1、會計學1數字數字(shz)電子技術基礎電子技術基礎第一頁，共50頁。12nQ狀態轉換順序現 態次態進位輸出 YS0S1S2S3S40 0 00 0 10 1 00 1 11 0 00 0 10 1 00 1 11 0 00 0 00000111nQ10nQnQ2nQ1nQ0（5）求各觸發器的驅動方程和進位(jnwi)輸出方程。 (6)分解(fnji)卡洛圖，寫狀態方程Qn Qn+1J K0 00 11 01 10 1 1 0JK觸發器驅動(q dn)表：根據下圖，可將各驅動方程與輸出方程歸納如下： （7）寫驅動方程：20QJ10K01QJ 01QK 102QQJ12K2QY 012QQQ或第1

2、頁/共50頁第二頁，共50頁。（8）畫邏輯圖。根據驅動方程(fngchng)和輸出方程(fngchng)，畫出5進制計數器的邏輯圖如圖所示。 （7）檢查(jinch)能否自啟動。（略） 第2頁/共50頁第三頁，共50頁。6-1 概述(i sh)6-3 單穩態觸發器6-4 多諧振蕩器6-5 555定時器及其應用(yngyng)6-2 施密特觸發器第3頁/共50頁第四頁，共50頁。獲取矩形脈沖波形(b xn)（時鐘）的途徑有兩種：2、用整形(zhng xng)電路把已有的周期性變化的波形整形(zhng xng)產生1、用多諧振蕩器直接產生矩形脈沖波形的整形電路施密特觸發器、單穩態觸發器。用門電路可

3、以構成施密特觸發器、單穩態觸發器和多諧振蕩器。用555定時器也可以構成施密特觸發器、單穩態觸發器和多諧振蕩器。第4頁/共50頁第五頁，共50頁。一、特點(tdin) 1、電平觸發(chf)：觸發(chf)信號UI可以是變化緩慢的模擬信號， UI達某一電平值時，輸出電壓U0突變。 U0為脈沖信號。 2、電壓滯后傳輸：輸入信號UI從低電平上升過程中，電路狀態轉換時對應的輸入電平，與UI 從高電平下降過程中電路狀態轉換時對應的輸入電平不同。施密特觸發器是脈沖波形變換中經常使用的一種電路。 利用上述兩個特點，施密特觸發器不僅能將邊沿緩慢變化的信號波形整形為邊沿陡峭的矩形波，還可以將疊加在矩形脈沖高、低

4、電平上的噪聲有效地清除。第5頁/共50頁第六頁，共50頁。同向輸出特性： VT+UoUIUoLUoH二、 輸出特性VTVT+UoUIUoLUoHUI = VT+時， Uo = UoL UI = VT- 時， Uo = UoL UI = VT- 時， Uo = UoHVT UI = VT+ 時， Uo = UoH00當UI = 0時，Uo= UoL當UI = 0時， Uo= UoH正向閾值(y zh)電平VT+： UI 上升時，引起(ynq)Uo 突變時對應的UI 值。負向閾值電平VT- ： UI 下降時，引起Uo 突變時對應的UI值。三、用途:整形，構成單穩態觸發器，構成多諧振蕩器。第6頁/共

5、50頁第七頁，共50頁。UO1UIUIUO11R2R1G1G26-2-2 用門電路構成(guchng)施密特觸發器一、構成(guchng)UIUO1UO說 明UI =00010同相施密特觸發器 UI上升(shngshng)過程中VT+VT-VTH010110VT-VTH=VT-=VTHG1、G2門將要翻轉UO突變1UI（用CMOS非門）=二、工作原理VT+VTH0110VT-=電路中電流流向和電位情況見圖。第9頁/共50頁第十頁，共50頁。2、求VT-UOL1UI，G1R1R2UIG21UO在UI從最大值開始(kish)下降時，UO=UOH。UOHVTH VT- 從求UI ,入手(rshu)求

6、VT- ：UI , = UTH = UOH UR2 =VT- =R2R1+R2VTH R2R1UOHR2R1+R2 UOH （UOH VT ）又：故：UOH = VDD； VTH = VDD12 VT- =（1 ）VTHR1R2電路中電流(dinli)流向和電位情況見圖。在UI VT+ ， UI , VTH ，G1、G2 門要翻轉前的瞬間，=第10頁/共50頁第十一頁，共50頁。五、電壓(diny)傳輸特性UI =0時，UO=UOL是同相施密特特性(txng)UIUOVDDVTH2 VTHR1R23、求回差電壓(diny)VTVT =VT+ - VT- =2 VTH R1R2=R1R2VDD當

7、VDD一定時，調R1、R2 ，可調UT ，即可調VT+ VT-，可調UO脈寬。六、邏輯符號11&1VT-VT+第11頁/共50頁第十二頁，共50頁。6-2-3 集成(j chn)施密特觸發器常用(chn yn)TTL電路集成施密特觸發器有7413等，常用(chn yn)CMOS電路集成施密特觸發器有CC40106等。6-2-4 施密特觸發器的應用(yngyng)一、用于波形變換例：已知UI為半波，UI m= 9V，電路的VT+ =6V， VT-=3VUOH =VDD，試畫UO波形。963VT+VT-VDDVDD11UI（V）totUOotUOo第12頁/共50頁第十三頁，共50頁。二、用于脈沖

8、(michng)整形(畸變的矩形脈沖(michng)的整形）UItOUOtOUItOUOtOUItOUOtOVT+VT-VT+VT-VT+VT-11三、用于脈沖(michng)鑒幅從分析施密特觸發器的工作原理可知，只有那些幅度大于VT+的脈沖才會在輸出端產生輸出信號(xnho)。所以，施密特觸發器可以從一系列幅度各異的脈沖信號(xnho)中選出幅度大于VT+的信號(xnho)。第13頁/共50頁第十四頁，共50頁。6-3-1 特點(tdin)和用途一、特點(tdin)1、開機(ki j)（接通電源），電路出現穩態。2、外加觸發信號，電路翻轉為暫態。暫態維持一段時間，自動返回穩態3、暫態維持時間

9、的長短，只和電路參數有關，與觸發信號的幅度、電源電壓的高低無關。二、用途1、整形輸出矩形波。2、定時輸出一定寬度的矩形波。3、延時將輸入信號延長一定時間后輸出。這種觸發器只存在穩態和暫態兩個不同的工作狀態。而其暫態通常是靠RC電路來完成的，所以根據RC電路的不同接法可將單穩態觸發器分為微分型和積分型。第14頁/共50頁第十五頁，共50頁。6-3-2 用門電路組成(z chn)單穩態觸發器一、微分(wi fn)型單穩態觸發器1、組成(z chn)（用CMOS或非門）2、工作原理（用正窄脈沖觸發）UI UO1UI2UO說 明接通VDD不觸發VDDUOL00110穩態：UO=0C中無電荷觸發1001

10、暫態：UO=1C充電UI2=VTH000110返回穩態：UO=0C放電UI2=VDD000110恢復為起始穩態 C中無電荷注釋：此時的邏輯電平“1”，對應的電位為（VDD+0.7）V。UIUO1UI2UOUI，11VDDCRG1G2UI，第15頁/共50頁第十六頁，共50頁?？傊?zngzh)：不觸發(chf)：UO=0，C中無電荷觸發(chf)：UO=1C充電：返回 UO=0C放電：恢復為起始穩態，UO=0， C中無電荷3、電壓波形tUIVTHtUO1tUI2tUO* 為了保證觸發時間極短，通常在UI端加RC微分電路：1G1UO1CdRdUIUdtUItUdtUOVDD注意；第二次觸發必須在

11、第一次觸發穩定之后進行。 電壓波形第16頁/共50頁第十七頁，共50頁。4、輸出(shch)脈寬 TW 和幅度 UOm根據一階RC電路暫態過程中，求任意變量的一般(ybn)公式：可得：tA(t)=A()+ A(0+)-A() e A() - A() -t =ln VTHtUI2tUOTW從波形圖中看出(kn ch)，TW是C充電使UI2從0上升到VTH對應的時間，UI2()=VDD , UI2(0+)=0,12UI2(TW)=VTH = VDD ,RCTW = RC ln1VDD - 0VDD - VDD2Uom = UOH -UOL VDD1）求TW2）求Uom= RC ln2 A(0+)A

12、(t)所以：= 0.69 RC第17頁/共50頁第十八頁，共50頁。5、分辨時間 TdTd是指在保證電路正常工作的前提(qint)下，兩個相鄰觸發脈沖之間，允許的最小時間間隔。TdVTHtUI2tUOTWTre由波形圖知： Td = TW + TreTW：輸出(shch)脈沖的寬度 Tre ：恢復(huf)時間，即 C放電達穩定值VDD所需的時間 T放。RO ND1G2G1R- +VDDC由放電回路知：放電回路（D1是G2 門輸入保護電路中的二極管。）Tre =T放= (35)(RON +R/rD)C當D1的等效電阻rD遠遠小于RON 和R時，Tre =T放 (35)RON C第18頁/共50

13、頁第十九頁，共50頁。二、積分(jfn)型單穩態觸發器1、組成(z chn)可用TTL與非門組成(z chn)，門之間用RC積分電路耦合。UAUBUO1UOUI2、工作原理（用正的寬脈沖觸發）UI UAUBUO說 明接通VCC不觸發10VCC01自然穩態：UO=1觸發10VCC10暫穩態：UO=01返回穩態：UO=1C放電UAVTH恢復為自然穩態101不觸發10VCC01UO=1RCG1G2&UO1第19頁/共50頁第二十頁，共50頁。3、電壓(diny)波形tUItUO1tUAtUOVTHTTRTreTw4、輸出(shch)脈寬 TW 和幅度 UOmTW RC lnVOL - UOHVOL

14、- VTHUom = UOH -UOL5、分辨時間 TdTd由波形圖知： Td = TTR + TreTTR ：觸發(chf)脈沖的寬度Tre ：恢復時間，即 UO1跳到UOH后，C充電達穩定值所需的時間 T充。+-CRUOHRO+VCCG1UA由充電回路知：充電回路Tre =T充 = (35)(RO+R)C第20頁/共50頁第二十一頁，共50頁。6-3-3 集成(j chn)單穩態觸發器1、不可(bk)重復觸發觸發(chf)進入暫穩態時，再加觸發(chf)脈沖無效tUITWUOt2、可重復觸發觸發進入暫穩態時，再次觸發有效，輸出脈沖可再維持一個脈寬。tUIUOtTW常用74121，74221

15、，74LS221等都是不可重復觸發的單穩態觸發器。其中，74121的電路符號如圖：Cext RextCextUo RintVccGNDBA2A1Uo345167101191474121一、分類二、常用產品舉例第21頁/共50頁第二十二頁，共50頁。輸 入輸 出A1A2BUOUO0X101X0101XX00111X01電平(din pn)觸發111110XX0脈沖(michng)觸發集成(j chn)單穩態觸發器74121的功能表第22頁/共50頁第二十三頁，共50頁。下降(xijing)沿觸發時的接法1UI不利用(lyng)Rint 時的接法Cext RextCextUo RintVccGND

16、BA2A1Uo345167101191474121+VCCCext RextCextUo RintVccGNDBA2A1Uo345167101191474121上升(shngshng)沿觸發時的接法UI利用Rint 時的接法（Rint2 K）CRC+VCC三、應用舉例1、脈沖整形Cext RextCextUo RintVccGNDBA2A1Uo345167101191474121+VCCCRUItUItUOTW = 0.69 RC第23頁/共50頁第二十四頁，共50頁。2、輸出(shch)脈沖延時UI+VCCUO2VCCUOBA1A2C1R1UO（1）VCCUOBA1A2C2R2UO（2）tU

17、ItUO1tUO2tUO1TW1TW2觸發后，電路(dinl)延時TW1 時間再輸出。TW1 = 0.69 R1C1 TW2 = 0.69 R2C23、定時(dn sh)輸出UIUO27412174121UABA1A2UO74121&tUItUAtUOTW只在觸發之后的TW 時間內有UA 輸出。UO2t第24頁/共50頁第二十五頁，共50頁。特點：不需要外加(wiji)觸發信號，電路自激振蕩，沒有穩態。用途(yngt)：產生脈沖方波。6-4-1 用門電路構成(guchng)多諧振蕩器一、對稱式多諧振蕩器1、組成（用TTL門電路）UI1UO2UO1UI211C1C2G1G2RF1RF22、工作原

18、理則，暫態 ： UO1=0、UO2=1 接下來：C1充電、C2 放電假設，某一時刻，電路出現 UO1=0、UO2=1的狀態，第25頁/共50頁第二十六頁，共50頁。0011UI1UO2UO1UI211C1C2G1G2RF1RF2+C2放電(fng din)回路：UI1UOL1UOH2RF1C2+ -C2+ RF1 UOL1 UOH2 C2-C2放電(fng din)使UI1。C2放電(fng din)：UI2UOH2UOL1R1VCCG2RF2C1- +C1充電：暫態 ： UO1=0、UO2=1C1充電等效回路：UOH2 RE1 C1 UOL1（RE1=RF2R1）C1充電使UI2。第26頁/

19、共50頁第二十七頁，共50頁。由于RE1 RF1（當電路(dinl)對稱時），所以，充電(chng din)比放電快。C1充電(chng din) UI2 = VTH 時 G2導通 UO2=0UI1=0 UO1=1暫態： UO1=1、 UO2=0C2充電 UI1 = VTH 時 G1導通 UO1=0UI2=0 UO2=1電路回到暫態。循環往復，直到關機?？傊篣O1 =0UO2 =1UO2=0UO1=1UO1=1UO2=0UO1=0UO2=1 C1充電 UI2 C2充電 UI1 C2放電UI1 C1放電UI2第27頁/共50頁第二十八頁，共50頁。tUI1tUO1tUO2tUI2VTHVTHV

20、IKVIKT1T4、計算(j sun)在RF1=RF2=RF，C1=C2=C 時：T1 RFC ln UOH -UOH -如果(rgu)G1、G2為74LS系列反相器，UOH=3.4V，VIK= -1V，VTH=1.1V在RFR1時，T1=0.65 RFC振蕩周期：T = 2T1=1.3RFC振蕩(zhndng)頻率：f =1/T占空比： q = (T1/T)100%3、電壓波形C2放電、充電C1充電、放電VTHVIK第28頁/共50頁第二十九頁，共50頁。二、環形(hun xn)振蕩器1、組成(z chn)利用(lyng)門電路的傳輸延遲時間tpd ， 將奇數個反相器首尾相接。UO1UO2U

21、O31G11G21G32、工作波形tUO1tUO2tUO3tpd3、計算TW = ntpd ；T=2TW ；f =1/T一般，tpd =TTL類幾十 nsCMOS類幾百ns（所以，環形振蕩器的振蕩頻率f 特別高）為了獲得較低的、可調的f ，可在環形回路中增加RC延時環節。TWn是門的數目。第29頁/共50頁第三十頁，共50頁。6-4-2 用施密特觸發器構成(guchng)多諧振蕩器1、組成(z chn)UIUO2、工作(gngzu)原理接通VCC瞬間，C中無電荷，所以：1）UC=0 3、電壓波形2）UO=1 C充電 UI ，3）UO=0 C放電 UI ，tUItUI00VT+VT-若是CMOS

22、電路，T1T2T1RC+UI =VT+ UO=0UI =VT- UO=1T1= RC ln VDD -VDD -T=T1+T2 ；f =1/T；q =T1/TUI =0 UO=1VT-VT+T2= RC ln 0 -0 -VT+VT-則：第30頁/共50頁第三十一頁，共50頁。5、電路(dinl)改進占空比可調電路(dinl)如圖：1CUIUOR2R1+充電經過(jnggu)R2 ，放電經過(jnggu)R1 ，T1= R2C ln VDD-VT-VDD-VT+T2= R1C ln VT+VT-q =T1/TT=T1+T2調節R1 或 R2 ，即可調節q第31頁/共50頁第三十二頁，共50頁。

23、6-4-3 石英(shyng)晶體多諧振蕩器一、石英(shyng)晶體許多應用場合。要求多諧振蕩器的振蕩頻率f十分穩定，（如數字鐘的秒脈沖頻率）。上述電路的 f 都達不到要求。最簡便(jinbin)的穩頻方法是在多諧振蕩器中接入石英晶體，構成石英晶體多諧振蕩器。石英晶體的固有振蕩頻率 fo 由結晶方向、外形尺寸決定；頻率穩定度（fo / fo)可達10-1010-11 。fo電容性電感性fXO電抗頻率特性曲線符號二、石英晶體振蕩器1、組成將石英晶體接到多諧振蕩器的正反饋回路中。當外加電壓的頻率f = fo 時，其電抗 X=0 。第32頁/共50頁第三十三頁，共50頁。UI1UOUO1UI211

24、C1C2G1G2RF1RF22、工作(gngzu)原理當UO的頻率(pnl)f = fo 時，反饋最強，電路才起振。fo 的穩定度極高，這就解決(jiju)了多諧振蕩器的穩頻問題。3、參數選擇各種固有振蕩頻率fo的石英晶體已做成成品，可根據所購晶體的fo選擇電路的外接RF 和C，fo一般都很高，應利用分頻器將fo分頻為所需頻率。例如，需要頻率為1HZ的秒脈沖， 可選購 fo=32768HZ的晶振，通過15次二分頻獲得1HZ。結果： f = fo 。第33頁/共50頁第三十四頁，共50頁。555定時器是單片集成電路(jchng-dinl)，用途廣，可構成(guchng)施密特觸發器、單穩態觸發器

25、、多諧振蕩器等。雙極型產品型號的后三位數碼為555。單極型產品型號的后四位數碼為7555。其功能和外部引腳的排列完全相同。第34頁/共50頁第三十五頁，共50頁。6-5-1 555定時器的電路(dinl)結構與功能一、組成(z chn)與特點VR1VR2UOTD+VCCCOU6U212658437（TH）（TR）RD當CO端不接控制(kngzh)電壓UCO時：VR2 = VCC ，13VR1 = VCC23國產CB555的結構框圖：它由三個5K電阻、比較器C1和C2、基本RS觸發器和放電管TD 組成。QQC1+-C2+-RdSd5K5K5KTD相當于：C1出1；C1出0。C1將U6 和 進行比

26、較 VCC23當U6 時， VCC23U6 和 比較的結果，由C1反相輸出。 VCC23第35頁/共50頁第三十六頁，共50頁。反相同相U6U2RDUOTDQQRdSd23VCC13VCC放電管TD的作用：給外接電容(dinrng)C提供放電通路。QQC1+-C2+-RdSdVR1VR25K5K5KUOTD+VCCCOU6U212658437（TH）（TR）RD結構圖的等效簡化(jinhu)電路：相當于：C2出0；C2出1。C2將U2和 進行比較 VCC13當U2 時， VCC13U2 和 比較的結果， VCC13由C2同相輸出(shch)。第36頁/共50頁第三十七頁，共50頁。二、工作(g

27、ngzu)原理輸 入過 渡輸 出RDU6U2RdSdQQTD狀態(zhungti)0XXX X 導通123VCC23VCC13VCC導通113VCC截止(jizh)123VCC13VCC保 持表 1 CB555功能表（CO端懸空時）表1 的主要內容見表2：U6U223VCC23VCC13VCC13VCC23VCC13VCCQ01保 持工作原理見表1表2 RD =1時的表1由表2可得如下口訣：大于、大于、出0；小于、小于、出1；小于、大于、保持011011010110第37頁/共50頁第三十八頁，共50頁。當CO端接(dun ji)有UCO 時：12UCO ，VR2 =三、說明(shumng)V

28、R1 =UCO、換為13VCC將上述分析中的 換為23VCC12UCO ，所有(suyu)結論仍成立。四、電路符號555 定時器的電源電壓范圍較寬，CMOS類：VDD為318伏，（UOHVDD95% ，IOm4mA）TTL類： VCC為516伏，（UOHVCC90%）， IOm200mA）UOTHTDCOVCC12345678555TRRDGNDUCO ，第38頁/共50頁第三十九頁，共50頁。6-5-2 555定時器接成施密特觸發器二、工作(gngzu)原理（設：UI為模擬(mn)三角波）UIU6 U2UO23VCC23VCC13VCC13VCC23VCC 23 VCC01013VCC13V

29、CC23VCC13VCC0導通穩態：UO =0放電= 023VCC13VCC保 持接通VCC 不觸發UI=1023VCC13VCC23VCC13VCC0導通返回：UO =0放電= 023VCC13VCC保 持UI =1一、組成無電荷觸發第40頁/共50頁第四十一頁，共50頁?？傊?zngzh)：不觸發，UO=0；UO=1維持(wich)一段時間又返回UO=0充電(chng din)回路：VCC+RC VCC-（充電(chng din)慢）放電回路：C+ TD C -（放電快）三、電壓波形tUITW23VCC tUOtUCTWRC ln VCC-02VCC -3VCC TWRC ln3 = 1.

30、1RC觸發, UO=1注意：一般情況下，第二次觸發應該在第一次觸發穩定之后進行。第41頁/共50頁第四十二頁，共50頁。6-5-4 555定時器接成多諧振蕩器UO+VCC123456785550.01uFR1R2C等效(dn xio)為施密特觸發器構成的多諧振蕩器，R11UCUOR2+R2電壓(diny)UC是施密特觸發器的輸入電壓(diny)，其VT+ =23VCC VT- =13VCC 二、工作(gngzu)原理UCU6U2UOTD起始時023VCC13VCC23VCC13VCC0導通C放電23VCC1截止= 13VCC13VCC50第43頁/共50頁第四十四頁，共50頁。555定時器應用(yngyng)舉例：下圖是用555定時器接成的延時報警器。當開關S斷開后，經過一定的延遲(ynch)時間后揚