数字逻辑电路 触发器与波形变换产生电路二.ppt

文章主要讲解数字逻辑电路 触发器与波形变换、产生电路，着重讲解了解触发器的几种电路结构形式：基本RS触发器、同步RS触发器、主从触发器、维持阻塞触发器。熟悉各种触发器的功能、特点和表示方法。重点掌握RS、JK、D触发器的特性表、特性方程和状态转换图。 解： （本题10分）试对已给器件，在所示输入波形CP、D、 及 作用下，画其输出波形Q及 。假设电路初态Q(0)=1，且不计传输延迟。 2006/2007年第一学期《数字电子技术基础》课程期末考试题 附图5 施密特触发器（Schmitt Trigger）是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。它在性能上有如下重要的特点： ⒉ 对于正向和负向增长的输入信号，输出状态转换的触发电平不相同； ⒈ 它是一种电平触发器，输入信号的高电平和低电平使输出处于两种不同的状态； §4.3 施密特触发器 ⒊ 可以将边沿变化缓慢的信号波形转换为边沿陡峭的矩形波。 施密特触发器可以由门电路来构成，也有集成的施密特触发器。 ☆ 4.3.1 用门电路组成的施密特触发器 ⒈电路 将两级反相器串联起来，同时通过分压电阻把输出端的电压反馈到输入端就构成了图4-27所示的施密特触发器电路。 ⒉工作原理 假定反相器G1、G2是CMOS电路，它们的阀值电压为 且R1R2。 4-27 用CMOS反相器构成的施密 特触发器(a)电路(b)图形符号 ⑴ 当vI=0时，vo1=1，vo=VOL=0， vI1=0。 现以输入信号vI为图4-28所示的三角波为例说明电路的工作原理。 图4-28 图4-27电路的输入输出波形 ⑵ 当vI从0逐渐升高并达到vI1=VTH，由于G1进入了电压传输特性的转折区，所以vI1的增加将引发如下的正反馈过程。 于是电路的状态迅速的转换为vo= VOH≈VDD。因此便可以求出vI上升过程中电路状态发生转换时对应的输入电平VT+ 。 VT+：正向阀值电压。 ⑶ 当vI从高电平逐渐下降并达到vI1=VTH时，vI1的下降会引发又一个正反馈过程。 使电路的状态迅速转换为vo=VOL≈0。 由此可以求出vI下降过程中电路状态发生转换时对应的输入电平VT-。由于这时有 将VDD=2VTH带入上式得到 VT-称为负向阀值电压 。 此时vI若继续下降，电路状态不会发生变化，输出vO维持低电平。 由上述分析可得到电路的电压传输特性曲线如图4-29所示。由于输入电压vI在上升和下降的变化过程中，电路发生状态转换的阈值电平值不相同，所以传输特性曲线呈现明显的滞后特性，这种滞后特性又称为回差特性，其滞后电压又称为回差电压ΔVT,定义为： 图4-29 图4-27电路 的电压传输特性 通过调节电阻R1、R2的值，可以很方便地调节VT+，VT-及回差电压ΔVT的大小。 ☆ 4.3.2 集成 施密特触发器 典型的CMOS集成施密特触发器为CC40106，包含6个非门，每个非门电路由施密特电路、整形级和缓冲级三部分组成。 一般CMOS集成电路所加电源电压VDD在3V~18V范围，VT+、VT-以及回差电压△VT相应地随电源电压不同而不同，其电压传输特性曲线如图4-30(a)所示，该曲线和图4-29所示曲线所不同的是输出与输入信号反相。 图4-30 集成施密特触发器(a) 集成CMOS施密特电路加 不同电源电压的传输特性(b)CT7413中一个与非门的符号 (c) CT7413中一个与非门的电压传输特性 ΔVT=VT+-VT-=0.9V。 典型的TTL集成施密特触发器是CT7413，包含两个四输入与非门，每个与非门电路由四输入二极管与门，施密特电路，电平偏移电路和推拉输出反相器四部分组成。由于这一电路的输入附加了与逻辑功能，在电路的输出附加了反相的逻辑功能，所以它又称为施密特触发的与非门。TTL集成施密特触发器CT7413的符号及其电压传输特性曲线如图3-30所示，其回差电压为: CT7414是施密特输入特性的集成六反相器，其特性与CT7413类似。 电压滞后特性是施密特触发器的固有特性。对于每个具体的TTL集成施密特触发器来说，它的VT+，VT-，回差电压ΔVT都是固定的，是不可调节的，这使它在使用上具有一定的局限性。 利用施密特触发器的回差特性，可以将缓慢变化的周期信号变换为矩形脉冲输出。 ☆ 4.3.3 施密特触发器的应用 ⒈ 波形变换