92集成门构成的脉冲单元电路.DOC

第9章 脉冲单元电路 本章主要介绍了（1）脉冲信号（矩形脉冲）的波形及其参数。（2）施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器工作原理及其应用。（3）用门电路构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的基本原理及主要参数计算。（4）555定时器的电路结构和工作原理。（5）用555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路结构和参数计算。 教学基本要求 掌握施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的工作原理及应用。掌握555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路结构和主要参数计算。 理解集成单稳态触发器和晶体多谐振荡器基本工作原理；了解用门电路构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路结构。 重点与难点 本章重点：555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路以及主要参数计算。本章难点：定时电路中电容充、放电过程和定时参数的计算。主要教学内容 9.1?? 脉冲信号 9.2?? 集成门构成的脉冲单元电路9.2.1?? 施密特触发器 9.2.2?? 单稳态触发器 9.2.3?? 多谐振荡器9.3?? 555定时器的应用9.3.1?? 用555定时器构成施密特触发器 9.3.2?? 用555定时器构成单稳态触发器 9.3.3?? 用555定时器构成自激多谐振荡器 9.1 脉冲信号 从广义上讲，凡不具有连续正弦波形状的信号，几乎都可以统称为脉冲信号。最常见的脉冲波形是方波和矩形波，如图9–1–1所示。 图9–1–1 常见脉冲波形 实际脉冲电压波形从零值跃升到最大值，或从最大值降到零值时，都需要经历一定的时间，一般用上升时间tr和下降时间tf表示。图9–1–2为矩形脉冲信号的实际波形图。 图9–1–2 矩形脉冲信号的实际波形图 9.2?? 集成门构成的脉冲单元电路9.2.1 施密特触发器 常用的脉冲单元电路有施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器，脉冲单元电路可由集成逻辑门构成。1. 施密特触发器特点 施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。它有两种稳定工作状态，触发器处于哪一种工作状态，取决于输入信号电平的高低。当输入信号由低电平逐步上升到上限触发电平（VT+）时，电路状态发生一次转换；当输入信号由高电平逐步下降到下限触发电平（VT–）时，电路状态又会发生转换。两次状态转换时对应的输入电平值是不同的。施密特触发器电压传输特性如图9–2–1所示。施密特触发器的上限触发电平VT+和下限触发电平VT–的差值称为施密特触发器的回差电压ΔVT。在脉冲与数字技术中，施密特触发器常用于波形变换、脉冲整形及脉冲幅度鉴别等。 图9–2–1 施密特触发器电压传输特性 2. 用两级CMOS反相器构成的施密特触发器用两级CMOS反相器构成的施密特触发器如图9–2–2所示。设CMOS电源为VDD，阈值电压为，则施密特触发器的上限触发电平VT+、下限触发电平VT–和回差电压ΔVT分别为 图9–2–2 用两级CMOS反相器构成的施密特触发器 改变电阻R1和R2的大小，可以调整回差电压值的大小。3. 用TTL门构成的施密特触发器用TTL门构成的施密特触发器如图9–2–3所示。设TTL阈值电平为Vth，则施密特触发器的上限触发电平VT+、下限触发电平VT–和回差电压ΔVT分别为 图9–2–3 用TTL门构成的施密特触发器 改变电阻R1和R2的大小，可以调整回差电压值的大小。4. 集成施密特触发器在集成门电路中，有带施密特触发器输入的反相器和与非门，带施密特触发器的反相器逻辑符号如图9–2–4所示。 图9–2–4 带施密特触发器的反相器逻辑符号 9.2.2 单稳态触发器 1. 单稳态触发器特点单稳态触发器是广泛应用于脉冲整形、延时和定时的常用电路，它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。在外界触发脉冲的作用下，能从稳定状态翻转到暂稳态，暂 稳态维持一段时间后，电路又自动地翻转到稳态。暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与外界触发脉冲无关。2. 集成门构成的单稳态触发器（1）微分型单稳态触发器。微分型单稳态触发器及其输出波形如图9–2–5所示。触发器由两个TTL与非门组成。其中Ri、Ci构成输入端微分电路，R、C构成微分型定时电路。其输出脉宽tW取决于RC充电速度，近似估算公式为 tw≈0.7(Ro + R)C Ro = 100 Ω 图9–2–5 微分型单稳态触发器及其输出波形 在定时电路中，为了调整tW，通常以改变C作为粗调，改变R作为细调。R值选取应在64 Ω＜R＜0.91 kΩ之间。（2）积分型单稳态触发器。积分型单稳态触发器及其输出波形如图9–2–6所示，此电路要求输入vI比输出vO脉冲宽。如果要求在输入窄的触发脉冲时能够得到较宽的输出脉冲，可以采用如图9–2–7所示的电路，这时输入与输出均为负脉冲。 图9–2