VT_VOLVOHT1T20t0t第34页，共47页，2023年，2月20日，星期一

6.4.1555定时器

6.4.2

定时器应用举例6.4555定时器及其应用电路的组成

用555定时器组成多谐振荡器

用555定时器组成施密特触发器

工作原理第35页，共47页，2023年，2月20日，星期一RSQQ--++A1A2VCCTvoRD&&1

控制电压Vic

阈值电压vi1

触发输入vi2

放电端

复位5k

5k

5k

11/3VCC2/3VCC

7

2

56

8

4

3ba6.4.1555定时器1、电路组成第36页，共47页，2023年，2月20日，星期一2、工作原理voRSQQ++--A1A2VCCvi1vicvi2vo/TRD87645321RRR&&&当RD=0：100ba第37页，共47页，2023年，2月20日，星期一voRSQQ++--A1A2VCCvi1vicvi2vo/TRD87645321RRR&&&vi1>2VCC/3,vi2>VCC/3时0110T可以导通当RD=1：2/3VCC1/3VCCab第38页，共47页，2023年，2月20日，星期一voRSQQ++--A1A2VCCvi1vicvi2vo/TRD87645321RRR&&&当vi1<2VCC/3,vi2<VCC/3：10101T截止2/3VCC1/3VCCab第39页，共47页，2023年，2月20日，星期一voRSQQ++--A1A2VCCvi1vicvi2vo/TRD87645321RRR&&&当vi1<2VCC/3,vi2>VCC/3：11RS触发器保持，从而vo、T的状态都保持。1/3VCC2/3VCCba第40页，共47页，2023年，2月20日，星期一阈值端触发端Vi1(6)RD晶体管Tvo(3)保持保持2VCC

/3VCC

/3><1>2VCC/3VCC/3>10导通2VCC/3VCC

/3<<11截止0导通0xxVi2(2)

(4)555定时器的功能表第41页，共47页，2023年，2月20日，星期一6.4.2

定时器应用举例1、用555定时器组成施密特触发器不变不变导通0截止1导通0××

T

VOVI2VI1输出输

入013VCC23VCCvIvOVOH第42页，共47页，2023年，2月20日，星期一2、用555定时器组成多谐振荡器R1R2v

2

3

VCC

1

3

VCC

vC

0

t1

t2

tPLtPHtPL=R2C1n2≈0.7R2C

tpH=(R1+R2)C1n2≈0.7(R1+R2)C

不变不变导通0截止