1、 數字系統中的時鐘脈沖、觸發脈沖、控制信號等是由脈數字系統中的時鐘脈沖、觸發脈沖、控制信號等是由脈沖發生器產生的。本章介紹幾種脈沖發生和脈沖變換電路。沖發生器產生的。本章介紹幾種脈沖發生和脈沖變換電路。 8.1 概述概述 8.1 .1 脈沖波形產生與變換電路的組成脈沖波形產生與變換電路的組成脈沖脈沖電路電路組成：組成：延遲電路延遲電路正反饋電路正反饋電路開關元件開關元件 /teffff )()(0)(t)(-)()(0-)(tfffflnt 我們著重介紹由我們著重介紹由555定時器組成的脈沖發生和定時器組成的脈沖發生和變換電路變換電路8.1 .2 555定時器定時器分分壓壓比比較較RS觸觸發器

2、發器+_+_Q5 k 5 k 5 k 8 +UCC452713C1C26DSDRQT+&1.緩沖緩沖輸出輸出8.1 .2 555定時器定時器分壓器：分壓器：由由3個個5K 電阻組成，當電壓控制端電阻組成，當電壓控制端(5腳腳)懸空時，懸空時，VA=2/3Vcc，VB =1/3Vcc，分別作為兩個比較器的基準電，分別作為兩個比較器的基準電平。改變平。改變5腳的輸入，可改變腳的輸入，可改變A、B的基準電平。的基準電平。2/3 UCC2/3 UCC1/3 UCC011/3 UCC112/3 UCC2/3 UCCRD=1SD=0.uCR1R2.+C充電充電C放電放電100uo1= VoLui3

3、=uth + VoL VoH uthuoVoL ，ucVoL uthuo= VoLC充電，充電，ui3 =uth111G1G2G3R1R2Cuo1uo2ui3u0+ VoLtui3VoHtuoVoHuthuth + VoL VoHVoH VoL+ uth第一暫第一暫態保持態保持uoVoH第二暫態開始，如第二暫態開始，如此往復并穩定下來。此往復并穩定下來。8.2.2. 8.2.2. 石英晶體時鐘脈沖發生器石英晶體時鐘脈沖發生器 石英晶體是石英晶體是SiO2結晶體，其符號及等效阻抗結晶體，其符號及等效阻抗的頻率特性如圖所示。的頻率特性如圖所示。 由圖可見石英晶由圖可見石英晶體具有很強的選頻性體具有

4、很強的選頻性且頻率特性非常穩定。且頻率特性非常穩定。當外加電壓頻率等于當外加電壓頻率等于其固有頻率其固有頻率fo時，其時，其阻抗最小，而其他頻阻抗最小，而其他頻率信號經過石英晶體率信號經過石英晶體時嚴重衰減。時嚴重衰減。1. 石英晶體片簡介：石英晶體片簡介：8.2.2. 8.2.2. 石英晶體時鐘脈沖發生器石英晶體時鐘脈沖發生器(1) 從第一暫穩態自動翻從第一暫穩態自動翻轉到第二暫穩態的過程。轉到第二暫穩態的過程。 電源剛接通時，電容電源剛接通時，電容C2兩端電壓為兩端電壓為0，G1輸入輸入為低電平為低電平2. 石英晶體時鐘脈沖發生器：石英晶體時鐘脈沖發生器：+() 此正反饋過程保證電路進入第

5、一暫穩態。同此正反饋過程保證電路進入第一暫穩態。同時高電平時高電平uo經經R1對對C1、C2充電，當充電，當C2充電到充電到G1的的開門電平時，開門電平時，uo輸出低電平。經過同樣的正反饋輸出低電平。經過同樣的正反饋過程保證電路進入第二暫穩態。過程保證電路進入第二暫穩態。 將石英晶體與多諧振蕩器中的將石英晶體與多諧振蕩器中的C3串聯。石英晶串聯。石英晶體對其固有頻率體對其固有頻率fo相當于阻抗最小的電阻，與相當于阻抗最小的電阻，與C3構構成正反饋電路。成正反饋電路。8.2.2. 8.2.2. 石英晶體時鐘脈沖發生器石英晶體時鐘脈沖發生器(2) 從第二暫穩態自動翻轉到第一暫穩態的過程。從第二暫穩

6、態自動翻轉到第一暫穩態的過程。2. 石英晶體時鐘脈沖發生器：石英晶體時鐘脈沖發生器：+(+) 此正反饋過程保證電此正反饋過程保證電路進入第二暫穩態。同時路進入第二暫穩態。同時C1、C2放電，放電，C3充電。當充電。當C2電壓放到電壓放到G1的關門電平的關門電平時，時，uo又輸出高電平又輸出高電平 。 這樣的過程周而復始，電路輸出一系列方波。這樣的過程周而復始，電路輸出一系列方波。 石英晶體振蕩器的振蕩頻率取決于石英晶體片的石英晶體振蕩器的振蕩頻率取決于石英晶體片的固有頻率，與電路中的電阻電容值無關。固有頻率，與電路中的電阻電容值無關。當當uo輸出低電平時：輸出低電平時：。G1G2&ui

7、ucuo1uoCR 在基本在基本RSRS觸發器的觸發器的正反饋通道中串聯一個正反饋通道中串聯一個RCRC微分電路構成微分電路構成微分型微分型單穩態觸發器單穩態觸發器。1G1G2&uiucuo1uoCR1 1、未觸發時電路處于穩定狀態、未觸發時電路處于穩定狀態未觸發時，輸入未觸發時，輸入u ui i為高電平為高電平( (用用“1”1”表示表示) )。1001 由以上正反饋保證電路處由以上正反饋保證電路處于穩定狀態于穩定狀態u uo o=V=VoHoH。2 2、外加觸發信號，電路由穩、外加觸發信號，電路由穩定狀態翻轉到暫穩態定狀態翻轉到暫穩態0 由以上正反饋保證電路能翻轉到暫穩態由以上正反

8、饋保證電路能翻轉到暫穩態u uo o=V=VoLoL。由于由于u uo o的低電平送回到的低電平送回到G1G1的輸入端，所以即使此時的輸入端，所以即使此時u ui i的觸發低脈沖的觸發低脈沖消失，輸出也不會改變。消失，輸出也不會改變。3 3、電容充電，電路由暫穩態自、電容充電，電路由暫穩態自動返回穩定狀態動返回穩定狀態 電路進入暫穩態的同時，電路進入暫穩態的同時，u uo1o1的高電平對的高電平對C C充電。充電。 隨著隨著u uc c ，充電電流減小，電，充電電流減小，電阻阻R R上的電壓也減小，當上的電壓也減小，當V VA A降低到降低到G G2 2的關門電平的關門電平VoVoFFFF時，

9、時，G G2 2輸出輸出u uo o由由低電平低電平V VoLoL躍變到高電平躍變到高電平V VoHoH。暫穩。暫穩態結束，電路返回穩定狀態。態結束，電路返回穩定狀態。 G G2 2關門前一瞬間，電容兩端電壓關門前一瞬間，電容兩端電壓u uc cV VoHoH - V - Vo oFFFF 。1G1G2&uiucuo1uoCR10010A A4 4、電容兩端電壓的恢復過程、電容兩端電壓的恢復過程 暫穩態結束時，暫穩態結束時，u uo1o1為低為低電平。由于電容兩端的電壓不電平。由于電容兩端的電壓不能突變，所以能突變，所以A A點電位躍變為點電位躍變為V VoLoL-(-(V VoHoH

10、- V- Vo oFFFF),),此后電容開始此后電容開始放電，放電結束時，放電，放電結束時，V VA A約為約為0 0，電容電壓電容電壓u uc c也約為也約為0 0，為觸發，為觸發器下次翻轉作好準備。器下次翻轉作好準備。 1G1G2&uiucuo1uoCR10010A A電路中各點電平變化如圖所示。電路中各點電平變化如圖所示。 暫穩態維持的時間暫穩態維持的時間T TP P取取決于決于RCRC充電的快慢。而觸發充電的快慢。而觸發器由暫穩態回到穩態的恢復器由暫穩態回到穩態的恢復時間時間TRTR決定于決定于RCRC電路的放電電路的放電時間。時間。 為了保證單穩態電路正為了保證單穩態電路正

11、常工作，要求觸發信號常工作，要求觸發信號u ui i的的周期周期T TTTP P+T+TR RuCR1ui+C1+C2QQRDSD5K5K5KVAVB T1348(復位端復位端)uO6527(地地)uCR1ui+C1+C2QQRDSD5K5K5KVAVB T1348(復位端復位端)uO6527接通電源接通電源2/3 UCC01101Q=0導通導通1(地地)uCR1ui+C1+C2QQRDSD5K5K5KVAVB T1348(復位端復位端)uO65271101Q=1截止截止02/3 UCC1010Q=1010 110Q=0+UCC48562713.0.01FuCCuiuoRuituCtuOt(1

12、/3UCC)Q=0Q=1T導通，導通，C通過通過T放放電電,uC 0接通電源接通電源RD=0SD=1保持保持“0”態態RD=1SD=1上升到上升到2/3 UCCuituCtuOt暫穩態暫穩態tptp=RC ln3=1.1RC+UCC48562713.0.01FuCCuiuO2/3UCCRD=1SD=0Q=1Q=0T截止截止C充電充電RD=0SD=1Q=0Q=1因此暫穩態的長短因此暫穩態的長短取決于取決于RC時間常數時間常數R單位時間讓脈沖通過單位時間讓脈沖通過下降沿延遲下降沿延遲&uiuBuAuouituBtuotuAt短時用照明燈短時用照明燈48162357uouiUCCSRCuit

13、uottpuo按一下按一下按鈕按鈕 S未按未按0KT的線圈的線圈不通電不通電KT 的觸點的觸點斷開斷開燈燈滅滅1通電通電閉合閉合亮亮48162357uOuiUCCCSKTKTD1D2RuCR1ui+C1+C2QQRDSD5K5K5Kab T1348(復位端復位端)uO16527R2R3RRS 施密特觸發器是一種雙穩態觸發器。它不同于一般雙穩態施密特觸發器是一種雙穩態觸發器。它不同于一般雙穩態觸發器的是：觸發器的是：它是電平觸發，普通觸發器是脈沖觸發；它是電平觸發，普通觸發器是脈沖觸發；它它具有類似于磁滯回線形狀的電壓傳輸特性。它廣泛應用于整形、具有類似于磁滯回線形狀的電壓傳輸特性。它廣泛應用于

14、整形、延時電路。延時電路。 電路中，電路中， 2端和端和6端接于端接于e點，與點，與a、b點的電位比較。點的電位比較。cc31b32aVV,VccV uCR1ui+C1+C2QQRDSD5K5K5Kab T1348(復位端復位端)uO16527R2R3RRSeduCR1ui+C1+C2QQRDSD5K5K5Kab T1348(復位端復位端)uO6527R2R3RRSed1 1、接入電源，電路進入第一穩態、接入電源，電路進入第一穩態設設uc(0)=0,(0)=0,接入電源接入電源, ,ui =0=0ud =0=0ueVaVbR=1S=0uO =1同時電源給電容同時電源給電容C C充電充電 ud

15、= =ueCC313VRRR VbR=1S=1保持保持 uO =1第一穩態第一穩態uO =11 1、接入電源，電路進入第一穩態、接入電源，電路進入第一穩態設設uc(0)=0,(0)=0,接入電源接入電源, ,ui =0=0ud =0=0ueVaVbR=1S=0同時電源給電容同時電源給電容C C充電充電ud = =ueVbR=1S=1保持保持 uO =12 2、輸入電壓變化時，輸出狀態相應改變、輸入電壓變化時，輸出狀態相應改變ui 0, 0, ueuc+ +ui , ,VaVbR=0S=1uO =0第二第二穩態穩態若若ui ，使使ue 此后，即使此后，即使ui ，只要只要ue Vb，輸出都保持第

16、二穩態不變，輸出都保持第二穩態不變，只有當只有當uiVaR=0uO =0若若ui 此后，即使此后，即使ui ，只要只要ui Vb，輸出都保持第二穩態不變，輸出都保持第二穩態不變，只有當只有當uiVb時，輸出才回第一穩態。工作波形如圖所示：時，輸出才回第一穩態。工作波形如圖所示：2/3UCC1/3UCC 波形顯示，波形顯示，Va和和Vb是使觸是使觸發器翻轉的高、低電平，分發器翻轉的高、低電平，分別稱為別稱為上限觸發門檻電平上限觸發門檻電平和和下限觸發門檻電平下限觸發門檻電平。兩電平。兩電平之間的差值稱為回差電壓之間的差值稱為回差電壓VH。此電路的回差電壓：此電路的回差電壓： VH 2/3UCC 1/3UCC 1/3UCC 由于施密特觸發器具有回差由于施密特觸發器具有回差特性，所以具有較強的抗干擾能特性，所以具有較強的抗干擾能力。回差越大抗干擾能