张少敏全套配套课件数字逻辑 第8章.ppt

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1、第八章脉冲产生与整形电路概述在数字系统中,常需要各种宽度和幅值的矩形脉冲信号,其产生、定时和整形电路根据需要可选用单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器及时基电路。本章将介绍555时基电路、施密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器,讨论它们各自的功能、特点及其主要应用。本章内容提要第一节555时基电路第二节施密特触发器第三节单稳态触发器第四节多谐振荡器第一节555时基电路内容提要一、555时基电路的基本组成及功能二、555时基电路的工作原理概述555时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在一起的中规模集成电路。电路功能灵活,适用范围广,只要外部配上几个阻抗元件,就可以构成单

2、稳、多谐和施密特电路,因而在定时、检测、报警等方面都有广泛的应用。555时基电路有双极型和CMOS型两类,其电路结构和工作原理相似,逻辑功能与外部引线排列完全相同。一、555时基电路的基本组成及功能下面以双极型的时基电路5G555为例,介绍其组成、功能及工作原理。时基电路又被称为定时器。图8-15G555定时器(a)原理电路(b)引脚端功能图由图8-1(a)可知,5G555定时器由分压器、比较器、基本R-S触发器、输出缓冲器和三极管开关等5部分组成。1.分压器分压器由3个阻值均为5kΩ的电阻串联连接构成,比较器C1和C2提供参考电压VR1、VR2,C1的同相输入端V+=VR1=

3、2VCC/3,C2的反相输入端V-=VR2=VCC/3。分压器上端8接+VCC,下端1接地。2.比较器C1和C2是两个比较器,分别由集成运算放大器构成。C1的同相输端“+”接到参考电压VR1端上,即电压控制端5,反相输入端“-”用TH表示,称为高触发端6;C2的反相输入端“-”接到参考电压VR2端上,同相输入端“+”用TL表示,称为低触发端2。当同相输入端电压V+大于反相输入端电压V-(V+>V-)时,比较器输出为高电平;反之，比较器输出为低电平。3.基本R-S触发器基本R-S触发器由两个与非门构成,粖R是专门设置的可从外部进行置0的复位端4,当R=0时,使Q=0,Q=1,工作

4、时触发器的状态受比较器输出vC1和vC2的控制。4.输出缓冲器输出缓冲器由接在输出端的非门3构成,其作用是提高定时器的带负载力,隔离负载对定时器的影响。非门3的输出为定时器的输出端(vO)。5.三极管开关三极管T在此电路中作为开关使用,其状态受触发器Q端控制,当Q=0时T截止,Q=1时T饱和导通。5G555定时器有8个引出端:1—地端,2—低触发端,3—输出端,4—复位端,5—电压控制端,6—高触发端,7—放电端,8—电源端。二、555时基电路的工作原理表中“×”表示任意,“不变”表示保持原来状态,0表示低电平,1表示高电平。只要R=0,则Q=1,vO=0,T处于导通状态;当T

5、H>2VCC/3,即V->V+时,则vC1=0,Q=1,vO=0,T导通;若TH<2VCC/3、TL>VCC/3时,则vC1=1,vC2=1,基本R-S触发器保持原来状态,因此输出vO和三极管T也保持原来状态;当TH<2VCC/3、TL

6、入控制系统中。施密特触发器就是一种这样的电路,无论给它输入什么样的波形,输出总是良好的矩形波,而且抗干扰能力很强。一、555时基电路构成的施密特电路将555定时器的高低电平TH、TL输入端连在一起,便构成施密特触发器,如图8-2(a)所示。当输入如图8-2(b)所示的三角波信号时,则从施密特触发器的vO1端可得到主波输出。图中5脚外接控制电压vIC,改变vIC的大小,可以调节滞后电压的范围。如果在555定时器的放电端(7脚)外接一电阻,并与另一电源VCC2相连,则由vO2输出的信号可实现电平转换。图8-2施密特触发器(a)电路图(b)波形图1.工作原理设加入信号vI为三角波。由

7、功能表8-1分析,当vI比较小时,TL端电压小于VCC1/3,输出vO1=0处于第一稳态。随vI升高到TH端电压大于2VCC1/3时,输出vO1=0,处于第二稳态。当vI由最高值下降时,只有降到TL端电压小于VCC1/3时,输出才变为高电平,vO1=01回到第一稳态。可见,当vI升高时有个上限触发电平,当vI下降时有个下限触发电平,其输入与输出关系具有滞回特性。2.回差讨论上限触发电平VT+=2VCC1/3,下限触发电平VT-=VCC1/3,其回差电压为:如果想改变滞回电压ΔVT的值,可以在