第8章课件数字电路.pptVIP

第八章 脉冲波形的产生 与变换 本章主要内容： 1、理解单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的工作原理； 2、理解555定时器电路原理； 3、掌握由555定时器组成的单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的连接方式和性能指标的计算。 8.1 单稳态触发器 锁存器和触发器都有两个稳定状态，故它们是双稳态触发器。一个双稳态触发器可以保存一位二进制信息。在数字电路中，另有一个只有一个稳定状态的电路，即单稳态触发器。 其特点： 1、没有触发脉冲作用时电路处于一种稳定状态。 2、在触发脉冲作用下，电路由稳态翻转至暂稳态。 3、电路在持续一段时间后自动回到稳态，暂稳态持续时间取决于电路中的RC参数值。 8.1 单稳态触发器 A、用门电路组成的微分型单稳态触发器 1、电路组成及工作原理 8.1 单稳态触发器 8.1 单稳态触发器 б）、外加触发信号，电路由稳态翻转至暂稳态 当vi正跳变时，G1的输出vo1由高变低，经电容C耦合，使vR为低电平，于是G2的输出vo2变为高电平。vo2的高电平接至G1门的输入端，从而在此瞬间导致：vi↑→vo1↓→vR↓→vo2↑→vo1↓，这样G1导通，G2截止在瞬间完成。 8.1 单稳态触发器 в）、电容充电，电路由暂稳态自动返回 在暂稳态期间，电源经电阻R和门G1的导通工作对电容C进行充电随着充电时间的增加vc增加，使vR升高，当vR达到阈值电压Vth时，电路发生：C充电→ vR ↑→ vo2 ↓→ vo1 ↑→ vR ↑（设触发脉冲消失）于是G1门迅速截止，G2门很快导通，最后使电路由暂稳态返回稳态。 8.1 单稳态触发器 2、参数的计算 а）、 输出脉冲宽度tw 输出脉冲宽度是暂稳态的维持时间，此时，将脉冲触发的起始时刻t1作为时间起点，于是有： vR（0＋）＝0 vR（∞）＝ VDD τ ＝RC 根据RC电路瞬态过程的分析（应用三要素法则）得： 8.1 单稳态触发器 8.1 单稳态触发器 б）、恢复时间 tre 暂稳态结束后，还需要一段恢复时间，以便电容C在暂稳态间所充的电荷释放完毕，使电容恢复到初始状态。一般要经过3τd的时间，即： tre=（3~5） τd в）、最高工作频率 fmax 设触发信号vi的时间间隔为T，为了使单稳态电路能正常工作，应满足 T tw+tre的条件，故最高频率为： 8.1 单稳态触发器 注意： 1、若采用TTL门电路，为保证稳态时门G2输入低电平，电阻R必须小于关门电阻Roff，采用CMOS电路没有此限制。 2、为了减小恢复时间tre，可在R上并联一个二极管，给电容C提供放电回路。 3、若输入脉冲过宽，电路工作可能不正常，此时可在输入端另加一个RC微分电路，形成窄输入脉冲。 4、反馈环节也可采用RC积分电路。 8.1 单稳态触发器 3、单稳态触发器的应用 （1）、定时 由于它能产生一定宽度的矩形输出脉冲，此时可利用其作为定时信号去控制某电路。 8.1 单稳态触发器 （2）延时 从单触发器的波形图中可看出，vo1的上升沿相对输入信号vi的上升沿延迟了tw一段时间。因此它可以应用于时序控制。 （3）、噪声消除电路 通常噪声多表现为尖脉冲，宽度较窄，而有用的信号都具有一定的宽度，利用单稳态触发器电路，可将输出脉冲宽度调节到大于噪声宽度而小于信号脉宽，即可消除噪声。 8.2 施密特触发器 施密特触发器在电子电路中常用来完成波形变换、幅度鉴别等工作，它具有以下特点： 1、电路的触发方式属于电平触发，对于缓慢变化的信号仍然适用。当输入电压达到某一定值时，输出电压会发生跳变。 2、在输入信号增加和减少时，施密特触发器有不同的阈值电压，正向阈值电压VT+和负向阈值电压VT-。它们的差值称为回差，用△T表示。根据输入相位、输出相位关系的不同，施密特触发器有同相输出和反相输出两种形式。 8.2 施密特触发器 输入信号从低电平上升的过程中电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入转换电平不同。 在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。 8.2 施密特触发器 A、用门电路组成的施密特触发器 1、电路组成 8.2 施密特触发器 G1门的输入电