数字电子技术基础 第六章.ppt

1、6.1.1 单稳态触发器工作原理,6.1.2 集成单稳态触发器,6.1.3 单稳态触发器的应用,6.1 单稳态触发器, 电路有一个稳态，一个暂稳态。,一、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;, 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。,概述,二、单稳态触发器的组成：,6.1 单稳态触发器,由门电路和 R C电路组成,三、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。,6.1.1 门电路组成的微分型单稳态触发器,1. 电路,与非门构成

2、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,2. 工作原理,a)没有触发信号时，电路处于一种稳态,6.1.1门电路组成的微分型单稳态触发器,2. 工作原理,6.1.1门电路组成的微分型单稳态触发器,b)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,图6-2 微分型单稳态触发器各点电压波形,3. 主要参数的计算,tw0.7RC,(1) 输出脉冲宽度tw,(2) 恢复时间tre,(3) 最高工作频率 fmax,6.1.1门电路组成的微分型单稳态触发器,R(t)=VR()VR(0+)VR(),R(0+) = 0 R() =VDD =RC,4. 讨论,6.1.

3、1 门电路组成的微分型单稳态触发器,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？,6.1.2 集成单稳态触发器,不可重复触发,可重复触发,被重复触发,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,74121功能表,逻辑功能表,6.1.3 单稳态触发器的应用,1. 脉冲整形,6.1.3 单稳态触发器的应用,2. 脉冲延时,6.1.3 单稳态触发器的应用,3. 脉冲定时,图6-7定时电路波形,6.2.1 对称式多谐振荡器

4、,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,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。,6.2 多谐振荡器,概 述,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。,概 述,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：,由CMOS门电路组成的多谐振荡器,逻辑门电路,R、C 电路,6.2.2 非对称式多谐振荡器,2. 工作原理,假定vO

5、1 = 1，vO2 = 0,Vth=VON=VOFF=VDD/2,VC,进入 第二暂稳态,(1) 第一暂稳态及电路自动翻转过程,VC,6.2.2 非对称式多谐振荡器,vO1 = 0，vO2 = 1,Vth=VON=VOFF=VDD/2,(2) 第二暂稳态及电路自动翻转过程,二,T1,T2,2. 工作原理,3. 振荡周期T的计算,T1,T2,TRC1n41.4RC,T = T1(充) + T2(放),6.2.2 非对称式多谐振荡器,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。,RS,C C分布（分布电容）,6.2.2 非对称式多谐振荡器

6、,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R C 和 Vth，频率稳定性较差。,电路符号,阻抗频率特性,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。,石英晶体振荡器,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,2、石英晶体振荡器应用,6.2.3 石英晶体振荡器,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,6.3 施密特触发器,施密特触发器的工作特点：, 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

7、出电压会发生突变。, 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_,6.3.1 门电路组成的施密特触发器的工作原理,v I1,vo,vI,vI1,0,0,只要vI1Vth，则保持vO=0V,当vI1=Vth，电路发生正反馈 ：,1,当vI1=0，vO=0V,当vI上升， vI1也上升,6.3.1 门电路组成的施密特触发器的工作原理,6.3.1 门电路组成的施密特触发器的工作原理,vI1,1,只要vI1Vth，则保持vO=VOH,当vI1=Vth，电路产生如下正反馈 ：,当vI下降， vI1也下降,0,回差电压,6.3.1 门电

8、路组成的施密特触发器的工作原理,vI1,6.3.2 施密特触发器的应用,1. 波形的整形及变换,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？,6.3.2 施密特触发器的应用,2. 幅度鉴别,(VT+),6.3.2 施密特触发器的应用,3. 多谐振荡器,6.4.1 555定时器,6.4.2 定时器应用举例,6.4 555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,555定时器是一种应用方便的中规模集成电路,只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。,6.4.

9、1 555定时器,电阻分压器,电压比较器,基本RS触发器,复位输入端(0),输出缓冲反相器,集电极开路输出三极管,1、电路组成,0,1,0,6.4.1 555定时器,如果悬空,0,1,0,1,0,1,0,1,1,0,1,1,1,保持,保持,2、工作原理,555定时器功能表,6.4.1 555定时器,6.4.2 定时器应用举例,一、用555定时器组成施密特触发器,0,1,3,V,CC,2,3,V,CC,v,I,v,O,V,OH,6.4.2 定时器应用举例,二、用555定时器组成多谐振 荡器,v,2,3,V,CC,1,3,V,CC,v,C,0,t,1,t,2,tPL,tPH,tPL=R2C1n20.7R2C,tpH =