第8章脉冲的变与换.ppt

第8章 脉冲波形的 变换与产生 本章内容和要求 ■主要内容 讨论几种脉冲波形的变换和产生电路:单稳态触发器，施密特触发器,多谐振荡器, 定时器等。 ■教学要求 掌握多谐振荡器,施密特触发器,单稳态触发器的电路构成和原理。 掌握定时器的功能和具体应用。 8.1 单稳态触发器 单稳态触发器与前面介绍的触发器不同，它具有下述特点： 8.1.1 用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器 微分型单稳态触发器(图b)的工作过程及原理 微分型单稳态触发器(图b:或非门及非门构成)的工作过程及原理 （3）电容充电，电路由暂稳态自动返回至稳态 微分型单稳态触发器(图b:或非门及非门构成)的工作过程及原理 2、微分型单稳态触发器主要参数的计算 （1）输出脉冲宽度tw 输出脉冲宽度tw，也就是暂稳态的维持时间，可以根据VD的波形进行计算。将触发脉冲作用的起始时刻t1作为时间起点，于是有VD(0+)=0, VD(∞)=vDD, τ=RC, 代人瞬态过程公式得 VD(t)= vDD ＋[0 － vDD]e－t/τ, 当t = tw时， VD(tw) = Vth, 代人可求得 tw=RC㏑ ⑵ 恢复时间tre 暂稳态结束后，使电路恢复到初始状态所需要的时间称为恢复时间tre。一般要经过（3～5）τ(τ为放电时间常数）的时间，放电才基本结束，故 tre≈ 3τ。 τ ≈RC. ⑶ 最高工作频率fmax 设触发信号的时间间隔（即周期）为T，为使电路正常工作，应满足T＞（tw＋ tre）的条件，即最小时间间隔Tmin= tw＋ tre,, 因此，单稳态触发器的 最高工作频率 3. 讨论 如图8.1.2所示，在暂稳态结束瞬间（t=t2),门G2的输入电压VD达到VDD＋Vth,为避免CMOS门损坏，器件内部设有保护二极管D。 当输入脉冲宽度tpi很宽时，可在单稳态触发器的输入端加入Rd 、 Cd 组成的微分电路。如在G2的输出端加入反相器G3则可改善输出波形。 若采用TTL 与非门构成如图8.1.1a所示的单稳电路时， 电阻R要小于0.7 kΩ。如果输入端采用Rd 、 Cd 微分电路时， Rd 的数值应大于2 kΩ。以保证稳态时G2输入为低电平， G1输入为高电平。如用CMOS门，则电阻值不受此限制。 图8·1·3 宽脉冲触发的单稳电路 8.1.2 集成单稳态触发器两种单稳态触发器的工作波形如下图所示 1. 不可重复触发的集成单稳态触发器电路 不可重复触发的集成单稳态触发器电路引脚图 (1)不可重复触发的集成单稳态触发器电路连接 （2）不可重复触发的集成单稳态触发器工作原理 ①电路由触发信号控制电路、微分型单稳态触发器及输出缓冲电路组成。 ■触发方式 74121集成单稳态触发器有3个触发输入端，由功能表可知，在下列情况下，电路可由稳态翻转到暂稳态（有正脉冲输出）： 2、可重复触发的集成单稳态触发器电路 2、可重复触发的集成单稳态触发器电路芯片 可重复触发的集成单稳态触发器工作原理 电路主要由三态门，积分电路、控制电路组成的积分型单稳态触发器及输出缓冲电路组成。分析： 可重复触发的集成单稳态触发器工作原理 8.2.1 门电路组成的施密特触发器 8.2.2 集成施密特触发器(CC40106) (1) 施密特电路 设P沟道MOS管的开启电压为VTP,N沟道MOS管的开启电压为VTN,输入信号VI为三角波。 ①当VI=0时， (1) 施密特电路 2. 波形的整形和抗干扰 波形的整形和抗干扰 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脉冲波或方波。由于多谐振荡器在工作过程中没有稳定状态，故又称为无稳态电路。 8.3.1 门电路组成的多谐振荡器 3. 振荡周期T的计算: 4、加补偿电阻的CMOS多谐振荡器 8.3.2 用施密特触发器构成波形产生电路 8.3.3 石英晶体振荡器 图8·3·8双相时钟发生器的逻辑图和波形图 8.4.1 555定时器 555定时器结构用方框图表示如下： 8.4.3 用555定时器组成单稳态触发器 8.4.4 用555定时器组成多谐振荡器 1、电路组成 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。 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 C1 C2