数字电路与逻辑设计9-4.ppt

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1、9.1脉冲信号与脉冲电路9.1.1脉冲信号9.1.2脉冲电路(a)(b)(c)(d)(e)图9-1-1脉冲波形9.1.1脉冲信号狭义地说，脉冲波形是指一种持续时间极短的电压或电流波形；广义上，凡不具有连续正弦波形状的信号，几乎都可以通称为脉冲波形。trtfVmtwT0.9Vm0.5Vm0.1Vm图9-1-2实际的矩形脉冲波形脉冲休止期脉宽周期上升时间(前沿)下降时间(后沿)9.1.2脉冲电路脉冲电路是用来产生和处理脉冲信号的电路。脉冲电路可以用分立晶体管、场效应管作为开关和RC或RL电路构成，也可以由集成门电路或集成运算放大器和RC充、放电电路构成。常用的有脉冲波形的产生、变换、整形

2、等电路，如双稳态触发器、单稳态触发器、自激多谐振荡器、射极耦合双稳态触发器（施密特电路）及锯齿波电路。本章要求掌握双稳态电路，单稳态电路，自激多谐振荡电路的总体构造，波形及应用。至于内部各点的工作波形，工作原理不作要求。9.2集成门构成的脉冲单元电路9.2.1施密特触发器9.2.2单稳态触发器9.2.3多谐振荡器vIR111G1G2vOvOv'IR2图9-2-1两级CMOS反相器构成施密特触发器9.2.1施密特触发器(双稳态电路)１．用两级CMOS反相器构成的施密特触发器≥vOvIVT－VT+VGS(th)2VGS(th)R1R2图9-2-2施密特触发器电压传输特性≤vIR11G

3、1G2vOvOv'IR2图9-2-3两级TTL门构成的施密特触发器&D２．用TTL门构成的施密特触发器图9-2-4CMOS集成施密特触发器电路TP2TN1vITP1TN2TP3vO'●TN3VDDTP4TN5TP5TN6vO''vOVDDTP6施密特触发器整形(a)缓冲输出vIvO(b)1３．集成施密特触发器图中TP4、TP5及TN4、TN5构成两个首尾相连的反相器，用来改善输出波形(整形)；TP6和TN6组成输出缓冲级，以提高电路的带负载能力，同时起隔离作用。参数名称VDD/V最小值/V最大值/VVT＋510152.24.66.83.67.110.8VT－510150.31.21

4、.61.63.45.0表9-2-1CC40106阈值数值参数CT5413/7413CT5414/7414CT54LS132/74LS132最小值/V最大值/V最小值/V最大值/V最小值/V最大值/VVT＋1.521.521.42VT－0.61.10.61.10.51表9-2-2TTL施密特触发器阈值数值集成施密特触发器上、下限触发器电平典型数值：vItOvOtOVT－VT＋图9-2-6用施密特触发器实现波形变换４．施密特触发器的应用(1)波形变换将输入的正弦波、三角波、锯齿波等变换成矩形波输出。vItOvOtOVT－VT＋图9-2-7用施密特触发器实现波形整形(a)vItOvOtOV

5、T－VT＋(b)vItOvOtOVT－VT＋(c)(2)脉冲整形当矩形脉冲经过传输后因以下原因发生畸变，可通过施密特触发器的整形获得满意的矩形脉冲波形。图9-2-8用施密特触发器实现脉冲鉴幅vItOvOtOVT－VT＋(3)脉冲鉴幅只有当输入脉冲信号的幅度大于施密特触发器上限触发电平时，在输出端才产生输出信号。双稳电路总结在输入信号（可以是不规则）的作用下，电路输出有二个稳定的状态，二个状态的转换只有当输入电位改变后才会发生变化。在输出端得到一个脉冲输出波形。9.2.2单稳态触发器单稳态触发器具有稳态和暂态两个不同的工作状态。在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转为暂稳态，维持一段时间后

6、，电路又能自动地翻转为稳态。暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与外界触发脉冲无关。１．集成门构成的单稳态触发器根据维持暂态的RC定时电路的不同接法，单稳态触发器可以分为微分型和积分型两大类。(1)微分型单稳态触发器&&(a)G2G1Cv2RRivO1vO2v1vICi5100pF图9-2-9微分型单稳态触发器及其工作波形反馈线输入端微分电路微分型定时电路&&(a)G2G1Cv2RRivO1vO2v1vICi5100pF图9-2-9微分型单稳态触发器及其工作波形vIv1vO1vO2v2(b)3.6V0.3V0.3V1.4V3.6V0.3V3.6V0.3V1.4V-1.5V3

7、.6V0.3Vtw反馈线(a)0～t1为稳定状态。输入端无输入信号触发或触发输入为高电平。当选取Ri大于3.2kΩ时，使vI高于开门电平，vO1=0.3V；选取R小于0.9kΩ，使v2低于关门电平，vO2=3.6V。触发器处于稳定状态（vO1=VOL，vO2=VOH）。0t1t2当t=t1时，输入端vI下跳变，v1产生一个负尖峰脉冲，vO1上跳至高电平，v2随之跳变为高电平，使vO2为低电平，触发器受触发发生一次翻转，从而进入暂稳态（vO1=VOL，vO2