第13章脈沖波形的產(chǎn)生于整形

1、20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.1.1 13.1.1 常用脈沖波形及參數(shù)常用脈沖波形及參數(shù) 1.1.常見的脈沖波形常見的脈沖波形 脈沖波形是指突變的電流和電壓的波形。 常見的脈沖波形圖 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章2. 2. 矩形波及其參數(shù)矩形波及其參數(shù) 非周期性和周期性矩形波非周期性和周期性矩形波(a) (a) 非周期性非周期性 (b) (b) 周期

2、性周期性數(shù)字電路中用得最多的是矩形波。矩形波有周期性與非周期性兩種。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章矩形波的主要參數(shù) 周期性矩形波的周期用T表示，有時也用頻率f表示（f =1/ T）。 矩形波的另外幾個主要參數(shù)： （1 1）脈沖幅度）脈沖幅度U Um m （2 2）脈沖寬度）脈沖寬度t tw w （3 3）上升時間）上升時間t tr r （4 4）下降時間）下降時間t tf f （5 5）占空比）占空比q q = =t t w w / /T T 。通常。通常q q用百分比表示，如用百分比表示，如果果q q =50% =50%，則稱為

3、對稱方波。，則稱為對稱方波。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.1.2 RC電路的應(yīng)用電路的應(yīng)用 可對矩形波進(jìn)行變換，常用的有微分電路、積分電路和脈沖分壓器。 微分電路 1. 微分電路 可將矩形波變換為尖峰波（條件可將矩形波變換為尖峰波（條件RCRCt tw w）。 由于電路的輸出由于電路的輸出u uO O只反映輸入波形只反映輸入波形u uI I的突變的突變部分，故稱為微分電路。部分，故稱為微分電路。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章2. 積分電路 積分電路 （b）可將矩

4、形波變換為三角波。）可將矩形波變換為三角波。（條件（條件RCt w）（c） 輸出波形輸出波形uO的邊沿變差了。的邊沿變差了。（如果（如果RCt w，即不滿足積分電路的條件），即不滿足積分電路的條件）20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章3. 脈沖分壓器 在模擬電路中，常用電阻分壓器來實現(xiàn)正弦波信號的無失真?zhèn)鬏敗?但是，對脈沖信號的傳輸，不能采用簡單的電阻分壓器，因為分布電容的影響，會使輸出波形的邊沿發(fā)生畸變。20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章 脈沖分壓器 為了實現(xiàn)脈沖信號的無畸變傳輸

5、，需要采用脈沖分壓器。 各種示波器的輸入衰減器采用的就是這種脈沖分壓器。只要滿足條件C1R1 =C2R2，則可實現(xiàn)脈沖信號的無畸變傳輸。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.2 13.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器的工作特點：施密特觸發(fā)器的工作特點： 施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)器件，適用于緩施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)器件，適用于緩慢變化的信號，慢變化的信號， 當(dāng)輸入信號達(dá)到某一定電壓值時，輸出電壓會發(fā)當(dāng)輸入信號達(dá)到某一定電壓值時，輸出電壓會發(fā)生突變。生突變。 o vI vO VOH VOL (a) VT+ VT_ o vI v

6、O1 VOH VOL (b) VT+ VT_ 1 vovI 1 vovI 電路有兩個閾值電壓。電路有兩個閾值電壓。 輸入信號增加和減少時，輸入信號增加和減少時，電路的閾值電壓不同，電路具有如下圖所示的傳輸電路的閾值電壓不同，電路具有如下圖所示的傳輸特性特性 。20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.2.1 13.2.1 門電路組成的施密特觸發(fā)器門電路組成的施密特觸發(fā)器 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 v I1 1 vovI21I1IO1212RRRRRRDDT2VV R1 R2 I為三角波 作如下假定： 202220

7、22年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章21I12120thRRRRRR 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 vI1O211I2121I RRRRRR0 00 0只要只要vI1Vth，則保持vO=VOH 當(dāng)vI1=Vth，電路產(chǎn)生如下正反饋 ： 1T-th2(1)RVVR當(dāng)當(dāng)v vI I下降，下降， v vI1I1也下降也下降 0 01T+th2(1)RVVR1TT+Tth22RVVVVR回差電壓回差電壓 v I v I 1 v O 1 v O 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章v

8、I VT+ VT_ vO 0 0 t t 0 vI vO VT+ VT_ VDD (a) 工作波形工作波形(b) 傳輸特性曲線傳輸特性曲線 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 vI1 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.2.2 13.2.2 集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器-CC40146-CC40146 vov vDDvITP1 TN4 TP2 TP3 TP7 TP11 TN5 TN6 TN8 TN10 TP9 TN12 vO施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器 整形級整形級 輸出緩沖級輸出緩沖級 o vI vO1 VOH V

9、OL (b) VT+ VT_ 1 vovI20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.3.3 13.3.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用vIVT+VT 0tvOVOHVOL 0ttpovOvI11. 1. 波形的整形及變換波形的整形及變換 vovIvov vT2v vT1t t t 合理選擇回差電壓，可消除干擾信號合理選擇回差電壓，可消除干擾信號。 為去掉干擾信號為去掉干擾信號回差電壓應(yīng)如何選擇？回差電壓應(yīng)如何選擇？20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章2. 2. 幅度鑒別幅度鑒

10、別 vovI0 0 t t Vth (VT+) 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章2. 2. 多諧振蕩器多諧振蕩器 C vovIR 1 12DDTT+DDTTDDTT+DDTT-lnln()lnTTTVVVRCRCRVVVVVCVVVVvovIVT+ VT_ VOL VOH T1 T2 0 t 0 t 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.2 13.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器主要用途：把變化緩慢的信號波形變換為邊沿陡峭的 矩形波。 特點：電路有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。兩種穩(wěn)定狀態(tài)的維持

11、和轉(zhuǎn)換完全取決于外加觸發(fā)信號。觸發(fā)方式：電平觸發(fā)。電壓傳輸特性特殊，電路有兩個轉(zhuǎn)換電平（上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT+和下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT）。狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時有正反饋過程，從而輸出邊沿陡峭的矩形脈沖。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.2.113.2.1用集成門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器用集成門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 1. 電路組成 兩個CMOS反相器，兩個分壓電阻。 用集成門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器（a） 電路 （b）邏輯符號20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章2. 工作原理 （1）工作過程

12、 設(shè)CMOS反相器的閾值電壓UTH=VDD/2，輸入信號uI為三角波。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章當(dāng)uI=0V時， G1截止、G2導(dǎo)通，輸出為UOL，即uO=0V。只要滿足uI1UTH，電路就會處于這種狀態(tài)（第一穩(wěn)態(tài)）。當(dāng)uI上升，使得uI1 =UTH時，電路會產(chǎn)生如下正反饋過程： 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章電路會迅速轉(zhuǎn)換為G1導(dǎo)通、G2截止，輸出為UOH，即uO=VDD的狀態(tài)（第二穩(wěn)態(tài)）。此時的uI值稱為施密特觸發(fā)器的上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT+。顯然，uI繼續(xù)上升，

13、電路的狀態(tài)不會改變。20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章如果uI下降，uI1也會下降。當(dāng)uI1下降到UTH時，電路又會產(chǎn)生以下的正反饋過程： 電路會迅速轉(zhuǎn)換為G1截止、G2導(dǎo)通、輸出為UOL的第一穩(wěn)態(tài)。此時的uI值稱為施密特觸發(fā)器的下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT。uI再下降，電路將保持狀態(tài)不變。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章 （2）工作波形與電壓傳輸特性 施密特觸發(fā)器將三角波uI變換成矩形波uO。 施密特觸發(fā)器的工作波形及電壓傳輸特性（a）工作波形 （b）電壓傳輸特性3.重要參數(shù) 上限

14、觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT+ 下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT 回差回差UUT T = U= UT+T+U UT T（通常（通常U UT+T+U UT T）改變改變R R1 1和和R R2 2的大小可以改變回差的大小可以改變回差UUT T 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章集成施密特觸發(fā)器的UT+和UT的具體數(shù)值可從集成電路手冊中查到。如CT74132的UT+1.7 V、UT0.9 V，所以，UTUT+UT1.7 V0.9 V0.8 V。 13.2.213.2.2 集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器 1.施密特反相器TTL的74LS14和CMOS的CC4010

15、6均為六施密特觸發(fā)的反相器。下面以CC40106為例說明其功能。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章施密特觸發(fā)反相器(a) 原理框圖 (b) 電壓傳輸特性 (c) 邏輯符號 為了提高電路的性能，電路在施密特觸發(fā)器為了提高電路的性能，電路在施密特觸發(fā)器的基礎(chǔ)上，增加了整形級和輸出級。的基礎(chǔ)上，增加了整形級和輸出級。 整形級可以整形級可以使輸出波形的邊沿更加陡峭，輸出級可以提高電使輸出波形的邊沿更加陡峭，輸出級可以提高電路的負(fù)載能力。路的負(fù)載能力。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章

16、2.施密特觸發(fā)與非門電路 為了對輸入波形進(jìn)行整形，許多集成門電路采用了施密特觸發(fā)形式。比如CMOS的CC4093和TTL的74LS13就是施密特觸發(fā)的與非門電路。 施密特觸發(fā)與非門的邏輯符號20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章1. 波形變換 將變化緩慢的波形變換成矩形波（如將三角波或正弦波變換成同周期的矩形波）。波形變換 13.2.313.2.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章2.脈沖整形 在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變，或者邊

17、沿產(chǎn)生振蕩等。通過施密特觸發(fā)器整形，可以獲得比較理想的矩形脈沖波形。 脈沖整形 波形波形畸變畸變邊沿邊沿振蕩振蕩20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章3脈沖鑒幅 將一系列幅度各異的脈沖信號加到施密特觸發(fā)器的輸入端，只有那些幅度大于UT+的脈沖才會在輸出端產(chǎn)生輸出信號?？梢姡┟芴赜|發(fā)器具有脈沖鑒幅能力。 脈沖鑒幅 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章 電路有一個電路有一個穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)，一個，一個暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)。1 1、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點、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

18、路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)在外來觸發(fā)信號作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài); ; 電路中電路中RCRC延時環(huán)節(jié)的作用，暫穩(wěn)態(tài)不能長久保持延時環(huán)節(jié)的作用，暫穩(wěn)態(tài)不能長久保持, , 經(jīng)過一段時間后，電路會自動返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的經(jīng)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)時間僅取決于持續(xù)時間僅取決于RCRC電路的參數(shù)值。電路的參數(shù)值。 13.3.1 13.3.1 概述概述 13.3 13.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章2 2、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的組成：、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的組成： 由由門電路門電路和和RCRC電路電路組成

19、組成 3 3、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的分類單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的分類 根據(jù)根據(jù)RCRC電路的不同接法電路的不同接法單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 分為分為微分型微分型和和積分型積分型兩大類。兩大類。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.3.2 13.3.2 門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1. 1. 電路電路vO1 vO2 R vc vI & & vO1 vO2 vc vI 1 1 R CMOSCMOS與非門構(gòu)成的微分型與非門構(gòu)成的微分型 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 CMOSCMOS或非門構(gòu)成的微分型或非門構(gòu)成的

20、微分型 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章vO1 vO2 vR vI vDD vDD vDD+ vthtttttpi vth tw t1 t2 2. 2. 工作原理工作原理a)a)沒有觸發(fā)信號時，沒有觸發(fā)信號時， 電路處于一種穩(wěn)態(tài)電路處于一種穩(wěn)態(tài) vO1 vO2 vc vI 1 1 R vR vDD 0 00 00 01 11 120222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章vO1 vO2 vR vI vDD vDD vDD+ vthttttvth tpi tw t

21、1 t2 v o1 v R v O2 vI v R v O 2 v O1 vO1 vO2 vc vI 1 R vR vDD 1 11 11 11 10 0b)b)外加觸發(fā)信號后，外加觸發(fā)信號后，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) c)c)電容放電，電路由電容放電，電路由暫穩(wěn)態(tài)自動返回到穩(wěn)暫穩(wěn)態(tài)自動返回到穩(wěn)態(tài)態(tài) 1 0 020222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章3. 3. 主要參數(shù)的計算主要參數(shù)的計算vO1 vO2 vR vI vDD vDD vDD+ vthtttttpi vth tw t1 t2 DDwDDtlnhVtRCVVtw0.7RC (1

22、) (1) 輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度t tw w (2) (2) 恢復(fù)時間恢復(fù)時間t trere tre 3 d (3) (3) 最高工作頻率最高工作頻率 f fmaxmax maxminwre11fTtt R(t)=VR( )VR(0+)VR( ) te R(0+) = 0 R( ) =VDD =RC20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章 vO1 vO2 vc vI 1 1 R vR VCC 4. 4. 討論討論Cd Rd vDvI1vo2 如果輸入端采用微分電路時，如果輸入端采用微分電路時，RdRd應(yīng)大于應(yīng)大于2k2k ，使得，使得穩(wěn)態(tài)

23、時穩(wěn)態(tài)時 D D大于大于G G1 1的開門電平的開門電平(V(VONON) ) 。電阻電阻R R的取值可以是任意的的取值可以是任意的？采用采用TTLTTL與非門構(gòu)成單穩(wěn)電路時，電阻與非門構(gòu)成單穩(wěn)電路時，電阻R R要小于要小于0.7k0.7k 。 在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束(t= t(t= t2 2) )瞬瞬間，門間，門G G2 2的輸入電壓的輸入電壓 R R達(dá)達(dá)到到V VDDDD+V+VT T，可能損壞，可能損壞G G2 2門，門，怎么辦？怎么辦？輸入的觸發(fā)脈沖的寬度可輸入的觸發(fā)脈沖的寬度可以是任意的嗎？如觸發(fā)脈以是任意的嗎？如觸發(fā)脈沖的寬度太寬會有什么問沖的寬度太寬會有什么問題？題？20222

24、022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.3.3 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(a)vO vI tw tw (b)vO vI tw tw 不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)被重復(fù)觸發(fā)被重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章 1. 不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 741211 G8 G4 G1 G2 G3 G5 G6 G7 G9 & & B & & & 1 1 1 1 Rext Ri

25、nt Cext Rint Cext/Rext QQA1 A2 a 觸發(fā)信號控制電路觸發(fā)信號控制電路微分型單穩(wěn)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)觸發(fā)器輸出緩沖電路輸出緩沖電路1234567101112131498B Cext Rint Cext/Rext QQA1 A2 GND NC NC NC VCC NC 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章 (1)(1)工作原理工作原理1 G8 G4 G1 G2 G3 G5 G6 G7 G9 & & B & & & 1 1 1 1 Rext Rint Cext Rint Cext

26、/Rext QQA1 A2 a 電路穩(wěn)態(tài)電路穩(wěn)態(tài) : Q=0, 1 Q0 01 10 00 00 0 在暫穩(wěn)態(tài)期間即使有觸發(fā)信號輸入，在在暫穩(wěn)態(tài)期間即使有觸發(fā)信號輸入，在a a點不產(chǎn)生觸發(fā)點不產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，只有等電路返回穩(wěn)態(tài)后，電路才會被再次觸發(fā)，電脈沖，只有等電路返回穩(wěn)態(tài)后，電路才會被再次觸發(fā)，電路屬于不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。路屬于不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 電路暫穩(wěn)態(tài)電路暫穩(wěn)態(tài) : Q=1, 1 Q輸出脈沖寬度：輸出脈沖寬度： tw0.7RCtw0.7RC 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章(2) (2) 功能表功能表741217

27、4121功能表功能表 兩種觸發(fā)方式兩種觸發(fā)方式 1234567101112131498B Cext Rint Cext/Rext QQA1 A2 GND NC NC NC VCC NC 定時電容定時電容定時電阻定時電阻用內(nèi)部用內(nèi)部2k2k電阻電阻用外部電阻用外部電阻H H QA1A2B Q L X H L XL H L XXL L H H H XL H H H H H H L XXL （3 3）電路連接）電路連接20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章2. 2. 可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MC14528MC145

28、28G11 G12 G10 G13 G14 G15 G16 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 & & & & 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Rext vc vDD Cext vDD TR+ TR- RD QQTP TN v12v10vo4vo7三態(tài)門三態(tài)門控制電路控制電路輸出緩沖電路輸出緩沖電路(1)(1)電路電路20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章功能表功能表 1Cextc 1Rext/Cext 1RD 1TR+ 1TR_ Vss VDD 2Cext 2Rext/Ce

29、xt 2RD 2TR+ 2TR_ 單單 穩(wěn)穩(wěn) 單單 穩(wěn)穩(wěn) H 禁禁 止止 H L L 禁禁 止止 H L H 清清 零零 H L L Q TR TR 功能功能 輸輸 出出 輸輸 入入 H H L Q20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章G11 G12 G10 G13 G14 G15 G16 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 & & & & 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Rext va vDD Cext vDD TR+ TR- RD QQTP TN v12v10vo4vo7

30、0 00 01 10 00 01 1v vcc異步清零異步清零20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章G11 G12 G10 G13 G14 G15 G16 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 & & & & 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Rext vc vDD Cext vDD TR+ TR- RD QQTP TN v12v10vo4vo71 10 01 1 0 00 01 10 01 10 01 10 01 10 01 1還未充電還未充電如果為如果為0合上電源時，合上電源

31、時， v04=1當(dāng)當(dāng)TR+=1, TR_=0,時，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)時，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章G11 G12 G10 G13 G14 G15 G16 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 & & & & 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Rext vc vDD Cext vDD TR+ TR- RD QQTP TN v12v10vo4vo71 10 01 10 01 11 1 0 01 10 01 11 10 00 0電路發(fā)生第一次翻轉(zhuǎn)，進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。

32、電路發(fā)生第一次翻轉(zhuǎn)，進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。0 01 10 00 01 1電路發(fā)生第二次翻轉(zhuǎn)，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。電路發(fā)生第二次翻轉(zhuǎn)，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。 當(dāng)當(dāng)TRTR+ +=1, TR_=1, TR_輸入正脈沖時，電路發(fā)生翻轉(zhuǎn)輸入正脈沖時，電路發(fā)生翻轉(zhuǎn)20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章工作波形工作波形Qt1 TR+ TR- 0 0 0 0 VCVth13 Vth9 t2 t3 t4 t5 t6 t7 tw tw t +twt t t t (0 )( )ln( )( )fftf tfDD9wDDt 13lnthhVVtRCVV脈沖寬度包括電容充電和放電兩段。脈沖寬度包

33、括電容充電和放電兩段。20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.3.4 13.3.4 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. 1. 定時定時 與與 門門 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 vA vB vO vI tw t vI VOH 0 vB VOH 0 t tPo t vA VOH 0 t vO VOH 0 t w20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章2. 2. 延時延時 vO1 vO2 vR vI vDD vDD vDD+ vthtttttpi vth tw t1 t2 2022202

34、2年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章單穩(wěn)單穩(wěn)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，脈寬為進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，脈寬為0.7R1C1 v vccB A1 A2 v vccS R1 R2 C1 C2 Cext Cext/Rext Cext Cext/Rext QQ2Q1Q74121 74121 ( () ) 74121 74121 ( () ) vov vccv vccB A1 A2 v vcc3. 3. 組成多諧振蕩器組成多諧振蕩器 0 00 0H H QA1A2B Q L X H L XL H L XXL L H H H XL H H H H H H L XXL 0 01 11 1 0

35、01 1 0 0單穩(wěn)單穩(wěn)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，脈寬為進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，脈寬為0.7R2C2 1 1 0 0單穩(wěn)單穩(wěn)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，脈寬為進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，脈寬為0.7R1C1 單穩(wěn)單穩(wěn)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，脈寬為進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，脈寬為0.70.7R R2 2C C2 2 T=0.7(R1C1+R2C2)20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章 (a) 邏輯圖邏輯圖 R C Cext Cext/Rext Q7412174121 vov vccB A1 A2 vIQC1 D R 4. 4. 組成噪聲消除電路組成噪聲消除電路 噪聲噪聲 (b) 波形圖波形圖 QvovID CP (R) (

36、b) 波形圖波形圖 QvovI噪聲多表現(xiàn)為尖脈沖，寬度較窄，而有用的信號的寬度較寬。噪聲多表現(xiàn)為尖脈沖，寬度較窄，而有用的信號的寬度較寬。注意注意：單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出脈寬應(yīng)大于噪聲寬度：單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出脈寬應(yīng)大于噪聲寬度 而小于信號脈寬，才可消除噪聲。而小于信號脈寬，才可消除噪聲。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章工作特點： 一，它有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個不同的工作狀態(tài)； 二，在外加脈沖作用下，觸發(fā)器能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)； 三，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間后，將自動返回穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短取決于電路本身的參數(shù)，與外加觸發(fā)信號無關(guān)。13.3 13

37、.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.3.1 13.3.1 用集成門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用集成門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1. 電路組成及工作原理 暫穩(wěn)態(tài)是靠RC電路的充放電過程來維持的。由于圖示電路的RC電路接成微分電路形式，故該電路又稱為微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 集成門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章 （1） 輸入信號uI為0時，電路處于穩(wěn)態(tài)。 uI2=VDD，uO=UOL =0，uO1UOH =VDD。 （2）外加觸發(fā)信

38、號，電路翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)uI產(chǎn)生正跳變時，uO1產(chǎn)生負(fù)跳變，經(jīng)過電容C耦合，使uI2產(chǎn)生負(fù)跳變，G2輸出uO產(chǎn)生正跳變；uO的正跳變反饋到G1輸入端，從而導(dǎo)致如下正反饋過程： 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章使電路迅速變?yōu)镚1導(dǎo)通、G2截止的狀態(tài)，此時，電路處于uO1=UOL、uO=uO2=UOH的狀態(tài)。然而這一狀態(tài)是不能長久保持的，故稱為暫穩(wěn)態(tài)。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章 （3）電容C充電，電路由暫穩(wěn)態(tài)自動返回穩(wěn)態(tài)。 在暫穩(wěn)態(tài)期間，VDD經(jīng)R對C充電，使uI2上升。

39、當(dāng)uI2上升達(dá)到G2的UTH時，電路會發(fā)生如下正反饋過程： 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章使電路迅速由暫穩(wěn)態(tài)返回穩(wěn)態(tài)，uO1=UOH、uO= uO2=UOL。從暫穩(wěn)態(tài)自動返回穩(wěn)態(tài)之后，電容C將通過電阻R放電，使電容上的電壓恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)時的初始值。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章2.主要參數(shù) （1）輸出脈沖寬度tw 輸出脈沖寬度tw，就是暫穩(wěn)態(tài)的維持時間。根據(jù)uI

40、2的波形可以計算出： tw 0.7RC （2） 恢復(fù)時間tre 暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電路需要一段時間恢復(fù)到初始狀態(tài)。一般，恢復(fù)時間tre為（35）放電時間常數(shù)（通常放電時間常數(shù)遠(yuǎn)小于RC）。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章設(shè)觸發(fā)信號的時間間隔為T，為了使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠正常工作，應(yīng)當(dāng)滿足Ttw +tre的條件，即Tmin= tw +tre。因此，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的最高工作頻率為 fmax = 1/ Tmin = 1/（tw +tre） 在使用微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時，輸入觸發(fā)脈沖uI的寬度tw1應(yīng)小于輸出脈沖的寬度tw，即tw1tw，否則電路不能

41、正常工作。如出現(xiàn)tw1tw的情況時，可在觸發(fā)信號源uI和G1輸入端之間接入一個RC微分電路。 3.對輸入觸發(fā)脈沖寬度的要求對輸入觸發(fā)脈沖寬度的要求 （3）最高工作頻率fmax（或最小工作周期Tmin）20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.3.2 13.3.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 用集成門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器雖然電路簡單，但輸出脈沖寬度的穩(wěn)定性較差，調(diào)節(jié)范圍小，而且觸發(fā)方式單一。因此實際應(yīng)用中常采用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 1. 輸入脈沖觸發(fā)方式 上升沿觸發(fā)下降沿觸發(fā) 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技

42、術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章2. 不可重復(fù)觸發(fā)型與可重復(fù)觸發(fā)型 圖（圖（a a）為不可重復(fù)）為不可重復(fù)型觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器型觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器該電路在觸發(fā)進(jìn)入暫該電路在觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)期間如再次受到觸穩(wěn)態(tài)期間如再次受到觸發(fā)，對原暫穩(wěn)態(tài)時間沒發(fā)，對原暫穩(wěn)態(tài)時間沒有影響，輸出脈沖寬度有影響，輸出脈沖寬度t tw w仍從第一次觸發(fā)開始仍從第一次觸發(fā)開始計算。計算。 圖（圖（b）為可重復(fù)）為可重復(fù)觸發(fā)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 該電路在觸發(fā)進(jìn)入該電路在觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)期間如再次被暫穩(wěn)態(tài)期間如再次被觸發(fā)，則輸出脈沖寬觸發(fā)，則輸出脈沖寬度可在此前暫穩(wěn)態(tài)時度可在此前暫穩(wěn)態(tài)時間的基礎(chǔ)上再展寬間的基礎(chǔ)上再展

43、寬tw。 因此，采用可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時能比較因此，采用可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時能比較方便地得到持續(xù)時間更長的輸出脈沖寬度。方便地得到持續(xù)時間更長的輸出脈沖寬度。20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章3. TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路74121的功能及其應(yīng)用74121是一種不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它既可采用上升沿觸發(fā)，又可采用下降沿觸發(fā)，其內(nèi)部還設(shè)有定時電阻Rint(約為2k)。 74121電路的功能表 74121的電路符號 外接定時元件引腳 內(nèi)部電阻引腳 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第

44、第1313章章功能： （1）觸發(fā)方式： 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章74121應(yīng)用電路（2）定時元件接法： 輸出脈沖uO的寬度：tw 0.7RCext外接電容Cext一般取值范圍為10 pF10F，在要求不高的情況下最大值可達(dá)1000F。圖圖(a)：外接電阻：外接電阻R=Rext（1.440k）。）。圖圖(b)：用內(nèi)部電阻：用內(nèi)部電阻RRint (約為約為2k)。20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.3.313.3.3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. 脈沖延時單

45、穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的主要應(yīng)用是整形、定時和延時。 單穩(wěn)電路的延時作用 如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時間，可利用單穩(wěn)電路來實現(xiàn)。 uO的下降沿比的下降沿比uI的下降沿延遲了的下降沿延遲了tw的時間。的時間。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章2.脈沖定時 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產(chǎn)生一定寬度tw的矩形脈沖，利用這個脈沖去控制某一電路，則可使它在tw時間內(nèi)動作(或者不動作)。 脈沖定時20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章 開開關(guān)關(guān)電電路路 延時環(huán)節(jié)延時環(huán)節(jié) 13.4 13.4 多諧振蕩器多諧振蕩器 開關(guān)器件

46、：產(chǎn)生高、低電平；開關(guān)器件：產(chǎn)生高、低電平； 組成組成反饋延遲環(huán)節(jié)：利用反饋延遲環(huán)節(jié)：利用RCRC電電路的充放電特性實現(xiàn)延時，路的充放電特性實現(xiàn)延時，將輸出電壓恰當(dāng)?shù)胤答伣o將輸出電壓恰當(dāng)?shù)胤答伣o開關(guān)器件使之改變輸出狀開關(guān)器件使之改變輸出狀態(tài)，以獲得所需要的振蕩態(tài)，以獲得所需要的振蕩頻率。頻率。13.4.1 13.4.1 概概 述述 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.4.1 13.4.1 門電路組成的多諧振蕩器門電路組成的多諧振蕩器 1. 電路組成電路組成 1 1 vI vO1 vO C R G1 G2 開關(guān)器件：開關(guān)器件： 反饋延

47、遲環(huán)節(jié)：反饋延遲環(huán)節(jié)：由由CMOS門電路組成的多諧振蕩器門電路組成的多諧振蕩器邏輯門電路邏輯門電路R、C 電路電路20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章 2. 工作原理工作原理假定假定vO1 = 1，vO2 = 0 Vth=VON=VOFF=VDD/2 vI D1 D2 TP TN vO1 R C D4 D3 TP TN vO2 G1 G2 +VDD VC 進(jìn)入進(jìn)入 第二暫穩(wěn)態(tài)第二暫穩(wěn)態(tài) v I v O 1 v O2 t t1 t2 t t vO1 VDD 0 vI VDD Vth 0 vO2 VDD 0 (1) 第一暫穩(wěn)態(tài)及第一暫穩(wěn)態(tài)及電

48、路自動翻轉(zhuǎn)過程電路自動翻轉(zhuǎn)過程 0 1 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章 vI D1 D2 TP TN vO1 R C D4 D3 TP TN vO2 G1 G2 +VDD VC vO1 = 0，vO2 = 1 Vth=VON=VOFF=VDD/2 (2) 第二暫穩(wěn)態(tài)及第二暫穩(wěn)態(tài)及電路自動翻轉(zhuǎn)過程電路自動翻轉(zhuǎn)過程 二二 t t1 t2 t t vO1 VDD 0 vI VDD Vth 0 vO2 VDD 0 T1 T2 v I v O 1 v O 1 0 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第

49、1313章章 3. 振蕩周期振蕩周期T的計算的計算 t t1 t2 t t vO1 VDD 0 vI VDD Vth 0 vO2 VDD 0 T1 T2 thDDDD1lnVVVRCT thDD2lnVVRCT ththDD221)(lnVVVVRCTTTDDTRC1n41.4RC T = T1(充充) + T2(放放)( )( )(0 )( )ettvvvv (0 )( )ln( )( )vvtv tv20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章4 4、加補償電阻的、加補償電阻的CMOSCMOS多諧振蕩器多諧振蕩器 1 1 vI vO1 vO

50、C R G1 G2 R RON(P)+RON(N)電源電壓波動時，會使振蕩頻率不穩(wěn)定電源電壓波動時，會使振蕩頻率不穩(wěn)定。RSC C分布分布（分布電容），RsR (一般取一般取 Rs=10R )。 當(dāng)當(dāng) 2DDthVV 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.4.3 13.4.3 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器由門電路組成的多諧振蕩器，周期由門電路組成的多諧振蕩器，周期 T 取決于取決于R C 和和 Vth，頻率穩(wěn)定性較差。，頻率穩(wěn)定性較差。 X 0 fs fp 電感性 電容性 f 電路符號 阻抗頻率特性阻抗頻率特性 1 1 G1 G2 C

51、1 R R C2 R：使反相器工作在線性放大區(qū)使反相器工作在線性放大區(qū) C1：兩個反相器間的耦合兩個反相器間的耦合 C2：抑制高次諧波，以保證穩(wěn)定的頻率輸出抑制高次諧波，以保證穩(wěn)定的頻率輸出。 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器優(yōu)點優(yōu)點：振蕩頻率穩(wěn)定性高，常用作基準(zhǔn)信號源：振蕩頻率穩(wěn)定性高，常用作基準(zhǔn)信號源1、石英晶體振蕩器電路20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章2 2、石英晶體振蕩器應(yīng)用、石英晶體振蕩器應(yīng)用 1 2 1 & 石 英 晶 體 振 蕩 器 1J 1K VCC CP vO Q Q & C1 CPQ1220222022

52、年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章 1多諧振蕩器沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。 2通過電容的充電和放電，使兩個暫穩(wěn)態(tài)相互交替，從而產(chǎn)生自激振蕩，無需外觸發(fā)。 3輸出周期性的矩形脈沖信號，由于含有豐富的諧波分量，故稱作多諧振蕩器。20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.4.1 13.4.1 對稱式多諧振蕩器對稱式多諧振蕩器 1. 電路組成由兩個TTL反相器經(jīng)電容交叉耦合而成。通常令C1=C2=C，R1=R2=RF。為了使靜態(tài)時反相器工作在轉(zhuǎn)折區(qū)，具有較強(qiáng)的放大能力，應(yīng)滿足ROFFRFRON的條件。

53、 對稱式多諧振蕩器 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章2.工作原理 假定接通電源后，由于某種原因使uI1有微小正跳變，則必然會引起如下的正反饋過程 ： 使uO1迅速跳變?yōu)榈碗娖?、uO2迅速跳變?yōu)楦唠娖?，電路進(jìn)入第一暫穩(wěn)態(tài)。此后，uO2的高電平對C1電容充電使uI2升高，電容C2放電使uI1降低。由于充電時間常數(shù)小于放電時間常數(shù)，所以充電速度較快，uI2首先上升到G2的閾值電壓UTH，并引起如下的正反饋過程： 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章使uO2迅速跳變?yōu)榈碗娖?、uO1迅速跳

54、變?yōu)楦唠娖?，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)。此后，C1放電、C2充電，C2充電使uI1上升，會引起又一次正反饋過程，電路又回到第一暫穩(wěn)態(tài)。這樣，周而復(fù)始，電路不停地在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間振蕩，輸出端產(chǎn)生了矩形脈沖。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章對稱式多諧振蕩器的工作波形 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章3.主要參數(shù) 矩形脈沖的振蕩周期為 T1.4RFC當(dāng)取RF1k、CI00 pF100 F時，則該電路的振蕩頻率可在幾赫到幾兆赫的范圍內(nèi)變化。20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期

55、二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.4.2 13.4.2 環(huán)形振蕩器環(huán)形振蕩器 1. 最簡單的環(huán)形振蕩器 最簡單的環(huán)形振蕩器(a) 電路 (b) 工作波形利用集成門電路的傳輸延遲時間，將奇數(shù)個反相器首尾相連便可構(gòu)成最簡單的環(huán)形振蕩器。該電路沒有穩(wěn)定狀態(tài)。 如此周而復(fù)始，便產(chǎn)生了自激振蕩。振蕩周期 T=6tpd。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章2. RC環(huán)形振蕩器 最簡單的環(huán)形振蕩器構(gòu)成十分簡單，但是并不實用。因為集成門電路的延遲時間tpd極短，而且振蕩周期不便調(diào)節(jié)。 利用電容利用電容C C的充放電，改變的充放電，改變u

56、uI3I3的電平的電平( (因為因為R RS S很小很小, ,在分析時往往忽略它。在分析時往往忽略它。) )來控制來控制G G3 3周期性的導(dǎo)周期性的導(dǎo)通和截止，在輸出端產(chǎn)生矩形脈沖。通和截止，在輸出端產(chǎn)生矩形脈沖。 R RS S是限流電阻（保護(hù)是限流電阻（保護(hù)G G3 3）通常選通常選100100左右。左右。增加RC延遲環(huán)節(jié)，即可組成RC環(huán)形振蕩器電路。 RC環(huán)形振蕩器 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章RC環(huán)形振蕩器的工作波形 電路的振蕩周期為 T2.2RCR不能選得太大（一般1k左右），否則電路不能正常振蕩。 。 20222022

57、年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章3. CMOS反相器構(gòu)成的多諧振蕩器 R的選擇應(yīng)使G1工作在電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)。此時，由于uO1即為uI2，G2也工作在電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)，若uI有正向擾動，必然引起下述正反饋過程： CMOS反相器構(gòu)成的多諧振蕩器 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章使uO1迅速變成低電平，而uO2迅速變成高電平，電路進(jìn)入第一暫穩(wěn)態(tài)。此時，電容C通過R放電，然后uO2向C反向充電。隨著電容C的的放電和反向充電，uI不斷下降，達(dá)到uIUTH時，電路又產(chǎn)生一次正反饋過程： 從而使

58、uO1迅速變成高電平，uO2迅速變成低電平，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)。此時，uO1通過R向電容C充電。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章隨著電容C的不斷充電，uI不斷上升，當(dāng)uIUTH時，電路又迅速跳變?yōu)榈谝粫悍€(wěn)態(tài)。如此周而復(fù)始，電路不停地在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間轉(zhuǎn)換，電路將輸出矩形波。 振蕩周期為 T1.4RC CMOS反相器構(gòu)成多諧振蕩器的工作波形 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章13.4.313.4.3石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 前面介紹的多諧振蕩器的一個共同特點就是振蕩頻率不穩(wěn)定

59、，容易受溫度、電源電壓波動和RC參數(shù)誤差的影響。而在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖信號常用作時鐘信號來控制和協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作。因此，控制信號頻率不穩(wěn)定會直接影響到系統(tǒng)的工作，顯然，前面討論的多諧振蕩器是不能滿足要求的，必須采用頻率穩(wěn)定度很高的石英晶體多諧振蕩器。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章石英晶體的阻抗頻率特性圖 石英晶體具有很好的選頻特性。當(dāng)振蕩信號的頻率和石英晶體的固有諧振頻率fo相同時，石英晶體呈現(xiàn)很低的阻抗，信號很容易通過，而其它頻率的信號則被衰減掉。20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第

60、第1313章章因此，將石英晶體串接在多諧振蕩器的回路中就可組成石英晶體振蕩器，這時，振蕩頻率只取決于石英晶體的固有諧振頻率fo，而與RC無關(guān)。石英晶體振蕩器電路 在對稱式多諧振蕩器的基礎(chǔ)上，串接一塊石英晶體，就可以構(gòu)成一個石英晶體振蕩器電路。該電路將產(chǎn)生穩(wěn)定度極高的矩形脈沖，其振蕩頻率由石英晶體的串聯(lián)諧振頻率fo決定。 20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章目前，家用電子鐘幾乎都采用具有石英晶體振蕩器的矩形波發(fā)生器。由于它的頻率穩(wěn)定度很高，所以走時很準(zhǔn)。通常選用振蕩頻率為32768Hz的石英晶體諧振器，因為32768215，將32768Hz經(jīng)過15次二分頻，即可得到1Hz的時鐘脈沖作為計時標(biāo)準(zhǔn)。20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1313章章555定時器是一種應(yīng)用方便的中規(guī)模集成電路定時器是一種應(yīng)用方便的中規(guī)模集成電路,只需外只需外接少量的阻容元件就可