數字電路第八章8脈沖波形的變換與產生.ppt

8.1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,8.2 施密特觸發(fā)器,8.3 多器諧振蕩,8.4 555定時器及其應用,8 脈沖波形的變換與產生,4、掌握由555定時器組成的多諧、單穩(wěn)、施密特觸發(fā)器的電路、工作原理及外接參數及電路指標的計算。,1、正確理解多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸 發(fā)器的電路組成及工作原理。,2、掌握多諧、單穩(wěn)、施密特觸發(fā)器MSI器件的邏輯 功能及主要指標計算。,3、掌握555定時器的工作原理。,教學基本要求,8.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,8.1.1 用門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,8.1.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,8.1.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用, 電路在沒有觸發(fā)信號作用時處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點：, 在外來觸發(fā)信號作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài);, 由于電路中RC延時環(huán)節(jié)的作用，暫穩(wěn)態(tài)不能長保持, 經過一段時間后，電路會自動返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的 持續(xù)時間僅取與RC參數值有關。,8.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,MSI集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,不可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,用555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,按電路形式不同,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的分類,工作特點劃分,8.1.1 用CMOS門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,1. 電路,CMOS與非門構成的微分型 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,CMOS或非門構成的微分型 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,穩(wěn)態(tài)為1,正脈沖觸發(fā),穩(wěn)態(tài)為0,負脈沖觸發(fā),電路處于一種穩(wěn)態(tài)：,設定CMOS反相器的閾值電壓,工作原理：,b)外加觸發(fā)信號,d =VTH,產生如下正反饋過程：,c)電容充電,電路由暫穩(wěn)態(tài)自動返回到穩(wěn)態(tài),I2 =VTH,產生如下正反饋過程：,tw0.7RC,（1） 輸出脈沖寬度tw,(2) 恢復時間tre,tre 3d,(3) 最高工作頻率 fmax,3、 主要參數的計算,vC(0+) = 0；vC() =VDD =RC, VTH = VDD /2,= RCln2,4. 討論,b)用TTL門電阻R的取值可以是任意的嗎？,a)在暫穩(wěn)態(tài)結束(t= t2)瞬間，門G2的輸入電壓I2達到VDD+VTH，可能損壞G2門，怎么辦？,采用TTL與非門構成單穩(wěn)電 路時，電阻R要小于0.7k。,8.1.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,不可重復觸發(fā),可重復觸發(fā),被重復觸發(fā),1. 不可重復觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74121,觸發(fā)信號控制電路,微分型單穩(wěn)觸發(fā)器,電路的連接：,R：外接電阻或采用內部電阻,C：外接電阻容,輸出脈沖寬度： tw0.7RC,電路的不可重復觸發(fā)特性,(1)工作原理,在暫穩(wěn)態(tài)期間即使有觸發(fā)信號輸入,但由于G4門在此期間關閉，不會被再次觸發(fā)，電路屬于不可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,74121功能表,邏輯功能表,8.1.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用,1. 定時,該電路可用于頻率計,2. 延時,4. 組成噪聲消除電路,單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出脈寬應大于噪聲寬度而小于信號脈寬，才可消除噪聲。,如用I作為下降沿觸發(fā)的計數器觸發(fā)脈沖,干擾加入,就會造成計數錯誤.,8.2 施密特觸發(fā)器,8.2.1 用門電路組成的施密特觸發(fā)器,8.2.2 集成施密特觸發(fā)器,8.2.3 施密特觸發(fā)器的應用,8.2 施密特觸發(fā)器,1、施密特觸發(fā)器電壓傳輸特性及工作特點：, 施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)器件，當輸入信號達到某一定電壓值時，輸出電壓會發(fā)生突變。, 電路有兩個閾值電壓。 輸入信號增加和減少時，電路的閾值電壓分別是正向閾值電壓（VT+）和負閾值電壓（VT-） 。,同相輸出施密特觸發(fā)器,反相輸出施密特觸發(fā)器,1、電路組成,2、工作原理,8.2.1 用門電路組成的施密特觸發(fā)器,vI1,0,0,1,(1) I上升,正向閾值電壓 (VT+): I 值在增加過程中，使輸出電壓產生跳變時所對應I 的值。,VTH,I1,o,vI1,vI1,8.2.2 集成施密特觸發(fā)器,8.2.3 施密特觸發(fā)器的應用,1. 波形變換,2. 波形的整形,合理選擇回差電壓，可消除干擾信號。,3.消除干擾信號,o,I,4. 幅度鑒別,8.3 多諧振蕩器,8.3.1 由門電路組成的多諧振蕩器,8.3.2 由門電路組成的多諧振蕩器,8.3.3 用施密特觸發(fā)器構成波形產生電路,多諧振蕩器的基本組成：,開關器件：產生高、低電平,反饋延遲環(huán)節(jié)（ RC電路）：利用RC電路的充放電特性實現延時，輸出電壓經延時后,反饋到開關器件輸入端，改變電路的輸出狀態(tài),以獲得所脈沖波形輸出。,概述,8.3 多諧振蕩器,8.3.1 由CMOS門電路組成的多諧振蕩器,1. 電路組成,組成的多諧振蕩器,.o1 =1, o =0 時,電容充電, I增加;,o1 =0, o =1 時,電容放電, I下降;,o1與o2反相,電容接在o與I之間:,2. 工作原理,（2）第二暫穩(wěn)態(tài)電容放電，電路自動翻轉到第一暫穩(wěn)態(tài),電容放電,迅速使得G1截止、G2導通,2. 工作原理,TRC1n41.4RC,由門電路組成的多諧振蕩器的振蕩周期T取決于R、C電路和 VTH，頻率穩(wěn)定性較差。,3. 振蕩周期的計算,8.3.2 用施密特觸發(fā)器構成波形產生電路,8.3.3 石英晶體振蕩器,1、石英晶體電路符號和選頻特性,當 f = f0 時, 電抗 X = 0,2、石英晶體振蕩器,R: 使G1工作在線性區(qū),C1 : 耦合電容,C2 : 抑制高次諧波,3、雙相脈沖產生電路,8.4 555定時器及其應用,8.4.1 555定時器,8.4.2 用555定時器組成施密特觸發(fā)器,8.4.3 用555定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,8.4.4 用555定時器組成多諧振蕩器,555定時器是一種應用方便的中規(guī)模集成電路, 廣泛用于信號的產生、變換、控制與檢測。,8.4 555定時器及其應用,電阻分壓器,電壓比較器,基本SR鎖存器,輸出緩沖反相器,集電極開路輸出三極管,1、電路結構,8.4.1 555定時器,2、工作原理,3、555定時器功能表,8.4.2 用555定時器組成施密特觸發(fā)器,如何改變電路的閾值電壓和回差電壓?,施密特觸發(fā)器的應用,波形變換,電路的頻率可變?占空比可變?,如何改變占空比?,回差電壓減小,占空比如何變化?, 波形產生電路(多諧振蕩器 ),8.4.3 用555定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,1、電路,VCC,外加觸發(fā)信號，電路轉換到暫態(tài)，輸出為1,觸發(fā)信號消除后，電容充電電路自動轉換到穩(wěn)態(tài)輸出為0,tw=RC1n31.1RC,4、）工作波形及輸出脈寬的計算,電路是可重復觸發(fā)的單穩(wěn)?,如將5腳接電壓V,電路的脈寬會改變嗎?V增加,脈寬如何改變?減小?,脈沖寬度調制器,工作波形,555組成的單穩(wěn)態(tài)的應用:, 用555定時器組成可重復觸發(fā)單穩(wěn),8.4.4 用555定時器組成多諧振蕩器,1、電路組成,1、）電路第一暫態(tài)，輸出為1。電容充電，電路轉換到第二暫態(tài),輸出為0,2、工作原