《数字电子技术基础第二版》6.4脉冲的产生与整形电路.pptVIP

6.4 施密特触发器 上页 下页 后退 模拟电子 数字电子技术基础 上页 下页 返回 ? UT= UT+- UT-称为回差电压 施密特触发器是一种重要的脉冲整形电路，施密特触发器能把变化缓慢的波形变换成矩形脉冲。 输入电压上升的翻转电平为上限阀值电平UT+ 输入电压下降的翻转电平为下限阀值电平UT- 1. 基本概念 输入和输出为同相关系的称为同相施密特触发器 输入和输出为反相关系的称为反相施密特触发器 2. 施密特触发器的传输特性 6.4.1 门电路构成的施密特触发器 设UT≈UDD/2，且R1R2。 1 1 G1 G2 R2 R1 uI uO 1. CMOS非门电路构成的施密特触发器 2. 施密特触发器的工作原理 UT+ UT– t uI的波形图 uI (1) 当uI = 0时，有u’O ?VDD，uO ? 0。 随着uI上升，u’I也上升，且有u’I ? uI R2 /(R1+R2)。 当uI增加到使u’I = UT时，产生如下正反馈过程: u’I u’O uO 1 1 G1 G2 R2 R1 uI uO 在极短时间内，电路翻转为uO ? VDD。此时由 u’I = UT+R2 /( R1+R2)= UT 可求得电路的上限阈值电压: UT+= (1+R1/R2) UT UT+ UT– t uI的波形图 uI 1 1 G1 G2 R2 R1 uI uO 同理，uI = VDD时，uO ? VDD。 (2) 当uI从高电平下降达到使u’I = UT时，可求得电路的下限阈值电压: UT- = (1-R1/R2) UT UT+ UT– t uI的波形图 uI 1 1 G1 G2 R2 R1 uI uO (3) 触发器的回差电压 ?UT = UT+–UT- = 2 UT R1/R2 UT+ UT– t uI的波形图 uI 1 1 G1 G2 R2 R1 uI uO ?UT = UT+–UT- = 2 UT R1/R2 可见，电路输出的状态由输入电压的大小决定， 改变R1和R2就可调节回差电压?UT的大小。 1 1 G1 G2 R2 R1 uI uO UT+ UT– t t uO 波形图 uI (4) 波形图 6.4.2 集成施密特触发器 TTL集成施密特触发器有：74LS14，74132，7413等。 CMOS集成施密特触发器有：CD40106，CD4093和CD4584等。 TTL集成施密特触发器性能表 型号 7414 74LS132 7413 tpd/ns 15 15 16.5 Pm/mW 25.5 8.8 8.75 ΔUT/V 0.8 0.8 0.8 6.4.3 施密特触发器应用举例 1. 脉冲整形电路 在数字测量和控制系统中，由传感器送来的信号波形边沿较差，利用施密特电路可以对这些信号进行整形。 脉冲整形波形图 t t uI uO UT+ UT– uI t t uO UT+ UT– 2. 脉冲变换电路 利用这一特点，施密特电路可以把变化比较缓慢的正弦波、三角波等变换成矩形脉冲信号 。 一种变换波形图 uI uO UDD UT+ UT– UDD t t 由于施密特电路状态转换速度极快，输出矩形波的前后沿总是很陡峭。 3. 鉴幅电路 在一串幅度不相等的脉冲信号中，如果要剔除幅度不够大的脉冲, 此时可利用施密特触发器。 uI uO UT+ UT– 鉴幅电路 4. 构成多谐振荡器 利用CMOS集成施密特触发器组成的多谐振荡器 1）设电容上的初始电压uC=0V，施密特触发器的输出电压为高电平，即uO=VDD 工作原理： 2）uO通过电阻R给电容充电，电容电压uC按指数规律增加，当uC到达UT+时，触发器翻转，使uO=0 V。 如此周而复始，电路构成了多谐振荡器。 uC和uO的工作波形 3）当uO=0 V时，电容又通过电阻R放电。当uC下降到UT-时，触发器再次翻转，uO= VDD。 5. 构成单稳态触发器 利用CMOS施密特触发器构成的单稳态触发器 工作原理： 当输入电压uI=0时，输出电压uO=UOL=0V，这是稳定状态。 当uI的正触发脉冲加到输入端时，由于电容上的电压不能突变，uA也随着上跳，只要上跳的幅值大于UT+ ，则输出uO=VDD。触发器发生一次翻转，由稳定状态进入到暂稳态。 此后，随着电容C充电，uA按指数规律下降，当uA下降至UT-时，触发器再次发生翻转，uO=UOL=0V，由暂稳态返回至稳定状态。 暂稳态持续时间： 工作波形