脉冲信号的变换与产生(第)

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1、第8章脉冲波形的变换与产生学习要点：单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器、以及555定时器的工作原理及逻辑功能由555定时器构成多谐、单稳、施密特触发器的方法8.1单稳态触发器8.2施密特触发器8.3多谐振荡器退出8.4555定时器及其应用第8章脉冲波形的变换与产生8.1单稳态触发器8.1.1用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器8.1.2集成单稳态触发器8.1.3单稳态触发器的应用退出单稳态触发器在数字电路中一般用于定时（产生一定宽度的矩形波）、整形（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）以及延时（把输入信号延迟一定时间后输出）等。单稳

2、态触发器具有下列特点：（1）电路有一个稳态和一个暂稳态，没有触发脉冲作用时，电路处于一种稳态。（2）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。（3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，由于电路中RC延时环节的作用，电路的暂稳态维持一段时间后，自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路中RC的参数值。8.1.1用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器（1）没有触发信号时电路工作在稳态当没有触发信号时，vI为低电平。因为门G2的输入端经电阻R接至VDD，vI2为高电平，因此vO为低电平；门G1的两个输入均为0，其输出vO1为高电平，电

3、容C两端的电压接近为0。这是电路的稳态，在触发信号到来之前，电路一直处于这个状态：vO1＝1，vO＝01、电路组成及工作原理0011（2）外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态当正触发脉冲vI到来时，门G1输出vO1由1变为0。由于电容电压不能跃变，vI2也随之跳变到低电平，使门G2的输出vO由0变为1。这个高电平反馈到门G1的输入端，此时即使vI的触发信号撤除，仍能维持门G1的低电平输出。但是电路的这种状态是不能长久保持的，所以称为暂稳态。暂稳态时，vO1＝0，vO＝1。110100001脉冲宽度：tW≈0.7RCVth0t1t2VDD+Vth（3

4、）电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态在暂稳态期间，VDD经R和G1的导通工作管对C充电，随着充电的进行，C上的电荷逐渐增多，使vI2升高。当vI2上升到阈值电压Vth时，G2的输出vO由1变为0。由于这时G1输入触发信号已经过去，G1的输出状态只由vO决定，所以G1又返回到稳定的高电平输出。vI2随之向正方向跳变，加速了G2的输出向低电平变化。最后使电路退出暂稳态而进入稳态，此时vO1＝1，vO＝0。1以t1作为时间起点，则有：2、主要参数的计算输出脉冲宽度tW的计算电路的改进当vI的宽度很宽时，可在单稳态触发器的输入端加一个RC微分电路，否则，

5、在电路由暂稳态返回到稳态时，由于门G1被vI封住了，会使vO的下降沿变缓。vIvO1vI2vO2在暂稳态结束瞬间，门G2的输入电压vI2达到VDD+Vth，可能会损坏CMOS门，因此在电阻两端并上保护二极管，因此vI2的电压被钳位在VDD+0.6V。3、讨论1vO稳态时，ui＝1，G1、G2均导通。uo1＝0，uA＝0，uo2＝0。ui负跳变到0时，G1截止，uo1随之跳变到1。由于电容电压不能跃变，uA仍为0，故门G2截止，uo2跳变到1。在G1、G2截止时，C通过R和G1的导通管放电，使uA逐渐上升。当uA上升到管子的开启电压UT时，如果ui仍

6、为低电平，G2导通，uo2变为0。当ui回到高电平后，G1导通，C又通过R和G1的导通管充电，电路恢复到稳定状态。2、积分型单稳态触发器vIvOvOvItWtWtWtWtΔ不可重复触发可重复触发8.1.2集成单稳态触发器74121的输出脉冲宽度tW≈0.7RC(a)74121的引脚排列图141312111098741211234567Rext/CextVCCNCNCCextRintNCA1QQA2GNDBNCA1、A2是两个下降沿有效的触发信号输入端，B是上升沿有效的触发信号输入端。Q和Q是两个状态互补的输出端。Rext/Cext、Cext是外接定

7、时电阻和电容的连接端，外接定时电阻R（R=2kΩ～30kΩ）接在VCC和Rext/Cext之间，外接定时电容C（C=10pF～10μF）接在Cext（正）和Rext/Cext之间。74121内部已设置了一个2kΩ的定时电阻，Rint是其引出端，使用时只需将Rint与VCC连接起来即可，不用时则应将Rint开路。1、不可重复触发的集成单稳态触发器74121的逻辑图QQ74121定时电容器、电阻器的连接VCCCextRext/CextA1A2BQCRext74121RintVCCGNDQ1011914761345(a)使用外接电阻Rext的电路连接VC

8、CCextRext/CextA1A2BQC74121RintVCCGNDQ1011914761345(b)使用内部电阻Ri