数字电路逻辑设计 第十章 脉冲单元电路幻灯片.ppt

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1、数字电路逻辑设计数字电路逻辑设计 第十章第十章 脉冲单元电路脉冲单元电路第1页，共67页，编辑于2022年，星期六 10.1 10.1 脉冲信号与脉冲电路脉冲信号与脉冲电路 10.2 10.2 集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路 10.3 55510.3 555定时器及其应用定时器及其应用 第十章第十章 脉冲单元电路脉冲单元电路第2页，共67页，编辑于2022年，星期六 10.1 10.1 脉冲信号与脉冲电路脉冲信号与脉冲电路获得脉冲波形的方法主要有两种：获得脉冲波形的方法主要有两种：1 1利用脉冲产生电路直接产生。利用脉冲产生电路直接产生。2 2对已有的波形进行整形，将它变换成

2、所需要的脉冲波形。对已有的波形进行整形，将它变换成所需要的脉冲波形。脉冲信号：脉冲信号：狭义上指一种持续时间极短的电压或电流波形。狭义上指一种持续时间极短的电压或电流波形。广义上指不具有连续正弦波形状的信号。广义上指不具有连续正弦波形状的信号。第十章第十章 脉冲单元电路脉冲单元电路第3页，共67页，编辑于2022年，星期六1.1.常见的脉冲波形常见的脉冲波形(a)(b)(c)(d)(e)脉冲波形脉冲波形方波方波矩形波矩形波尖顶波尖顶波锯齿波锯齿波钟形波钟形波 10.1 10.1 脉冲信号与脉冲电路脉冲信号与脉冲电路第4页，共67页，编辑于2022年，星期六2.2.矩形波及其参数矩形波及其参数

3、数字电路中常用到矩形波，矩形波有周期性与非周期性数字电路中常用到矩形波，矩形波有周期性与非周期性两种。两种。（a a）非周期性矩形波非周期性矩形波（b b）周期性矩形波）周期性矩形波 10.1 10.1 脉冲信号与脉冲电路脉冲信号与脉冲电路第5页，共67页，编辑于2022年，星期六2.2.矩形波及其参数矩形波及其参数 0.9Vm0.5Vm0.1VmtrtfVmtwT实际的矩形脉冲波形实际的矩形脉冲波形周期性矩形波的几个主要参数：周期性矩形波的几个主要参数：（1 1）周期）周期T T（2 2）脉冲幅度）脉冲幅度V Vm m（3 3）上升时间）上升时间t tr r （4 4）下降时间）下降时间t

4、tf f （5 5）脉冲宽度）脉冲宽度t tw w（6 6）脉冲休止期）脉冲休止期T Tt tw w（7 7）占空比）占空比q q=t tw w/T T 如果如果q q=50%=50%，则为对称方波，则为对称方波脉冲休止期脉冲休止期T Tt tw w 10.1 10.1 脉冲信号与脉冲电路脉冲信号与脉冲电路第6页，共67页，编辑于2022年，星期六3.3.脉冲电路脉冲电路脉冲电路：用来产生和处理脉冲信号的电路。脉冲电路：用来产生和处理脉冲信号的电路。常用脉冲电路：常用脉冲电路：双稳态触发器、单稳态触发器、自激多谐振荡器、射极耦双稳态触发器、单稳态触发器、自激多谐振荡器、射极耦合双稳态触发器（施

5、密特电路）及锯齿波电路。合双稳态触发器（施密特电路）及锯齿波电路。脉冲电路构成：脉冲电路构成：分立晶体管、场效应管分立晶体管、场效应管RCRC（或（或RLRL）电路）电路集成门电路（或集成运算放大器）集成门电路（或集成运算放大器）RCRC充、放电电路充、放电电路 10.1 10.1 脉冲信号与脉冲电路脉冲信号与脉冲电路第7页，共67页，编辑于2022年，星期六10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路施密特触发器施密特触发器123单稳态触发器单稳态触发器多谐振荡器多谐振荡器第十章第十章 脉冲单元电路脉冲单元电路第8页，共67页，编辑于2022年，星期六10.2.1 10.

6、2.1 施密特触发器施密特触发器 施施密密特特触触发发器器功功能能：具具有有回回差差电电压压特特性性，能能将将边边沿沿变变化化缓缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。1.1.两级两级CMOSCMOS反相器电路构成的施密特触发器反相器电路构成的施密特触发器（1 1）电路构成）电路构成两个两个CMOSCMOS反相器反相器G G1 1、G G2 2两个分压电阻两个分压电阻R R1 1、R R2 2逻辑符号逻辑符号10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第9页，共67页，编辑于2022年，星期六（2 2）工作过程）工作过程 设输入信号设输

7、入信号v vI I为三角波。为三角波。VO0t当当V VI I=0=0时，时，第一种稳定状态第一种稳定状态0VIt当当V VI I上升时，上升时，,只要只要 ,00VDD10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第10页，共67页，编辑于2022年，星期六VO0t第二种稳定状态第二种稳定状态0VIt当当V VI I上升至使上升至使VDD0VT+其中，上限触发电平其中，上限触发电平GS(th)GS(th)T)1(21221VVVRRRRR+=+当当V VI I下降时，下降时，VDD 只要只要当当V VI I下降至使下降至使 ，其中，下限触发电平其中，下限触发电平DDGS(t

8、h)T21221-=+-VVVRRRRRVT 10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第11页，共67页，编辑于2022年，星期六GS(th)T)1(1VVRR+=+RDDGS(th)T21221-=-VVVRRRR（3 3）电压传输特性）电压传输特性 如果如果 ，则，则RGS(th)T21-=-）V（1VR回差电压回差电压vOvIVTVT+VGS(th)2 VGS(th)R1R2电压传输特性电压传输特性 改变改变R R1 1和和R R2 2的大小可以的大小可以改变回差电压改变回差电压10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第12页，共67页，编

9、辑于2022年，星期六用用TTLTTL门构成的施密特触发器门构成的施密特触发器（1 1）电路构成）电路构成 G G1 1为与非门，为与非门，G G2 2为反相器，为反相器，V VI I通过电阻通过电阻R R1 1、R R2 2控制门的状态控制门的状态（2 2）工作过程）工作过程 当当V VI I=0=0时，时，第一种稳定状态第一种稳定状态当当V VI I上升时，上升时，只要只要 ,第二种稳定状态第二种稳定状态当当V VI I上升至使上升至使其中，上限触发电平其中，上限触发电平DthT221VVVRRR+=+0VOHVOLVOHVOL10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电

10、路第13页，共67页，编辑于2022年，星期六当当V VI I下降时，下降时，只要只要其中，下限触发电平其中，下限触发电平回差电压回差电压VOHVOL10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第14页，共67页，编辑于2022年，星期六 a.a.施密特触发器属于电平触发电路，当输入信号达到某一定电压施密特触发器属于电平触发电路，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。值时，输出电压会发生突变。c.c.施密特触发器有施密特触发器有两个转换电平两个转换电平（上限触发转换电平（上限触发转换电平V VT+T+和下限触发和下限触发转换电平转换电平V VT T），电路具有如

11、下图所示的传输特性。），电路具有如下图所示的传输特性。施密特触发器的工作特点：施密特触发器的工作特点：b.b.施密特触发器是一个双稳态电路，施密特触发器是一个双稳态电路，两种稳定状态的维持和转换两种稳定状态的维持和转换完全取决于外加触发信号完全取决于外加触发信号。vOvIvOvI10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第15页，共67页，编辑于2022年，星期六 集成施密特触发器集成施密特触发器(1)CMOS(1)CMOS集成施密特触发器集成施密特触发器CC40106CC40106其上、下限触发器电平典型数值如下表其上、下限触发器电平典型数值如下表参数名称参数名称V V

12、DDDD/V/V最小值最小值/V/V最大值最大值/V/VV VT T5 5101015152.22.24.64.66.86.83.63.67.17.110.810.8V VT T5 5101015150.30.31.21.21.61.61.61.63.43.45.05.012345678910111213141A1Y2A2Y3A3Y4A4Y5A5Y6A6YVVDDSSCC40106 集成施密特触发器集成施密特触发器10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第16页，共67页，编辑于2022年，星期六（2 2）TTLTTL集成施密特触发器集成施密特触发器74LS1474LS

13、14 其上、下限触发器电平典型数值如下表其上、下限触发器电平典型数值如下表12345671A1Y2A2Y3A3YGND8910111213144A4Y5A5Y6A6YVCC74LS14参数参数CT5413/7413CT5413/7413CT5414/7414CT5414/7414CT54LS132/74LSCT54LS132/74LS132132最小值最小值/V/V最大值最大值/V/V最小值最小值/V/V最大值最大值/V/V最小值最小值/V/V最大值最大值/V/VV VT T1.51.52 21.51.52 21.41.42 2V VT T0.60.61.11.10.60.61.11.10.5

14、0.51 110.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第17页，共67页，编辑于2022年，星期六（1）波形变换）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。将输入的正弦波、三角波、锯齿波等变换成矩形波输出。4施密特触发器的应用施密特触发器的应用10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第18页，共67页，编辑于2022年，星期六（2 2）脉冲整形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。器的整形获得满意的矩形脉冲波形。(a)v

15、ItOvOtOVTVT图图(a)(a)传输线上电容较大，波形的上升和下降沿变坏。传输线上电容较大，波形的上升和下降沿变坏。vItOvOtOVTVT(b)图图(b)(b)阻抗不匹配，波形的上升沿和下降沿产生振荡。阻抗不匹配，波形的上升沿和下降沿产生振荡。vItOvOtOVTVT(c)图图(c)(c)受到干扰，脉冲波形上叠加有噪声。受到干扰，脉冲波形上叠加有噪声。10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第19页，共67页，编辑于2022年，星期六vItOvOtOVTVT（3 3）脉冲鉴幅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，在只有当输入脉冲信号的幅

16、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。输出端才产生输出信号。10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第20页，共67页，编辑于2022年，星期六10.2.2 10.2.2 单稳态触发器单稳态触发器工作特点工作特点有一个稳态和一个暂稳态。无外触发脉冲输入时，电路有一个稳态和一个暂稳态。无外触发脉冲输入时，电路处于稳态；在外界触发脉冲作用下，电路将从稳态翻转到处于稳态；在外界触发脉冲作用下，电路将从稳态翻转到暂暂稳态稳态，经一段时间后，电路又自动返回到原来的稳态。，经一段时间后，电路又自动返回到原来的稳态。暂稳态时间长短取决于电路本身暂稳态时间长短取决于

17、电路本身的参数，与外加触发脉冲无关。的参数，与外加触发脉冲无关。10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第21页，共67页，编辑于2022年，星期六 1 1集成门构成的单稳态触发器集成门构成的单稳态触发器按按照照维维持持暂暂态态的的RCRC定定时时电电路路的的不不同同接接法法，单单稳稳态态触触发发器器分分为为微分型微分型和和积分型积分型。（1 1）微分型单稳态触发器）微分型单稳态触发器&G G2 2G G1 1C Cv v2 2R RR Ri iv vO1O1v vO2O2v v1 1v vI IC Ci i5100pF5100pF反馈线反馈线输入端微分电路输入端微分电

18、路微分型定时电路微分型定时电路10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第22页，共67页，编辑于2022年，星期六00t t1 1稳定状态稳定状态触发器处于触发器处于稳定稳定状态状态v vO1O1=V VOLOL，v vO2O2=V VOHOH&G G2 2G G1 1C Cv v2 2R RR Ri iv vO1O1v vO2O2v v1 1v vI IC Ci i5100pF5100pF反馈线反馈线工作过程工作过程输入端输入端无输入信号触发无输入信号触发触发输入为高电平触发输入为高电平R Ri i3.2k3.2k,v vI I 开开 门门 电电 平平，v vO1O1

19、=0.3V=0.3VR R0.9k0.9k，v v2 2 关关 门门 电电 平平，v vO2O2=3.6V=3.6VvIv1vO1vO2v23.6V0.3V0.3V1.4V3.6V0.3V3.6V0.3V1.4V-1.5V3.6V0.3V0t1t210.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第23页，共67页，编辑于2022年，星期六当当t t=t t1 1时时&G G2 2G G1 1C Cv v2 2R RR Ri iv vO1O1v vO2O2v v1 1v vI IC Ci i5100pF5100pF反馈线反馈线vIv1vO1vO2v23.6V0.3V0.3V1.4

20、V3.6V0.3V3.6V0.3V1.4V-1.5V3.6V0.3V0t1t2v vO1O1上跳至高电平上跳至高电平v v1 1产生一个负尖峰脉冲产生一个负尖峰脉冲v v2 2跳变为高电平跳变为高电平v vO2O2为低电平为低电平触触发发器器受受触触发发发发生生一一次次翻翻转转，进进入入暂稳态暂稳态（v vO1O1=V VOHOH，v vO2O2=V VOLOL）。）。输入端输入端v vI I下跳变下跳变由于电容器上电压不能突变由于电容器上电压不能突变 10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第24页，共67页，编辑于2022年，星期六&G G2 2G G1 1C Cv

21、 v2 2R RR Ri iv vO1O1v vO2O2v v1 1v vI IC Ci i5100pF5100pF反馈线反馈线vIv1vO1vO2v23.6V0.3V0.3V1.4V3.6V0.3V3.6V0.3V1.4V-1.5V3.6V0.3V0t1t2 t t1 1t t2 2暂稳态暂稳态触发器进入暂稳态触发器进入暂稳态v vO2O2=V VOLOL反馈线反馈线G G1 1关闭关闭电容电容C C充电充电v v2 2(t)(t)下降下降当当t t=t t2 2时，时，v v2 2=V Vthth触触发发器器自自动动翻翻转转一一次次，回回到到初初始始稳稳定定状状态态（v vO1O1=V V

22、OLOL，v vO2O2=V VOHOH）。v vO2O2=V VOHOH反馈线反馈线G G1 1开态开态10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第25页，共67页，编辑于2022年，星期六&G G2 2G G1 1C Cv v2 2R RR Ri iv vO1O1v vO2O2v v1 1v vI IC Ci i5100pF5100pF反馈线反馈线vIv1vO1vO2v23.6V0.3V0.3V1.4V3.6V0.3V3.6V0.3V1.4V-1.5V3.6V0.3Vtw0t1t2 t t1 1t t2 2暂稳态暂稳态暂态时间暂态时间电电容容C C开开始始放放电电，电

23、电路路进进入入恢恢复复阶段。阶段。t tt t2 2电路的恢复过程电路的恢复过程恢复时间为恢复时间为当当下下一一个个触触发发脉脉冲冲出出现现时时，触触发发器器再再次次进进入入暂暂稳稳态态，经经过过t tw w时间后，回到稳态。时间后，回到稳态。10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第26页，共67页，编辑于2022年，星期六&G2G1Cv2RvO1vO2vI2 2、积分型单稳态触发器积分型单稳态触发器twvIvO1vO2v21.4V0.3V3.6V3.6V0.3V3.6V0.3Vt1t20v vO1O1=V VOHOH v vO2O2=V VOHOH当当t t=t t

24、1 1时，时，v vI I上跳变上跳变积分型定时电路积分型定时电路00t t1 1稳定状态稳定状态v vI I=V VOLOL电电容容C C充充电电结结束束，触触发发器器处处于于稳稳定状态。定状态。触发器翻转一次，进入暂稳态触发器翻转一次，进入暂稳态10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第27页，共67页，编辑于2022年，星期六&G2G1Cv2RvO1vO2vI（2 2）积分型单稳态触发器积分型单稳态触发器twvIvO1vO2v21.4V0.3V3.6V3.6V0.3V3.6V0.3Vt1t20v vO1O1=V VOLOLt t1 1t t2 2暂稳态暂稳态v v

25、I I=V VOHOH电容电容C C放电放电,电压电压v v2 2下降下降当当t t=t t2 2时时，电电压压v v2 2下下降降至至V Vthth，v vO2O2=V VOHOH，触发器状态自动翻转一次。，触发器状态自动翻转一次。10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第28页，共67页，编辑于2022年，星期六CRvOvIA1vItVTVTOvAOtvOtOVDD（3 3）施密特触发器构成单稳态触发器施密特触发器构成单稳态触发器稳状稳状:当当v vI I=0=0时，时，v vO O=V VOLOL=0V=0Vv vi i=V=VOHOH，v vA A随随之之上上跳

26、跳，只只要要大大于于V VT+T+，则则输输出出v vO O=V VDDDD。触触发发器器发发生生一一次次翻翻转，进入暂稳态。转，进入暂稳态。电电容容C C充充电电，v vA A下下降降，一一旦旦达达到到V VT-T-，施施密密特特触触发发器器发发生生自自动动翻翻转转，v vO O=V VOLOL=0V=0V，返回至稳态。，返回至稳态。暂稳态暂稳态:暂稳态持续时间为暂稳态持续时间为10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第29页，共67页，编辑于2022年，星期六uOuI1逻辑符号逻辑符号集成单稳态触发器分为集成单稳态触发器分为非可重触发非可重触发和和可重触发可重触发两

27、种类型。两种类型。非非可可重重触触发发单单稳稳态态触触发发器器指指在在暂暂稳稳态态定定时时时时间间t tW W之之内内，若若有有新新的的触触发发脉脉冲冲输输入入，电电路路不不会会产产生生任任何何响响应应,输输出出脉脉冲冲宽宽度度t tW W 仍仍从第一次触发开始计算。从第一次触发开始计算。2.2.集成单稳态触发器集成单稳态触发器符号符号“1 1 ”表示表示非可重触发单稳态触发器。非可重触发单稳态触发器。（1）工作特点）工作特点10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第30页，共67页，编辑于2022年，星期六逻辑符号逻辑符号uOuI可可重重触触发发单单稳稳态态触触发发器

28、器指指在在暂暂稳稳态态定定时时时时间间t tW W之之内内，若若有有新新的触发脉冲输入，可被新的输入脉冲重新触发。的触发脉冲输入，可被新的输入脉冲重新触发。符号符号“”表示可表示可重触发单稳态触发器。重触发单稳态触发器。暂稳态期间如再次被触发，输出脉冲宽度可在此前暂稳暂稳态期间如再次被触发，输出脉冲宽度可在此前暂稳态时间的基础上再展宽态时间的基础上再展宽t tW W 。下面通过工作波形的分析来说明可重触发和非可重触发单稳态下面通过工作波形的分析来说明可重触发和非可重触发单稳态触发器的区别。触发器的区别。10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第31页，共67页，编辑于2

29、022年，星期六非可重触发单非可重触发单稳态触发器输稳态触发器输出波形出波形O Ou uI It tO Ou uO Ot tO Ou uO Ot tt tW Wt tW Wt tW Wt tW W暂稳态期间不暂稳态期间不能再次触发。能再次触发。暂稳态期间能再次触暂稳态期间能再次触发。其输出脉宽将在原暂发。其输出脉宽将在原暂稳态时间基础上再展宽稳态时间基础上再展宽t tW W。触发脉冲到来触发脉冲到来时，输出翻转为暂时，输出翻转为暂稳态，经暂稳态持稳态，经暂稳态持续时间续时间t tW W 后重新自后重新自动回到稳态。动回到稳态。外触发脉冲未到外触发脉冲未到时，输出为稳态。时，输出为稳态。可重触发

30、单可重触发单稳态触发器稳态触发器输出波形输出波形输入波形输入波形10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第32页，共67页，编辑于2022年，星期六TR+&G1&G2&G3G4&11G5G6C111G7G8G9RCextVCCRintRintRext/CextTR-ATR-BQQ（2 2）TTLTTL集成单稳态触发器集成单稳态触发器CT54121/74121CT54121/74121非可重触发单稳态触发器非可重触发单稳态触发器外外接接元元件件和和连连线线少少，触触发发方方式式灵灵活活，可可使使用用输输入入脉脉冲冲的的正正跳跳沿沿触触发发，又又可可用用负负跳跳沿沿触触发发

31、，使使用用方方便便，工工作作稳稳定定，因因此此应应用广泛。用广泛。10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第33页，共67页，编辑于2022年，星期六有有3 3个触发信个触发信号输入端，号输入端，TRTR-A A和和TRTR-B-B 用负跳用负跳沿触发，沿触发，TRTR+用用正跳沿触发。正跳沿触发。有有2 2个互补输出端个互补输出端TRTR+TRTR-B-BTRTR-A-AQ QQ QRIRI CX RX/CXCX RX/CXR RintintC CextextR Rextext/C CextextRIRI CX RX/CXCX RX/CX非可重复触发型单稳非可重复触发

32、型单稳态触发器态触发器 外接定时元件端外接定时元件端 CT54121/74121CT54121/74121非可重触发单稳态触发器的逻辑符号非可重触发单稳态触发器的逻辑符号 10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第34页，共67页，编辑于2022年，星期六CT54121/74121CT54121/74121非可重触发单稳态触发器的功能表非可重触发单稳态触发器的功能表 输入输入输出输出TRTR-A-ATRTR-B-BTRTR+Q QQ Q0 01 10 01 10 01 10 01 10 00 01 11 11 10 01 11 11 11 11 11 10 00 0稳稳

33、态态暂暂稳稳态态10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第35页，共67页，编辑于2022年，星期六CT54121/74121CT54121/74121R Rintint、C Cext ext 和和 R Rext ext/C Cext ext 端的使用端的使用一般接法一般接法RIRI CX RX/CXCX RX/CXTRTR+TRTR-B-BTRTR-A-AQ QQ Q悬空不接悬空不接C CextextR RextextV VCCCCt tW W 0.70.7R RextextC Cextext通常取：通常取：R Rext ext=1.4=1.440 k40 k，C C

34、ext ext=10pF=10pF 1010 F F。不接外部电阻时，可不接外部电阻时，可用内用内 部电阻部电阻R Rintint=2k=2k 取代取代 R RextextRIRI CX RX/CXCX RX/CXTRTR+TRTR-B-BTRTR-A-AQ QQ QC Cextext+V+VCCCCt tW W 0.70.7R RintintC Cextext 输出脉冲较窄输出脉冲较窄10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第36页，共67页，编辑于2022年，星期六1 1G G1212Q Q&1 1G G1 1Q Q&G G2 2&1 1G G5 5G G6 6G

35、G7 71 11 1G G1111G G9 9T TP PT TN NG G3 3G G4 41 1G G8 81 1G G10101 1G G13131 1G G14141 1G G15151 1G G1616V VDDDDV VDDDDv vA ATRTR+TRTRR RC CR R（3 3）CMOSCMOS集成单稳态触发器集成单稳态触发器CC14528CC14528可重触发单稳态触发器逻辑图可重触发单稳态触发器逻辑图10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第37页，共67页，编辑于2022年，星期六输入输入输出输出RTR+TR-QQ0011010011110CC1

36、4528CC14528可重触发单稳态触发器功能表可重触发单稳态触发器功能表10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第38页，共67页，编辑于2022年，星期六3.3.单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用 （1 1）脉冲展宽脉冲展宽uOuI将窄脉冲展宽成将窄脉冲展宽成宽度为宽度为 tW 的脉冲的脉冲tW10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第39页，共67页，编辑于2022年，星期六u uA Au uB Bu uC Cu uO OG Gu uA Au uC Cu uB Bu uO O 门的定时时间即为单稳态触发器的暂稳态持续时间。门的定时时间即为

37、单稳态触发器的暂稳态持续时间。t tW Wu uC C u uC C为与为与G G门打开与否的控制信号。门打开与否的控制信号。u uC C=1=1，G G门打开，信号门打开，信号u uB B 通过通过G G门输出；门输出；u uC C=0=0，G G门关闭，门关闭，u uB B不能输出。不能输出。（2 2）脉冲定时）脉冲定时 10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第40页，共67页，编辑于2022年，星期六多多谐谐振振荡荡器器即即矩矩形形波波形形产产生生电电路路，由由于于矩矩形形波波形形中中含含有有丰丰富富的谐波分量，故常称多谐振荡器。的谐波分量，故常称多谐振荡器。(

38、1)(1)不需输入信号；不需输入信号；(2)(2)无稳定状态，只有两个无稳定状态，只有两个暂稳态暂稳态。10.2.310.2.3多谐振荡器多谐振荡器 工作特点工作特点通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，从而产通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，从而产生自激振荡，输出周期性的矩形脉冲信号。生自激振荡，输出周期性的矩形脉冲信号。10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第41页，共67页，编辑于2022年，星期六&G G1 1C CR Rd d&G G2 2a ab bt t1 1t t2 2t t3 3充充电电放放电电V V1.4V1.4V0.3V0.3V0

39、.3V0.3V3.6V3.6Vv vd dv vb bv va a 电容正反馈多谐振荡器电容正反馈多谐振荡器(1)(1)基本工作原理基本工作原理设某时刻电容设某时刻电容C C充电充电v vd d上升至上升至v vd dV VththG G1 1变为开态，变为开态，v va a=V=VOLOLG G2 2变为关态，变为关态，v vb b=V=VOHOH由由于于电电容容C C两两端端电电压压不不能能突突变变，使使v vd d随随v vb b的的上上跳跳而而上上跳跳，维维持持G G1 1处处于于开开态，态，G G2 2处于关态。处于关态。10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电

40、路第42页，共67页，编辑于2022年，星期六&G G1 1C CR Rd d&G G2 2a ab bt tw1w1t t1 1t t2 2t t3 3t tw2w2充充电电放放电电V V1.4V1.4V0.3V0.3V0.3V0.3V3.6V3.6Vv vd dv vb bv va a暂态暂态（t t1 1t t2 2）电电容容C C放放电电，v vd d下下降降，在在v vd d下下降降至至V Vthth之前的时间之前的时间t tw1w1。当当v vd d下降至下降至V Vthth时时G G1 1变为关态，变为关态，v va a=V=VOHOHG G2 2变为开态，变为开态，v vb b

41、=V=VOLOL电电路路又又一一次次翻翻转转，电电容容C C再再次次充充电电，v vd d电电位位上上升升，在在v vd d上上升升至至V Vthth之之前前，这这段段时时间间称称为为暂态暂态。暂态暂态（t t2 2t t3 3）10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第43页，共67页，编辑于2022年，星期六&G G1 1C CR Rd d&G G2 2a ab bt tw1w1t t1 1t t2 2t t3 3t tw2w2充充电电放放电电V V1.4V1.4V0.3V0.3V0.3V0.3V3.6V3.6Vv vd dv vb bv va a 不不断断重重复复

42、上上述述过过程程，从从而而形形成成周周期振荡，在输出端获得矩形波期振荡，在输出端获得矩形波v vb b。(2)(2)振荡周期的计算振荡周期的计算振荡周期振荡周期10.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第44页，共67页，编辑于2022年，星期六带带有有RCRC定定时时电电路路的的环环形形振荡器振荡器&G2CR&G3vO&G1RSv3v2v1t1t2t3OvOtOv1tOv2tOv3tVmVmVtht4利利用用电电容容C C的的充充、放放电电过过程程，控控制制电电压压v v3 3，从从而而控控制制与与非非门门的的自自动动开闭。开闭。(1)(1)基本工作原理基本工作原理10

43、.210.2集成门构成的脉冲单元电路集成门构成的脉冲单元电路第45页，共67页，编辑于2022年，星期六t1t2t3OvOtOv1tOv2tOv3tVmVmVtht4&G2CR&G3vO&G1RSv3v2v1暂稳态暂稳态t t1 1t t2 2设设t t 2/3VTH2/3VCCCC，比较器，比较器C C1 1=0=R=0=R TR1/3VTR1/3VCCCC，比较器比较器C C2 2=1=S=1=S放电管截止，放电管截止，V VO O=1=1。TH2/3VTH2/3VCCCC，比较器，比较器C C1 1=1=R=1=R TR1/3VTR1/3VCCCC，比较器比较器C C2 2=0=S=0=

44、S放电管截止，放电管截止，V VO O保持。保持。TH2/3VTH1/3VTR1/3VCCCC，比较器比较器C C2 2=1=S=1=S10.3 10.3 10.3 10.3 555555555555定时器及其应用定时器及其应用第55页，共67页，编辑于2022年，星期六由以上分析得：由以上分析得：2 2、555555定时器的工作原理与逻辑功能定时器的工作原理与逻辑功能 555555定时器功能表定时器功能表通常不用通常不用CO CO 端，为了提高电路工作稳定性，将其通过端，为了提高电路工作稳定性，将其通过 0.01 0.01 F F 电容接地。电容接地。注意：注意：THTH 电平高低与电平高低

45、与2/32/3V VCCCC比较，比较，TRTR 电平高低与电平高低与1/31/3V VCCCC比较。比较。若控制输入端若控制输入端COCO 加加u uCOCO，则，则U UREF1REF1=u=uCOCO，U UREF2 REF2=u uCOCO/2/2，故，故 THTH 和和 TRTR 电平高低的比较值将变成电平高低的比较值将变成 u uCO CO 和和 u uCOCO/2/2。不变不变不变不变1 1截止截止1 11 1导通导通0 01 1导通导通0 00 0V V 状态状态V VO OR RD DTRTRTHTH输输 出出 输输 入入10.3 10.3 555555定时器及其应用定时器及

46、其应用定时器及其应用定时器及其应用第56页，共67页，编辑于2022年，星期六0 0u uO Ou uI IU UOLOL1/31/3V VCCCC2/32/3V VCCCCU UOHOH当当THTH=TRTR=u uI I2/32/3V VCCCC时时当当THTH=TRTR=u uI I1/31/3V VCCCC时时1/31/3V VCCCC0 0当当1/31/3V VCC CC THTH=TRTR=u uI I2/32/3V VCCCC时时当当u uI I1/31/3V VCCCC时时当当u uI I由高电平逐渐下降，由高电平逐渐下降，且且1/31/3V VCC CC u uI I1/3(

47、1/31/3 V VCCCC)。u uC C 2/3V2/3VCCCC时，时，TH=uTH=uC C 02/3V01/3V1/3VCCCC，TH=uTH=uI I 2/3V 2/3VCCCCu uO O为低电平，放电管为低电平，放电管V V导通，电容导通，电容C C经经V V迅速放电完毕，迅速放电完毕，u uC C 0V0V。0 010.3 10.3 555555定时器及其应用定时器及其应用定时器及其应用定时器及其应用第60页，共67页，编辑于2022年，星期六u uC CO Ot tO Ou uO Ot tt tW WO Ot tu uI It tWIWIV VCCCC （2 2）暂稳态）暂

48、稳态 当输入当输入u uI I 跳变为低电平跳变为低电平(1/3(1/3V VCCCC)时，时，充电充电TR=UTR=UILIL1/3V1/3VCC CC TH=uTH=uC C 0V2/3V0V1/3V(1/3VCCCC)输出脉冲宽度输出脉冲宽度t tW W主要取决于充放电元件主要取决于充放电元件 R R、C C，估算公式，估算公式t tW W 1.1RC1.1RC。10.3 10.3 555555555555定时器及其应用定时器及其应用定时器及其应用定时器及其应用第61页，共67页，编辑于2022年，星期六GNDVCCRDVOCO555THTRDISVCC0.01 FR1CuOuC-+R2

49、1 1、电路结构、电路结构 DISVCCR1THTRCuC-+R210.310.310.310.3.1 1 1 1 用用用用555555555555定时器构成多谐振荡器定时器构成多谐振荡器定时器构成多谐振荡器定时器构成多谐振荡器10.3 10.3 10.3 10.3 555555555555定时器及其应用定时器及其应用第62页，共67页，编辑于2022年，星期六2 2、工作原理、工作原理uCOtOuOtUOLUOHtW1tW2充电充电刚上电时，刚上电时，THTH=TRTR=u uC C 0 0 GNDVCCRDVOCO555THTRDISVCC0.01 FR1CuOuC-+R2u uO O 为

50、高电平，放电管截止，为高电平，放电管截止，V VCC CC 经经R R1 1、R R2 2 向向C C充电，充电，u uC C 上升，这时电路处于上升，这时电路处于暂稳暂稳态态。充电充电当当u uC C 上升到上升到TH TH=TR TR=u uC C 2/32/3V VCC CC 时，时，u uO O 跳变为低电平，放电管跳变为低电平，放电管V V导通，导通，C C经经R R2 2和和V V放电，放电，u uC C 下降，电路进入下降，电路进入暂稳态暂稳态。放电放电当当u uC C 下降到下降到THTH=TRTR=u uC C1/31/3V VCC CC 时，时，u uO O 重新跳变为高电