数字电子技术基础8.pptx
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1、第八章第八章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形 8.1 8.1 施密特触发器施密特触发器施密特触发器施密特触发器8.2 8.2 单稳态触发单稳态触发单稳态触发单稳态触发8.3 8.3 8.3 8.3 多谐振荡器多谐振荡器多谐振荡器多谐振荡器第1页/共51页*集成施密特触发器集成施密特触发器 *特性与原理特性与原理*应用举例应用举例 第2页/共51页一、由门电路构成的施密特触发器一、由门电路构成的施密特触发器一、由门电路构成的施密特触发器一、由门电路构成的施密特触发器 施施密密特特触触发发器器是是一一种种能能够够把把输输入入波波形形整整形形成成为为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。适合
2、于数字电路需要的矩形脉冲的电路。0101第3页/共51页0111第4页/共51页1010第5页/共51页0110第6页/共51页0101第7页/共51页下限阈值电压下限阈值电压上限阈值电压上限阈值电压回差电压(滞后电压):回差电压(滞后电压):U UT T U UT TU UT T前面介绍的施密特触发器的回差电压为:前面介绍的施密特触发器的回差电压为:U UT TU UT TU UT TU UT T(U UT TU UD D)U UD D 0.7V0.7V缺点是回差太小,且不能调整。缺点是回差太小,且不能调整。第8页/共51页 施密特触发器是具有滞后特性的数字传输门。施密特触发器是具有滞后特性
3、的数字传输门。电电路路具具有有两两个个阈阈值值电电压压,分分别别称称为为正正向向阈阈值值电电压压和和负负向向阈阈值值电电压压,二二者者的的差差值值称称为为回回差差。输出电平的变化滞后于输入,形成回环。输出电平的变化滞后于输入,形成回环。与与双双稳稳态态触触发发器器和和单单稳稳态态触触发发器器不不同同,施施密密特特触触发发器器属属于于“电电平平触触发发”型型电电路路,不不依依赖于边沿陡峭的脉冲。赖于边沿陡峭的脉冲。特点:特点:第9页/共51页集集集集成成成成施施施施密密密密特特特特触触触触发发发发器器器器第10页/共51页二、由二、由二、由二、由555555555555定时器构成的施密特触发器定
4、时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器1 1、555555定时器定时器4.54.516V16V电压电压控制端控制端高高高高电平电平触发端触发端低低低低电平电平触发端触发端复位端复位端低低低低电平有效电平有效放电端放电端第11页/共51页(2)5脚为电压控制端,当其悬脚为电压控制端,当其悬空时,比较器空时,比较器C1和和C2的比较电的比较电压分别为压分别为2/3VCC 和和1/3VCC。(3)2脚,脚,6脚两端的电位高低控脚两端的电位高低控制比较器制比较器C1和和C2的输出,从而的输出,从而控制控制RS触发器,决定输出状态。触发器,决定输出状态。(1)4脚为复位输
5、入端,脚为复位输入端,当为低电平时,不管其当为低电平时,不管其他输入端的状态如何,他输入端的状态如何,输出输出vo为低电平。正常为低电平。正常工作时,应将其接高电工作时,应将其接高电平。平。第12页/共51页 555 555定时器是一种多用途的数字定时器是一种多用途的数字 模拟混合集成电路,模拟混合集成电路,可以方便的构成施密特触发器,单稳态触发器和多谐振荡器。可以方便的构成施密特触发器,单稳态触发器和多谐振荡器。双极型产品型号最后数码为双极型产品型号最后数码为555555,CMOSCMOS型产品型号最后数码为型产品型号最后数码为75557555。555555能在宽电源电压范围内工作,可承受较
6、大的负载电流。能在宽电源电压范围内工作,可承受较大的负载电流。双极型双极型555555定时器的电源电压:定时器的电源电压:5 5 16v16v,最大负载电流:,最大负载电流:200mA200mACMOSCMOS型型75557555定时器的电源电压:定时器的电源电压:3 318v18v,最大负载电流:,最大负载电流:4mA4mA第13页/共51页输入输入输出输出RDVI1VI2VOTD状态状态0 低低导通导通12VCC/3VCC/3低低导通导通1VCC/3不变不变不变不变12VCC/32VCC/3VCC/3高高截止截止CB555CB555的功能表的功能表第14页/共51页010R=0时,Q=1,
7、uo=0,T导通导通。第15页/共51页V VCCCC/3/32V2VCCCC/3/301010R=0时,Q=1,uo=0,T饱和导通。饱和导通。R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时,C1=0、C2=1,Q=1、Q=0,uo=0,T饱和导通饱和导通。第16页/共51页2V2VCCCC/3/3V VCCCC/3/311100R=0时,Q=1,uo=0,T饱和导通饱和导通。R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时时,C1=0、C2=1,Q=1、Q=0,uo=0,T饱和导通。饱和导通。R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时,C1=1、C2=1,Q、Q不变不变,uo不变不变,T
8、状态不变状态不变。第17页/共51页2V2VCCCC/3/3V VCCCC/3/30011R=0时,Q=1,uo=0,T饱和导通。饱和导通。R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时,C1=0、C2=1,Q=1、Q=0,uo=0,T饱和导通。饱和导通。R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时,C1=1、C2=1,Q、Q不变,uo不变,T状态不变状态不变。R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时,C1=1、C2=0,Q=0、Q=1,uo=1,T截止。截止。1第18页/共51页2 2 2 2、由、由、由、由555555555555定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器定时
9、器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器第19页/共51页第20页/共51页第21页/共51页1.1.用作接口电路用作接口电路将缓慢变化的输入信号,转换将缓慢变化的输入信号,转换成为符合成为符合TTLTTL系统要求的脉冲波形。系统要求的脉冲波形。3 3 3 3、施密特触发器的应用、施密特触发器的应用、施密特触发器的应用、施密特触发器的应用第22页/共51页波形变换波形变换:将边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。将边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。第23页/共51页2.2.用用作作整整形形电电路路把把不不规规则则的的输输入入信信号号整整形形成成为为矩矩形
10、形脉冲。脉冲。第24页/共51页脉冲整形:脉冲整形:脉冲整形:脉冲整形:在数字系统中,矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。在数字系统中,矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。在数字系统中,矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。在数字系统中,矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。第25页/共51页 3.3.用用于于脉脉冲冲鉴鉴幅幅从从一一系系列列幅幅度度不不同同的的脉脉冲冲信信号号中中,选选出那些幅度大于出那些幅度大于V VT+T+的输入脉冲。的输入脉冲。第26页/共51页小结小结施施密密特特触触发发器器是是一一种种能能够够把把输输入入波波形形整整形形成成为为适适合合于于数数字字电电路路需需要要的的矩矩形形脉
11、脉冲冲的的电电路路。而而且且由由于于具具有有滞滞回回特特性性,所所以以抗抗干干扰扰能能力力也也很很强。强。施施密密特特触触发发器器可可以以由由分分立立元元件件构构成成,也也可可以由门电路及以由门电路及555555定时器构成。定时器构成。施施密密特特触触发发器器在在脉脉冲冲的的产产生生和和整整形形电电路路中中应用很广。应用很广。第27页/共51页第八章第八章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形 8.1 8.1 施密特触发器施密特触发器施密特触发器施密特触发器8.2 8.2 单稳态触发单稳态触发单稳态触发单稳态触发8.3 8.3 8.3 8.3 多谐振荡器多谐振荡器多谐振荡器多谐振荡器第28
12、页/共51页一、由门电路构成的单稳态触发器一、由门电路构成的单稳态触发器一、由门电路构成的单稳态触发器一、由门电路构成的单稳态触发器单单稳稳态态触触发发器器在在数数字字电电路路中中一一般般用用于于定定定定时时时时(产产生生一一定定宽宽度度的的矩矩形形波波)、整整整整形形形形(把把不不规规则则的的波波形形转转换换成成宽宽度度、幅幅度度都都相相等等的波形)以及的波形)以及延时延时延时延时(把输入信号延迟一定时间后输出)等。(把输入信号延迟一定时间后输出)等。单稳态触发器具有下列特点:单稳态触发器具有下列特点:(1 1)电路有一个稳态和一个暂稳态。)电路有一个稳态和一个暂稳态。(2 2)在外来触发脉
13、冲作用下,电路由稳态翻转到暂稳态。)在外来触发脉冲作用下,电路由稳态翻转到暂稳态。(3 3)暂稳态是一个不能长久保持的状态,经过一段时间后,)暂稳态是一个不能长久保持的状态,经过一段时间后,电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与触发脉冲无关,电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与触发脉冲无关,仅决定于电路本身的参数。仅决定于电路本身的参数。第29页/共51页0110(1 1)没有触发信号时电路工作在稳态)没有触发信号时电路工作在稳态 当当没没有有触触发发信信号号时时,u ui i为为低低电电平平。因因为为门门G G2 2的的输输入入端端经经电电阻阻R R接接至至V VDDDD,u uA A
14、为为高高电电平平,因因此此u uo2o2为为低低电电平平;门门G G1 1的的两两个个输输入入均均为为0 0,其其输输出出u uo1o1为为高高电电平平,电电容容C C两两端端的的电电压压接接近近为为0 0。这这是是电电路路的的稳稳态态,在在触触发发信信号号到到来来之之前前,电电路路一一直直处处于于这这个个状状态态:u uo1o11 1,u uo2o20 0。第30页/共51页(2 2)外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态)外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态 当当正正触触发发脉脉冲冲u ui i到到来来时时,门门G G1 1输输出出u uo1o1由由1 1变变为为0 0。由由于于电电容容电电
15、压压不不能能跃跃变变,u uA A也也随随之之跳跳变变到到低低电电平平,使使门门G G2 2的的输输出出u uO2O2变变为为1 1。这这个个高高电电平平反反馈馈到到门门G G1 1的的输输入入端端,此此时时即即使使u ui i的的触触发发信信号号撤撤除除,仍仍能能维维持持门门G G1 1的的低低电电平平输输出出。但但是是电电路路的的这这种种状状态态是是不不能能长长久久保保持的,所以称为暂稳态。暂稳态时,持的,所以称为暂稳态。暂稳态时,u uo1o10 0,u uo2o21 1。101第31页/共51页(3 3)电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态)电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态 在在暂
16、暂稳稳态态期期间间,V VDDDD经经R R和和G G1 1的的导导通通工工作作管管对对C C充充电电,随随着着充充电电的的进进行行,C C上上的的电电荷荷逐逐渐渐增增多多,使使u uA A升升高高。当当u uA A上上升升到到阈阈值值电电压压U UT T时时,G G2 2的的输输出出u uo2o2由由1 1变变为为0 0。由由于于这这时时G G1 1输输入入触触发发信信号号已已经经过过去去,G G1 1的的输输出出状状态态只只由由u uo2o2决决定定,所所以以G G1 1又又返返回回到到稳稳定定的的高高电电平平输输出出。u uA A随随之之向向正正方方向向跳跳变变,加加速速了了G G2 2
17、的的输输出出向向低低电电平平变变化化。最最后后使使电电路退出暂稳态而进入稳态,此时路退出暂稳态而进入稳态,此时u uo1o11 1,u uo2o20 0。0110脉冲宽度:脉冲宽度:t tp p=0.7RC=0.7RC第32页/共51页稳态时,稳态时,u ui i1 1,G G1 1、G G2 2均导通。均导通。u uo1o10 0,u uA A0 0,u uo2o20 0。u ui i负负跳跳变变到到0 0时时,G G1 1截截止止,u uo1o1随随之之跳跳变变到到1 1。由由于于电电容容电电压压不不能能跃跃变变,u uA A仍仍为为0 0,故故门门G G2 2截截止止,u uo2o2跳跳
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