1、8.1 單穩態觸發器單穩態觸發器8.2 施密特觸發器施密特觸發器8.3 多多諧振蕩諧振蕩器器8 脈沖波形的變換與產生脈沖波形的變換與產生4 4、掌握由、掌握由555555定時器組成的多諧、單穩、施密特觸定時器組成的多諧、單穩、施密特觸發器的電路、工作原理及外接參數及電路指標的計發器的電路、工作原理及外接參數及電路指標的計算。算。1 1、正確理解多諧振蕩器、單穩態觸發器、施密特觸、正確理解多諧振蕩器、單穩態觸發器、施密特觸發器的電路組成及工作原理。發器的電路組成及工作原理。2 2、掌握多諧、單穩、施密特觸發器、掌握多諧、單穩、施密特觸發器MSIMSI器件的邏輯器件的邏輯功能及主要指標計算。功能及

2、主要指標計算。3 3、掌握、掌握555555定時器的工作原理。定時器的工作原理。教學基本要求教學基本要求8.1單穩態觸發器單穩態觸發器8.1.1 用門電路組成的微分型單穩態觸發器用門電路組成的微分型單穩態觸發器8.1.2 集成單穩態觸發器集成單穩態觸發器8.1.5 用用555定時器構成的定時器構成的單穩態觸發器單穩態觸發器8.1.4 555定時器定時器8.1.3 單穩態觸發器的應用單穩態觸發器的應用 電路在沒有觸發信號作用時處于一種穩定狀態。電路在沒有觸發信號作用時處于一種穩定狀態。單穩態觸發器的工作特點：單穩態觸發器的工作特點： 在外來觸發信號作用下，電路由在外來觸發信號作用下，電路由穩態穩

3、態翻轉到翻轉到暫穩態暫穩態; ; 由于電路中由于電路中RC延時環節的作用，暫穩態不能長保持延時環節的作用，暫穩態不能長保持,經過一段時間后，電路會自動返回到穩態。暫穩態的經過一段時間后，電路會自動返回到穩態。暫穩態的持續時間僅取與持續時間僅取與RC參數值有關。參數值有關。8.1單穩態觸發器單穩態觸發器 門電路組成的單穩態觸發器門電路組成的單穩態觸發器MSI集成單穩態觸發器集成單穩態觸發器不可重復觸發不可重復觸發單穩態觸發器單穩態觸發器可重復觸發可重復觸發單穩態觸發器單穩態觸發器用用555定時器組成的單穩態觸發器定時器組成的單穩態觸發器按電路形式不同按電路形式不同單穩態觸發器的單穩態觸發器的分類

4、分類工作特點劃分工作特點劃分8.1.1 用用CMOS門電路組成的微分型單穩態觸發器門電路組成的微分型單穩態觸發器 1. 1. 電路電路CMOS與非門構成的微分型與非門構成的微分型單穩態觸發器單穩態觸發器 CMOS或非門構成的微分型或非門構成的微分型單穩態觸發器單穩態觸發器 穩態為穩態為1穩態為穩態為0 R vO G2 & C D vI2 vC 1 Rd vI Cd G1 vd vO11 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 電路處于一種穩態：電路處于一種穩態： 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1

5、 Rd Cd vd 0 00 01 11 10 0 o =0 c =0a)沒有觸發信號時，沒有觸發信號時， I=0設定設定CMOS反相器的閾值電壓反相器的閾值電壓2THDDVV 工作原理：工作原理：b)b)外加觸發信號外加觸發信號 d d =VTH迅速使迅速使 o1 = 0 o =1 vI 0 t vd 0 t vO11 vO vI2 0 t t t 0 VTH VDD t1 t2 0 電路進入暫穩態電路進入暫穩態 電容充電電容充電 I21 10 0 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 產生如下正反饋過程：產生如下正反饋過程： vO vI

6、 vO1 vI2 c)c)電容充電電容充電, ,電路由暫穩態自動返回到穩態電路由暫穩態自動返回到穩態 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 0 01 1 I2 I2 =VTH產生如下正反饋過程：產生如下正反饋過程： vI2 vO vO1 迅速使迅速使 o1 = 1 o =0電容放電電容放電 c =0vo2 vO1 vR vI 0 t vd 0 t vO11 vO vI2 0 t t t 0 VTH VDD t1 t2 0 tw tw0.7RC （1） 輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度tw(2) 恢復時間恢復時間tre tre 3 d (3) 最高工

7、作頻率最高工作頻率 fmax 3、 主要參數的計算主要參數的計算 vO1 vI vO vI2 0 0 t t t t tW 0 VTH VDD t1 t2 vd 0 t 0 TH0V)()()(tCCC l ln nW W R RC CvC(0+) = 0；vC( ) =VDD =RC, VTH = VDD /2THDDDDw0VVVlnRCt = RCln2rew11ttTfminmax 8.1.2 集成單穩態觸發器集成單穩態觸發器(a)v vO Ov vI It tw wt tw w(b)vOvItwtw不可重復觸發不可重復觸發可重復觸發可重復觸發被重復觸發被重復觸發沒有被重復觸發沒有被重

8、復觸發 1. 不可重復觸發的集成單穩態觸發器不可重復觸發的集成單穩態觸發器 74121觸發信號控制電路觸發信號控制電路微分型單穩觸發器微分型單穩觸發器電路的連接：電路的連接：R：外接電阻或采用內部電阻：外接電阻或采用內部電阻C：外接電容：外接電容 B A1 A2 G1 & G2 & G3 & G4 & a G5 & 1 G6 & Cext Rext Rext/Cext Rint Rint G7 1 G8 1 G9 1 Q Q 觸發信號控制電路觸發信號控制電路 微分型單穩態觸發器微分型單穩態觸發器 輸出緩沖電路輸出緩沖電路 (a) 邏輯圖 輸出脈沖

9、寬度：輸出脈沖寬度： tw0.7RC 電路的不可重復觸發特性電路的不可重復觸發特性 (1)工作原理工作原理 在暫穩態期間即使有觸發信號輸入在暫穩態期間即使有觸發信號輸入,但由于但由于G4門在此期間關門在此期間關閉，不會被再次觸發，電路屬于不可重復觸發單穩態觸發器閉，不會被再次觸發，電路屬于不可重復觸發單穩態觸發器暫穩態暫穩態: Q=1 Q=0 B A1 A2 G1 & G2 & G3 & G4 & a G5 & 1 G6 & Cext Rext Rext/Cext Rint Rint G7 1 G8 1 G9 1 Q Q 觸觸發發信信號號控控制制

10、電電路路 微微分分型型單單穩穩態態觸觸發發器器 輸輸出出緩緩沖沖電電路路 (a) 邏輯圖 1000(2)(2)集成單穩態觸發器集成單穩態觸發器 74121 A1、A2是是下沿有效下沿有效的觸發信號輸入端，的觸發信號輸入端，B是是上沿有效上沿有效的觸發信號輸入端。的觸發信號輸入端。AABvovoextCRintCextextRVCCGND10111491634512774121保持穩態保持穩態0 10 10 10 10 1 0 1 01 1 下沿觸發下沿觸發1 1 1 1 1上沿觸發上沿觸發工作特征工作特征vO vO輸輸 出出0 0 A1 A2 B輸輸 入入74121功能表功能表集成單穩態觸發器

11、集成單穩態觸發器7412174121的外部元件連接方法的外部元件連接方法: :（b b）使用內部電阻）使用內部電阻Rint且電路為上升沿觸發的連接方式。且電路為上升沿觸發的連接方式。AABovovextCintRextextCRCCVGND10111491634512774121CCVextR1vICext(a)AABovovextCintRextextCRCCVGND10111491634512774121vICextCCV(b)（a a）使用外部電阻）使用外部電阻R Rextext且電路為下降沿觸發的連接方式。且電路為下降沿觸發的連接方式。一、一、555定時器的電路結構定時器的電路結構8.

12、1.4 集成集成555定時器定時器電壓比較器的功能：電壓比較器的功能： v+ v-，vO=1 v+ v-，vO=0由以下幾部分組成：由以下幾部分組成：（1）三個）三個5k電阻組電阻組成的分壓器。成的分壓器。（2）兩個電壓比較器）兩個電壓比較器 C1和和C2。C1v+vvOCC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復位v閾值輸入控制電壓觸發輸入O(7)vT,放電端(1)（3）基本）基本RS觸發器，觸發器，（4）放電三極管）放電三極管T及緩沖器及緩沖器G。CC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6

13、)(5)(8)(4)(3)電源復位v閾值輸入控制電壓觸發輸入O(7)vT,放電端(1)12658437Ov,vI2I1vvICVCCvO555DR電路符號電路符號二工作原理CC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復位v閾值輸入控制電壓觸發輸入O(7)vT,放電端(1)1/3VCC2/3VCC（1）4腳為復位輸入端腳為復位輸入端 RD ），），RD為低電平為低電平時，不管其他輸入端時，不管其他輸入端的狀態如何，輸出的狀態如何，輸出vo為低電平。正常工作為低電平。正常工作時，應將其接高電平。時，應將其接高電平。QV01（2）5腳為

14、電壓控制端，腳為電壓控制端，當其懸空時，比較器當其懸空時，比較器C1和和C2的比較電壓分別為的比較電壓分別為2/3VCC 和和1/3VCC 。（3）2腳為觸發輸入端，腳為觸發輸入端，6腳為閾值輸入端，兩端的電位高低腳為閾值輸入端，兩端的電位高低控制比較器控制比較器C1和和C2的輸出，從而控制的輸出，從而控制RS觸發器，決定輸出觸發器，決定輸出狀態。狀態。CC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復位v閾值輸入控制電壓觸發輸入O(7)vT,放電端(1)1/3VCC2/3VCC閾值閾值輸入輸入觸發觸發輸入輸入復位復位輸輸出出vI1v

15、I2RDvo2/3VCC2/3VCC2/3VCC1/3VCC1/3VCC1/3VCC0111010不不變變功能表功能表QV01(3)vV1/3VCCSC C(8)&C&I2C(7)I5k放電端5k(1)C2/3VGR5kvv1CR2v(6)C C1I1T&(2)v(4)O8.1.5 單穩態觸發器單穩態觸發器 單穩態觸發器單穩態觸發器有一個穩態和一個暫穩態；在觸發脈沖作用下，有一個穩態和一個暫穩態；在觸發脈沖作用下，由穩態翻轉到暫穩態；暫穩狀態維持一段時間后，自動返回到穩由穩態翻轉到暫穩態；暫穩狀態維持一段時間后，自動返回到穩態。態。用用555定時器定時器組成組成單穩態觸

16、發器單穩態觸發器 1、電路、電路VCC VCC vI R vO 0.01 F C vC 8 4 555 7 6 2 3 5 1 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G vO vI外加觸發信號外加觸發信號Vi1/3VCC )時電路工作在穩定狀態時電路工作在穩定狀態 當當v vI I=1=1時，時，接通電源接通電源, ,電路工作在穩定狀態，即電路工作在穩定狀態，即v vO O=0=0，v vC C=0=0。 VCC vI R vO 0.01 F C vC 8 4 555 7 6 2 3 5 1 VCC 5k vIC

17、 vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G vO vI（3）暫穩態的維持時間）暫穩態的維持時間在暫穩態期間，三極管在暫穩態期間，三極管T截止，截止，VCC經經R向向C充電。充電。時間常數時間常數1= =RC，vC由由0V開始增大，在開始增大，在vC上升到上升到2/3VCC之前，電路保持暫穩態不變。之前，電路保持暫穩態不變。2Ov3CCOtVOtCvOItv（4）自動返回時間）自動返回時間當當vC上升至上升至2/3VCC時，時，vO變變0，電路由，電路由暫穩態重新轉入穩態。暫穩態重新轉入穩態。（5）恢復過程恢復過程當暫穩態結束后

18、，當暫穩態結束后，C通過飽和導通的通過飽和導通的T T放放電，時間常數電，時間常數 2 2= =R RCESCESC，由于，由于R RCESCES很小，所以放電很快。很小，所以放電很快。C放電完畢，恢復過程結束。放電完畢，恢復過程結束。Q VCC vI R vO 0.01 F C vC 8 4 555 7 6 2 3 5 1 tw=RC1n31.1RC 2. 2. 工作波形及輸出脈寬的計算工作波形及輸出脈寬的計算 vI O vC O vO O 2 3 VCC tW t t t 不可重復觸發單穩態電路不可重復觸發單穩態電路 &uiuBuAuouituBtuotuAt單穩態的應用單穩態的應

19、用:1. 定時定時 2. 整形整形 單穩態觸發器能夠把不規則的輸入信號單穩態觸發器能夠把不規則的輸入信號vI，整形成為幅度和寬，整形成為幅度和寬度都相同的標準矩形脈沖度都相同的標準矩形脈沖vO。vO的幅度取決于單穩態電路輸出的高、的幅度取決于單穩態電路輸出的高、低電平，寬度低電平，寬度tW決定于暫穩態時間。決定于暫穩態時間。IvvOtW A1 Rext/ Cext VCC Cext A2 B Cext Rext/ Cext A1 A2 B Q Q VCC VCC vI vO R1 C1 R2 C2 74121 （1） 74121 （2） vO1 vI t t1 0 t tw1 tw1 vO1 0 t tw2 tw2 vO 0 3. 延時延時4. 觸摸定時控制開關觸摸定時控制開關 555定時器構成單穩態觸發器。只要用手觸摸一下金屬片定時器構成單穩態觸發器。只要用手觸摸一下金屬片P，由于人，由于人體感電壓相當于在觸發輸入端（管腳體感電壓相當于在觸發輸入端（管