脈沖波形的產生與整形詳解課件

1、 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 555時基集成電路的結構和工作時基集成電路的結構和工作(gngzu)原理原理 6.2.1 雙極型雙極型555時基電路的結構和工作原理時基電路的結構和工作原理 6.2.2 CMOS型型555時基電路的結構和工作原理時基電路的結構和工作原理 6.2.3 雙極型雙極型555和和CMOS型型555的性能比較的性能比較 第三節(jié)第三節(jié) 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器 第四節(jié)第四節(jié) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 第五節(jié)第五節(jié) 多諧振蕩器多諧振蕩器第六章第六章 脈沖脈沖(michng)(michng)波形的產生與整形波形的產生與整形第一頁，共九十九頁。 數(shù)字電路中的信號都是數(shù)字電

2、路中的信號都是脈沖脈沖信號，這種信信號，這種信號的產生、整形與變換電路的作用是產生各種號的產生、整形與變換電路的作用是產生各種( zhn)不不同脈寬和幅值的脈沖波形，或者對不同脈寬和幅同脈寬和幅值的脈沖波形，或者對不同脈寬和幅值的脈沖波形進行整形和變換，或者完成連續(xù)模值的脈沖波形進行整形和變換，或者完成連續(xù)模擬信號與脈沖信號之間的相互變換等。擬信號與脈沖信號之間的相互變換等。 數(shù)字電路中使用脈沖信號大多是數(shù)字電路中使用脈沖信號大多是矩形脈沖矩形脈沖波，矩形脈沖波波形的好壞，將直接影響數(shù)字電波，矩形脈沖波波形的好壞，將直接影響數(shù)字電路的正常工作。矩形脈沖波的波形圖如圖路的正常工作。矩形脈沖波的波

3、形圖如圖6.1.1所示。為了描述矩形波的波形好壞，對矩形波定所示。為了描述矩形波的波形好壞，對矩形波定義了下列一些描述參數(shù)。義了下列一些描述參數(shù)。6.1 概述概述(i sh)第二頁，共九十九頁。6.1.1 描述描述(mio sh)矩形脈沖波的主要參數(shù)矩形脈沖波的主要參數(shù)第三頁，共九十九頁。 脈沖幅值脈沖幅值Vm 脈沖波形變化時電路幅值變化的最大值。脈沖波形變化時電路幅值變化的最大值。脈沖寬度脈沖寬度tw 從脈沖波形的上升沿上升至從脈沖波形的上升沿上升至0.5 Vm開始，到下降沿下降至開始，到下降沿下降至0.5 Vm為止為止(wizh)的時間間隔。的時間間隔。上升時間上升時間tr 在脈沖波形的上

4、升沿，從在脈沖波形的上升沿，從0.1 Vm上升至上升至0.9 Vm所需要的時間。所需要的時間。下降時間下降時間tf 在脈沖波形的下降沿，從在脈沖波形的下降沿，從0.9 Vm到到0.l Vm所需的時間。所需的時間。第四頁，共九十九頁。 脈沖周期脈沖周期T 在周期性重復的脈沖序列中，相鄰兩脈沖在周期性重復的脈沖序列中，相鄰兩脈沖的時間間隔的時間間隔(jin g)。 脈沖頻率脈沖頻率f 在周期性重復的脈沖序列中，單位時間內脈在周期性重復的脈沖序列中，單位時間內脈沖重復的次數(shù)，即沖重復的次數(shù)，即 f=1/T。占空比占空比D 脈沖波形的脈沖寬度脈沖波形的脈沖寬度tw與脈沖周期與脈沖周期T之比，之比，即即

5、D= tw /T。第五頁，共九十九頁。6.2.1 5556.2.1 555時基電路的特點時基電路的特點(tdin)(tdin)和封裝和封裝6.2 555時基集成電路的結構和工作時基集成電路的結構和工作(gngzu)原理原理 555時基電路大量應用于電子控制、電子檢測、時基電路大量應用于電子控制、電子檢測、儀器儀表、儀器儀表、家用電器家用電器、音響報警音響報警、電子玩具電子玩具等諸多方等諸多方面。面。 還可用作振蕩器、還可用作振蕩器、脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器、延時發(fā)生器延時發(fā)生器、定定時器時器、方波發(fā)生器、方波發(fā)生器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)振蕩器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)振蕩器、雙穩(wěn)態(tài)多諧雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、自由振蕩器、自由(z

6、yu)多諧振蕩器多諧振蕩器、鋸齒波發(fā)生器、脈寬、鋸齒波發(fā)生器、脈寬調制器、脈位調制器等等。調制器、脈位調制器等等。第六頁，共九十九頁。555時基電路之所以得到這樣廣泛的應用，在于它具有時基電路之所以得到這樣廣泛的應用，在于它具有(jyu)如下幾個特點：如下幾個特點：555在電路結構上是由模擬電路和數(shù)字電路組合而成，在電路結構上是由模擬電路和數(shù)字電路組合而成，它它將模擬功能與邏輯功能兼容為一體將模擬功能與邏輯功能兼容為一體，能夠產生精確的，能夠產生精確的時間時間延遲和振蕩延遲和振蕩。它拓寬了模擬集成的應用范圍。它拓寬了模擬集成的應用范圍。該電路采用單電源該電路采用單電源。雙極型。雙極型555的電

7、壓范圍為的電壓范圍為4.5V15V；而而CMOS型的電源適應范圍更寬，為型的電源適應范圍更寬，為2V18V。這樣，它就可。這樣，它就可以和模擬運算放大器和以和模擬運算放大器和TTL或或CMOS數(shù)字電路共用一個電源。數(shù)字電路共用一個電源。一、一、 555時基電路的特點時基電路的特點(tdin)第七頁，共九十九頁。 555可獨立可獨立(dl)構成一個構成一個定時電路定時電路，且定時精度高，所以常，且定時精度高，所以常被稱為被稱為555定時器定時器。 555的最大輸出電流可達的最大輸出電流可達200mA（雙極型）（雙極型）, 帶負載能力強帶負載能力強?？芍苯域寗有‰姍C、喇叭、繼電器等負載?？芍苯域寗?/p>

8、小電機、喇叭、繼電器等負載。二、二、 555時基電路的封裝和命名時基電路的封裝和命名(mng mng) （1）命名規(guī)則： 所有雙極型產品型號最后的3位數(shù)碼(shm)都是555； 所有CMOS產品型號最后的4位數(shù)碼都是7555； 所有雙極型雙定時器產品最后的3位數(shù)碼都是556； 所有CMOS雙定時器產品最后的4位數(shù)碼都是7556； 雙極型和CMOS型555定時器的功能和外部引腳的排 列完全相同。第八頁，共九十九頁。（2）常見）常見(chn jin)封裝形式封裝形式圖圖6.2.1 555和和556時基電路的封裝示意圖時基電路的封裝示意圖第九頁，共九十九頁。 一、雙極型555時基電路的工作原理 （1

9、）美國(mi u)無線電公司生產的CA555時基電路 圖6.2.2是美國無線電公司生產的CA555時基電路的內部等效電路圖。6.2.2 5556.2.2 555時基電路的工作時基電路的工作(gngzu)(gngzu)原理原理第十頁，共九十九頁。圖圖6.2.2 CA555時基電路的內部時基電路的內部(nib)等效電路圖等效電路圖TRTH雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器推挽推挽(tu wn)式功率式功率輸出輸出IO=200mAImax50mA2/3VCC1/3VCC第十一頁，共九十九頁。 555電路可簡化為下圖電路可簡化為下圖6.2.3所示的等效功能電路。顯然所示的等效功能電路。顯然555電路電路內含兩個

10、內含兩個(lin )比較器比較器A1和和A2、一個觸發(fā)器、一個驅動器和一個放電、一個觸發(fā)器、一個驅動器和一個放電晶體管。晶體管。圖圖6.2.3 CA555時基電路的等效時基電路的等效(dn xio)功能電路圖功能電路圖Q2/3VCC1/3VCC置位復位置位復位(f wi)觸發(fā)觸發(fā)器器第十二頁，共九十九頁。表表6.2.1 CA555引出引出(yn ch)端真值表端真值表SMR引腳2( ) 6(R)4( )3(V0)7(Q)功能電平*0.3V低電平低電平強制復位電平1/3Vcc*1.4V高電平懸空狀態(tài)置位電平1/3Vcc2/3Vcc1.4V保持電平保持保持電平1/3Vcc2/3Vcc1.4V低電平

11、低電平復位 由表由表6.2.1可看出，可看出， 、R、 的輸入不一定是邏的輸入不一定是邏輯電平，可以是模擬電平，因此，該集成電路輯電平，可以是模擬電平，因此，該集成電路兼有模兼有模擬和數(shù)字電路的特色擬和數(shù)字電路的特色。SMR第十三頁，共九十九頁。（2）國產）國產(guchn)雙極型定時器雙極型定時器CB555時基電路時基電路圖圖6.2.4 CB555時基電路的等效時基電路的等效(dn xio)功能電路圖功能電路圖復位復位(f wi)觸發(fā)觸發(fā)置位觸發(fā)置位觸發(fā)強制復位強制復位控制電壓控制電壓放電端放電端輸出端輸出端置位復位觸發(fā)器置位復位觸發(fā)器第十四頁，共九十九頁。表表6.2.2 CB555引出引出

12、(yn ch)端真值表端真值表輸 入輸 出VI1VI2VOTD狀態(tài)0 xx低導通12/3VCC1/3VCC低導通11/3VCC不變不變1 2/3VCC2/3VCC1/3VCC高截止DR第十五頁，共九十九頁。二、二、CMOS型型555時基電路的工作原理時基電路的工作原理CMOS型型555時基電路在大多數(shù)應用場合，都可以時基電路在大多數(shù)應用場合，都可以直接代換標準直接代換標準(biozhn)的雙極型的的雙極型的555。它與所有。它與所有CMOS型電路一樣，具有型電路一樣，具有輸入阻抗高輸入阻抗高、功耗極小功耗極小、電源適應范電源適應范圍寬圍寬等一系列優(yōu)點，特別適用于低功耗、長延時等場等一系列優(yōu)點，

13、特別適用于低功耗、長延時等場合。但它的輸出驅動能力較低（最大負載電流合。但它的輸出驅動能力較低（最大負載電流2/3Vcc時，時，V0為為“0”電平，處于復位狀態(tài)；而當置位觸發(fā)端電平，處于復位狀態(tài)；而當置位觸發(fā)端 的的電位，即電位，即Vs1/3Vcc時，時，A2輸出為輸出為“1”，RS觸發(fā)器置觸發(fā)器置位，輸出端位，輸出端V0為為“1”電平。電平。 可見，圖可見，圖6.2.6所示的功能框圖相當于一個置位所示的功能框圖相當于一個置位-復位觸復位觸發(fā)器。發(fā)器。 CMOS型型555/556的四種工作狀態(tài)情況，與表的四種工作狀態(tài)情況，與表6.2.1所示所示類同。類同。第十九頁，共九十九頁。6.2.3 6.

14、2.3 雙極型雙極型555555和和CMOSCMOS型型555555的性能比較的性能比較雙極型雙極型555和和CMOS型型555的共同點：的共同點：二者的功能大體二者的功能大體(dt)相同，外形和管腳排列相同，外形和管腳排列一致，在大多數(shù)應用場合可直接替換。一致，在大多數(shù)應用場合可直接替換。均使用單一電源，適應電壓范圍大，可均使用單一電源，適應電壓范圍大，可與與TTL、HTL、CMOS型數(shù)字邏輯電路等共用電型數(shù)字邏輯電路等共用電源。源。 555的輸出為全電源電平，可與的輸出為全電源電平，可與TTL、HTL、CMOS型等電路直接接口。型等電路直接接口。第二十頁，共九十九頁。電源電壓變化對振蕩頻率

15、和定時精度的電源電壓變化對振蕩頻率和定時精度的影響小。對定時精度的影響僅影響小。對定時精度的影響僅0.05/V，且溫度，且溫度(wnd)穩(wěn)定性好，溫度漂移不高于穩(wěn)定性好，溫度漂移不高于50ppm/oC。雙極型雙極型555與與CMOS型型555的差異：的差異：CMOS型型555的功耗僅為雙極型的幾十分的功耗僅為雙極型的幾十分之一，靜態(tài)電流僅為之一，靜態(tài)電流僅為300A左右，為微功耗電路左右，為微功耗電路.CMOS型型555的電源電壓可低至的電源電壓可低至23V；各輸入功能端電流均為各輸入功能端電流均為pA(微微安微微安)量級。量級。 CMOS型型555的輸出脈沖的上升沿和下降的輸出脈沖的上升沿和

16、下降沿比雙極型的要陡，轉換時間短。沿比雙極型的要陡，轉換時間短。第二十一頁，共九十九頁。CMOS型型555在傳輸過渡時間里產生的尖在傳輸過渡時間里產生的尖峰電流小，僅為峰電流小，僅為23mA；而雙極型；而雙極型555的尖峰電的尖峰電流高達流高達300400mA。CMOS型型555的輸人阻抗比雙極型的要高的輸人阻抗比雙極型的要高出幾個數(shù)量級，高達出幾個數(shù)量級，高達1010。CMOS型型555的的驅動能力差驅動能力差，輸出電流僅，輸出電流僅為為13mA，而雙極型的輸出驅動電流可達，而雙極型的輸出驅動電流可達200mA. 一般說來，在要求一般說來，在要求定時定時(dn sh)長、功耗小、負載輕長、功

17、耗小、負載輕的場的場合宜選用合宜選用CMOS型型555；而在；而在負載重、要求驅動電流負載重、要求驅動電流大、電壓高大、電壓高的場合，宜選用雙極型的的場合，宜選用雙極型的555。第二十二頁，共九十九頁。施密特觸發(fā)器（施密特觸發(fā)器（電路電路）是一種特殊的）是一種特殊的雙穩(wěn)態(tài)時序雙穩(wěn)態(tài)時序電路電路，與一般雙穩(wěn)態(tài)電路比較，它具有兩個明顯的特點：，與一般雙穩(wěn)態(tài)電路比較，它具有兩個明顯的特點：1.施密特觸發(fā)器是一種優(yōu)良的施密特觸發(fā)器是一種優(yōu)良的波形整形電路波形整形電路，只要輸入信號電平達到觸發(fā)電平，輸出只要輸入信號電平達到觸發(fā)電平，輸出(shch)信號就會從一信號就會從一個穩(wěn)態(tài)轉變到另一個穩(wěn)態(tài)，且通過電

18、路內部的個穩(wěn)態(tài)轉變到另一個穩(wěn)態(tài)，且通過電路內部的正反饋正反饋過程可使輸出電壓的波形變得很陡。過程可使輸出電壓的波形變得很陡。2.對正向和負向增長的輸入信號，電路有不同對正向和負向增長的輸入信號，電路有不同的閾值電平，這是施密特觸發(fā)器的的閾值電平，這是施密特觸發(fā)器的滯后特性滯后特性或或回差特回差特性性，提高了干擾能力，可有效濾除噪聲。，提高了干擾能力，可有效濾除噪聲。6.3 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器Schmitt Trigger第二十三頁，共九十九頁。 施密特觸發(fā)器的邏輯符號和電壓傳輸特性如圖施密特觸發(fā)器的邏輯符號和電壓傳輸特性如圖6.3.1(a)和和(b)所示。所示。實際上它實際上它是一個是一

19、個(y )具有滯后特性的反相器具有滯后特性的反相器。圖中，。圖中，VT+稱為正向閾稱為正向閾值電平或上限觸發(fā)電平；值電平或上限觸發(fā)電平； VT-稱為負向閾值電平或下限觸發(fā)電平。稱為負向閾值電平或下限觸發(fā)電平。它們之間的差值稱為回差電壓它們之間的差值稱為回差電壓(滯后電壓滯后電壓)，用，用VT表示。即有表示。即有VT= VT+- VT-6.3.1 施密特觸發(fā)器方框圖和電壓(diny)傳輸特性圖第二十四頁，共九十九頁。6.3.1 6.3.1 集成集成(j chn(j chn) )施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器 一、一、分立元件構成的施密特觸發(fā)器分立元件構成的施密特觸發(fā)器 早期的施密特觸發(fā)器是由分立元件構

20、成的。如下圖早期的施密特觸發(fā)器是由分立元件構成的。如下圖6.3.2所示。所示。6.3.2 分立元件構成(guchng)的施密特觸發(fā)器值較小值較小VT+ 0.7VT- 0.7第二十五頁，共九十九頁。下面簡單說明其工作原理：下面簡單說明其工作原理： 當觸發(fā)器輸入端不加輸入信號，或者輸入當觸發(fā)器輸入端不加輸入信號，或者輸入vI的電位較低的電位較低時，只要使時，只要使vBEl0.7V則則VT1截止，其集電極輸出截止，其集電極輸出vc1為高為高電平，通過電阻電平，通過電阻(dinz)R1和和R2分壓，使分壓，使VT2飽和，飽和，VT2集電集電極輸出極輸出v0為低電平，這是一種穩(wěn)定工作狀態(tài)。為低電平，這是

21、一種穩(wěn)定工作狀態(tài)。 當輸入當輸入vI高于某一個電平時，只要使高于某一個電平時，只要使VT1飽和，飽和，vc1輸出輸出為低電平，通過為低電平，通過R1和和R2分壓，使分壓，使VT2截止，截止，VT2集電極輸集電極輸出出v0為高電平。這是另一種穩(wěn)定工作狀態(tài)。為高電平。這是另一種穩(wěn)定工作狀態(tài)。 用分立元件構成施密特觸發(fā)器已很少采用，一般均采用分立元件構成施密特觸發(fā)器已很少采用，一般均采用用集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器或或用用555電路電路來構成。來構成。第二十六頁，共九十九頁。 二、二、用門電路組成的施密特觸發(fā)器用門電路組成的施密特觸發(fā)器 將兩級反相器串接起來，同時通過分壓電阻把輸出端的將兩級反

22、相器串接起來，同時通過分壓電阻把輸出端的(dund)電壓反饋到輸入端，就構成了施密特觸發(fā)器電路。電壓反饋到輸入端，就構成了施密特觸發(fā)器電路。6.3.3 用CMOS反相器構成(guchng)的施密特觸發(fā)器CMOS門，閾值電壓門，閾值電壓2121RRVVDDTH，且第二十七頁，共九十九頁。6.3.4 圖6.3.3電路的電壓傳輸(chun sh)特性(a)同相輸出 (b)反相輸出思考：思考： 1、如何調節(jié)回差電壓的大??？、如何調節(jié)回差電壓的大??？ 2、為什么、為什么R1必須必須(bx)小于小于R2？ 3、如何用、如何用TTL門電路門電路組成施密特觸發(fā)器？組成施密特觸發(fā)器？第二十八頁，共九十九頁。圖圖

23、6.3.5 帶與非門帶與非門TTL集成集成(j chn)施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器正反饋過程正反饋過程(guchng),R2!=R31.9V三、三、TTL集成集成(j chn)施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器7413第二十九頁，共九十九頁。設二極管導通壓降為設二極管導通壓降為0.7V，當輸入端電壓，當輸入端電壓vI使得使得vI-vE=vBE107V時，時，VT1導通導通,同時同時(tngsh)產生一個正反饋過程：產生一個正反饋過程： vI ic1 vc1 ic2 vBE1 vE 從而使從而使VT1迅速飽和導通，迅速飽和導通，VT2迅速截止。迅速截止。第三十頁，共九十九頁。若若vI從高電平逐漸下降，并且降

24、至從高電平逐漸下降，并且降至vBE1只只有有0.7V左右時，左右時，ic1開始減少，又引起另一個正開始減少，又引起另一個正反饋過程：反饋過程：vI ic1 vc1 ic2 vBE1 vE使電路迅速返回使電路迅速返回VT1截止截止(jizh)，VT2飽和導通狀態(tài)。飽和導通狀態(tài)。第三十一頁，共九十九頁。小結：小結： 1、無論、無論T2由導通變截止還是由截止變導通，均伴有由導通變截止還是由截止變導通，均伴有正反正反饋饋過程，使輸出端電壓過程，使輸出端電壓VO變得很陡峭；變得很陡峭； 2、由于、由于R2R3，所以使，所以使T1飽和導通時的飽和導通時的VE必然低于必然低于T2飽和導通時的飽和導通時的VE

25、值，因此，值，因此，T1由截止變?yōu)閷ǖ妮斎腚妷河山刂棺優(yōu)閷ǖ妮斎腚妷篤T+高于高于T1由導通變?yōu)榻刂箷r的輸入電壓由導通變?yōu)榻刂箷r的輸入電壓VT-，這樣，這樣(zhyng)就就得到了施密特觸發(fā)特性。得到了施密特觸發(fā)特性。 3、經計算可得此電路：、經計算可得此電路： VT+ 1.7V VT- 0.8V VT 0.9V課后練習課后練習第三十二頁，共九十九頁。6.3.2 6.3.2 用用555555定時器接成的施密特觸發(fā)器定時器接成的施密特觸發(fā)器圖6.3.6 用CB555定時器接成的施密特觸發(fā)(chf)電路提高提高(t go)參參考電壓的穩(wěn)考電壓的穩(wěn)定性定性RARPRB第三十三頁，共九十九頁。圖圖

26、6.3.7 圖圖6.3.6電路電路(dinl)的電壓傳輸特性的電壓傳輸特性 由圖由圖6.3.7 知這是一個典型的反相輸出施密特觸發(fā)器。知這是一個典型的反相輸出施密特觸發(fā)器。 如果參考電壓由外接的電壓如果參考電壓由外接的電壓VCO供給，則不難看出此時供給，則不難看出此時VT+=VCO，VT-=1/2VCO，VT=1/2VCO，通過改變，通過改變(gibin)VCO值可以調節(jié)回差電值可以調節(jié)回差電壓的大小。壓的大小。VT+ = 2/3VCCVT- = 1/3VCC第三十四頁，共九十九頁。6.3.3 6.3.3 施密特觸發(fā)器的應用施密特觸發(fā)器的應用(yngyng)(yngyng)一、用于波一、用于波

27、形形(b xn)變變換換圖圖6.3.8 用施密特觸發(fā)器實現(xiàn)用施密特觸發(fā)器實現(xiàn)(shxin)波形變換波形變換脈沖展寬脈沖展寬第三十五頁，共九十九頁。二、用于脈二、用于脈沖沖(michng)整整形形圖圖6.3.9 用施密特觸發(fā)器實現(xiàn)脈沖用施密特觸發(fā)器實現(xiàn)脈沖(michng)整形整形傳輸線上電容傳輸線上電容(dinrng)較大較大傳輸線較長，阻抗不匹配傳輸線較長，阻抗不匹配其它脈沖疊加的噪聲其它脈沖疊加的噪聲第三十六頁，共九十九頁。三、用于脈沖三、用于脈沖(michng)鑒幅鑒幅圖圖6.3.10 用施密特觸發(fā)器鑒別用施密特觸發(fā)器鑒別(jinbi)脈沖幅度脈沖幅度四、構成四、構成(guchng)多諧振

28、蕩器多諧振蕩器第三十七頁，共九十九頁。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特性單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特性(txng)具有如下的顯著特點：具有如下的顯著特點：（1）電路在無外加觸發(fā)信號作用期間，處于）電路在無外加觸發(fā)信號作用期間，處于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)；（2）在外界）在外界觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖作用下，能從作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn) 態(tài)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間以后，再自動返回，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間以后，再自動返回 穩(wěn)態(tài)；穩(wěn)態(tài)； （3）暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短取決于電路本身的參數(shù)）暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短取決于電路本身的參數(shù) （閾值電壓及外接閾值電壓及外接R、C），與觸發(fā)脈沖的寬度和），與觸發(fā)脈沖的寬度和 幅度無關。幅度無關。

29、6.4 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第三十八頁，共九十九頁。 6.4.1 6.4.1 用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 一、微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 圖圖6.4.1是用是用CMOS門電路門電路和和RC微分電路構微分電路構成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。對于對于CMOS電路，可以近似地認為電路，可以近似地認為VOHVDD、VOL0，而且通常，而且通常VTH1/2VDD。在穩(wěn)態(tài)下在穩(wěn)態(tài)下V VI I =0、V VI2 = VDD，故，故V Vo o=0、V Vo1o1=VDD，電容電容(dinrng)C上沒有電壓。上沒有電壓。第三十九頁，共九十九頁。

30、思考思考(sko)：vI脈寬該如何?。棵}寬該如何??？圖圖6.4.1 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第四十頁，共九十九頁。tw = ?Vm = ?當當RD1R,RD1RON時時恢復時間：恢復時間：tre =(35)RONC分辨時間：分辨時間：td = tw+treV VDDDDV VDDDDG G2 2G G1 1R RONONR RR RC CC CV VI I2 2V VI I2 2R RONONtw無正反饋無正反饋tw=?第四十六頁，共九十九頁。恢復恢復(huf)時間：時間：tre =(35)ROC分辨時間：分辨時間：td = tTR+tre第四十七頁，共九十九頁。穩(wěn)態(tài)下由于穩(wěn)態(tài)下由

31、于VI=0,所以所以Vo= VOH， VA=Vo1=VOH。當輸入正脈沖以后，當輸入正脈沖以后， Vo1跳變?yōu)榈碗娖?。但跳變?yōu)榈碗娖健５捎谟捎陔娙蓦娙軨上的電壓不能突變上的電壓不能突變，所以在一段時間，所以在一段時間里里VA仍在仍在VTH以上。因此，在這段時間里以上。因此，在這段時間里G2的兩的兩個輸入端電壓同時高于個輸入端電壓同時高于VTH ，使，使vo = VOL ，電路，電路(dinl)進入暫穩(wěn)態(tài)。同時，電容進入暫穩(wěn)態(tài)。同時，電容C開始放電。開始放電。第四十八頁，共九十九頁。然而這種暫穩(wěn)態(tài)不能長久地維持下去，隨然而這種暫穩(wěn)態(tài)不能長久地維持下去，隨著電容著電容C的放電的放電vA不斷降低，

32、至不斷降低，至vA = VTH后，后， vo回到高電平。待回到高電平。待vI返回低電平以后，返回低電平以后， vo1又重新又重新變成高電平變成高電平VOH ，并向電容，并向電容C充電。經過恢復充電。經過恢復(huf)時時間間tre(從從vI回到低電平的時刻算起回到低電平的時刻算起)以后，以后， vA恢恢復復為高電平，電路達到穩(wěn)態(tài)。電路中各點電壓的波為高電平，電路達到穩(wěn)態(tài)。電路中各點電壓的波形如圖形如圖6.4.4所示。所示。第四十九頁，共九十九頁。 與微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器相比，積分型單穩(wěn)與微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器相比，積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有抗干擾能力較強的態(tài)觸發(fā)器具有抗干擾能力較強的優(yōu)點優(yōu)點。因為數(shù)字。

33、因為數(shù)字電路中的噪聲多為尖峰脈沖的形式（即幅度較大電路中的噪聲多為尖峰脈沖的形式（即幅度較大而寬度極窄的脈沖），而積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在而寬度極窄的脈沖），而積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在這種噪聲作用下不會輸出足夠寬度的脈沖。這種噪聲作用下不會輸出足夠寬度的脈沖。積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的缺點缺點是輸出波形的是輸出波形的邊沿比較差，這是由于電路的狀態(tài)轉換過程中沒邊沿比較差，這是由于電路的狀態(tài)轉換過程中沒有正反饋作用的緣故。此外，這種積分型單穩(wěn)態(tài)有正反饋作用的緣故。此外，這種積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)器必須在觸發(fā)必須在觸發(fā)(chf)脈沖的寬度大于輸出脈沖脈沖的寬度大于輸出脈沖寬度寬度時方能正常工作

34、。時方能正常工作。 第五十頁，共九十九頁。 6.4.2 6.4.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可分為非重復觸發(fā)單穩(wěn)觸發(fā)器和集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可分為非重復觸發(fā)單穩(wěn)觸發(fā)器和可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。所謂可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。所謂非重復觸發(fā)非重復觸發(fā)，就是單穩(wěn)，就是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一旦被觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)后，再加入觸發(fā)信號態(tài)觸發(fā)器一旦被觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)后，再加入觸發(fā)信號不會影響單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作過程，必須在暫穩(wěn)態(tài)結不會影響單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作過程，必須在暫穩(wěn)態(tài)結束之后，才能再接受束之后，才能再接受(jishu)觸發(fā)信號轉入暫穩(wěn)態(tài)。所謂觸發(fā)信號轉入暫穩(wěn)態(tài)。所謂可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可重復觸發(fā)單

35、穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，就是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被觸發(fā)進入暫，就是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)后，如果再加入觸發(fā)脈沖，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器將重新被觸發(fā)，穩(wěn)態(tài)后，如果再加入觸發(fā)脈沖，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器將重新被觸發(fā)，使輸出脈沖再繼續(xù)維持一個脈沖寬度。使輸出脈沖再繼續(xù)維持一個脈沖寬度。第五十一頁，共九十九頁。 下圖下圖6.4.5是是TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121簡化的原理簡化的原理性邏輯圖。它是在普通微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的基礎上附性邏輯圖。它是在普通微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的基礎上附加加(fji)輸入控制電路和輸出緩沖電路而形成的。具有輸入控制電路和輸出緩沖電路而形成的。具有邊沿邊沿觸發(fā)觸發(fā)的性質。的性質。圖圖6.4.5

36、集成集成(j chn)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121邏邏輯圖輯圖上、下邊沿上、下邊沿(binyn)觸發(fā)輸入觸發(fā)輸入控制控制2lnextextWCRt第五十二頁，共九十九頁。6.4.3 6.4.3 用用555555時基電路構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時基電路構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在在555時基單元電路的外部加接幾個阻容時基單元電路的外部加接幾個阻容元件，就可接成單穩(wěn)態(tài)電路。它所形成的單元件，就可接成單穩(wěn)態(tài)電路。它所形成的單脈沖持續(xù)寬度，可以脈沖持續(xù)寬度，可以從幾微秒到幾個小時從幾微秒到幾個小時，精密度可達精密度可達0.1。由由555組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時僅需外接一個組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時僅需外接一個由電阻由電阻R，和

37、電容，和電容(dinrng)C組成的組成的定時定時網(wǎng)絡。網(wǎng)絡。第五十三頁，共九十九頁。圖圖6.4.6 CB555接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器RCvItw=RCln3 =1.1RC定時器定時器第五十四頁，共九十九頁。圖圖6.4.7 CA555接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器tw=RaCln3 =1.1RaC定時器定時器第五十五頁，共九十九頁。圖圖6.4.7中強制復位端中強制復位端MR(4腳腳)接接VDD，閾值端，閾值端VTH(6腳腳)與放電端與放電端DIS(7腳腳)并接至并接至RC定時網(wǎng)絡定時網(wǎng)絡(wnglu)的中點。的中點。圖圖6.4.7的簡化電路如下圖的簡化電路如下圖6.4.8所示，圖的

38、右側為單穩(wěn)態(tài)所示，圖的右側為單穩(wěn)態(tài)形成的波形圖。形成的波形圖。圖圖6.4.8 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第五十六頁，共九十九頁。 6.4.4 6.4.4 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用(yngyng)(yngyng) 一、用作脈沖整形一、用作脈沖整形圖圖6.4.9 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用于脈沖單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用于脈沖(michng)整形整形tw僅與僅與R、C、VTH有關有關(yugun);VmVOH-VOL第五十七頁，共九十九頁。 二、構成二、構成(guchng)定時電路定時電路圖圖6.4.10 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構成定時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構成定時(dn sh)電路電路 數(shù)字數(shù)字(shz)頻率頻率計計第五十八頁，

39、共九十九頁。 三、構成三、構成(guchng)延時電路延時電路圖圖6.4.11 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構成(guchng)延延時電路時電路 tw0.69RextCext;Tp由由RC決定決定(judng)。第五十九頁，共九十九頁。 四、構成四、構成(guchng)多諧振蕩器多諧振蕩器 五、構成(guchng)高/低通濾波器圖圖6.4.12 用用74LS123構成構成(guchng)高高/低通濾波器低通濾波器非重復觸發(fā)方式（低頻）非重復觸發(fā)方式（低頻）可重復觸發(fā)方式（高頻）可重復觸發(fā)方式（高頻）第六十頁，共九十九頁。 多諧振蕩器多諧振蕩器是一種是一種(y zhn)自激振蕩器自激振蕩器，在接

40、通電源以后，不需要外加觸發(fā)信號，在接通電源以后，不需要外加觸發(fā)信號，就能就能自動地自動地產生矩形脈沖。由于矩形波中產生矩形脈沖。由于矩形波中含有豐富的高次諧波分量，所以習慣上又含有豐富的高次諧波分量，所以習慣上又把把矩形波振蕩器矩形波振蕩器叫做叫做多諧振蕩器。多諧振蕩器。6.5 多諧振蕩器多諧振蕩器一、多諧振蕩器定義(dngy)：第六十一頁，共九十九頁。（1）多諧振蕩器是一種）多諧振蕩器是一種自激振蕩器自激振蕩器，不需要外加觸發(fā)信號；，不需要外加觸發(fā)信號； （2）多諧振蕩器）多諧振蕩器無穩(wěn)態(tài)無穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)；，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)； （3）多諧振蕩器輸出的是含有豐富的高次諧波分量的矩形）多諧振

41、蕩器輸出的是含有豐富的高次諧波分量的矩形波，是一種典型波，是一種典型(dinxng)的的矩形波發(fā)生器矩形波發(fā)生器，觸發(fā)器和時序邏，觸發(fā)器和時序邏輯電路的脈沖一般都由多諧振蕩器產生。輯電路的脈沖一般都由多諧振蕩器產生。 思考：思考：施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器之間的特點對比如何？施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器之間的特點對比如何？二、多諧振蕩器的特點(tdin)：第六十二頁，共九十九頁。6.5.1 6.5.1 對稱式多諧振蕩器對稱式多諧振蕩器下圖下圖6.5.1所示電路所示電路(dinl)是對稱式多諧振蕩是對稱式多諧振蕩器的器的典型電路，它是由兩個典型電路，它是由兩個TTL反相器反

42、相器G1、G2經耦經耦合電容合電容C1、C2連接起來的正反饋振蕩回路。連接起來的正反饋振蕩回路。圖圖6.5.1 對稱對稱(duchn)式多諧振蕩器電式多諧振蕩器電路路設置設置(shzh)偏置偏置電壓電壓設置偏置電壓設置偏置電壓第六十三頁，共九十九頁。圖圖6.5.2 TTL反相器反相器(7404)的電壓傳輸?shù)碾妷簜鬏?chun sh)特性特性1AIOvvv第六十四頁，共九十九頁。 為了產生自激振蕩，電路不能有穩(wěn)定狀態(tài)為了產生自激振蕩，電路不能有穩(wěn)定狀態(tài).由圖由圖6.5.2反相的電壓傳輸特性上可以看出，如反相的電壓傳輸特性上可以看出，如果能設法使果能設法使G1、G2工作在電壓傳輸特性的轉折工作在電

43、壓傳輸特性的轉折區(qū)或線性區(qū)，則它們將工作在放大狀態(tài)，即電壓區(qū)或線性區(qū)，則它們將工作在放大狀態(tài)，即電壓放大倍數(shù)放大倍數(shù)(bish)這時只要這時只要G1和和G2的輸入電壓有極微小的擾動，的輸入電壓有極微小的擾動，就會被就會被正反饋回路正反饋回路放大而引起振蕩，因此圖放大而引起振蕩，因此圖6.5.1電路的靜態(tài)將是不穩(wěn)定的。電路的靜態(tài)將是不穩(wěn)定的。1AIOvvv第六十五頁，共九十九頁。為了使反相器靜態(tài)時工作在放大狀態(tài)，必須給它們?yōu)榱耸狗聪嗥黛o態(tài)時工作在放大狀態(tài)，必須給它們設置適當?shù)脑O置適當?shù)钠秒妷浩秒妷?diny)，它的數(shù)值介于高、低電平之，它的數(shù)值介于高、低電平之間。這個偏置電壓可以通過在反相器

44、的輸入端與輸出端間。這個偏置電壓可以通過在反相器的輸入端與輸出端之間接入反饋電阻之間接入反饋電阻RF來得到。來得到。圖6.5.3 計算(j sun)TTL反向器靜態(tài)工作點的等效電路一、靜態(tài)(jngti)工作點設置：第六十六頁，共九十九頁。 由圖由圖6.5.3可知可知(k zh)，如果忽略門電路的輸出電阻，如果忽略門電路的輸出電阻，則利用則利用疊加定理疊加定理可求出輸入電壓為：可求出輸入電壓為： RRR)VV(RRROF111BECCF11F1Ivv 這就是從外電路求得的這就是從外電路求得的vo與與vI的關系的關系(gun x)。該。該式表明，式表明， vo與與vI之間是之間是線性關系線性關系，

45、其斜率為：，其斜率為：1RRR1F11IOvv第六十七頁，共九十九頁。 而且而且vo =0時與橫軸相交在：時與橫軸相交在： 這條直線與電壓傳輸特性的交點就是反相這條直線與電壓傳輸特性的交點就是反相器的器的靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點。只要恰當?shù)剡x取。只要恰當?shù)剡x取(xunq)RF1值，值，定能使靜態(tài)工作點定能使靜態(tài)工作點Q位于電壓傳輸特性的轉折位于電壓傳輸特性的轉折區(qū)，如區(qū)，如圖圖6.5.2中所示。計算結果表明，對于中所示。計算結果表明，對于74系列的門電路而言，系列的門電路而言，RF1的阻值應取在的阻值應取在0.5k1.9k之間。之間。)VV(RRRBECCF11F1Iv第六十八頁，共九十九頁。設設

46、G1、G2的靜態(tài)的靜態(tài)(jngti)工作點位于電壓傳輸特性的轉折區(qū)。工作點位于電壓傳輸特性的轉折區(qū)。二、工作(gngzu)原理分析：圖6.5.4 (a) 圖6.5.1電路(dinl)中C1充電等效電路戴維南定理戴維南定理第六十九頁，共九十九頁。圖6.5.4 (b) 圖6.5.1電路(dinl)中C2放電等效電路 在RF1=RF2=RF、C1=C2=C的條件(tiojin)下，電路的振蕩周期近似為： T1.3RFC 推導推導(tudo)？第七十頁，共九十九頁。6.5.2 6.5.2 非對稱式多諧振蕩器非對稱式多諧振蕩器如果仔細研究如果仔細研究(ynji)一下一下圖圖6.5.1對稱式多諧對稱式多諧

47、振蕩振蕩器電路就不難發(fā)現(xiàn)，這個電路還能進一步簡化。器電路就不難發(fā)現(xiàn)，這個電路還能進一步簡化。因為靜態(tài)時因為靜態(tài)時G1工作在電壓傳輸特性的轉折區(qū)，工作在電壓傳輸特性的轉折區(qū)，所以只要把它的輸出電壓直接接到所以只要把它的輸出電壓直接接到G2的輸入端的輸入端,G2即可得到一個介于高、低電平之間的靜態(tài)偏即可得到一個介于高、低電平之間的靜態(tài)偏置電壓，從而使置電壓，從而使G2的靜態(tài)工作點也處于電壓傳的靜態(tài)工作點也處于電壓傳輸特性的轉折區(qū)上，因此，可以把輸特性的轉折區(qū)上，因此，可以把C1和和RF2去掉去掉.只要在反饋環(huán)路中保留電容只要在反饋環(huán)路中保留電容C2，電路就仍然沒，電路就仍然沒有穩(wěn)定狀態(tài)，而只能在兩

48、個暫穩(wěn)態(tài)之間往復振蕩有穩(wěn)定狀態(tài)，而只能在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間往復振蕩.第七十一頁，共九十九頁。這樣就得到了下圖這樣就得到了下圖6.5.5所示的所示的非對稱式多諧振非對稱式多諧振(xizhn)蕩電路蕩電路。 圖圖6.5.5 非對稱式多諧振蕩器電路非對稱式多諧振蕩器電路(dinl)第七十二頁，共九十九頁。6.5.3 6.5.3 環(huán)形振蕩器環(huán)形振蕩器利用利用(lyng)閉合回路中的正反饋作用可以產生閉合回路中的正反饋作用可以產生自自激振蕩，利用閉合回路中的延遲負反饋作用同樣激振蕩，利用閉合回路中的延遲負反饋作用同樣也能產生自激振蕩，只要負反饋信號足夠強。也能產生自激振蕩，只要負反饋信號足夠強。環(huán)形振蕩器就

49、是利用環(huán)形振蕩器就是利用延遲負反饋延遲負反饋產生振蕩產生振蕩的。它是利用門電路的傳輸延遲時間將的。它是利用門電路的傳輸延遲時間將奇數(shù)奇數(shù)個反個反相器首尾相接而構成的。相器首尾相接而構成的。第七十三頁，共九十九頁。下圖下圖6.5.6所示電路是一個所示電路是一個最簡單的環(huán)形振蕩器最簡單的環(huán)形振蕩器，它由三，它由三個反相器首尾相連而組成。不難看出個反相器首尾相連而組成。不難看出,這個電路是沒有這個電路是沒有(mi yu)穩(wěn)定狀態(tài)的。因為在靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)的。因為在靜態(tài)(假定沒有假定沒有(mi yu)振蕩時振蕩時)下任何下任何一個反相器的輸入和輸出都不可能穩(wěn)定在高電平或低電乎，一個反相器的輸入和輸出都不可

50、能穩(wěn)定在高電平或低電乎，而只能處于高、低電平之間，所以處于放大狀態(tài)。而只能處于高、低電平之間，所以處于放大狀態(tài)。圖圖6.5.6 最簡單的環(huán)形最簡單的環(huán)形(hun xn)振蕩器電振蕩器電路路第七十四頁，共九十九頁。假定由于某種原因假定由于某種原因VI1產生了微小的正跳變產生了微小的正跳變,則經過則經過G1的傳輸延遲時間的傳輸延遲時間tpd之后之后VI2產生一個幅產生一個幅度更大的負跳變，再經過度更大的負跳變，再經過G2的傳輸延遲時間的傳輸延遲時間tpd使使V13得到更大的正跳變。然后得到更大的正跳變。然后(rnhu)又經過又經過G3的的傳輸傳輸延遲時間延遲時間tpd在輸出端在輸出端Vo產生一個更

51、大的負跳變產生一個更大的負跳變,并反饋到并反饋到G1的輸入端。因此，經過的輸入端。因此，經過3tpd的時間以的時間以后，后， VI1又自動跳變?yōu)榈碗娖?。可以推想，再經又自動跳變?yōu)榈碗娖健？梢酝葡?，再經過過3 tpd以后以后VI1又將跳變?yōu)楦唠娖?。如此周而復又將跳變?yōu)楦唠娖?。如此周而復始，就產生了自激振蕩。始，就產生了自激振蕩。第七十五頁，共九十九頁。圖圖6.5.7是根據(jù)以上分析得到是根據(jù)以上分析得到(d do)的的圖圖6.5.6電路電路的的工作波形圖工作波形圖。由圖可見，振蕩周期為。由圖可見，振蕩周期為T=6tpd.圖圖6.5.7 環(huán)形環(huán)形(hun xn)振蕩器工作波振蕩器工作波形圖形圖第七十

52、六頁，共九十九頁?；谏鲜鲈砜芍?，將任何大于、等于基于上述原理可知，將任何大于、等于3的的奇數(shù)個反相器首尾相連地接成環(huán)形電路，都能產奇數(shù)個反相器首尾相連地接成環(huán)形電路，都能產生自激振蕩，而且振蕩周期為生自激振蕩，而且振蕩周期為T=2ntpd。(其中其中n為串聯(lián)反相器的個數(shù)為串聯(lián)反相器的個數(shù))。 有何缺陷？有何缺陷？改進改進(gijn)：在圖在圖6.5.6電路的基礎上附加電路的基礎上附加RC延遲延遲環(huán)節(jié)，組成帶環(huán)節(jié)，組成帶RC延遲電路的環(huán)形振蕩器，如圖延遲電路的環(huán)形振蕩器，如圖6.5.8(a)所示。所示。接入接入RC電路以后不僅增加了門電路以后不僅增加了門G2的傳輸延的傳輸延遲時間遲時間tpd

53、2，有助于獲得較低的振蕩頻率，而且，有助于獲得較低的振蕩頻率，而且通過改變通過改變R和和C的數(shù)值可以很容易實現(xiàn)對振蕩頻的數(shù)值可以很容易實現(xiàn)對振蕩頻第七十七頁，共九十九頁。率的調節(jié)。率的調節(jié)。為了進一步加大為了進一步加大G2和和RC延遲電路的傳輸延延遲電路的傳輸延遲時間，在實用的環(huán)形振蕩器電路中又將電容遲時間，在實用的環(huán)形振蕩器電路中又將電容(dinrng)C的接地端改接到的接地端改接到G1，的輸出端上，如圖，的輸出端上，如圖6.5.8(b)所示。所示。圖圖6.5.8 帶帶RC延遲電路的環(huán)形振蕩器延遲電路的環(huán)形振蕩器保護保護(boh)電阻電阻T=？第七十八頁，共九十九頁。6.5.4 6.5.4

54、用施密特觸發(fā)器構成的多諧振蕩器用施密特觸發(fā)器構成的多諧振蕩器前面已經講過，施密特觸發(fā)器最突出的特前面已經講過，施密特觸發(fā)器最突出的特點是它的電壓傳輸特性有一個點是它的電壓傳輸特性有一個滯回區(qū)滯回區(qū)。由此我們。由此我們想到，倘若能使它的輸入電壓在想到，倘若能使它的輸入電壓在VT+與與VT-之間不之間不停地往復變化，那么在輸出端就可以得到矩形停地往復變化，那么在輸出端就可以得到矩形(jxng)脈脈沖波了。沖波了。實現(xiàn)上述設想的方法很簡單，只要將施密實現(xiàn)上述設想的方法很簡單，只要將施密特觸發(fā)器的反相輸出端經特觸發(fā)器的反相輸出端經RC積分電路接回輸入積分電路接回輸入端即可，如圖端即可，如圖6.5.9所

55、示。所示。第七十九頁，共九十九頁。圖圖6.5.9 用施密特觸發(fā)器構成用施密特觸發(fā)器構成(guchng)的多諧振蕩器的多諧振蕩器第八十頁，共九十九頁。圖圖6.5.10 多諧振蕩器電路多諧振蕩器電路(dinl)的電壓波形圖的電壓波形圖第八十一頁，共九十九頁。當接通電源以后，因為電容上的初始電壓當接通電源以后，因為電容上的初始電壓為零，所以輸出為高電平，并開始為零，所以輸出為高電平，并開始(kish)經電阻經電阻R向電向電容容C充電。當充到輸入電壓為充電。當充到輸入電壓為vI=VT+時，輸出跳時，輸出跳變?yōu)榈碗娖?，電容變?yōu)榈碗娖剑娙軨又經過電阻又經過電阻R開始放電。開始放電。當放電至當放電至vI=

56、VT-時，輸出電位又跳變成高電時，輸出電位又跳變成高電平，電容平，電容C重新開始充電。如此周而復始，電路重新開始充電。如此周而復始，電路便不停地振蕩。便不停地振蕩。vI和和vO的電壓波形如圖的電壓波形如圖6.5.10所所示。示。若使用的是若使用的是CMOS施密特觸發(fā)器，而且施密特觸發(fā)器，而且VOHVDD,，VOL0，則依據(jù)圖，則依據(jù)圖6.5.10的電壓波的電壓波形得到計算振蕩周期的公式為形得到計算振蕩周期的公式為 第八十二頁，共九十九頁。 通過調節(jié)通過調節(jié)R和和C的大小，即可改變振蕩周期的大小，即可改變振蕩周期.此外，在這個電路的基礎此外，在這個電路的基礎(jch)上稍加修改就能上稍加修改就能

57、實現(xiàn)對實現(xiàn)對輸出脈沖占空比的調節(jié)，電路的接法如圖輸出脈沖占空比的調節(jié)，電路的接法如圖6.5.11所示。所示。 -TTTDD-TDD-TTTDD-TDD21VVVVVVRCln VVRClnVVVVRClnTTT第八十三頁，共九十九頁。圖圖6.5.11 脈沖脈沖(michng)占空比可調的多諧振蕩器占空比可調的多諧振蕩器第八十四頁，共九十九頁。6.5.5 6.5.5 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器在許多應用場合下都對多諧振蕩器的振蕩在許多應用場合下都對多諧振蕩器的振蕩頻率頻率穩(wěn)定性穩(wěn)定性有嚴格的要求。例如在將多諧振蕩器有嚴格的要求。例如在將多諧振蕩器作為數(shù)字鐘的脈沖源使用時，它的頻率穩(wěn)定性

58、直作為數(shù)字鐘的脈沖源使用時，它的頻率穩(wěn)定性直接影響著計時的準確性。在這種情況下，前面接影響著計時的準確性。在這種情況下，前面(qin mian)所所講的幾種多諧振蕩電路難以滿足要求。講的幾種多諧振蕩電路難以滿足要求。 為什么？為什么？第八十五頁，共九十九頁。 目前普遍采用的一種穩(wěn)頻方法是在多諧目前普遍采用的一種穩(wěn)頻方法是在多諧振蕩器電路振蕩器電路(dinl)中接入中接入石英晶體石英晶體，組成石英，組成石英晶體多諧振蕩器。晶體多諧振蕩器。 因為 一、這些振蕩器中門電路的轉換電平VTH本身就不夠穩(wěn)定； 二、這些電路的工作(gngzu)方式容易受干擾，造成電路轉換時間的提前或滯后； 三、在電路狀態(tài)臨

59、近轉換時電容的充、放電已經比較緩慢，轉換電平的微小變化或輕微干擾都會嚴重影響振蕩周期。第八十六頁，共九十九頁。下圖下圖6.5.12給出了石英晶體的給出了石英晶體的符號符號和和電抗的頻率特性電抗的頻率特性。把石英晶體與對稱式多諧振蕩器中的耦合電容串聯(lián)把石英晶體與對稱式多諧振蕩器中的耦合電容串聯(lián)(chunlin)起來，就組成了如圖起來，就組成了如圖6.5.13所示的石英晶體多諧所示的石英晶體多諧振蕩器。振蕩器。圖圖6.5.12 石英晶體的電抗石英晶體的電抗(dinkng)頻率特性和符號頻率特性和符號第八十七頁，共九十九頁。圖圖6.5.13 石英石英(shyng)晶體多諧振蕩器晶體多諧振蕩器第八十八

60、頁，共九十九頁。 由石英晶體的電抗頻率特性可知，當外加由石英晶體的電抗頻率特性可知，當外加電壓的頻率為電壓的頻率為f0時它的阻抗最小，所以把它接入時它的阻抗最小，所以把它接入多諧振蕩器的正反饋環(huán)路中以后，頻率為多諧振蕩器的正反饋環(huán)路中以后，頻率為f0的電的電壓信號壓信號(xnho)最容易通過它，并在電路中形成正反最容易通過它，并在電路中形成正反饋，饋，而其他頻率信號經過石英晶體時被衰減。因此，而其他頻率信號經過石英晶體時被衰減。因此，振蕩器的振蕩器的工作頻率也必然是工作頻率也必然是f0 。由此可見，石英晶體由此可見，石英晶體多諧振蕩器的振蕩頻多諧振蕩器的振蕩頻率取決于石英晶體的固有諧振頻率率取