zch09脈沖波形的產(chǎn)生與變換xp

1、18 脈沖波形的產(chǎn)生與變換8.4 多諧振蕩器（由CMOS門）8.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.2 施密特觸發(fā)器（由CMOS門）8.1 555定時(shí)器及其應(yīng)用 2多諧振蕩器 -用于產(chǎn)生脈沖單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器-用于脈沖波形的變換和定時(shí)施密特觸發(fā)器-用于脈沖波形的變換，尤其是 將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字波形8 脈沖波形的產(chǎn)生與變換3 教學(xué)基本要求正確理解多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器的電路組成及工作原理。掌握多諧、單穩(wěn)、施密特電路的邏輯功能及主要指標(biāo)計(jì)算。掌握555定時(shí)器的工作原理。掌握由555定時(shí)器組成的多諧、單穩(wěn)、施密特電路工作原理及外接參數(shù)及電路指標(biāo)的計(jì)算。8 脈沖波形的產(chǎn)生與變換48.1 555定時(shí)器及其應(yīng)用

2、 *8.1.1 555定時(shí)器8.1.2 定時(shí)器應(yīng)用舉例 電路的組成二、 用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 一、 用555定時(shí)器組成多諧振蕩器 三、 用555定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器 工作原理 555定時(shí)器是一種應(yīng)用方便的中規(guī)模集成電路,只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器。廣泛用于信號的產(chǎn)生、變換、控制與檢測。 5 8.1.1 555定時(shí)器 電路的組成 工作原理導(dǎo)通00截止11導(dǎo)通01保持1保持截止禁止1閾值vI1觸發(fā)vI2復(fù)位RD輸出vO放電T101010110016 8.1.1 555定時(shí)器一、 多諧振蕩器電路1、電路的組成 ；2、工作原理 ；3、技術(shù)指標(biāo)7 一、 用555

3、定時(shí)器組成多諧振蕩器 8.1.2 定時(shí)器應(yīng)用R1R2v 2 3 VCC 1 3 VCC vC 0 t1 t2 tPLtPHtPL=R2C1n20.7R2C tpH = (R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C 不變不變導(dǎo)通0截止1導(dǎo)通0 T VOVI2VI1輸 出輸 入截止導(dǎo)通8 一、 用555定時(shí)器組成多諧振蕩器 8.1.2 定時(shí)器應(yīng)用v 2 3 VCC 1 3 VCC vC 0 t1 t2 tPLtPHtPL=R2C1n20.7R2C tpH = (R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C 9tPL=RBC1n20.7RBC tpH = RAC1n20.7RAC 占空比可調(diào) 用555

4、定時(shí)器組成多諧振蕩器 8.1.2 定時(shí)器應(yīng)用舉例10 8.1.2 定時(shí)器應(yīng)用三、 施密特電路1、電路的組成 ；2、工作原理 ；3、技術(shù)指標(biāo)11 8.1.3 定時(shí)器應(yīng)用舉例 用555定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器 不變不變導(dǎo)通0截止1導(dǎo)通0 T VOVI2VI1輸 出輸 入013VCC23VCCvIvOVOH128.1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器二、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路1、電路的組成 ；2、工作原理 ；3、技術(shù)指標(biāo)13 t vO VOH o vI o t vC o 1 3 VCC 2 3 VCC t t2 t1 0 8.1.2 定時(shí)器應(yīng)用C1_C2+不變不變導(dǎo)通0截止1導(dǎo)通0 T VOVI2VI1輸 出輸 入b、當(dāng)輸入信

5、號下降沿到達(dá)時(shí), 電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) C1+tWtw=RC1n31.1RC c、電容放電, 電路自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài) 1、工作原理142、用555定時(shí)器組成可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)，即心電信號檢測器55576218435RR1CT+-vovIVCC0.01 F8.1.2 定時(shí)器應(yīng)用*電容器上電壓大于2VCC/3、RSFF置0，電路輸出為0，電容器放電為0， 。 158.4 多諧振蕩器 組成特點(diǎn): 開關(guān)電路 - 如門電路、電壓比較器等，產(chǎn)生高、低電平； 反饋延遲環(huán)節(jié) -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態(tài)； 多諧振蕩器是一種自激振蕩器， 電路在接通電源后，無需外加觸發(fā)信號就能產(chǎn)生一定頻率和幅值的矩形波、脈

6、沖波或方波。 無穩(wěn)態(tài)：輸出 Q 從0、1、0，兩個(gè)狀態(tài)都是暫穩(wěn)。開關(guān)電路 延時(shí)環(huán)節(jié)8.4.1 門電路組成的多諧振蕩器8.4.2 石英晶體振蕩器 電路的組成及工作原理 振蕩周期的計(jì)算16附： CMOS反相器的傳輸特性iD+VDDB1G1D1S1+uI -uOTNTPB2D2S2G2VSSABCDEFUTNVDDUTHUTP0uO /VuI /V轉(zhuǎn)折電壓閾值電壓：UTH閾值電壓:UTH =0.5( VDD)17 8.4.1 門電路組成的多諧振蕩器 1. 電路組成及工作原理圖9.1.1 由CMOS門電路組成的多諧振蕩器VC 組成特點(diǎn): 開關(guān)電路 - 如門電路、電壓比較器等，產(chǎn)生高、低電平； 反饋延遲

7、環(huán)節(jié) -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態(tài)；01010118 8.4.1 門電路組成的多諧振蕩器 1. 電路組成及工作原理VC設(shè)vI = 0, vo1=1, vo2=0010vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0vI vTH vo1 vo2(1) 第一暫穩(wěn)態(tài)及電路的翻轉(zhuǎn) 101進(jìn)入 第二暫穩(wěn)態(tài) 19 8.4.1 門電路組成的多諧振蕩器 1. 電路組成及工作原理VC010vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0vI vTH vo1 vo2(1) 第一暫穩(wěn)態(tài)及電路的翻轉(zhuǎn) 101(2) 第二暫穩(wěn)態(tài)及電路的翻轉(zhuǎn) 回到 第一暫穩(wěn)態(tài) 2. 振蕩周期T的計(jì)算TT2T120 2. 振

8、蕩周期T的計(jì)算vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0TT2T1T=T1(充電)+T2(放電) 8.4.1 門電路組成的多諧振蕩器TRC1n41.4RC 周期T取決于RC 和 Vth，頻率穩(wěn)定性較差。 21工作原理： 8.4.2 石英晶體振蕩器特點(diǎn)：頻率穩(wěn)定，精度高。1. 符號和選頻特性符號當(dāng) f = f0 時(shí),電抗 X = 0fXf0電感性電容性2. 石英晶體多諧振蕩器1. 反相器靜態(tài)工作在轉(zhuǎn)折區(qū)（放大）2. 石英晶體 X = 0, 回路構(gòu)成正反饋;電阻取值范圍：TTL反相器：R1= R2 = 0.7 2 kCMOS反相器：R1= R2 =10 100 M223. CMOS 石英晶體多

9、諧振蕩器為保證 CMOS 反相器靜態(tài)時(shí)工作在轉(zhuǎn)折區(qū)，偏置電阻RF 取值為 :RF =10 100 MC1RFC2uo11100 M20 pF5 50 pF f0 8.4.2 石英晶體振蕩器4. 秒信號發(fā)生器RC1C211C1C1C1C1FF0FF1FF14FF15Q0Q1Q14Q15T觸發(fā)器32768 Hz16384 Hz1 Hz2 Hz23 石英晶體振蕩器應(yīng)用248.2 施密特觸發(fā)器 8.2.1 門電路組成的施密特觸發(fā)器 8.2.2 集成施密特觸發(fā)器 8.2.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用工作特點(diǎn)： 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，當(dāng)輸入信號達(dá)到某一定電壓值時(shí)，輸出電壓會(huì)發(fā)生突變

10、。 電路有兩個(gè)閾值電壓。 輸入信號增加和減少時(shí)，電路的閾值電壓不同，電路具有如下圖所示的傳輸特性 。vovIvovI遲滯比較器25普通反相器和施密特反相器的比較AY1普通反相器uAUTHuY?TTL：1.4 VCMOS：施密特反相器AYuAUT+UT上限閾值電壓下限閾值電壓uY回差電壓：8.2 施密特觸發(fā)器26UTH?TTL：1.4 VCMOS：UT+UT上限閾值電壓下限閾值電壓回差電壓：8.2 施密特觸發(fā)器27UT+UT上限閾值電壓下限閾值電壓回差電壓：8.2 施密特觸發(fā)器28 8.2.2 集成施密特觸發(fā)器CMOS 集成施密特觸發(fā)器CC401061A1Y2A2Y3A3Y6A6Y5A5Y4A4

11、YVDDVSS1234567141312111098CC40933A3B3Y4Y4A4BVDDVSS12345671413121110 9 81A1Y1B2A2Y2BTTL 集成施密特觸發(fā)器（7414）29 8.2.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用1. 波形的整形及變換 vovIvovT2vT1ttt合理選擇回差電壓，可消除干擾信號。 為去掉干擾信號回差電壓應(yīng)如何選擇？30 2. 幅度鑒別 8.2.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用vovI00ttVth(VT+)31 3. 多諧振蕩器 8.2.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用CvovIR1vovIVT+VT_VOLVOHT1T20t0t328.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 電路有一個(gè)穩(wěn)

12、態(tài)，一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。 外來觸發(fā)脈沖使：電路由穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)。 暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間僅僅決定于電路中RC的參數(shù)。性能特點(diǎn)：8.3.1 門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.3.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.3.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用用途:定時(shí)：產(chǎn)生一定寬度的方波。延時(shí)：將輸入信號延遲一定時(shí)間后輸出。整形：把不規(guī)則波形變?yōu)閷挾?、幅度都相等的脈沖。33 8.3.1 門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1. 電路vO1vO2vcRvI&CMOS與非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（圖9.2.1a） CMOS或非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（圖9.2.1b） vO1vO2vcvIRVDD34 2. 工作原理 8.3.1 門電路組成的

13、微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器vO1vO2vcvIRVDD穩(wěn)態(tài) a)無觸發(fā)信號電路處于穩(wěn)態(tài) 01001暫穩(wěn)態(tài)b)外加觸發(fā)信號進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)100110c)電容充電暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)穩(wěn)態(tài)003. 主要參數(shù)的計(jì)算穩(wěn)態(tài) 35vOvItwtw8.3.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 基本形式：外接定時(shí)元件電容C，電阻R（有的內(nèi)含電阻）觸發(fā)信號的形式：正沿觸發(fā)、負(fù)沿觸發(fā)具有兩個(gè)對稱互補(bǔ)輸出端 Q 和 /Q定時(shí)周期通常在幾十納秒到數(shù)百毫秒之間集成單穩(wěn)型號：非可重復(fù)觸發(fā)型：如LS121、LS221可重復(fù)觸發(fā)型：如LS122、LS123、MC14538不可重復(fù)觸發(fā)vOvItwtw被重復(fù)觸發(fā)36 1. 不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 電路結(jié)構(gòu)74121觸發(fā)信號控制電路窄脈沖形成微分型單穩(wěn)觸發(fā)器輸出緩沖37 工作原理 1. 不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121關(guān)鍵: 窄脈沖形成不可重復(fù)觸發(fā)穩(wěn)態(tài) 0100101A1 A2 B Q Q 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1011暫穩(wěn)態(tài)微分型單穩(wěn)觸發(fā)器00111010穩(wěn)態(tài)