《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第五版）教學(xué)課件福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院電工電子教學(xué)中心第十章脈沖波形的產(chǎn)生和整形10.1

概述一、獲取矩形脈沖的方法脈沖波形發(fā)生電路脈沖波形整形電路二、描述矩形脈沖特性的主要參數(shù)10.2

觸發(fā)器（常用的一類(lèi)脈沖整形電路）1

22DDTHV

1

V，且R

R10.2.1

用門(mén)電路組成的 觸發(fā)器假定G1

G2是CMOS

電路：VOH

VDD，VOL

0V，R1和R2是串聯(lián)的（原因？）VA

VTH

,電路狀態(tài)不會(huì)變化。當(dāng)VI

0時(shí)，VO

0。VI

增加，VA隨著增加。但只要THIR)V2112R2

RR

RVA

VTH

V

V

V

(1

I

T

TH

時(shí)，G1V進(jìn)V入電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)。電路的狀態(tài)當(dāng)VI

增加到使

A

將發(fā)生變化。考慮電路即將發(fā)生變化的那一時(shí)刻，因?yàn)榇藭r(shí)電路狀態(tài)尚未發(fā)生變化所以V0仍然為0使電路迅速跳變到

VO

VOH0

VA

6.25V使得V01減小VI

VT

時(shí)：VA增加

VO1迅速減小

VO迅速增加設(shè)R1

1K，R2

3K

,VDD

10V

算得VI

VT

6.7V時(shí)，VA

5V

據(jù)電壓傳輸特性，知V01

5V

,V0

5V

V0從0增加到5V，VA要被抬高到6.25V（正反饋）反相器閾值電壓VTHI當(dāng)VI

1時(shí)，VO

1。THIRR)V211

2R1R

RVA

VTH

(VDD

VI

)

VVI

VT

(1

當(dāng)VI

減小到使

A

VTVH

時(shí)，電路的狀態(tài)將發(fā)生變化。考慮電路即將發(fā)生變化的那一時(shí)刻，因?yàn)榇藭r(shí)電路狀態(tài)尚未發(fā)生變化所以V0仍然為1設(shè)R1

1K，R2

3K

,VDD

10V

算得VI

VT

3.3V時(shí)，VA

5V

據(jù)電壓傳輸特性，知

V01

5V

,V0

5V

V0從10V降低到5V，VA要被降低到3.75V（正反饋）

VA

3.75V使得V01增加VI

VT

時(shí)：VA減小

VO1迅速增加

VO迅速減小使電路迅速跳變到VO

VOLTHIRR)V21V

V

(1T

THIRR)V21V

V

(1T

Vo輸出（同相輸出回差電壓VT

VT

VT

T

VT

Vo輸出（反相輸出THIRR)V21V

V

(1T

THIRR)V21V

V

(1T

這個(gè)電路有一個(gè)約束條件，就是R1<R2如果

R1

那么， 有

VT

，2VTH

VDDR2

,

及VT

0這說(shuō)明，即使VI

上升到VDD或下降到0，電路的狀態(tài)也不會(huì)發(fā)生變化，電路處于“自鎖狀態(tài)”，不能正常工作。觸發(fā)器的主要特點(diǎn)：第一，輸入信號(hào)在上升和下降過(guò)程中，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換的輸入電平不同第二，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)有正反饋過(guò)程，使輸出波形邊沿變陡10.2.3

觸發(fā)器的應(yīng)用一、用于波形變換二、用于鑒幅將幅度大于VT

的脈沖選出10.2.3

觸發(fā)器的應(yīng)用三、用于脈沖整形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn)：①有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。②在外界觸發(fā)信號(hào)作用下，能從穩(wěn)態(tài)→暫穩(wěn)態(tài)，維持一段時(shí)間后自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)。③暫穩(wěn)態(tài)維持的時(shí)間長(zhǎng)短取決于電路

參數(shù)。用門(mén)電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、積分型G1和G2為T(mén)TL門(mén)1、原理分析束*穩(wěn)態(tài)下：VI

0,VO

1(門(mén)2有0出1),(VO1

VOH

),VA

VOH(忽略門(mén)2的高電平輸入電流)；*VI

到1后，VO

0(門(mén)2全1出0),進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)而VO1

0,C開(kāi)始放電；VA下降到VTH

后，VO

1(門(mén)2有0出1),暫穩(wěn)態(tài)結(jié)*

若VI

仍＝1，則V01仍＝0，則C繼續(xù)放電至VI回到0為止*VI

到0后，C重新充電至VOH

,恢復(fù)初始態(tài)G1和G2為T(mén)TL門(mén)2.性能參數(shù)計(jì)算輸出脈寬：o

OLTHTHwVt

RC

ln

VOH

(忽略R

和V

)0

V

RC

ln

0

VOHV()

V(

t

)

RC

ln

V()

V(0)要求觸發(fā)脈沖寬度tTR大于暫穩(wěn)時(shí)間tW輸出脈沖寬度t（w

VO

0持續(xù)時(shí)間）等于VA從VOH

放電至VTH的時(shí)間VOH思考？放電回路

tuc

(t

)

uc

()

[uc

(0

)

uc

()]e

tu

()

u

(0

)e

c

c

uc

()

uc

(t

)t

ln

uc

()

uc

(0

)uc

()

uc

(t

)c

uc從充，放電開(kāi)始到變復(fù)習(xí)：二、微分型G1和G2為CMOS門(mén)1.原理分析DDTHDD

OLOH2V

V,V

0,V

1

V穩(wěn)態(tài)下：VI

0,Vd

0,VI

2

VDDCMOS門(mén)輸入端無(wú)電流VO1

0,C開(kāi)始充電VO

0,(VO1

VDD門(mén)1全0出1),C上無(wú)電壓；加觸發(fā)信號(hào)VI

到1,Vd

到1

VO1

到0

VI

2

到0

VO

到1電路迅速進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)VO

1,充電至VI

2

VTH時(shí),VI

2

又引起正反饋VI

2

VO

VO1

此時(shí)Vd

應(yīng)該已經(jīng)回到0了電路迅速結(jié)束暫穩(wěn)態(tài)，C停止充電VO

0,VO1

VDDC放電至沒(méi)有電壓，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。2、性能參數(shù)計(jì)算輸出脈寬：(t

)w

RC

ln

2VDD

VTHVDD

0V

V()t

RC

ln

V()

V(0)

RC

ln輸出脈沖寬度（VO

1持續(xù)時(shí)間）等于VI

2從0充電至VTH的時(shí)間充電電路10.4

多諧振蕩器（自激振蕩，不需要外加觸發(fā)信號(hào)）10.4.1

對(duì)稱(chēng)式多諧振蕩器一、工作原理（TTL）選取RF1(RF2)的阻值，使反相器的靜態(tài)工作點(diǎn)位于電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū),對(duì)輸入信號(hào)有很強(qiáng)的放大作用。設(shè)電容器兩端的電壓均為0C2充電電路C1充電電路(1)由于“擾動(dòng)”使VI

1有微小

，則有VI

1

VO1

VI

2

VO

2

使VO1迅速跳變?yōu)榈停鳹O

2迅速跳變?yōu)楦摺ｋ娐愤M(jìn)入第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài),C1及C2開(kāi)始充電。VI1將下降,VI

2將上升VOLVOH一暫C2VI

2

VO

2

VI

1

VO1

使VO1迅速跳變?yōu)楦撸鳹O

2迅速跳變?yōu)榈汀ｋ娐愤M(jìn)入第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài),(2)當(dāng)VI

2先充至VTH時(shí)，再

將引起如下正反饋：VOHVOLC2充電電路C1充電電路

+

+C1反向充電。VI

2將下降,VI1將上升二暫CC)1

F

2RF

2R

R

(V

VBE

VOH式中VE

VOHRE

R1

//

RFTHEE

IKEV

VV

VT

2R C

ln

2

(RF1

//

R1

)C2當(dāng)RF1

RF

2

RF

C1

C2

C時(shí)10.4.2

非對(duì)稱(chēng)式多諧振蕩器(

)三、一暫蕩頻率計(jì)算T

VI

2從充電開(kāi)始到充至VTH的時(shí)間

VI

1從充電開(kāi)始到充至VTH的時(shí)間二暫1

(RF

2

//

R1

)C1二暫一暫10.4.3

環(huán)形振蕩器一、最簡(jiǎn)單的環(huán)形振蕩器(奇數(shù)個(gè)反相器首尾相連)10.4.4

用觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器（CMOS）T

DDVVDD

VT

V

VT

VT

T

T1

T2

RC

ln

RC

lnT

T

T

DDDDVVV

VV

VT

R

C

ln1T

T1

T2

R

C

ln2充電回路放電回路占空比10.4.5

石英晶體多諧振蕩器(

)555定時(shí)器及其應(yīng)用555定時(shí)器（數(shù)/模混合IC）一、電路結(jié)構(gòu)由電壓比較器（C1,C2）觸發(fā)器輸出緩沖器（G3,G4）OC輸出的三極管（TD）組成VAVB電壓控輸入端放電端分壓器比較器基本R-S觸發(fā)器放電管地++C1+C2+QQRDSD5KΩ5KΩ5KΩT24

復(fù)位端制端

5輸入端

67VCC

83輸出端1<2/3

UCC

<1/3

UCC

1

0>2/3

UCC

>1/3

UCC

0

11

10

0DR

SDVV2比較結(jié)果1/3

VCC2/3

VCC+

+C1++C25KΩ.5KΩ5KΩVAVB.VCCRD

6SD

<2/3

UCC

>1/3

UCC>2/3

UCC

<1/3

UCC562V6V2Q

T2/3

UCC2/3

UCC2/3

UCC<1/3

UCC>1/3

UCC>1/3

UCC1

截止0

導(dǎo)通保持

保持綜上所述，555功能表為：<><

QQRDSDT輸出RD

SDQ

T1

00

11

11

截止0

導(dǎo)通保持

保持二、功能表（輸出與輸入的關(guān)系）輸

入輸

出RDVI1VI

2VOTD0XX0導(dǎo)通12V3

CC1V3

CC0導(dǎo)通1

2V3

CC1V3

CC不變不變1

2V3

CC

1V3

CC1截止12V3

CC

1V3

CC1截止觸發(fā)器10.5.2

用555定時(shí)器接成工作原理輸

入輸

出RDVI1VI

2VOTD0XX0導(dǎo)通12V3

CC1V3

CC0導(dǎo)通1

2V3

CC1V3

CC不變不變1

2V3

CC

1V3

CC1截止12V3

CC

1V3

CC1截止VI

,使電路狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變的值VT

?VI

,使電路狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變的值VT

?G1G2G3G4CCV13CCV23輸

入輸

出RDVI1VI

2VOTD0XX0導(dǎo)通12V3

CC1V3

CC0導(dǎo)通1

2V3

CC1V3

CC不變不變1

2V3

CC

1V3

CC1截止12V3

CC

1V3

CC1截止VI3,V

1:

V

1

VCC

0I33:,V

不變1

VCC

0ICC

V

2V3,V

0:

V

2VCC

0ICC3

V

2

VT

VT

?0VCCVI

增加的過(guò)程：VI

減小的過(guò)程：3,V

0:

V

2VCC

0I3

3:1

VCC

I

CC

0

V

2V

,V

不變1:

VI

3VCC

,V0

1VI

,使電路狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變的值VT

?VI

,使電路狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變的值VT

?VCOG1G2G3G410.5.3

用555定時(shí)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸

入輸

出RDVI1VI

2VOTD0XX0導(dǎo)通12V3

CC1V3

CC0導(dǎo)通1

2V3

CC1V3

CC不變不變1

2V3

CC

1V3

CC1截止12V3

CC

1V3

CC1截止G1G2G3

G433

Q

0保持V

1

V

0

Q

0

T

導(dǎo)通

C放電若通電后Q

1

T

截止

C充電至V

2

V

Q

0保持V

1VC

2

1C1C1

DCCD

CVC

2

1C1若通電后Q

0

TD導(dǎo)通

VC

0C

2I

CC穩(wěn)態(tài)時(shí)，無(wú)觸發(fā)信號(hào)：

V

1

(

1

V

即可，V

1)穩(wěn)態(tài)：導(dǎo)V通CCC3當(dāng)

充至

2

V

時(shí)（Q

C1

VC

2

1CI觸發(fā)時(shí)VI3只要V

降至1VG1G3

G4G2性能參數(shù)：暫穩(wěn)態(tài)輸出的寬度2VCCw

RC

ln

3VCC

3VCC

0t

RC

ln對(duì)VI的寬度有何要求？tW10.5.4

用555接