第8章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形11-23

1、 主要內(nèi)容主要內(nèi)容555定時(shí)器的工作原理、邏輯功能 及由555構(gòu)成的脈沖電路。由門電路構(gòu)成的脈沖電路。 數(shù)字電路區(qū)別于模擬電路的主要特點(diǎn)數(shù)字電路區(qū)別于模擬電路的主要特點(diǎn)之一是：它的工作信號(hào)是離散的脈沖信號(hào)。之一是：它的工作信號(hào)是離散的脈沖信號(hào)。 最常用的脈沖信號(hào)是方波最常用的脈沖信號(hào)是方波( (矩形波矩形波) )。如何產(chǎn)生方波以及對(duì)不理想的方波如何整如何產(chǎn)生方波以及對(duì)不理想的方波如何整形，是本章討論的重點(diǎn)。形，是本章討論的重點(diǎn)。脈沖電路分類：脈沖電路分類：脈沖電路作用：脈沖電路作用：脈沖波形的產(chǎn)生和整形。脈沖波形的產(chǎn)生和整形。脈沖電路脈沖電路構(gòu)成：構(gòu)成： 開(kāi)關(guān)電路開(kāi)關(guān)電路 + RC+ RC電路

2、電路破壞電路的穩(wěn)破壞電路的穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生暫態(tài)。態(tài)，產(chǎn)生暫態(tài)?？刂茣悍€(wěn)態(tài)時(shí)控制暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間的變化規(guī)律。間的變化規(guī)律。脈沖電路與數(shù)字電路的比較：脈沖電路與數(shù)字電路的比較：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)電路（單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）單穩(wěn)態(tài)電路（單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）多諧振蕩（無(wú)穩(wěn)態(tài)）電路多諧振蕩（無(wú)穩(wěn)態(tài)）電路施密特電路（施密特觸發(fā)器）施密特電路（施密特觸發(fā)器）數(shù)字信號(hào)的波形也是一種脈沖電路數(shù)字信號(hào)的波形也是一種脈沖電路脈沖電路側(cè)重脈沖電路側(cè)重波形波形，數(shù)字電路側(cè)重，數(shù)字電路側(cè)重邏輯關(guān)系。邏輯關(guān)系。電容充放電知識(shí)復(fù)習(xí)：電容充放電知識(shí)復(fù)習(xí)：(1) (1) 電容兩端的電壓不能突變，電容兩端的電壓不能突變，VcVc（0 0） VcVc（0 0）， 電容充

3、放電需要時(shí)間，有過(guò)渡過(guò)程，其時(shí)間長(zhǎng)短只與電容充放電需要時(shí)間，有過(guò)渡過(guò)程，其時(shí)間長(zhǎng)短只與 RCRC有關(guān)有關(guān), ,工程上取工程上取33；（2 2）開(kāi)始充放電（換路）瞬間，阻抗很小，相當(dāng)短路；）開(kāi)始充放電（換路）瞬間，阻抗很小，相當(dāng)短路； 充放電結(jié)束，電路處于穩(wěn)態(tài)，充放電結(jié)束，電路處于穩(wěn)態(tài)，C C支路電流為支路電流為0 0，阻抗很大，阻抗很大， 相當(dāng)開(kāi)路；相當(dāng)開(kāi)路； （3 3）簡(jiǎn)單）簡(jiǎn)單RCRC電路中，各處電壓、電流均按指數(shù)規(guī)律變化；電路中，各處電壓、電流均按指數(shù)規(guī)律變化；（4 4）在簡(jiǎn)單）在簡(jiǎn)單RCRC電路中電路中)(tvC= =)(vC- -)(vC)0(vC+ +et)()()0()(lntv

4、vvvtCCCC- - -= =+ +或或1 555定時(shí)器的原理和應(yīng)用定時(shí)器的原理和應(yīng)用 555定時(shí)器是將模擬電路和數(shù)字電路集定時(shí)器是將模擬電路和數(shù)字電路集成于一體的電子器件。它使用方便成于一體的電子器件。它使用方便, ,帶負(fù)載帶負(fù)載能力較強(qiáng)能力較強(qiáng), , 目前得到了非常廣泛的應(yīng)用。目前得到了非常廣泛的應(yīng)用。單定時(shí)器單定時(shí)器雙極型雙極型最后最后3 3位數(shù)位數(shù)555555單極型單極型最后最后4 4位數(shù)位數(shù)75557555雙定時(shí)器雙定時(shí)器雙極型雙極型最后最后3 3位數(shù)位數(shù)556556單極型單極型最后最后4 4位數(shù)位數(shù)75567556型號(hào)：型號(hào)：一、一、 555555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)和基本功能定時(shí)器

5、的電路結(jié)構(gòu)和基本功能 555555定時(shí)器的內(nèi)部電路包括以下幾部分定時(shí)器的內(nèi)部電路包括以下幾部分 : : 兩個(gè)電壓比較器兩個(gè)電壓比較器: : C1C1、C2C2 ; ;一個(gè)基本一個(gè)基本RSRS 觸發(fā)器觸發(fā)器; ; 一個(gè)晶體管一個(gè)晶體管T T；由三個(gè)相等電阻組成的分壓器由三個(gè)相等電阻組成的分壓器; ;一個(gè)反相器等。一個(gè)反相器等。 1. 1.電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)電平電平觸發(fā)端觸發(fā)端電平電平觸發(fā)端觸發(fā)端電壓電壓控制端控制端復(fù)位端復(fù)位端電平有效電平有效放電端放電端4.54.518V18V輸出端輸出端地地v vo o+ + +- - -8 84 45 56 62 27 71 13 31 1R RR RR RR

6、bRbTHTHCOCOTRTRD DQ QQ Q+Vcc+VccR RD D C C1 1C C2 2T T電源電壓范圍電源電壓范圍:4.5V 18V555定時(shí)器的管腳圖定時(shí)器的管腳圖12345678555VCCD TH COGND TRVoRD電電源源放放電電閾閾值值電控電控壓制壓制地地觸觸發(fā)發(fā)輸輸出出復(fù)復(fù)位位2.2.基本功能基本功能vo+-845627131RRRRbTHCOTRDQQ+VccRD C1C2TVcc32Vcc31 三個(gè)電阻構(gòu)成的分壓器給兩個(gè)比較器提供三個(gè)電阻構(gòu)成的分壓器給兩個(gè)比較器提供基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓: : 分別為分別為 和和 。Vcc32Vcc31001導(dǎo)通,01時(shí)0 T

7、 ， VoQ： R vo+-845627131RRRRbTHCOTRDQQ+VccRD C1C2TbTHCOTRD+VccRDvo+-845627131RRRRQQC1C22/3VCC1/3 VCC00011導(dǎo)通,01時(shí)0 T ， VoQ： RD 。、，導(dǎo)通,001101時(shí) 31 ,321 T VoQQ： RD C2C VVVV CCTRCCTH=THCOTRD+VccRDvo+-845627131RRRRQQC1C22VCC/3VCC/311010b狀狀態(tài)態(tài)不不變變。不不變變不不變變、， T VoQQ： RD ,;111時(shí) 31 ,321 C2C VVVV CCTRCCTH=THCOTRD+

8、VccRDuo+-845627131RRRRQQC1C22VCC/32/3V2/3VCCCC時(shí)，時(shí)，VoVo0 0，T T導(dǎo)導(dǎo)通，通，C C放電。放電。V6=VV6=VTHTHV2=VV2=VTRTRVoVoT T2/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0導(dǎo)通導(dǎo)通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/32/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0導(dǎo)通導(dǎo)通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/32/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0導(dǎo)通導(dǎo)通2/

9、3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/32/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0導(dǎo)通導(dǎo)通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC1 1截止截止2/3VCC tvi00vCt0vot 自動(dòng)返回自動(dòng)返回（V VI I1 1）: : 由以上過(guò)程可以由以上過(guò)程可以看出看出 : 每來(lái)一次負(fù)每來(lái)一次負(fù)脈沖脈沖 , vo 便輸出一便輸出一個(gè)正脈沖個(gè)正脈沖,其寬度其寬度 tW 由由 R C 決定決定 。vIvOVCCRCvC0.01uF123487652/3VCCtvi00vC0

10、votttW 輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度t tw wt tw w是是VcVc從從0 0指數(shù)上升到指數(shù)上升到2V2VCCCC/3/3時(shí)所需的時(shí)間時(shí)所需的時(shí)間注意注意: :t tw w寬度的增加，將降低定時(shí)精度和穩(wěn)度。寬度的增加，將降低定時(shí)精度和穩(wěn)度。 t tw w 的范圍為幾秒到幾分鐘。的范圍為幾秒到幾分鐘。2/3VCCtvi00vC0votttW0)0(=+cvCCcVv=)(CCcVtv32)(=t tw wCCCCCCCCCCVVVRCtVVVVRC320ln)()()0()(ln-=-=+1.1RC1.1RC2/3VccvCvI(S)vO 在充電過(guò)程中在充電過(guò)程中v vI I 0 011變

11、化變化,C1=1,C2=0/1,Q,C1=1,C2=0/1,Q保持為保持為1 1，電，電路狀態(tài)不變（路狀態(tài)不變（T T截止，截止，C C保持充電狀態(tài)）。保持充電狀態(tài)）。多次觸發(fā)時(shí)的情況：多次觸發(fā)時(shí)的情況：故該電路為故該電路為不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：電路圖：電路圖：可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器+VccRDvo+-84562713RRRRQQC1C2RCvITbT1可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（續(xù)）可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（續(xù)）+VccRDvo+-84562713RRRRQQC1C2RCvITbT1工作過(guò)程工作過(guò)程b.b.觸發(fā)時(shí)觸發(fā)時(shí): :a.a.穩(wěn)

12、態(tài)時(shí)穩(wěn)態(tài)時(shí): :V VI I=1,T1=1,T1截止截止, ,電路狀態(tài)同電路狀態(tài)同普通單穩(wěn)。普通單穩(wěn)。V VI I=0=0，電路觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，電路觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，VoVo1 1V VI I=0=0期間期間,T1,T1導(dǎo)通導(dǎo)通, ,電容不能充電。電容不能充電。V VI I=1=1后，后， T1T1截止截止, ,電容開(kāi)始充電。電容開(kāi)始充電。可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（續(xù)）可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（續(xù)）+VccRDvo+-84562713RRRRQQC1C2RCvITbT1工作過(guò)程工作過(guò)程（續(xù)）（續(xù)）c.c.重復(fù)觸發(fā)時(shí)重復(fù)觸發(fā)時(shí): :當(dāng)當(dāng)Vc2/3VVc2/3Vcc 2/3Vcc Q=0, Q=0, V VO

13、O=0,=0,恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)， TT導(dǎo)通導(dǎo)通, ,電容放電電容放電單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用一般用于一般用于（產(chǎn)生一定寬度的矩形波）（產(chǎn)生一定寬度的矩形波）（把不規(guī)則的波形轉(zhuǎn)換成寬度、（把不規(guī)則的波形轉(zhuǎn)換成寬度、 幅度都相等的波形）幅度都相等的波形）（把輸入信號(hào)延遲一定時(shí)間后輸出）（把輸入信號(hào)延遲一定時(shí)間后輸出）uo&uiuAuo(a) 電路示意圖(b) 波形圖單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器uououiuAtpuiuotp 555 555定時(shí)器做多諧振蕩器定時(shí)器做多諧振蕩器多諧振蕩器的特點(diǎn)：多諧振蕩器的特點(diǎn)： （1 1）不需外觸發(fā)的自激振蕩器；）不需外觸發(fā)的自激振蕩器； （2 2）無(wú)穩(wěn)定狀

14、態(tài)，均為暫穩(wěn)態(tài)；）無(wú)穩(wěn)定狀態(tài)，均為暫穩(wěn)態(tài)； （3 3）矩形波中含有豐富的高次諧波，習(xí)慣稱多諧振蕩器。）矩形波中含有豐富的高次諧波，習(xí)慣稱多諧振蕩器。外接外接R1,R2,C電路：電路：+VccRDvo+-84562713RRRRbQQC1C2TR1CR2vOVCCR1CvC0.01uF12348765R2 Vcc Vcc通過(guò)通過(guò)R1R1、R2R2向向C C充電充電, ,在在 V VC C 沒(méi)有充電到?jīng)]有充電到 2 2V VCCCC/3 /3 之之 前前, ,V Vo o 保持保持 1 1 不變。不變。 當(dāng)當(dāng)V VC C2 2V VCCCC /3 /3時(shí)時(shí) V Vo o由由1 1翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為 0

15、0 。 T T 導(dǎo)通導(dǎo)通 電容電容C C 經(jīng)經(jīng)R2R2、T T放電。放電。vC0t0tvoVCC /32VCC /3t1t2t3當(dāng)當(dāng)VcVc降至降至V VCCCC /3/3時(shí)，使得時(shí)，使得 V Vo o回到回到 1 1 TT截止截止 電容電容C C 再充電再充電，進(jìn)入循環(huán)進(jìn)入循環(huán) .原理原理VCC/32VCC/3所需的時(shí)間：所需的時(shí)間：3 3/1 1V VCC3 3/ /2 2lnln2 2V VC CR Rt tCCCCw2w2= =0.70.7R R2 2C C第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度t tw1w1 ，VcVc從從V VCCCC/3/3充電上升到充電上升到2V2VCCC

16、C/3/3所需的時(shí)間：所需的時(shí)間：第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度t tw2w2 ，V Vc c從從2V2VCCCC/3/3放電下降到放電下降到 V VCCCC/3/33 3/ /2 23 3/ /1 1lnln) )( (2 21 1V VV VV VV VC CR RR Rt tCCCCCCCCCCCCCCCCw1w1- - -+ += =0.7(0.7(R R+ +R R) )C C2 21 1vOtW2tW1vc占占 空空 比：比：q=tw1/T =(R2+R1)/(2R2+R1)頻頻 率：率：f 1.43/1TR12R2)C(振蕩周期振蕩周期： Ttw1tw2 0.7(R

17、12R2)C電路特點(diǎn)：電路特點(diǎn)：充放電電路分開(kāi)充放電電路分開(kāi)充電路徑：充電路徑：tw1=RACln2放電路徑：放電路徑：tw2=RBCln2占空比：占空比：q=tw1/(tw1+tw2) =RA / (RA+RB) 通過(guò)調(diào)節(jié)通過(guò)調(diào)節(jié)R2R2來(lái)調(diào)節(jié)占空比來(lái)調(diào)節(jié)占空比vOVCCR1C0.01uF12348765R2R3RARB占空比可調(diào)多諧振蕩器占空比可調(diào)多諧振蕩器: : 555 555定時(shí)器做施密特觸發(fā)器定時(shí)器做施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)：施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)：（1 1）雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)；）雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)；（2 2）電平觸發(fā)）電平觸發(fā)電壓達(dá)到某個(gè)值時(shí)電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)；

18、電壓達(dá)到某個(gè)值時(shí)電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)；（3 3）具有滯后電壓傳輸特性）具有滯后電壓傳輸特性回差特性回差特性 （兩次翻轉(zhuǎn)輸入電平不同）；（兩次翻轉(zhuǎn)輸入電平不同）； 電路電路： 2 2，6 6端連在一起作為信號(hào)輸入端端連在一起作為信號(hào)輸入端+VccRDvo+-84562713RRRRQQC1C2vIVcc1 vo1V VI I1/3V2/3V2/3VCCCC時(shí)，時(shí)，C1C1輸出低電平，輸出低電平，C2C2輸出高電平，輸出高電平，V VO O=0=0構(gòu)成構(gòu)成集電集電極開(kāi)極開(kāi)路型路型輸出輸出端。端。Rvi8 46 7 555 3 2 5 1vo1+VCC+VCC1vovCO控制電壓控制電壓調(diào)節(jié)回差調(diào)節(jié)回差vi

19、vott00UT+UT2VCC/3VCC/3工作原理：工作原理：（a a）當(dāng)）當(dāng)V Vi i 0 0 時(shí)，由于比較器時(shí)，由于比較器 C C1 1=1=1、C C2 2=0=0，觸發(fā)器置，觸發(fā)器置 1 1，即，即Q Q1 1、0 0= =Q Q，。升高時(shí)，在未到達(dá)升高時(shí)，在未到達(dá) 2V2Vcccc/3/3以前，以前，的狀態(tài)不會(huì)改變。的狀態(tài)不會(huì)改變。V VO O 1 1V Vi iV VO O 1 1Rvi8 46 7 555 3 2 5 1vo1+VCC+VCC1vovCO控制電壓控制電壓調(diào)節(jié)回差調(diào)節(jié)回差vivott00UT+UT2VCC/3VCC/3（b）vi升高到升高到 2VCC/3 時(shí)，比

20、較器時(shí)，比較器 C1輸出為輸出為 0、C2輸出為輸出為 1，觸發(fā)器置，觸發(fā)器置 0，即，即Q0、1= =Q， vo=0。此后，。此后， vi上升到上升到 VCC，然后再降低，但在未到達(dá)，然后再降低，但在未到達(dá)VCC/3以前，以前，vo0 的狀態(tài)不會(huì)改變。的狀態(tài)不會(huì)改變。（a）當(dāng)）當(dāng) vi0 時(shí)，由于比較器時(shí)，由于比較器 C1=1、C2=0，觸發(fā)器置，觸發(fā)器置 1，即，即 Q1、0= =Q，vo1。vi升高時(shí)，在未到達(dá)升高時(shí)，在未到達(dá) 2VCC/3 以前，以前， vo1 的狀態(tài)不會(huì)改變。的狀態(tài)不會(huì)改變。Rvi8 46 7 555 3 2 5 1vo1+VCC+VCC1vovCO控制電壓控制電壓調(diào)

21、節(jié)回差調(diào)節(jié)回差vivott00UT+UT2VCC/3VCC/3（c）vi下降到下降到 VCC/3 時(shí)，比較器時(shí)，比較器 C1輸出為輸出為 1、C2輸出為輸出為 0，觸發(fā)器置，觸發(fā)器置 1，即即 Q1、0= =Q，vo=1。此后，。此后，vi繼續(xù)下降到繼續(xù)下降到 0，但，但 vo1 的狀態(tài)的狀態(tài)不會(huì)改變。不會(huì)改變。（b）vi升高到升高到 2VCC/3 時(shí)，比較器時(shí)，比較器 C1輸出為輸出為 0、C2輸出為輸出為 1，觸發(fā)器置，觸發(fā)器置 0，即，即Q0、1= =Q， vo=0。此后，。此后， vi上升到上升到 VCC，然后再降低，但在未到達(dá)，然后再降低，但在未到達(dá)VCC/3以前，以前，vo0 的狀

22、態(tài)不會(huì)改變。的狀態(tài)不會(huì)改變。（a）當(dāng)）當(dāng) vi0 時(shí)，由于比較器時(shí)，由于比較器 C1=1、C2=0，觸發(fā)器置，觸發(fā)器置 1，即，即 Q1、0= =Q，vo1。vi升高時(shí)，在未到達(dá)升高時(shí)，在未到達(dá) 2VCC/3 以前，以前， vo1 的狀態(tài)不會(huì)改變。的狀態(tài)不會(huì)改變。下限閾值電壓下限閾值電壓vovi(b)(b)邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)(a)(a)傳輸特性傳輸特性VTVT+上限閾值電壓上限閾值電壓回差電壓（滯后電壓）回差電壓（滯后電壓）： VT+=2/3VCC; VT-=1/3VCCVT VTVT =1/3VCCvIvO在在7 7腳外接一電阻，并與腳外接一電阻，并與V VCC1CC1 相連，相連， v vO

23、 O=1=1時(shí)，時(shí)，v vO1O1=0; =0; v vO O=0=0時(shí)，時(shí)，v vO1O1=V=VCC1CC1， 可以實(shí)現(xiàn)電平移動(dòng)?？梢詫?shí)現(xiàn)電平移動(dòng)。在在5 5腳上加控制電壓腳上加控制電壓V VCOCO可以改變可以改變V VT+T+,V,VT- T- ， 以調(diào)節(jié)回差電壓的大小以調(diào)節(jié)回差電壓的大小Rvi8 46 7 555 3 2 5 1vo1+VCC+VCC1vovCO控制電壓控制電壓調(diào)節(jié)回差調(diào)節(jié)回差說(shuō)明：說(shuō)明：施密特觸發(fā)器的應(yīng)用：施密特觸發(fā)器的應(yīng)用：波形變換波形變換三角波、正弦波變換成方波三角波、正弦波變換成方波vItvOtVT+VT-VT+VT-vItvOt正弦波正弦波方波方波三角波三角

24、波方波方波調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)V VT+T+,V,VT-T-可以改變寬度可以改變寬度波形整形波形整形消除噪聲干擾消除噪聲干擾vItvOtVT+VT-vItvOtVT+VT-回差電壓比較小回差電壓比較小回差電壓比較大回差電壓比較大 幅度鑒別幅度鑒別vItvOtVT+VT-可以調(diào)節(jié)可以調(diào)節(jié)V VT+T+作為鑒別門限作為鑒別門限構(gòu)成多諧振蕩器構(gòu)成多諧振蕩器1vIvO2 2 集成門構(gòu)成的脈沖電路集成門構(gòu)成的脈沖電路一、一、 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器RC不同接法不同接法微分型微分型積分型（沒(méi)有正反饋，波形不好）積分型（沒(méi)有正反饋，波形不好）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vO1vO2G2G1vIvR由由與

25、非門與非門和和RC 微分電路微分電路構(gòu)成，二個(gè)與非門首尾構(gòu)成，二個(gè)與非門首尾相接交叉耦合，相接交叉耦合， RC 為定時(shí)元件。為定時(shí)元件。窄脈沖觸發(fā)窄脈沖觸發(fā)RRoff(1)(1)電路構(gòu)成電路構(gòu)成: :vo1vo2RCvivR(a)(a)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)v vI I=1,=1,無(wú)觸發(fā)，無(wú)觸發(fā)，電路處于穩(wěn)態(tài)，電路處于穩(wěn)態(tài)，v vO1O1=0=0，v vO2O2=1=1v vC C00=1=0=1=0vO1vO2G2G1vIvRvIvO1vRvO2（2 2）工作原理：）工作原理：RRoffvIvO1vRvO2(b) 外加觸發(fā)信號(hào)外加觸發(fā)信號(hào)vI=0vO1=1,電容電壓不能突變電容電壓不能突變vR=1 vO2

26、=0進(jìn)入進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)vO2=0 vO1=1vO2=0形成正反饋，自鎖，形成正反饋，自鎖，vI即使為即使為1也不影響也不影響=0=1=1=0vO1vO2G2G1vIvR(c) 自動(dòng)返回自動(dòng)返回=1電容電容C C按指數(shù)上充電，按指數(shù)上充電，v vR R按指數(shù)逐漸降低；按指數(shù)逐漸降低；vO1vO2G2G1vIvRvIvO1vRvO2VTH當(dāng)當(dāng)v vR R 下降到達(dá)門電路下降到達(dá)門電路閾值電壓（閾值電壓（1.4V1.4V）時(shí)，電路狀態(tài)將發(fā)生翻時(shí)，電路狀態(tài)將發(fā)生翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)v vI I即使恢復(fù)為高電平，由即使恢復(fù)為高電平，由于電路中的正反饋，輸出于電路中的正反饋，輸出仍能維持。仍能維持。v vR R下降，

27、電路狀態(tài)改變下降，電路狀態(tài)改變v vR R下降下降vO2=1vO1=0電容電壓不能突變電容電壓不能突變v vC C=V=VTH TH v vR R下降下降V VvIvO1vRvO2VTHvO1vO2G2G1vIvR(d) 恢復(fù)穩(wěn)態(tài)恢復(fù)穩(wěn)態(tài)電容放電，電容放電，v vC C恢復(fù)恢復(fù)電路恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)電路恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)v vI I=1=1v vO1O1=0=0v vO2O2=1=1v vR R=0=0vO1vO2G2G1vIvRvIvO1vRvO2VTHG1G1的輸出電阻的輸出電阻vRvO2tWVTH7 . 00ln- -= =tW=0.7（R R 0）CvO1vO2G2G1vIvRvRvO1RR00（RR

28、0）CtW= =)()(lntvvRR- -(vR- -)0(vR+ +（RR0）C- -RR R 0VOH(3) (3) 輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度t tW WVTH（RR0）C取取VOH3.6V3.6V R=330 R 0=100tre)()()0()(lntvvvvRCtRRRR- - - - = =+ +一般認(rèn)為經(jīng)過(guò)（一般認(rèn)為經(jīng)過(guò)（35)RC時(shí)間，時(shí)間，電容已經(jīng)放電完畢即電容已經(jīng)放電完畢即最大工作頻率：最大工作頻率：reWMAXttTf+ += = =11vO2(4)(4)恢復(fù)時(shí)間恢復(fù)時(shí)間t treretre=(35)RC（1 1）微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路適于窄脈沖觸發(fā)，若寬脈沖）微分型單

29、穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路適于窄脈沖觸發(fā)，若寬脈沖觸發(fā)，輸入端另加微分電路觸發(fā)，輸入端另加微分電路說(shuō)明說(shuō)明：（2 2）微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器窄脈沖觸發(fā)，容易引起誤動(dòng)作；）微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器窄脈沖觸發(fā)，容易引起誤動(dòng)作；電路中有正反饋，所以輸出的邊沿比較好。電路中有正反饋，所以輸出的邊沿比較好。vdvi( (R Rd dR Ronon) )CdRdvo1vo2RC(Vi)vR( (RRRRoffoff) )不被再次觸發(fā)不被再次觸發(fā)tWtWtWtW被再次觸發(fā)被再次觸發(fā)2. 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：分類分類可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)(被觸發(fā)狀態(tài)被觸發(fā)狀態(tài))中，

30、不受觸中，不受觸發(fā)輸入影響，只有返回穩(wěn)態(tài)后才可以被再發(fā)輸入影響，只有返回穩(wěn)態(tài)后才可以被再次觸發(fā)次觸發(fā)電路在暫穩(wěn)態(tài)中仍然可以接受輸入，可以電路在暫穩(wěn)態(tài)中仍然可以接受輸入，可以被重復(fù)觸發(fā)，每觸發(fā)一次，電路暫穩(wěn)態(tài)會(huì)被重復(fù)觸發(fā)，每觸發(fā)一次，電路暫穩(wěn)態(tài)會(huì)繼續(xù)保持繼續(xù)保持tW。74121(74121(單單) )74221(74221(雙雙) )74122(74122(單單) )74123(74123(雙雙) ) B=1 B=1時(shí)時(shí) A:10A:10Q QNCNCA A1 1A A2 2B BQ QGNDGNDVCCVCCNCNCNCNCNCNCR Rextext/C/CextextC CextextR R

31、intintA A1 1,A,A2 2,B,B觸發(fā)輸入觸發(fā)輸入Q, Q Q, Q 輸出輸出R Rextext/C/Cextext,C,Cextext,R,Rintint外接電阻外接電阻/ /電容電容/ /內(nèi)接電阻引腳內(nèi)接電阻引腳0XX01111110X11100XX1010X101X0QQBA2A1(1)(1)功能表功能表 A A有有0 0時(shí)時(shí) B:01B:01(2)(2)電路電路(3)(3)原理原理穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)01:03101:=G7V ZZG5ZGG4 R又又假假設(shè)設(shè)Q Q回回到到穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài) G5G61017=+=Q,QG穩(wěn)態(tài)信號(hào)：穩(wěn)態(tài)信號(hào)：Z0，VR1，G3110=Q Q (3)(3)原理原理

32、( (續(xù)續(xù)1)1)進(jìn)進(jìn)入入暫暫態(tài)態(tài)時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)外外觸觸發(fā)發(fā)信信號(hào)號(hào)使使01:=Q Q G6 G5 Z 觸發(fā)翻轉(zhuǎn)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)11010(3)(3)原理原理( (續(xù)續(xù)2)2)0G50G31G4 = 0Q延時(shí)返回延時(shí)返回翻轉(zhuǎn)后翻轉(zhuǎn)后:至此使至此使G5完成了一個(gè)窄脈沖輸出（完成了一個(gè)窄脈沖輸出（6級(jí)門延時(shí)）。級(jí)門延時(shí)）。0G7G6=VVCVccR4 . 10充充電電，當(dāng)當(dāng)向向回回到到穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)= 1G6 0G50G710QQ110101000101(4)(4)觸發(fā)方式觸發(fā)方式為使為使 Z可為：可為：B B1 1時(shí)，時(shí)，A1A2A1A21111變?yōu)橛凶優(yōu)橛? 0 A1A2A1A2有有0 0時(shí)，時(shí)，B B由由0 0

33、變變1 1。VccVccA1A1A2A2B BZ Z(5)(5)定時(shí)參數(shù)定時(shí)參數(shù)R：內(nèi)接：內(nèi)接2K 外接外接1.440KC：外接：外接10Pf10ftW0.7RC 外接電容接在外接電容接在1010，1111引腳引腳(C(Cextext, R, Rextext/C/Cextext) )之間，之間，如果如果C C有極性，正極接有極性，正極接1010腳腳(C(Cext)ext) 如如果使用外部電阻果使用外部電阻(1.4(1.440k)40k)，電阻兩端分別接，電阻兩端分別接11,1411,14腳腳(R(Rextext,VCC),VCC)(6)元件連接元件連接:如果使用內(nèi)部電阻如果使用內(nèi)部電阻(2k)

34、(2k)，把，把9 9引腳引腳(R(Rintint) )接接V VCCCC。(7)應(yīng)用應(yīng)用:整形、定時(shí)、延時(shí)。整形、定時(shí)、延時(shí)。0XX011QQBA2A1外接電阻外接電阻內(nèi)部電阻內(nèi)部電阻二、多諧振蕩器二、多諧振蕩器 一種自激振蕩電路，無(wú)需外界觸發(fā)即可產(chǎn)生一定頻率和一種自激振蕩電路，無(wú)需外界觸發(fā)即可產(chǎn)生一定頻率和幅值的矩形脈沖或方波。沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)幅值的矩形脈沖或方波。沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)無(wú)穩(wěn)態(tài)電路。無(wú)穩(wěn)態(tài)電路。方波含有很多高次諧波分量，稱為多諧振蕩器。方波含有很多高次諧波分量，稱為多諧振蕩器。方波輸出方波輸出由數(shù)字邏輯器件由數(shù)字邏輯器件( (邏輯門電路）完成；邏輯門電路）完成；一定頻率一定頻率由延時(shí)電路

35、由延時(shí)電路(RC(RC充放電回路）完成；充放電回路）完成；自動(dòng)進(jìn)入振蕩狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)入振蕩狀態(tài)由反饋回路完成。由反饋回路完成。1. CMOS自激多諧振蕩器自激多諧振蕩器(1)(1)電路構(gòu)成電路構(gòu)成vO2G1G1G2G2vO1RC1 11 1由由2 2個(gè)個(gè)CMOSCMOS反反相器和外接相器和外接RCRC組成。組成。 CMOSCMOS反相器反相器內(nèi)置保護(hù)二極管。內(nèi)置保護(hù)二極管。VDD+V+V+VC可變范圍可變范圍(2)(2)工作原理工作原理( (僅分析穩(wěn)定工僅分析穩(wěn)定工作時(shí)的狀態(tài)）作時(shí)的狀態(tài)）設(shè)設(shè): :反相器翻轉(zhuǎn)反相器翻轉(zhuǎn)門坎電平為門坎電平為V VTHTH1/2V1/2VDDDD設(shè)設(shè)Vo1=1,Vo2

36、=0:Vo1=1,Vo2=0:暫態(tài)暫態(tài)V VDDDDV1 R C V4V1 R C V4向向C C充電。充電。當(dāng)當(dāng)V VC C上升使上升使V VC CV VTHTH 電路翻轉(zhuǎn)電路翻轉(zhuǎn), Vo1, Vo1、Vo2Vo2 。 Vo1=0,Vo2=1:Vo1=0,Vo2=1:暫態(tài)暫態(tài)V VDDDDV3 C R V2V3 C R V2向向C C反向充電。反向充電。當(dāng)當(dāng)V VC C下降使下降使V VC CV VTHTH 電路翻轉(zhuǎn)電路翻轉(zhuǎn),Vo1,Vo1、Vo2Vo2電路回到電路回到暫態(tài)暫態(tài)。(3)(3)工作波形工作波形t=0t=0時(shí)刻接通電源，時(shí)刻接通電源，C C未充電；未充電；V VC C=0=0，V

37、 VO1O1= =V VDD DD , , V VO2O2=0;=0;第一暫穩(wěn)態(tài)第一暫穩(wěn)態(tài); ;VDDVTHVCvO1vO2VDDVDDV VO1O1高電平，高電平，V VO2O2低電平，通低電平，通過(guò)過(guò)R R向向C C充電充電, , V VC C電壓逐漸升高電壓逐漸升高. .VO2G1G1G2G2VO1VcVcRC11VDD+VTHVDDVTHvIvO1vO2VDDVDD 當(dāng)當(dāng)V VC C上升至上升至V VTHTH時(shí)時(shí), ,門電路門電路G1G1發(fā)生狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，發(fā)生狀態(tài)翻轉(zhuǎn)， V VO1O1=0 =0 , ,V VO2O2=V=VDDDD電容兩端電壓不能突變電容兩端電壓不能突變 V VC C=V

38、=VTH TH 突變成突變成V VC C= =V VDDDD+ +V VTHTHV VC C應(yīng)該上升到應(yīng)該上升到1.5V1.5VDDDD，但是由于保護(hù)二極管的作用，但是由于保護(hù)二極管的作用， V VC C不能上不能上升那么高，僅到達(dá)升那么高，僅到達(dá)V VDDDD+V+V+ +VDD+V+(3)(3)工作波形工作波形( (續(xù)續(xù)1)1)VO2G1G1G2G2VO1VcVcRC11VDD+V+VDDVTHvIvO1vO2VDDVDDVDD+V+V VO1O1=0,V=0,VO2O2=VDD,=VDD, 電容通過(guò)電容通過(guò)R R放電并反向充電放電并反向充電 V VC C電壓逐漸下降。電壓逐漸下降。 第二

39、暫穩(wěn)態(tài)第二暫穩(wěn)態(tài); ;(3)(3)工作波形工作波形( (續(xù)續(xù)2)2)VO2G1G1G2G2VO1VcVcRC11當(dāng)當(dāng)V VC C下降到下降到V VTHTH, ,門電路門電路G1G1再次發(fā)生狀態(tài)變化再次發(fā)生狀態(tài)變化 V VO1O1=V=VDDDD, , V VO2O2=0=0此時(shí)此時(shí)V VC C =V=VDDDD-V-VTHTH, ,電容電壓不能突變電容電壓不能突變 V VC C =V=VTHTH-V-VDDDDVDDVTHvIvO1vO2VDDVDDVDD+V+ V VC C應(yīng)該下降到應(yīng)該下降到-1/2V-1/2VDDDD, , 由于保護(hù)二極管的作用，由于保護(hù)二極管的作用，V VC C只能只能

40、下降到下降到-V-V- -V-1/2VTHVO2G1G1G2G2VO1VcVcRC11(3)(3)工作波形工作波形( (續(xù)續(xù)3)3) V VC C =-V=-V- - V VO1O1=VDD=VDD V VO2O2=0,=0,回到第一暫穩(wěn)態(tài)，回到第一暫穩(wěn)態(tài)， 電路繼續(xù)持續(xù)翻轉(zhuǎn)、振蕩。電路繼續(xù)持續(xù)翻轉(zhuǎn)、振蕩。VDDVTHvcvO1vO2VDDVDDVDD+V+-V-(3)(3)工作波形工作波形( (續(xù)續(xù)4)4)VO2G1G1G2G2VO1VcVcRC11(4)(4)振蕩頻率計(jì)算振蕩頻率計(jì)算：VDDVTHvCvO2VDDVDD+V+-V-t1t2T1T2RCRC電路的瞬態(tài)響應(yīng)：電路的瞬態(tài)響應(yīng)：eR

41、CtccccVVVtV-+-+=)()0()()()()()0()(lntvvvvRCtcccc-=+VO2G1G1G2G2VO1VcVcRC11VO1VCRCT T1 1: : t t1 1為時(shí)間起點(diǎn)為時(shí)間起點(diǎn)0 0+ +；T T2 2: : t t2 2為時(shí)間起點(diǎn)為時(shí)間起點(diǎn)0 0+ + ；計(jì)算計(jì)算T1T1： VC(0(0+ +)=-V)=-V- - VC(T(T1 1)=V)=VTHTH VC()=V()=VDDDDVDDVTHvCvO2VDDVDD+V+-V-t1t2T1T2THDDDDTHDDDDccccVVVVRCVVVVRCTvvvvRCT-+=-=-=-+ln)(ln)()()0

42、()(ln11=VDDvO2=0VO1VCRC(4)(4)振蕩頻率計(jì)算振蕩頻率計(jì)算( (續(xù)續(xù)1)1) ：計(jì)算計(jì)算T2T2： VC()=0()=0 VC(T(T2 2)=V)=VTHTH VC(0(0+ +)=V)=VDDDD+V+V+ +VDDVTHvIvO2VDDVDD+V+-V-t1t2T1T2vO1=0vO2=VDDvIRCTHDDTHDDccccVVVRCVVVRCTvvvvRCT+=-+-=-=+ln0)(0ln)()()0()(ln22(4)(4)振蕩頻率計(jì)算振蕩頻率計(jì)算( (續(xù)續(xù)2)2) ：+-+=+-+=+=+-+-THDDTHDDDDTHDDTHDDDDVVVVVVVRCVVVRCVVVVRCTTTlnlnln21VV+ +, V, V- -的值為保護(hù)二極管的正向?qū)妷旱闹禐楸Ｗo(hù)二極管的正向?qū)妷? ,大約為大約為0.7V,0.7V,相對(duì)于相對(duì)于V VDDDD可以忽略不計(jì)可以忽略不計(jì), ,對(duì)對(duì)CMOSCMOS門電路：門電路：V VTHTH=1/2V=1/2VDDDDRCRCVVRCVVVVVRCTTHDDTHDDTHDDDD4.14lnlnln2 = = = = - -= =(4)(4)振蕩頻率計(jì)算振蕩頻率計(jì)算( (續(xù)續(xù)3)3) ：2.2.石英晶體多諧振