第9章脈沖波形的產(chǎn)生與變換

1、第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 9.1 9.1 矩形脈沖矩形脈沖9.2 5559.2 555定時器定時器 9. .3 多諧振蕩器多諧振蕩器9.4 9.4 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器 9.5 9.5 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 習(xí)題習(xí)題 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 9.1 矩形脈沖矩形脈沖 時序電路中的時鐘信號即為矩形脈沖波。時鐘脈沖的特性直接關(guān)系著系統(tǒng)能否正常工作。 實際的矩形脈沖波形如圖9.1.1所示，其特性可用以下指標(biāo)來描述：脈沖周期T周期性重復(fù)的脈沖序列中， 兩個相鄰脈沖間的時間間隔。脈沖頻率f=1/T, 表示單位時間內(nèi)脈沖重復(fù)的次數(shù)。 脈沖幅度Um脈沖電壓的最

2、大變化幅度。 脈沖寬度TW從脈沖前沿上升到0.5Um開始，到脈沖后沿下降到0.5Um為止的一段時間。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 上升時間tr脈沖前沿從0.1Um上升到0.9Um所需要的時間。 下降時間tf脈沖后沿從0.9Um下降到0.1Um所需要的時間。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.1.1 實際的矩形脈沖波形 TTW0.1Um0.5Um0.9UmtrtfUm第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 9.2 555 定定 時時 器器 555定時器是目前在工業(yè)自動控制、仿聲、電子樂器、防盜報警等方面獲得了廣泛應(yīng)用的一種時基電路，用它可以構(gòu)成多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生和波形變換

3、電路。目前的集成定時器產(chǎn)品中，CMOS型的有 CC7555、 CC7556等，器件的電源電壓為 4.518 V，能提供與TTL、 CMOS電路相兼容的邏輯電平;雙極型的有 5G555（NE555）。下面以CC7555為例， 介紹555定時器的功能。 CC7555為雙列直插式封裝，共有8個引腳。 圖9.2.1（a）為CC7555的電路結(jié)構(gòu)圖， 圖9.2. 1（b）是它的外引腳排列圖。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.2.1 集成定時器CC7555（a） 電路結(jié)構(gòu); （b） 外引腳排列 RQSR1OUTDV3327VDD8RTHCO65RR12TRUR1UR2ABRS(a)5551234876

4、5VDDDTHCOVSSOUTTRR(b)41第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 1 1 CC7555CC7555的組成的組成（1） 分壓器：由3個5k的電阻R構(gòu)成電阻分壓器（故得名555定時器），它向比較器A和B提供參考電壓：。電壓控制端CO也可外加控制電壓改變參考電壓值。CO端不用時，可外接0.01F的去耦電容，以消除干擾，保證參考電壓不變。 （2）比較器：集成運算放大器A、B組成兩個電壓比較器， 每個比較器的兩個輸入端標(biāo)有+號和-號。當(dāng)U+U-時，比較器輸出高電平; 當(dāng)U+3V時，哪個發(fā)光二極管亮？（2）當(dāng)ui小于多少伏時，該邏輯電平儀表示低電平輸入？ 這時哪一個發(fā)光二極管亮？ 第9章 脈沖波

5、形的產(chǎn)生與變換 圖9.2.2 例9.2.1電路圖 5G55584762315ui5.1 kR11 kR3100 kRP270 R2LED1(紅色)270 R4LED2(綠色) VCC6 VA第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 解解 由圖9.2.2和表9.2.1可知， 由于電壓控制端CO外加控制電壓uA=3 V，改變了CC7555的比較器A、 B的參考電壓值， 使之分別變?yōu)? V（高觸發(fā)端TH比較電壓）和1.5 V（低觸發(fā)端TR比較電壓）。由于圖9.2.2電路中的高觸發(fā)端TH（6腳）和低觸發(fā)端TR（2腳）接在一起, 因此： （1）當(dāng)ui3 V時，輸出OUT為L，LED1亮; （2）當(dāng)ui1.5 V時，

6、輸出OUT為H，LED2亮。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 9.3 多多 諧諧 振振 蕩蕩 器器 多諧振蕩器是產(chǎn)生矩形脈沖波的自激振蕩器，由于矩形脈沖波中除基波外，還有豐富的諧波成分，故得名多諧振蕩器。 產(chǎn)生矩形脈沖的電路很多，例如用TTL與非門構(gòu)成的基本多諧振蕩器和RC環(huán)形振蕩器; 用CMOS或非門組成的多諧振蕩器。 本節(jié)主要介紹用集成定時器構(gòu)成的多諧振蕩器和頻率穩(wěn)定性高的石英晶體振蕩器。 多諧振蕩器的符號如圖9.3.1所示。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.3.1 多諧振蕩器符號 G第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 9.3.1 9.3.1 由由555555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器定時器構(gòu)成的

7、多諧振蕩器1 1 工作原理工作原理圖9.3.2（a）所示為由CC7555構(gòu)成的多諧振蕩器電路，R1、 R2和C是外接定時元件。 電路的工作波形如圖9.3.2（b）所示。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.3.2 由CC7555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器（a） 電路; （b） 工作波形 CC7555VDD4837625R1R2(a)COOUTDTHCuoC10.01 F1(b)TtW1tW2VDDuoVDD00TRDD32VDD31VR第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 電路的工作原理如下： 由圖9.2.1和表9.2.1可知，接通電源瞬間，TH和TR端的電位uC=0，基本RS觸發(fā)器的R=0，S=1，觸發(fā)

8、器置1，輸出OUT（uo）為高電平，MOS管截止，電源經(jīng)R1、R2對C充電，uC逐漸升高。 當(dāng)uC 時，比較器A輸出，即RS觸發(fā)器的R端跳變?yōu)楦唠娖?，比較器B輸出,即RS觸發(fā)器的S端跳變?yōu)榈碗娖剑筊S觸發(fā)器置0，輸出OUT（uo）跳變?yōu)榈碗娖?，MOS管導(dǎo)通，電容C通過R2及MOS管放電，uC下降。當(dāng)uC時，比較器B的輸出使RS觸發(fā)器的S跳變?yōu)楦唠娖剑容^器A的輸出使RS觸發(fā)器的R跳變?yōu)榈碗娖?，輸出OUT（uo）再次跳變到高電平，MOS管截止，C再次充電，如此周而復(fù)始，輸出端就得到了矩形脈沖序列。 DD32VDD31V第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 多諧振蕩器有兩個暫穩(wěn)態(tài)，電路的特性參數(shù)計算如下

9、： ）)(（)(7 . 02ln3231ln)()()0()(ln211211DDDDDDDD11WCCCC1W1CRRCRRVVVVtuuuut式中)（7 . 02ln310320ln)()()0()(ln2222DDDD2W2CCCC2W2CRCRVVtuuuut式中第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 振蕩周期 CRRttT)2(7 . 021W2W1振蕩頻率 CRRTf)2(43. 1121脈沖寬度與周期之比稱為占空比q，q的計算如下： 212121212W1W1W2)2(7 . 0)(7 . 0RRRRCRRCRRtttq第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 實際中有時需要矩形波的脈沖寬度可變，圖9

10、.3.3就是一個占空比可調(diào)的多諧振蕩器電路。圖中，二極管V1和V2使電容C的充電和放電路徑不同，當(dāng)V管截止時，電源VDD經(jīng)過R1、V1對電容C充電; V管導(dǎo)通時，電容C通過V2、R2和V管放電，充、 放電時間常數(shù)可通過調(diào)節(jié)電位器RW來改變。因此有 CRtCRt22W11W7 . 07 . 0占空比為 211211W2W1W17 . 07 . 07 . 0RRRCRCRCRtttq因此，調(diào)節(jié)電位器RW，即改變R1和R2，就可以調(diào)節(jié)脈沖波形的占空比。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 555VDD4837625R1R2COOUTDTHCuo1RWV1V2TRRC圖9.3.3 占空比可調(diào)的多諧振蕩器第9

11、章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 2 2 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例1） 間歇音響電路如圖9.3.4（a）所示用兩個555多諧振蕩器可以構(gòu)成間歇音響電路，設(shè)計RA1、RB1、C1和RA2、RB2、C2的值使振蕩器的頻率為1 Hz，振蕩器的頻率為 1 kHz。由于振蕩器的輸出接到振蕩器的復(fù)位端R（4腳），因此在uo1輸出高電平時，振蕩器才能振蕩，uo1為低電平時，被復(fù)位， 振蕩停止。這樣， 揚聲器便發(fā)出間歇(頻率為1 Hz)的1 kHz音響， 其工作波形如圖9.3.4（b）所示。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.3.4 間歇音響電路（a ）電路; （b） 工作波形5554837625155548376251(

12、a)VCCRA1RB1C1RA2RB2C2uo1uo2C80.01 F(b)uo2uo10.01 F第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 2） 壓控振蕩器在圖9.3.2（a）所示的電路中，若控制端CO不接電容C1， 而是加一個可調(diào)電壓um，該多諧振蕩器就可以構(gòu)成一個壓控振蕩器。此時，A的參考電壓為um，B的參考電壓為um/2。而um的大小會改變電容C的充、放電時間，也就改變了輸出脈沖的周期。um越大，輸出脈沖周期越長，輸出頻率越低; 反之， um越小，輸出頻率越高。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 9.3.2 9.3.2 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 石英晶體振蕩器的符號和等效阻抗頻率特性如圖9.3.5

13、（a）所示。由圖可知，石英晶體的選頻特性很好，只有頻率為f0的信號才能通過晶體，其他頻率信號都會被晶體衰減。 所以， 為了得到穩(wěn)定度很高的脈沖信號， 目前普遍采用石英晶體多諧振蕩器電路， 圖 9.3.5（b）所示為一種典型的石英晶體多諧振蕩器電路。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.3.5 石英晶體多諧振蕩器(a)石英晶體的符號和阻抗頻率特性; （b）石英晶體多諧振蕩器電路0(a)C1R1R2G1C2(b)f0電感性電容性uox11G2f第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖中，門G1、G2及R1、R2、C1、C2構(gòu)成基本多諧振蕩器，它只有兩個暫穩(wěn)態(tài)：一個非門導(dǎo)通，另一個非門截止。假設(shè)G1導(dǎo)通，G

14、2截止，則C1充電，C2放電。當(dāng)C1充電到使G2輸入端電平達到閾值電壓UT時，G2轉(zhuǎn)到導(dǎo)通，同時C2的放電也使G1轉(zhuǎn)為截止， 電路進入另一暫穩(wěn)態(tài)：G1截止，G2導(dǎo)通，C1放電，C2充電。當(dāng)C2充電到使G1輸入端電平達到閾值電壓UT時，G1又轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，同時C1放電使G2又轉(zhuǎn)為截止 如此周而復(fù)始，輸出uo即為連續(xù)的矩形波。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 由于電路中接入了石英晶體，這個振蕩器只能諧振在頻率f0上。對于TTL門，R1、R2通常取0.72k，而對于CMOS門取10100M。電容C1、C2作為非門間的耦合，其容抗對石英晶體的諧振頻率f0應(yīng)可忽略不計。 在振蕩器輸出端再加一級反相器， 可以提

15、高帶負載能力， 改善輸出波形。 圖9.3.6（a）是在輸出端加一級分頻后再輸出的可以產(chǎn)生兩相時鐘信號的電路，圖9.3.6（b）是其工作波形。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.3.6 兩相時鐘多諧振蕩器（a） 電路; （b） 工作波形 1C1R1R2G1C21JC11K1CP1CP2QCP(b)CPQCP1CP2(a)1G21Q&第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 9.4 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器 9.4.1 9.4.1 施密特觸發(fā)器的功能與特性施密特觸發(fā)器的功能與特性施密特觸發(fā)器是一種應(yīng)用很廣的電路，常用作波形的變換、 整形和鑒幅。它的電壓傳輸特性和圖形符號如圖9.4.1所示。 圖9.4

16、.1 施密特觸發(fā)器（a） 電壓傳輸特性; （b） 圖形符號 uoUOHUOLOuiUTUT(a)(b)第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 由圖9.4.1（a）可知，施密特觸發(fā)器有兩個穩(wěn)定的工作狀態(tài)，對于正向和負向增長的輸入信號，電路有不同的閾值電平UT+和UT-。要使施密特觸發(fā)器的輸出狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換，輸入電壓ui必須大于UT+或小于UT-。當(dāng)輸入信號ui由低向高變化并大于正向閾值電壓UT+時，電路翻轉(zhuǎn)到一個穩(wěn)態(tài)，輸出uo為低電平; 當(dāng)輸入信號由高向低變化并小于負向閾值電壓UT-時，電路翻轉(zhuǎn)到另一個穩(wěn)態(tài)，uo為高電平。這種滯后的電壓傳輸特性，又叫回差特性。UT+與UT-之差值，稱為回差電壓U，即 TTU

17、UU回差電壓U越大，電路的抗干擾能力就越強，但“鑒幅”和“觸發(fā)靈敏度”會變差。此外，施密特觸發(fā)器靠輸入信號的電壓高低來觸發(fā)， 也靠輸入信號的幅值來維持翻轉(zhuǎn)后的狀態(tài)。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 9.4.2 9.4.2 由由555555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 圖9.4.2（a）所示為一個由555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器電路。圖9.4.2（b）示出了觸發(fā)信號ui為正弦波時，輸出信號uo的工作波形。 圖中，定時器的高觸發(fā)端TH和低觸發(fā)端TR接在一起作為信號輸入端。由定時器的功能表可知，這個觸發(fā)器的正向閾值電壓，負向閾值電壓， 回差電壓 若在控制端CO外加電壓，可以改變UT

18、+、UT-和U的值。 DDT32VUDDT31VUDD31VU 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.4.2 由555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器（a） 電路; （b） 輸入/輸出信號波形 CC7555VDD48325(a)OUTTH16uoCO7100 kui0tt(b)uiuo100 k100 kDD32VDD21VDD31VTR第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 9.4.3 9.4.3 集成施密特觸發(fā)器及應(yīng)用集成施密特觸發(fā)器及應(yīng)用1 1 集成施密特觸發(fā)器簡介集成施密特觸發(fā)器簡介74LS132是TTL型的集成施密特觸發(fā)器產(chǎn)品，片內(nèi)有4個2（與）輸入施密特觸發(fā)器。4000系列CMOS型的施密特觸發(fā)器產(chǎn)品

19、有4093和4584等。4093片內(nèi)也有4個2（與）輸入施密特觸發(fā)器; 而4584片內(nèi)有6個施密特觸發(fā)器。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 2 2 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用1） 波形變換和整形 施密特觸發(fā)器可以把緩慢變化的三角波或正弦波等信號轉(zhuǎn)變?yōu)榫匦尾?，如圖9.4.3（a）、（b）所示。施密特觸發(fā)器也常用作TTL的接口電路， 如圖9.4.3（c）所示。 施密特觸發(fā)器可以使產(chǎn)生畸變的脈沖波形轉(zhuǎn)換為矩形脈沖， 如圖9.4.4所示。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.4.3 施密特觸發(fā)器用作波形變換和 TTL系統(tǒng)接口電路（a） 三角波變矩形波; （b） 正弦波變矩形波; （c） 接口電

20、路 1uiUTUT0uo0(a)ttuiUTUT0uo0tt(b)(c)第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.4.4 施密特觸發(fā)器使畸變波形整形 uiUTUTuo第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 2） 鑒幅施密特觸發(fā)器可用來鑒別輸入信號的幅度是否超過規(guī)定值。 圖9.4.5是一個閾值電壓探測器輸入/輸出電壓波形，幅度超過UT+的脈沖使施密特觸發(fā)器動作，在輸出端就能得到一個矩形脈沖，這樣，就能鑒別輸入信號的幅度是否超過規(guī)定值UT+。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.4.5 閾值電壓探測器輸入/輸出波形圖 UTUTuiuo第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 3) 組成多諧振蕩器由施密特觸發(fā)器組成的多諧振蕩器

21、的電路和工作波形如圖9.4.6所示。當(dāng)施密特觸發(fā)器的輸入端為低電平時，輸出為高電平，電容C通過R充電，C上的電壓uC隨著C的充電而上升。當(dāng)uC達到正向閾值電壓UT+時，施密特觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)輸出低電平，電容C通過R放電，uC隨著C的放電而逐漸降低。當(dāng)uC下降到負向閾值電壓UT-時，施密特觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn)輸出高電平，如此周而復(fù)始， 電路就輸出了連續(xù)的矩形波。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.4.6 由施密特觸發(fā)器組成的多諧振蕩器（a） 電路; （b） 工作波形 (a)RC(b)ttuC00uoUTUTuouC第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 4） 展寬脈沖寬度 由施密特觸發(fā)器組成的展寬脈沖寬度電路如圖9.

22、4.7（a）所示，圖9.4.7（b）為其工作波形。 圖9.4.7 施密特觸發(fā)器組成的展寬脈沖寬度電路（a） 電路; （b） 工作波形 CC40106(a)VDDRuouiTWuoui(b)tpdC1V第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 9.5 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 9.5.1 由由555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路如圖9.5.1（a）所示。 圖9.5.1（b）是它的工作波形。輸入觸發(fā)信號ui加在低觸發(fā)端TR，輸出信號為uo，R和C是外接定時元件。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.5.1 由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(a) 電路； (b) 工作

23、波形 555VDD4837625RuC(a)COOUTDTHCuoC10.01 F1ui(b)TWVDD0uCuot0VDDui0RDD32VTR第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 電路的工作原理如下： 由圖9.5.1和表9.2.1可知，當(dāng)通電后觸發(fā)信號沒有到來時，低觸發(fā)端TR =VDD，電源VDD對C充電。隨著電容C的充電，uC逐漸升高（TH端的電位也不斷上升）。當(dāng) 時，輸出信號uo為低電平，此時放電管V導(dǎo)通，C放電到uC0，使TH端為低電平， 維持輸出端uo的低電平狀態(tài)，電路處于穩(wěn)態(tài)。 DD32VuC第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 觸發(fā)信號到來時，ui負跳變?yōu)椋敵鲂盘杣o跳變到高電平，放電管V截

24、止，電源VDD經(jīng)R向電容C充電，電路處于暫穩(wěn)態(tài)。隨著電容C的充電，uC逐漸升高（TH端的電位也不斷上升）。當(dāng)時（此時ui必須已恢復(fù)到VDD），輸出信號uo又跳變?yōu)榈碗娖?，放電管V導(dǎo)通，電容C又放電到uC=0(TH=0），電路又回到穩(wěn)態(tài)。 DDi31Vu DDC32Vu 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 電路在暫穩(wěn)態(tài)的時間等于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖的寬度TW。 TW為定時電容C上的電壓uC由0上升到所需的時間。T的計算如下： DD32VRCRCVVVRCtuuuuT1 . 13ln320ln)()()0()(n1DDDDDDWCCCCW其中： 。由以上分析可知，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由暫穩(wěn)態(tài)返回穩(wěn)態(tài)的條件是，輸

25、入觸發(fā)脈沖的寬度t0TW。若t0TW，可在觸發(fā)輸入端加RC微分電路。 DDWCDDC32)(,)(,VTuVuRC第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 9.5.2 9.5.2 由集成施密特觸發(fā)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由集成施密特觸發(fā)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 由集成施密特觸發(fā)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路如圖9.5.2（a）所示，圖9.5.2（b）是其工作波形。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.5.2 由施密特觸發(fā)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（a）電路圖; （b） 工作波形 (a)uRRuoui(b)CuiVDDOuRUTUTOuoVDDOttt第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 觸發(fā)信號ui經(jīng)RC微分電路后接到施密特觸發(fā)器的輸入

26、端， 上升沿觸發(fā)。ui為低電平時，uR=0，輸出uo為高電平VDD，電路處于穩(wěn)態(tài)。當(dāng)ui的上升沿到來時，由于電容C上的電壓不能突變， 因此uR隨ui上跳至高電平VDD（UT+），輸出uo由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，電路進入暫穩(wěn)態(tài)。之后，ui通過電阻R對電容C充電， uR逐漸下降，當(dāng)uR下降到UT-時，電路翻轉(zhuǎn)，uo恢復(fù)到高電平VDD ，電路回到穩(wěn)態(tài)。 顯然，輸出脈沖的寬度TW是uR由VDD下降到UT-的時間，計算式為 -TDDWlnUVRCT第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 9.5.3 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及應(yīng)用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及應(yīng)用 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的產(chǎn)品可分為兩大類：可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和非重復(fù)觸發(fā)單

27、穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，圖形符號如圖9.5.3所示?？芍貜?fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在受觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)后， 若在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束前的某時刻有新的觸發(fā)，則觸發(fā)器可以接收該新觸發(fā)信號，重新開始暫穩(wěn)態(tài)過程，并從該時刻起重新計算暫穩(wěn)態(tài)的維持時間TW，如圖9.5.4所示。由此可知，利用重復(fù)觸發(fā)脈沖，可以產(chǎn)生持續(xù)時間很長的輸出脈沖。此外，還可以用復(fù)位端輸入信號控制輸出脈沖寬度，使TW減小，如圖9.5.5所示。 非重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器經(jīng)觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)期間，輸出不受觸發(fā)輸入端跳變的影響。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.5.3 集成單穩(wěn)觸發(fā)器圖形符號1(b)(a)第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.5.4 用重復(fù)觸發(fā)脈沖控制輸出脈沖

28、寬度 TWB12TAQTW第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.5.5 用復(fù)位輸入控制輸出脈沖寬度 BQTWDR第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 1 集成非重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成非重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成非重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器TTL型有74121，CMOS型有4528、4538、14538等3種?，F(xiàn)以74121為例說明其工作原理。圖9.5.6為74121的引腳圖，它有3個觸發(fā)信號控制端A1、A2和B， 兩個互補的輸出端Q、Q。定時電容C接在10、11腳之間。 定時電阻R有兩種選擇： 利用片內(nèi)定時電阻（2 k），將9腳接至14腳（電源）; 利用片外定時電阻（阻值為1.440 k），將9腳懸空，定時電

29、阻接11腳與14腳之間。 通常R的取值在230 k之間，C的取值在10 pF10 F之間，輸出脈沖寬度(TW0.7RC)可達20 ns200 ms。表9.5.1為74121的功能表。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.5.6 非重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121的引腳圖 1234567141312111098QNCA1A2BQGNDNCRintCextRext/CextNCNCVCC第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 表表9.5.1 74121的功能表的功能表 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 2 集成可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器TTL型有74122、7412

30、3， CMOS型有MC14528等。圖9.5.7是74123的邏輯符號，表9.5.2是其功能表。芯片有兩個觸發(fā)輸入端：A為下降沿觸發(fā)輸入端，B為上升沿觸發(fā)輸入端; RD為直接復(fù)位端，Q和Q為互補輸出端， CX為外接定時電容端，RXCX為外接定時電阻、電容端。外接定時電阻RX接在電源VCC與RXCX端之間，定時電容CC接在CX端與RXCX端之間。 輸出脈沖寬度TW取決于RX和CX的值。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.5.7 可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74123的邏輯符號AQBCXRX/CXRD&QDR第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 表表9.5.2 74123的功能表的功能表 第9章 脈沖

31、波形的產(chǎn)生與變換 3. 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用 （1） 用于脈沖信號的延時、定時與整形。圖9.5.8是由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和與門組成的延時與定時選通電路及工作波形。 ui、uf、uo1和uo分別是觸發(fā)信號、選通信號、單穩(wěn)輸出信號和與門輸出信號的波形。由圖9.5.8（b）可知，uo1的下降沿比觸發(fā)信號ui的下降沿延遲了TW時間，起到了延時作用。而uo1又控制了與門，使高頻信號uf只能在uo1的正脈沖TW時間內(nèi)通過與門傳輸?shù)捷敵龆藆o，起到了定時選通作用。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.5.8 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用于延時與定時選通（a） 電路; （b） 工作波形 uo1uiOtOtTWuf

32、OtuoOt(b)&uouo1uiuf(a)第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 （2） 把不規(guī)則的脈沖信號整形為規(guī)則的矩形波。因為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一經(jīng)觸發(fā)由穩(wěn)態(tài)進入暫穩(wěn)態(tài)后，輸出信號就保持一個固定的幅度，與觸發(fā)信號的波形無關(guān)，直至經(jīng)過TW后回到穩(wěn)態(tài)。因此，若有不規(guī)則脈沖ui觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其輸出uo是具有一定寬度（TW）、幅度，且邊沿陡峭的矩形波， 如圖9.5.9所示。 第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 圖9.5.9 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用于不規(guī)則波形的整形 TWOuoOuitt第9章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 習(xí)習(xí) 題題 9.1 設(shè)題9.1圖為用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，其主要參數(shù)如下：VDD=10 V，C=0.1F，RA=20 k，RB=80 k。 求它的振蕩周期，并畫出uC、uo的波形。 題9.1圖555VDD4832716RAuo5RBC