數(shù)字電路與邏輯設計課件第7章

第七章脈沖波形的產(chǎn)生和變換7.1脈沖波形發(fā)生器及整形電路7.2集成555定時器及應用7.1脈沖波形發(fā)生器及整形電路7.1.1施密特觸發(fā)器 施密特觸發(fā)器（SchmittTrigger）是一種經(jīng)常使用的脈沖波形變換電路。它具有兩個重要的特性： ①施密特觸發(fā)器是一種電平觸發(fā)器，它能將變化緩慢的信號（如正弦波、三角波及各種周期性的不規(guī)則波形）變換為邊沿陡峭的矩形波； ②輸入信號從低電平上升的過程中，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時對應的觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平（閾值電平），與輸入信號從高電平下降的過程中對應的觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平是不同的，即電路具有回差特性。1.電路結(jié)構(gòu)及工作原理(1)電路結(jié)構(gòu) 典型的TTL集成施密特觸發(fā)器SN7413的邏輯電路如圖7-1-1(a)所示，圖7-1-1（b）為邏輯符號圖。圖7-1-1SN7413集成施密特觸發(fā)器(2)電路的工作原理 從電路的組成可以看出，整個電路的核心部分是由VT1、VT2、R2、R3和R4組成的施密特電路，設電路的輸入電壓為三角波，如圖7-1-2(a)所示。圖7-1-2SN7413電路輸入輸出波形及回差特性(3)電路的滯后特性 電路的滯后特性又稱為回差特性。 由上述分析可知，輸入電壓Ui在上升和下降過程中，電路發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換的閾值電平的值是不同的，則稱電路有滯后電壓傳輸特性，如圖7-1-2(b)所示，其滯后電壓為ΔUT=UT(+)－UT(-)=Ie2R4－Ie1R42.施密特觸發(fā)器的應用(1)用于波形變換 施密特觸發(fā)器能將正弦波、三角波及各種周期性的不規(guī)則波形變換為邊沿陡峭的矩形脈沖輸出。（2）用于脈沖整形 若施密特觸發(fā)器的輸入信號是一種在脈沖的頂部和前后沿均受到嚴重干擾、發(fā)生畸變的周期性不規(guī)則信號，如圖7-1-4(a)所示，通過適當調(diào)節(jié)施密特觸發(fā)器的UT(+)和UT(-)，就可得到如圖7-1-4(b)所示的矩形脈沖波。圖7-1-4施密特觸發(fā)器用于脈沖整形（3）用于脈沖信號的鑒幅 當施密特觸發(fā)器的輸入信號是一串幅度不等的脈沖時，可通過調(diào)整電路的UT(+)

和UT(-)，使只有當輸入信號的幅度超過UT(+)

的脈沖時才能使施密特觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，從而得到所需的矩形脈沖信號。7.1.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特性如下： ①電路有一個穩(wěn)定狀態(tài)和一個暫穩(wěn)狀態(tài)。 ②在外加觸發(fā)信號的作用下，電路才能從穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。 ③暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間后，電路將自動返回到穩(wěn)定狀態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間與外加觸發(fā)信號無關，僅取決于電路本身的參數(shù)。1.電路結(jié)構(gòu)及工作原理（1）電路結(jié)構(gòu)（2）電路工作原理①電路的穩(wěn)定狀態(tài)②電路經(jīng)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)③電路自動返回到初始穩(wěn)態(tài)2.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應用 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是數(shù)字系統(tǒng)中最常用的單元電路，常用于以下幾方面。（1）脈沖展寬（2）脈沖延遲（3）脈寬鑒別7.1.3多諧振蕩器 多諧振蕩器是一種自激振蕩器，沒有穩(wěn)定狀態(tài)，不需要外加觸發(fā)信號，只要接通電源就能自動產(chǎn)生矩形脈沖信號。1.環(huán)形振蕩器 最簡單的環(huán)形振蕩器是利用門電路的傳輸延遲時間將奇數(shù)個反相器首尾相接而構(gòu)成的，從任何一個門的輸出端都可得到高、低電平交替出現(xiàn)的方波。2.RC環(huán)形多諧振蕩器 在環(huán)形振蕩器中增加RC電路作延遲環(huán)節(jié)，構(gòu)成RC環(huán)形多諧振蕩器，如圖7-1-11（a）所示，圖7-1-11（b）為其工作波形。圖7-1-11RC環(huán)形多諧振端器7.2集成555定時器及應用7.2.1集成555定時器的工作原理1.電路結(jié)構(gòu) CC7555集成定時器主要由下列三部分組成。(1)比較器 電路中有兩個比較器C1和C2，兩個比較器的結(jié)構(gòu)完全相同，由差動放大器和恒流源電路構(gòu)成。(2)RS觸發(fā)器 由或非門G3和G4構(gòu)成的RS觸發(fā)器，其輸出狀態(tài)取決于比較器C1和C2輸出是高電平還是低電平。(3)放電開關管和輸出驅(qū)動電路 放電開關管VT是一個NMOS管，當柵極為高電平時，VT導通，放電端（圖中用D標注）的外接電容便放電；當柵極為低電平時，VT截止。2.工作原理7.2.2集成555定時器的應用1.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 用CC7555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如圖7-2-2（a）所示。圖7-2-2CC7555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2.多諧振蕩器 由CC7555集成定時器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖7-2-3（a）所示。圖中R1、R2和C為外接電阻和電容，是定時元件。電路的工作波形如圖7-2-3（b）所示。圖7-2-3CC7555構(gòu)成的多諧振蕩器3.施密特觸發(fā)器