數(shù)字邏輯電路脈沖信號的產(chǎn)生與整形2剖析PPT教案

1、數(shù)字邏輯電路脈沖信號的產(chǎn)生與整形數(shù)字邏輯電路脈沖信號的產(chǎn)生與整形2剖剖析析 9.4單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器9.4.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特性和符單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特性和符號號單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特性具有如下的顯著特點：（1）有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)第1頁/共27頁單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可分為不可重復(fù)觸發(fā)型和可重復(fù)觸發(fā)型。暫穩(wěn)態(tài)期間如再次被觸發(fā)，對原的邏輯符號和波形圖。其中，Q1是不可重復(fù)觸發(fā)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出波形；Q2是可重復(fù)觸發(fā)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出波形。 由于具備這些特點，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被廣泛應(yīng)用于脈沖整形（把不規(guī)則的波形轉(zhuǎn)換成寬度、幅度都符合要求的脈沖）、延時（產(chǎn)生滯后于觸發(fā)脈沖的輸出脈沖）以及定時（產(chǎn)生固定時間寬度的

2、脈沖信號）等場合。 第2頁/共27頁第3頁/共27頁9.4.2用用555定時器構(gòu)定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的方法成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的方法第4頁/共27頁當(dāng)?shù)碗娖接|發(fā)信號 UI到來時，TR端的電壓低于CCV31， 從 555定時器功能表可以看出，此時不管高觸發(fā)端電壓為何值，定時器輸出 UO為高電平，同時 DIS 和地之間的放電管截止，電源通過 R 對C 充電，在電容 C 充電期間，輸出 UO保持為高電平，此為暫穩(wěn)態(tài)。 隨著充電的不斷進行，TH端電位逐漸上升。當(dāng) TH端電位上升到CCV32時，即觸發(fā)端 TH 電壓高于CCV32，從 555 定時器功能表可以看出，555 定時器輸出 UO由高電平變?yōu)榈碗娖剑?/p>

3、放電管導(dǎo)通，電容 C 通過放電管放電，電路返回到穩(wěn)態(tài)。 第5頁/共27頁第6頁/共27頁從上面的分析可以知道，電路保持一種穩(wěn)定狀態(tài) （低電平狀態(tài)）不變，當(dāng)觸發(fā)信號到來時，電路馬上轉(zhuǎn)變成另一種狀態(tài)（高電平狀態(tài)） ， 但這種狀態(tài)不穩(wěn)定， 一段時間后， 電路又自動返回到原狀態(tài) （低電平狀態(tài)） ，這就是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。忽略三極管的飽和壓降，則 UC從零電平上升到CCV32的時間，即為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出脈沖寬度Wt： RC1 . 13lnRCtW 由以上分析可知，這種單穩(wěn)態(tài)電路為不可重復(fù)觸發(fā)器，要求輸入觸發(fā)脈沖寬度一定要小于tW。當(dāng)輸入觸發(fā)脈沖寬度大于tW時，要在輸入端加RC微分電路。若觸發(fā)脈沖是周期性的

4、，則其周期應(yīng)大于tW。 第7頁/共27頁2.用于定時用于定時 利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器脈沖寬度取決于電路元件R和C，且輸出脈沖寬度一定的特點，可以實現(xiàn)電路定時。圖9-15所示是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成的定時電路和其相應(yīng)的工作波形。UC是與門G開通與否的控制信號。當(dāng)UC為高電平時，門G開通，信號UB通過門G輸入；當(dāng)UC為低電平時，門G關(guān)閉，UB不能輸出。通過計算在tW時間內(nèi)與門輸出脈沖的個數(shù)可得到定時時間。 第8頁/共27頁圖9-15單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成的定時電路和工作波形 第9頁/共27頁3.用于脈沖延遲用于脈沖延遲在數(shù)字系統(tǒng)中，有時要求將某個脈沖寬度1T = 1WT 1.1R1C1 ，0T = 2WT 1.1R

5、2C2 圖9-16單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成的脈沖延時電路 第10頁/共27頁F7 .33k271 . 111 . 1RtCW從而可取標(biāo)稱值為33F。 第11頁/共27頁9.5多諧振蕩器多諧振蕩器9.5.1多諧振蕩器的工作原理多諧振蕩器的工作原理圖9-18所示電路是對稱式多諧振蕩器的典型電路，它是由兩第12頁/共27頁第13頁/共27頁1 IU 1OU 2IU 2OU 使UO1迅速跳變?yōu)榈碗娖?，UO2迅速跳變?yōu)楦唠娖?，電路進入第一個暫穩(wěn)態(tài)。同時，電容C1開始充電而C2開始放電。因為C1同時經(jīng)RF1和RF2兩條支路充電，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： 2I

6、U 2OU 1 IU 1OU 第14頁/共27頁從而使 UO2迅速跳變至低電平而UO1迅速跳變至高電平， 電路進入第二個暫穩(wěn)態(tài)。同時，C2開始充電而 C1開始放電。由于電路的對稱性，這一過程和上面所述 C1充電、C2放電的過程完全對應(yīng)，當(dāng) UI1上升到 UTH時電路又將迅速地返回 UO1為低電平而 UO2為高電平的第一個暫穩(wěn)態(tài)。因此，電路沒有穩(wěn)態(tài)，只能不停地在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間往復(fù)振蕩，在輸出端產(chǎn)生矩形輸出脈沖。 第15頁/共27頁第16頁/共27頁9.5.2石英晶體多諧振石英晶體多諧振蕩器蕩器由于在RC振蕩器中，決定振蕩頻率的主要因素是電路的定時元件RC率穩(wěn)定性提高到10-610-8。高質(zhì)量的石

7、英晶體振蕩器，其晶片置于恒溫盒中，其頻率穩(wěn)定性可達(dá)10-11，足以滿足大多數(shù)數(shù)字系統(tǒng)對頻率穩(wěn)定度的要求。目前家用電子鐘表幾乎都采用具有石英晶體諧振器的方波發(fā)生器，由于它的頻率穩(wěn)定性高，所以走時準(zhǔn)確，在通常的氣溫條件下，很容易保證每天的精度誤差小于0.5s。 第17頁/共27頁由石英晶體的電抗頻率特性可知，當(dāng)外加電壓的頻率為諧振頻率f0時，石英晶體的阻抗最小，所以和C1、C2構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)，形成正反饋，振蕩頻率約等于晶體頻率，與外接電阻、電容無關(guān)，所以這種電路振蕩頻率的穩(wěn)定度第18頁/共27頁第19頁/共27頁9.5.3用用555定時器構(gòu)定時器構(gòu)成多諧振蕩器的方法成多諧振蕩器的方法圖9-21 用5

8、55構(gòu)成多諧振蕩器電路第20頁/共27頁圖9-22 多諧振蕩器的波形圖第21頁/共27頁電路接通電源后，由于 C端電壓不能突變，555 處于置位狀態(tài)，輸出端為高電平，內(nèi)部放電管截止。通過 R1、R2對 C 充電，TR電位隨 C 端電壓上升。當(dāng) C上的電壓達(dá)到CCV32閾值電平時，比較器C1翻轉(zhuǎn)，使 RS 觸發(fā)器置位，經(jīng)緩沖級 G3倒相，輸出呈低電平。此時放電管V 飽和導(dǎo)通，電容C 經(jīng) R2和 V管放電。電容 C 放電所需時間為： CR7 . 02lnCRt22WL 第22頁/共27頁當(dāng)電容 C 放電至CCV31時，比較器 C2翻轉(zhuǎn)，RS 觸發(fā)器復(fù)位，經(jīng)反相后，使輸出端呈高電平，V 管截止，VCC又將通過 R1、R2對 C充電，當(dāng)充電至CCV32時，觸發(fā)器又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如此周而復(fù)始產(chǎn)生振蕩，在輸出端就可得到一個周期性的方波。工作波形圖見圖 9-22。電容 C 的充電時間為： C)RR(7 . 02lnC)RR(t2121WH