數(shù)字電子技術(shù)第8章課件

1、tw0.9Um0.5Um0.1Umtr tfTUm圖8-1 實(shí)際的矩形波形8.1 實(shí)際的矩形波形及其參數(shù) 11111+VDDTHCOTR（1）閾值輸入（6） 控制端（5）觸發(fā)輸入（2）RUR1RUR2R+-+UO1UO2QQVR（4）復(fù)位輸出端OUT（3）放電端D（7）圖8-2 集成555定時(shí)器 a)CC7555內(nèi)部邏輯電路圖1RS+-+8.2 集成555定時(shí)器 8.2.1 內(nèi)部電路結(jié)構(gòu) G1G2G3G4124568555+VDDDTHCOGNDTRR73OUT圖8-2 b)CC7555內(nèi)部邏輯符號(hào)1. 電阻分壓器 2. 電壓比較器C1和C2 3. 基本RS觸發(fā)器 4. NMOS開關(guān)管VT 8

2、.2.3 CC7555的工作原理 UTHUTR輸出（OUT）放電管（VT）(2VDD)/3(VDD)/3(VDD)/3UTH 回差電壓UT =UTUTUD 圖8-11 TTL門電路組成的施密特觸發(fā)器 8.4.2 TTL集成施密特觸發(fā)門電路 （1）用于脈沖整形 ttUT+UT-uIuOOO圖8-12 施密特反相器用作脈沖整形電路uIuOCT7414ttUT+UT-uIuOOO圖8-12 施密特反相器用作脈沖整形電路（2）用于波形變換 uIuOCT7414ttUT+UT-uIuOOOuIuOCT7414圖8-12 施密特反相器用作脈沖整形電路（3）用于脈沖幅度鑒別 8.4.3 用門電路組成的積分型

3、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1. 電路組成 &uOG2uIRuA&G1uO1CUmUTHtpitWUOHuIuO1uAuOttttOOOO2. 工作原理 穩(wěn)態(tài) 暫穩(wěn)態(tài) 穩(wěn)態(tài) 3. 輸出脈寬tw和脈沖幅度Um的計(jì)算 放電的初始值是uA（0）=UOH3.6V放電的終值uA（）=UOL0.3V放電的時(shí)間常數(shù)為（R+RO）C Um=UOHUOL3.6V0.3V=3.3V 脈沖幅度 脈沖寬度V1R1+VCCuARROUOLCG1G2CuARROUOLUOHUTHOt&uOG2uIRuA&G1uO1C圖8-18 經(jīng)改進(jìn)后的積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器&G38.4.4 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 &1Q1Q1TR -1TR +1RD1Cext

4、1Rext/1Cext圖8-19 CC14528邏輯符號(hào)74121/74221不可重觸發(fā)74122/74123 可重觸發(fā)CC14528 可重觸發(fā)1輸入輸出R TR+ TR-0011010011110TR +TR -1/2CC14528Q+VDDRextCextuIR+VDD&uA（1）定時(shí) tuIOtuBOtuAOtuOOtwTR +TR -1/2CC14528Q+VDDRextCextuIR+VDD（2）脈沖展寬 tuIOtuOOtpouOtDtpiTR +TR -1/2CC14528Q1+VDDRext1Cext1uIR+VDD（3）脈沖延遲 TR TR 1/2CC14528Q2+VDDR

5、ext2Cext2R+VDDuOuIQ1tW1tW2uO8.4.5 石英晶體振蕩器1. 石英晶體的基本特性(選頻特性)0ff0X電感性電容性符號(hào)fp有兩個(gè)諧振頻率。當(dāng)f=f0時(shí)，為串聯(lián)諧振，石英晶體的電抗X=0； 當(dāng)f=fp時(shí)，為并聯(lián)諧振，石英晶體的電抗無窮大。 由晶體本身的特性決定： fp f0（晶體的標(biāo)稱頻率） 石英晶體的選頻特性極好，f0十分穩(wěn)定，其穩(wěn)定度可達(dá)10-1010-11。2CMOS石英晶體多諧振蕩器（并聯(lián)式振蕩器） RF是偏置電阻，保證在靜態(tài)時(shí)使G1工作在轉(zhuǎn)折區(qū)，構(gòu)成一個(gè)反相放大器。 晶體工作在略大于fS與 fP之間，等效一電感，與C1、C2共同構(gòu)成電容三點(diǎn)式振蕩電路。電路的振

6、蕩頻率= f0。 反相器G2起整形緩沖作用，同時(shí)G2還可以隔離負(fù)載對(duì)振蕩電路工作的影響。Q高增益放大區(qū)BDuO=uIuIuO1G1uIuOO圖8-25 CMOS反相器的電壓傳輸特性 3 TTL石英晶體多諧振蕩器(串聯(lián)式振蕩器) R1、R2：使兩個(gè)反相器都工作在轉(zhuǎn)折區(qū)，成為具有高放大倍數(shù)的放大器。對(duì)于TTL門，常取R1=R2=0.72k，對(duì)于CMOS門，常取R1=R2=10100M；C1=C2是耦合電容。 石英晶體工作在串聯(lián)諧振頻率f0下，只有頻率為f0的信號(hào)才能通過，滿足振蕩條件。因此，電路的振蕩頻率= f0，與外接元件R、C無關(guān)，所以這種電路振蕩頻率的穩(wěn)定度很高。111RG1R12G1C2C

7、ou112&RG1R4GouS&1R3R+5V具有控制輸入端的TTL石英晶體振蕩器的實(shí)用電路 f08.5 脈沖產(chǎn)生與變換電路應(yīng)用例 例8-4 分析圖8-28所示電路，設(shè)定時(shí)器5G555輸出高電平為3.6V，輸出低電平約為0V，圖中VD為理想二極管。試解答如下問題：（1）當(dāng)開關(guān)置于位置A時(shí)，兩個(gè)5G555各構(gòu)成什么電路？估算輸出信號(hào)uO1和uO2的振蕩頻率f和f各是多少？ （2）當(dāng)開關(guān)置于位置B時(shí)，兩個(gè)5G555構(gòu)成的電路有什么關(guān)系？畫出輸出信號(hào)uO1和uO2的波形圖。 t84762153555R133kC0.0820.01+5VR227k84762153555R33.3kC0.0820.01R

8、42.7kBAuO1uO2uC2解：（1）位置A時(shí)，兩個(gè)5G555各自構(gòu)成一個(gè)多諧振蕩器，對(duì)于多諧振蕩器：T=T1+T20.7（R1+2R2）C+0.7R2C4.99ms，則f=1/T=200.4Hz。對(duì)于多諧振蕩器：T0.7（R3+R4）C+0.7R4C0.499ms，則f=1/T=2004Hz。 f=10f （2）位置B時(shí)，振蕩器的工作狀態(tài)受控于振蕩器的輸出信號(hào)uO1。當(dāng)uO1=3.6V時(shí)，二極管VD截止，振蕩器起振工作，振蕩頻率f=2004Hz；而當(dāng)uO10V時(shí)，二極管VD導(dǎo)通，振蕩器停振，uO2=3.6V。uO1uO3.44ms4.99ms1.55ms3.6V03.6V00.499ms

9、0.155ms0.344ms例8-5 圖8-30a所示電路為由定時(shí)器CC7555構(gòu)成的鋸齒波發(fā)生器，圖中BJT VT和電阻R1、R2、RE組成恒流源，給定時(shí)電容C恒流充電。圖8-30b上方所示為觸發(fā)輸入信號(hào)uI的波形。試回答如下問題：（1）CC7555構(gòu)成了什么脈沖的整形與變換電路？（2）當(dāng)觸發(fā)輸入端（2腳）輸入負(fù)脈沖后，畫出電容電壓uC及CC7555輸出信號(hào)uO的波形圖。（3）推導(dǎo)出電容C充電的時(shí)間估算式，即tW式。 +VDD84762153555R1C0.01uCR2V+IOuIuO1）觀察圖8-30a所示電路的接法可知，CC7555構(gòu)成了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。2）當(dāng)uI輸入一個(gè)負(fù)脈沖后，CC75

10、55內(nèi)基本RS觸發(fā)器置1，放電管V截止，外接定時(shí)電容C被恒流源電路充電，uC1/C ()IO t/C，故電容兩端電壓uC隨時(shí)間線性增長。當(dāng)uC2VDD/3時(shí)，CC7555內(nèi)放電管V導(dǎo)通，電容C放電。uC及uO的波形如圖8-30b所示。 解： 3）由圖8-30b可見，推導(dǎo)電容C的充電時(shí)間即為求uO輸出脈寬tW的估算式，而輸出脈寬 tWIO tW 若UEB，則 例8-6 圖8-31所示電路是一個(gè)回差可調(diào)的施密特觸發(fā)器，它是利用射極跟隨器的射極電阻RE1、RE2來調(diào)節(jié)回差電壓的。射極跟隨器即射極輸出器，電路中由BJT、RE1、RE2、R1和R2等元器件組成，因uA跟隨uI，或者uA由V管發(fā)射極輸出而

11、得名。另設(shè)該電路中G1、G2和G3均采用CT74系列TTL門，它們的閾值電壓UTH都是1.4 V，試回答如下問題：1）分析圖8-31所示電路的工作原理。2）當(dāng)RE1在50100 的范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，試計(jì)算回差電壓的變化范圍。 解：1）當(dāng)uI足夠高時(shí)，圖中uA、uB均為高電平，因此R端為低電平，uO2為高電平，uO1為低電平。當(dāng)uI下降到使uB1.4 V時(shí)，門G3關(guān)閉，R端為高電平，但uA仍高于1.4 V，門G2仍開通，電路維持原來的狀態(tài)不變。只有當(dāng)uA也下降到1.4 V時(shí)，基本RS觸發(fā)器才發(fā)生翻轉(zhuǎn)，這時(shí)uI為下限閾值電壓UT，顯然UT1.4 VUBE。當(dāng)uI上升，使uA上升至1.4 V時(shí)，基本RS觸發(fā)器并不翻轉(zhuǎn)，只有當(dāng)uB上升至1.4 V時(shí)，電路才返回到uO2為高電平、uO1為低電平的穩(wěn)態(tài)，這時(shí)的uI為上限閾值電壓UT，顯然UT(1.4