数字电子技术第九章学习教案.pptx

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1、会计学1数字电子数字电子(dinz)技术第九章技术第九章第一页，共68页。9.1单稳态触发器9.1.1 用门电路组成(z chn)的微分型单稳态触发器9.1.2 集成(j chn)单稳态触发器9.1.3 单稳态触发器的应用(yngyng)第2页/共68页第二页，共68页。电路(dinl)在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。单稳态触发器的工作(gngzu)特点：在外来触发信号作用(zuyng)下，电路由稳态翻转到暂稳态;由于电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长保持,经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间仅取与RC参数值有关。9.1单稳态触发器第3页/共68页第三页，共68页。

2、V VI IV VO Ot tWW稳态稳态暂稳态暂稳态稳态稳态TrgTrgT TWWQ Q第4页/共68页第四页，共68页。门电路组成(z chn)的单稳态触发器MSI集成(j chn)单稳态触发器不可(bk)重复触发单稳态触发器可重复触发单稳态触发器用555定时器组成的单稳态触发器按电路形式不同单稳态触发器的分类工作特点划分第5页/共68页第五页，共68页。9.1.1 用CMOS门电路组成(z chn)的微分型单稳态触发器 1.电路(dinl)CMOS或非门构成(guchng)的微分型单稳态触发器 CMOS与非门构成的微分型单稳态触发器 暂稳态为1正脉冲触发暂稳态为0负脉冲触发 第6页/共6

3、8页第六页，共68页。电路处于(chy)一种稳态：00110o=0 c=0a)没有触发信号时，I=0设定CMOS反相器的阈值电压2.工作(gngzu)原理：第7页/共68页第七页，共68页。b)外加触发(chf)信号电路进入暂稳态 电容充电I210第8页/共68页第八页，共68页。c)电容(dinrng)充电,电路(dinl)由暂稳态自动返回到稳态01I2I2=VTH迅速使 o1=1 o=0电容放电c=0vo2vO1vR vO11 vO vI2 0 t t t 0 VTH VDD t1 t2 0 tw第9页/共68页第九页，共68页。当当ui的宽度很宽时，可在单稳态触发器的输入端加一个的宽度很

4、宽时，可在单稳态触发器的输入端加一个(y )RC微分电路，否则，在电路由暂稳态返回到稳态时，由于门微分电路，否则，在电路由暂稳态返回到稳态时，由于门G1被被ui封住了，会使封住了，会使uo2的下降沿变缓。的下降沿变缓。第10页/共68页第十页，共68页。tw0.7RC（1）输出(shch)脉冲宽度tw(2)恢复(huf)时间tre tre (35)(3)最高工作频率 fmax 3.主要参数的计算(j sun)vC(0+)=0；vC()=VDD =RC,VTH=VDD/2=RCln2第11页/共68页第十一页，共68页。4.讨论(toln)b)用TTL门电阻(dinz)R的取值可以是任意的吗？a

5、)在暂稳态结束(jish)(t=t2)瞬间，门G2的输入电压I2达到VDD+VTH，可能损坏G2门，怎么办？采用TTL与非门构成单稳电路时，电阻R要小于0.7k。第12页/共68页第十二页，共68页。9.1.2 集成(j chn)单稳态触发器v vO Ov vI It tw wt tw wvOvItwtw不可重复(chngf)触发可重复(chngf)触发被重复触发没有被重复触发第13页/共68页第十三页，共68页。1.不可重复(chngf)触发的集成单稳态触发器 74121触发触发(chf)信号控信号控制电路制电路微分微分(wi fn)型单稳型单稳触发器触发器电路的连接：电路的连接：R：外接电

6、阻或采用内部电阻C：外接电容输出缓冲电路输出缓冲电路第14页/共68页第十四页，共68页。输出(shch)脉冲宽度：tw0.7RC 电路的不可重复(chngf)触发特性工作(gngzu)原理在暂稳态期间即使有触发信号输入,但由于G4门在此期间关闭，不会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器暂稳态:Q=1 Q=01000第15页/共68页第十五页，共68页。74121功能表 HHA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL L逻辑(lu j)功能表不可触发，保持稳态不变A1、A2中有一个或两个为低电平，在B端输入上升沿时电路被触发B 和A1、A2、中有一个或两个为高电平，输入

7、端有一个或两个下降沿时电路被触发第16页/共68页第十六页，共68页。第17页/共68页第十七页，共68页。9.1.3 单稳态触发器的应用(yngyng)1.定时(dn sh)该电路(dinl)可用于频率计第18页/共68页第十八页，共68页。2.延时第19页/共68页第十九页，共68页。3.组成(z chn)噪声消除电路 单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度(kund)而小于信号脉宽，才可消除噪声。如用I作为(zuwi)下降沿触发的计数器触发脉冲,干扰加入,就会造成计数错误.第20页/共68页第二十页，共68页。4.利用两个利用两个(lin)单稳态触发器可以构成多谐振单稳态触发器可以构成多谐振

8、荡器。荡器。第21页/共68页第二十一页，共68页。9.2 施密特触发器9.2.1 用门电路组成(z chn)的施密特触发器9.2.2 集成(j chn)施密特触发器9.2.3 施密特触发器的应用(yngyng)第22页/共68页第二十二页，共68页。普通普通(ptng)反相器和施密特反相器的比反相器和施密特反相器的比较较AY1普通(ptng)反相器uAUTHuY?TTL：1.4 VCMOS：施密特反相器施密特反相器AYuAUT+UT上限上限(shngxin)阈阈值电压值电压下限阈值电压下限阈值电压uY回差电压：回差电压：9.2 施密特触发器第23页/共68页第二十三页，共68页。1、施密特触

9、发器电压传输特性(txng)及工作特点 是具有是具有(jyu)(jyu)滞后特性的反滞后特性的反相器。相器。（1）电路(dinl)有两个稳态，是双稳电路(dinl)。（2）电路(dinl)状态的翻转依赖于输入信号的维持。输出状态取决于输入信号的幅度。（3）具有滞后电压传输特性。对正向增长和负向增长的输入信号，电路(dinl)有不同的阈值电平。第24页/共68页第二十四页，共68页。施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到某一定(ydng)电压值时，输出电压会发生突变。电路有两个阈值电压。输入信号增加和减少时，电路的阈值电压分别(fnbi)是正向阈值电压（VT+）和负阈值电压（VT-）。回差

10、电压(diny)（滞后电压(diny)）：VT VTVT第25页/共68页第二十五页，共68页。同相输出(shch)施密特触发器反相输出(shch)施密特触发器 oVT+vO VOH VOL VT-vI 2、施密特触发器的两种电路(dinl)形式第26页/共68页第二十六页，共68页。1、电路(dinl)组成2、工作(gngzu)原理I19.2.1 用门电路组成(z chn)的施密特触发器R1 R2I为三角波 假定：第27页/共68页第二十七页，共68页。108 6 4 2 0 2 4 6 8 10 VOH VDD B vI100 1(1)I上升(shngshng)当vI1=0，=0VvO正向

11、阈值电压(VT+):I 值在增加(zngji)过程中，使输出电压产生跳变时所对应I 的值。只要 I1 VTH，I1(4)当I下降,也下降则保持 =VOHo当 =VTH，电路产生如下正反馈：I1第29页/共68页第二十九页，共68页。vI1vovI第30页/共68页第三十页，共68页。8.2.2 集成(j chn)施密特触发器 第31页/共68页第三十一页，共68页。8.2.3 施密特触发器的应用(yngyng)VT+VT_vT+vT-1.波形(b xn)变换 第32页/共68页第三十二页，共68页。2.波形(b xn)的整形第33页/共68页第三十三页，共68页。vovI合理选择(xunz)回

12、差电压，可消除干扰信号。3.消除(xioch)干扰信号第34页/共68页第三十四页，共68页。4.幅度(fd)鉴别 oI第35页/共68页第三十五页，共68页。9.3 多谐振荡器9.3.1 门电路组成(z chn)的多谐振荡器9.3.2 用施密特触发器构成(guchng)多谐振荡器9.3.3 石英(shyng)晶体多谐振荡器第36页/共68页第三十六页，共68页。开关电路 RC延时环节多谐振荡器的基本(jbn)组成：开关器件(qjin)：产生高、低电平反馈延迟(ynch)环节（RC电路）：利用RC电路的充放电特性实现延时，输出电压经延时后,反馈到开关器件输入端，改变电路的输出状态,以获得所脉冲

13、波形输出。9.3 多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。号，就可以自动地产生出矩形脉冲。第37页/共68页第三十七页，共68页。9.3.1 门电路组成(z chn)的多谐振荡器 1.电路(dinl)组成 vID1 D2 TP TN vO1 R C D4 D3 TP TN vOG1 G2+VDD VCCMOS门组成(z chn)的多谐振荡器.o1=1,o=0 时,电容充电,I增加;o1=0,o=1 时,电容放电,I下降;o1与o反相,电容接在o与I之间:第38页/共68页第三十八页，共68页。2.工作

14、(gngzu)原理假定 电路初态：=1vO1=0vOvC=0V电容充电vCvIvI当=VTH 时，迅速使G1导通、G2截止电路进入第二暂态vO2=1vO1=0=0vO 1=1vO（1）第一暂稳态（初态）电容充电，电路自动翻转到第二暂稳态vIvO1vOvIVDDVTH0ttvOVDD0第39页/共68页第三十九页，共68页。（2）第二暂稳态电容放电，电路(dinl)自动翻转到第一暂稳态电容(dinrng)放电vCvIvI当=VTH 时，迅速(xn s)使得G1截止、G2导通电路返回第一暂稳态O=0 O1=1 2.工作原理vIvO1vO第40页/共68页第四十页，共68页。TRC1n41.4RC

15、由门电路组成(z chn)的多谐振荡器的振荡周期T取决于R、C电路和 VTH，频率稳定性较差。3.振荡周期的计算(j sun)vI(0+)0；vC()VDD =RC,t=t2-t1T1:vI(0+)VDD；vC()0 =RC,t=t3-t2T2:第41页/共68页第四十一页，共68页。vovIVT+VT_VOLVOHT T1 1T T2 20 0t t0 0t tCvovIR9.3.2 用施密特触发器构成(guchng)多谐振荡器第42页/共68页第四十二页，共68页。9.3.3 石英(shyng)晶体振荡器1、石英晶体(jngt)电路符号和选频特性电路符号 阻抗特性 fXf0电电感感性性电电

16、容容性性电电容容性性当当 f =f0 时时,电抗电抗(dinkng)X=0第43页/共68页第四十三页，共68页。2、石英(shyng)晶体振荡器R1和R2:使对应(duyng)门工作在线性区C1:耦合电容(dinrng)C2:抑制高次谐波第44页/共68页第四十四页，共68页。AQf1f23、双相脉冲(michng)产生电路第45页/共68页第四十五页，共68页。9.4 555定时器及其应用(yngyng)9.4.1 555定时器9.4.2 用555定时器组成(z chn)施密特触发器9.4.3 用555定时器组成(z chn)单稳态触发器 9.4.4 用555定时器组成多谐振荡器第46页/

17、共68页第四十六页，共68页。9.4.1 555定时器 555 555定时器是一种将模拟功能与逻辑功能定时器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。该电路巧妙结合在一起的中规模集成电路。该电路功能灵活、适用范围广，只要外围电路稍作功能灵活、适用范围广，只要外围电路稍作配置，即可构成单稳触发器、多谐振荡器或配置，即可构成单稳触发器、多谐振荡器或施密特触发器，因而可在定时、检测施密特触发器，因而可在定时、检测(jin c)(jin c)、控制、控制、报警等方面。报警等方面。第47页/共68页第四十七页，共68页。电阻(dinz)分压器电压(diny)比较器基本(jbn)SR锁存器

18、输出缓冲反相器集电极开路输出三极管1、电路结构第48页/共68页第四十八页，共68页。低电平低电平触发触发(chf)(chf)端端高电平高电平触发触发(chf)(chf)端端电压(diny)控制端4.516V复位端低低电平有效输出端放电端第49页/共68页第四十九页，共68页。2、工作(gngzu)原理RD=0时，时，Q=1，vo=0，T导通。导通。010第50页/共68页第五十页，共68页。2、工作(gngzu)原理RD=0时，时，Q=1，vo=0，T导通。导通。RD=1、vI12VCC/3、vI2VCC/3时时Q=1,vo=0，T导通导通2VCC/3VCC/30100第51页/共68页第五

19、十一页，共68页。2、工作(gngzu)原理RD=0时，时，Q=1，vo=0，T导通。导通。RD=1、vI12VCC/3、vI2VCC/3时时Q=1,vo=0，T导通导通RD=1、vI12VCC/3、vI22VCC/3、vI2VCC/3时时Q=1,vo=0，T导通导通RD=1、vI12VCC/3、vI2VCC/31RD=1、vI1VCC/3时时Q、vo、T状态不变状态不变1第53页/共68页第五十三页，共68页。3、555定时器功能表不变不变1导通01截止11导通00放电管T输出(VO)复位(RD)触发输入(VI2)阈值输入(VI1)输 出输 入第54页/共68页第五十四页，共68页。9.4.

20、2 用555定时器组成(z chn)施密特触发器vI如何(rh)改变电路的阈值电压和回差电压?第55页/共68页第五十五页，共68页。施密特触发器的应用(yngyng)波形(b xn)变换VT+VT_电路(dinl)的频率可变?占空比可变?如何改变占空比?回差电压减小,占空比如何变化?第56页/共68页第五十六页，共68页。CvovIR 波形(b xn)产生电路(多谐振荡器)第57页/共68页第五十七页，共68页。vovIVT+VT_VOLVOHT T1 1T T2 20 0t t0 0t tCvovIR第58页/共68页第五十八页，共68页。9.4.3 用555定时器组成(z chn)单稳态

21、触发器 1、电路(dinl)VCCvI第59页/共68页第五十九页，共68页。外加触发(chf)信号，电路转换到暂态，输出为1触发信号消除后，电容充电电路自动转换(zhunhun)到稳态输出为0没有触发信号时(i )电路处于稳态，输出为0 13VCCVCCvI第60页/共68页第六十页，共68页。tw=RC1n31.1RC 工作(gngzu)波形及输出脉宽的计算电路是可重复(chngf)触发的单稳?如将5脚接电压V,电路(dinl)的脉宽会改变吗?V增加,脉宽如何改变?减小?第61页/共68页第六十一页，共68页。脉冲(michng)宽度调制器工作(gngzu)波形555组成(z chn)的单

22、稳态的应用:第62页/共68页第六十二页，共68页。用555定时器组成(z chn)可重复触发单稳第63页/共68页第六十三页，共68页。9.4.4 用555定时器组成(z chn)多谐振荡器1、电路(dinl)组成R1R2C)(-CCV-1R-2R TC1C2+-+(4)RS5 k 5 k 5 k RDVCC(8)(1)(2)(5)(6)(7)第64页/共68页第六十四页，共68页。接接通通VCC后后，VCC经经R1和和R2对对C充充电电。当当vc上上升升到到2VCC/3时时，vo=0，T导导通通，C通通过过R2和和T放放电电，vc下下降降。当当vc下下降降到到VCC/3时时，vo又又由由0

23、变变为为1，T截截止止，VCC又又经经R1和和R2对对C充充电电。如如此此重重复复上上述述过过程程(guchng)，在在输输出出端端vo产产生生了了连连续续的的矩形脉冲。矩形脉冲。2、工作(gngzu)原理第65页/共68页第六十五页，共68页。3、工作(gngzu)波形与振荡频率计算tPL=R2C1n20.7R2C tpH=(R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C 第66页/共68页第六十六页，共68页。4、用555定时器组成(z chn)占空比可的调多谐振荡器tPL=RBC1n20.7RBC tpH=RAC1n20.7RAC 第67页/共68页第六十七页，共68页。感谢您的观看(gunkn)！第68页/共68页第六十八页，共68页。