數(shù)電-07 脈沖波形的變換與產(chǎn)生

8脈沖波形的變換與產(chǎn)生基本要求2、理解555定時器的工作原理，掌握其應(yīng)用。※1、了解門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器的電路組成，理解其工作原理和應(yīng)用；1概述1、單元電路類型:(1)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器——定時、延時，消除噪聲(2)施密特觸發(fā)器——濾波整形，波形變換(3)多諧振蕩器——產(chǎn)生矩形波，時鐘脈沖波(4)555定時器——多用途器件2、電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：(1)含有開關(guān)元件——各種門電路——產(chǎn)生高低電平(2)含有儲能元件——阻容延時元件等3、電路工作特點(diǎn)：開關(guān)元件的狀態(tài)轉(zhuǎn)換導(dǎo)致電路的過渡過程4、分析方法:波形圖分析法※21、門坎電平（閾值電壓)：VTHTTL與非門一般而言，開門電平(VON)和關(guān)門電平(VOFF)不相等。為分析方便，將其理想化處理，引入門坎電平（或閾值電平）的概念，記為VTH。TTL與非門或反相器的電壓傳輸特性為：TTL與非門的VTH=1.4V；預(yù)備知識：開門電平VON：使與非門開通的輸入高電平的最小值。關(guān)門電平VOFF：使與非門關(guān)閉的輸入低電平的最大值。輸出高電平（邏輯1）——與非門關(guān)閉輸出低電平（邏輯0）——與非門開通3VDDCDAB1/2VDD1/2VDDVDDOvOvIVGS(th)PVGS(th)PCMOS反相器CMOS反相器的VTH=VDD/2。※同樣，CMOS反相器也有門坎電平

或（閾值電壓)：VTH42、TTL與非門的輸出等效電路：&輸出為高電平（與非門關(guān)閉）時：3.6VRo100?vOH輸出為低電平（與非門開通）時：0.3VvOL輸出電阻53、TTL與非門的關(guān)門電阻和開門電阻:&RvIvO輸入端懸空，相當(dāng)于接邏輯高電平；輸入端經(jīng)電阻接電源電壓，相當(dāng)于接邏輯高電平；輸入端經(jīng)電阻接地，輸入端的電平與電阻阻值大小有關(guān)。RvI1.0VROFF1.4VRON輸出高電平——與非門關(guān)閉輸出低電平——與非門開通6ROFF=0.85kΩRON=2.5kΩR<ROFF與非門關(guān)閉，輸出高電平；R>RON與非門開通，輸出低電平?！P(guān)門電阻開門電阻

※而對于CMOS門電路而言：(1)輸入端不許懸空；(2)輸入端經(jīng)電阻接電源時，與接邏輯高電平等效；(3)輸入端經(jīng)電阻接地時，與接邏輯低電平等效。74LS系列：RON=9kΩ74、電容的儲能作用：(1)電容具有儲能作用，當(dāng)兩端電壓增大時，儲存電場能；當(dāng)兩端電壓減小時，釋放電場能。(2)微分電路：(3)積分電路：CRvIvdvc－+※

電容上的電壓不能突變。換路定律：vC(0+)=vC(0-)CRvIvc+－?

穩(wěn)態(tài)時，電容相當(dāng)于開路。88.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1)電路有一個穩(wěn)態(tài)、一個暫穩(wěn)態(tài);2)在外加觸發(fā)信號的作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；3)經(jīng)過一段時間，電路將自動由暫穩(wěn)態(tài)返回到穩(wěn)態(tài)；4)暫態(tài)的持續(xù)時間只取決于電路參數(shù)，而與所加觸發(fā)信號的寬度無關(guān)。與基本SR觸發(fā)器區(qū)別！單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)：注意:——后者為雙穩(wěn)態(tài)電路※98.1.1用CMOS門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器兩個與非門(或非門)+RC微分電路構(gòu)成1、電路組成：注意與P389圖8.1.1的不同：輸入端未加微分電路≥1≥1vO1vOG2G1vIVDDRCvI2vI2與作業(yè)8.1.1類似※&&vO1vOG2G1vIRC???與基本SR鎖存器有何不同？輸入為窄脈沖，輸出為寬脈沖10vIvO1vI2vO(1)vI未加單正脈沖vI=0穩(wěn)態(tài)時C開路vI2=1→vO=00V01012、或非門組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作原理※電容兩端電壓相等，vC=0V電路處于穩(wěn)態(tài)≥1≥1vO1vOG2G1vIVDDvI2RC+－→vO1=VDD?11vIvO1vI2vO≥1≥1vO1vOG2G1vIVDDvI2(2)vI加觸發(fā)單正脈沖,電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài);vO1=0，電容電壓不能突變vI2下跳變vO=1vCvO=1vO1=0vO=1形成正反饋，即使vI正脈沖消失，輸出仍能維持——自鎖。010※此狀態(tài)能否一直保持下去？+－12vIvO1vI2vO≥1≥1vO1vOG2G1vIVDDvI2(3)VDD經(jīng)R向電容C充電，vI2逐漸升高；0VTH(4)當(dāng)vI2↑≥閾值電壓Vth時，電路狀態(tài)將發(fā)生突變：※+－13vIvO1vI2vO≥1≥1vO1vOG2G1vIVDDvI2VDD+VTHVDD+Δ+vO由1變0vO1=1(注意：∵此時vI的正脈沖已撤消)電容電壓不能突變vC=Vth

vI2上升到VDD+Vth如果G2是CMOS門，由于保護(hù)二極管的鉗位作用

vI2只能上升到VDD+Δ+VTH※Vth0001暫態(tài)過程結(jié)束+－14≥1≥1vO1vOG2G1vIVDDvI2VTH+－VDD+Δ+VDD+VTHvIvO1vI2vO(5)恢復(fù)過程:電路返回穩(wěn)態(tài):vI=0vI2=VDDvO=0vO1=1電容放電，vC恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)值;等待下一次觸發(fā)※特點(diǎn):輸入窄脈沖，輸出寬脈沖。15(1)輸出脈沖寬度tWVDD+VTHvI2vOVTHVDD+Δ+≥1≥1vO1vOG2G1vIVDDvI20tWtW=0.7RC——只取決于電路參數(shù)，與輸入脈沖寬度無關(guān)。調(diào)節(jié)R或C，可改變tW寬度?！鵷W+－3、主要參數(shù)計算：根據(jù)RC電路瞬態(tài)分析的三要素法：RVTH=VDD/216(2)恢復(fù)時間tre0tre一般認(rèn)為經(jīng)過(3~5)RC時間，電容已經(jīng)放電完畢，即：(3)最大工作頻率：則，觸發(fā)脈沖的間隔(周期)最小不能小于tw+tre，即：Tmin>tw+treVDD+VTHvRvOVTHVDD+Δ+tW※tre=(3~5)RC174、討論：≥1≥1vO1vOG2G1vIVDDvI2RC(1)為保證觸發(fā)脈沖為窄脈沖，輸入端加RC微分電路CdvIvdRd(2)為避免在瞬態(tài)結(jié)束瞬間vI2上跳變時損壞CMOS門，在器件內(nèi)部有二極管保護(hù)電路。(3)與非門組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是負(fù)窄脈沖觸發(fā)，輸出負(fù)寬脈沖！(4)用TTL與非門組成微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(圖8.1.1a)，考慮到輸入電流，則應(yīng)R＜Roff，而Rd＞Ron。CMOS門組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中R、Rd不受此限制。※18補(bǔ)充：積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作原理：1)穩(wěn)態(tài)：

vI=0，未加觸發(fā)正脈沖G1、G2封鎖,vO1=vO=1；2)vI加觸發(fā)正脈沖,電路由穩(wěn)態(tài)變?yōu)闀簯B(tài)：vI

G1開啟,vO1由1

0∵vc=1不能突變，G2全1出0，vO由1

0兩個與非門+RC積分電路※011100vIvOG1G2vcvO11&RvO1經(jīng)R向C充電至vc=vO1=119vIvOG1G2vcvO11&R1003)vc經(jīng)R和導(dǎo)通G1放電，電路自動返回穩(wěn)態(tài)。vc↓≤vth時————→G2封鎖vO由0

1即使vI正脈沖仍存在4)恢復(fù)過程vI下跳變G1封鎖,vO1由0

1，vO1又經(jīng)R向C充電，經(jīng)3RC后，vc=1穩(wěn)態(tài)vth1120vIvO1vcvO穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電容放電輸出翻轉(zhuǎn)輸入消失電容充電恢復(fù)穩(wěn)態(tài)tI波形圖tWvIvOG1G2vcvO1&1特點(diǎn):輸入寬脈沖，輸出窄脈沖?！?234

567

21輸出脈沖寬度tW取決于電容從vOH=3.6v放電至閾值電平1.4V的過渡時間。vO1vcvO21234567tWtpitWRO=100?

——TTL與非門的輸出電阻vIvOG1G2vcvO11&RC※22(1)∵電路中無反饋∴電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程較慢輸出波形上升沿較差，(2)電路要正常工作必須tpi

>tW適用于寬脈沖觸發(fā)的電路。vIvOG1G2vcvO11&RC兩點(diǎn)說明：為此，后面再加一級整形電路。觸發(fā)脈沖最小周期Tmin>5RC※vO1vcvO1234567tWtpitW23積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：寬脈沖觸發(fā)，觸發(fā)脈沖寬度要求tpi>tW，尖峰脈沖干擾不會引起誤動作——抗干擾能力較強(qiáng)。但是由于沒有正反饋，輸出波形的邊沿不理想。微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：窄脈沖觸發(fā)，容易引起誤動作；電路中有正反饋，所以輸出的邊沿比較好。兩種單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器比較：※24分為可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)兩類。不可重復(fù)觸發(fā)型——電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)(被觸發(fā)狀態(tài))時，不受觸發(fā)輸入影響，只有返回穩(wěn)態(tài)后才可以被再次觸發(fā)。可重復(fù)觸發(fā)型——電路在暫穩(wěn)態(tài)中仍然可以接受輸入，可以被重復(fù)觸發(fā)，每觸發(fā)一次，電路暫穩(wěn)態(tài)會繼續(xù)保持tW。不可重復(fù)觸發(fā)tWtWtWtW可重復(fù)觸發(fā)tΔ（74121、74221、74LS221）（74122、74123、74LS122）※8.1.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器25

1、不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121觸發(fā)信號控制電路微分型單穩(wěn)觸發(fā)器定時元件的連接：R：外接電阻或采用內(nèi)部電阻C：外接電容輸出緩沖電路(1)電路結(jié)構(gòu)：※26Rext/Cext,Cext,Rint外接電阻/電容/內(nèi)接電阻引腳QNCA1A2BQGNDVCCNCNCNCRext/CextCextRint741211234567141312111098A1、A2、B觸發(fā)輸入Q、Q輸出74121功能表HHA1A2BQLHLLHLLLHHHLHHHHHHLL不可觸發(fā)下降沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)(2)引腳圖和功能表※27(3)工作波形：A1A2=0B有上升沿B=1,A1A2=1并A2有下降沿B=1,A1A2=1并A1有下降沿※28外接電容接在10，11引腳(Cext,Rext/Cext)之間，如果C有極性，正極接10腳(Cext)若使用內(nèi)部電阻(2k)，把9引腳(Rint)接VCC若使用外部電阻(1.4~40k)，電阻兩端分別接11,14腳(Rext,VCC)輸出脈沖寬度tw=0.7RC(4)定時方式：外接電阻內(nèi)部電阻※+－+－298.1.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1、定時——利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出一定寬度的脈沖，控制其它電路，使之在tW時間內(nèi)動作或不動作。用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制脈沖的定時通過&單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器vIvAvBvOvAvIvBvOtW※30

vO的上升沿相對于vI的上升沿延遲了tW1的時間，其寬度由R1、C1決定！2、延時—將輸入信號延遲一定時間之后輸出。313、消除噪聲電路(脈寬鑒別電路)只要設(shè)置tW，使之小于有用信號寬度，而大于噪聲寬度。對有用信號，在輸入仍保持階段，CP有上升沿，可以輸出信號；對干擾，在CP上升沿到來時，已經(jīng)消失，所以被消掉。※VCCA1A2BCextRext/CextQ1DRC1vIvO74121(1)

vI=0→D=0，R=0，觸發(fā)器清零;(2)vI=1→D=1，R=1，CP無上升沿，觸發(fā)器輸出不變;(3)vI=1→D=1，R=1，CP上升沿，觸發(fā)器輸出1。vIQvOD觸發(fā)器：D、R接vI；CP接Q干擾脈沖tW干擾脈沖328.2施密特觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)態(tài)；電路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換與維持均依賴于外加觸發(fā)電平，輸入電壓在某一點(diǎn)上會導(dǎo)致輸出電壓的突變；輸入信號電壓上升和下降對應(yīng)的閾值電壓不同。※VT+VT-vIvOvIvOVT+VT-輸入信號為上升趨勢的電壓，對應(yīng)閾值電壓VT+輸入信號為下降趨勢的電壓，對應(yīng)閾值電壓VT-電壓傳輸特性具有滯回特性：VT+VT-－△VT=稱為回差電路特點(diǎn)：338.2.1門電路組成的施密特觸發(fā)器1、電路組成：圖8.2.2CMOS反相器組成的施密特觸發(fā)器G1、G2：CMOS反相器；設(shè)閾值電壓Vth=VDD/2，R1<R2vIvOvO1vI1R1R211G1G2顯然,G1門的輸入vI1決定著電路的狀態(tài)。狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的臨界時刻為vI1=Vth根據(jù)疊加原理有34(1)當(dāng)vI=0V時G1門截止，G2門導(dǎo)通

vO=0V。設(shè)輸入為三角波由此求得正閾值電壓VT+2、工作原理：tvIVTHVT+VT+VTHvI1=vI從0V逐漸↑,只要vI1<VTH，即vI<VT+時，vO=0V不變。tvOvIvOvO1vI1R1R211G1G2vI從0V逐漸↑,當(dāng)vI上升到使vI1=VTH時35tvIVTHVT+tvO(2)vI繼續(xù)↑,當(dāng)使vI1≥Vth時，電路發(fā)生如下正反饋過程：vI1↑vo1↓vo↑電路狀態(tài)很快轉(zhuǎn)換為vo≈VDD，由此負(fù)閾值電壓VT-vO=VDDVT-VTHVT-(3)vI↑↑，到達(dá)最大值后↓，只要vI≥VT-，vO保持VDD不變。vIvOvO1vI1R1R211G1G236tvIVTHVT+tvOVT-(4)vI繼續(xù)↓，當(dāng)vI≤VT-時，電路發(fā)生如下正反饋過程：vI1↓

vo1↑

vo↓

電路狀態(tài)很快轉(zhuǎn)換為vo=0V。(5)vI↓↓，到達(dá)最小值后上升，只要vI<VT+，vO=0V不變?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぶ貜?fù)上述過程，電路輸出矩形波。三角波矩形波若輸入為三角波，※波形變換vIvOvO1vI1R1R211G1G237若VTH=VDD/2vIvOVT+VT-調(diào)節(jié)R1、R2，可以調(diào)節(jié)回差電壓1vIvO1vIvO邏輯符號※3、求回差由VT+VT-vIvO邏輯符號電壓傳輸特性P4038.2.2集成施密特觸發(fā)器介紹了CC40106——施密特反相器電壓傳輸特性同相輸出反相輸出388.2.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用：1、波形變換vItvOtVT+VT-VT+VT-vItvOt正弦波矩形波三角波矩形波※1vIvO392、波形整形——消除噪聲干擾vItvOtVT+VT-vItvOtVT+VT-回差電壓比較小回差電壓比較大具有頂部干擾的輸入信號※vItvOtVT+VT-1vIvO40vItvOtVT+VT-可以調(diào)節(jié)VT+作為鑒別門限※(3)幅度鑒別：去除幅度小于某個值的脈沖，只要調(diào)節(jié)VT+的值即可。1vIvO418.3多諧振蕩器一種自激振蕩電路，在接通電源后無需外界觸發(fā)即可產(chǎn)生一定頻率和幅值的矩形脈沖或方波，沒有穩(wěn)定狀態(tài)——無穩(wěn)態(tài)電路。矩形波中含有多種諧波分量，又稱為多諧振蕩器。電路特點(diǎn)：※(1)電路中含有開關(guān)器件,如門電路、電壓比較器、BJT等——用以產(chǎn)生高低電平；(2)具有反饋網(wǎng)絡(luò)——將輸出電壓反饋給開關(guān)器件使之改變輸出狀態(tài)——自動進(jìn)入振蕩狀態(tài)；(3)具有延時環(huán)節(jié)(RC充放電回路）——以獲得所需要的振蕩頻率。428.3.1門電路組成的多諧振蕩器1、電路組成：G1、G1：CMOS反相器——開關(guān)器件；R、C：延時環(huán)節(jié)兼作反饋網(wǎng)絡(luò)?！鵹O2G1G2vO1vI11RC???

vID1

D2

TP

TN

vO1

R

C

D4

D3

TP

TN

vOG1

G2

+VDD

VC432、工作原理(1)t=0時刻接通電源，假定C未充電；vO1=VOH=VDD,則vI=vO2=VOL=0;+-(2)vO1高電平，vO2低電平，vO1通過R向C充電,vI電壓逐漸升高。此狀態(tài)能否一直保持下去？第一暫態(tài)※VDDVTHvIvO1vO2VDDVDDtttvO2G1G2vO1vI11RC???44(3)當(dāng)vI上升至VTH時,門電路G1發(fā)生狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，

vO1=0

vO2=VDD電容兩端電壓不能突變vC=VTH

vI=vO2+vC=VDD+VTH對CMOS門電路而言，VTH=1/2VDD,vI應(yīng)該上升到1.5VDD，但是由于保護(hù)二極管的作用，vI不能上升那么高，僅到達(dá)VDD+ΔV++-0VTH※VDDVTHvIvO1vO2VDDVDDtttVDD+ΔV+VDD+VTHvO2G1G2vO1vI11RC???45+-電容C通過R放電或由vO2反向充電，vI電壓逐漸下降。(4)vO1=0,vO2=VDD,在vI下降至Vth之前，vO1=0，vO2=VDD，保持不變。此狀態(tài)能否一直保持下去？※VDDVTHvIvO1vO2VDDVDDtttVDD+ΔV+第二暫態(tài)vO2G1G2vO1vI11RC???46(5)當(dāng)vI下降到VTH,門電路G1再次發(fā)生狀態(tài)變化vO1=VDD,vO2=0此時vC=VDD-VTH,電容電壓不能突變vI=VTH-VDD=-(VDD-VTH)CMOS門電路-(VDD-VTH)=-1/2VDD,由于保護(hù)二極管的作用，vI只能下降到-ΔV-※VDDVTHvIvO1vO2VDDVDDtttVDD+ΔV+－ΔV-+-vO2G1G2vO1vI11RC???47(6)

vI=-ΔV-

vO1=VDD

vO2=0，電路又回到第一暫穩(wěn)態(tài)?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぶ芏鴱?fù)始，電路產(chǎn)生多諧振蕩?！鵙DDVTHvIvO1vO2VDDVDDtttVDD+ΔV+－ΔV-vO2G1G2vO1vI11RC???483、振蕩頻率計算：由RC電路的瞬態(tài)響應(yīng)(三要素法)：vO1vO2vIRC根據(jù)vI求tt1t2T1T2VDDVTHvIvO2VDDVDD+ΔV+-ΔV-※vO2G1G2vO1vI11RC???三要素法見閻石主編《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》P274~27549求T1:t1為時間起點(diǎn)0+；求T2:t2為時間起點(diǎn)0+；vO1=VDDvO2=0vIRC計算T1：※t1t2T1T2VDDVTHvIvO2VDDVDD+ΔV+-ΔV-vI(0+)=-ΔV- vI(T1)=VTH

vI(∞)=VDD50vI(∞)=0vI(T2)=VTHvI(0+)=VDD+ΔV+vO1=0vO2=VDDvIRC計算T2：※t1t2T1T2VDDVTHvIvO2VDDVDD+ΔV+-ΔV-51ΔV+,ΔV-的值大約為保護(hù)二極管的正向?qū)妷?.7V,相對于VDD可以忽略不計對CMOS門電路：VTH=1/2VDD，則有調(diào)節(jié)R或C可以改變T或f※528.3.2施密特觸發(fā)器構(gòu)成的的多諧振蕩器vItvOtVT+VT-T1T2※1vIvORCTT=T1+T2=振蕩周期??531、石英晶體的電路符號和選頻特性電路符號電抗頻率特性fXf0電感性電容性電容性當(dāng)f=f0時,電抗X=08.3.3石英晶體振蕩器（了解）具有極高的等效品質(zhì)因數(shù)Q選頻特性極高頻率穩(wěn)定度極高※頻率穩(wěn)定度(?

f0/f0)可達(dá)10-10~10-11。54限流電阻結(jié)合工作波形說明其工作原理:※補(bǔ)充:實(shí)驗(yàn)電路1——RC環(huán)形多諧振蕩器將奇數(shù)個與非門（反相器）首尾相接，添加RC延時電路即可構(gòu)成。RC延時環(huán)節(jié)兼作反饋網(wǎng)絡(luò)。111RRSCAvo3vo1vo2vR＋－G1G2G3G4vo1整形55(1)設(shè):電源合閘瞬間vA>vth電容反向充電vA下降在vR>

vth時，vo不翻轉(zhuǎn)。vo=0→vo1=1→vo2=0vR>vth→vC經(jīng)R放電(或vo1向C反向充電)→vA↓0tvo0tvo20tvo10tvRVth※111RRSCAvovo1vo2vR＋－第一暫態(tài)56(2)當(dāng)vR↓≤vth時，vo翻轉(zhuǎn)→vo1、vo2也隨著一起翻轉(zhuǎn)。注意:

由于電容電壓不能突變,當(dāng)vo1發(fā)生下跳變時,vR下跳變同樣的值。V※111RRSCAvovo1vo2vR＋－0tvo0tvo20tvo10tvRVth57只要vR<vth，vo就不翻轉(zhuǎn)。(3)由于vo1<vo2，vo2經(jīng)R向C正向充電→vR↑;※111RRSCAvovo1vo2vR＋－V0tvo0tvo20tvo10tvRVth第二暫態(tài)58(4)當(dāng)vA↑≥vth

時，vo、vo1、vo2翻轉(zhuǎn)。同理由于電容電壓不能突變,當(dāng)vo1發(fā)生上跳變時,vA將上跳變同樣的值。V然后電容又反向充電，vA開始下降如此，周而復(fù)始……※111RRSCAvovo1vo2vA＋－0tvo0tvo20tvo10tvAVthV59T由此產(chǎn)生多諧振蕩：※

說明：由于與非門輸出電阻和電路中電容的影響，當(dāng)與非門輸出由0→1時，在上跳變瞬間，其高電平達(dá)不到3.6V（因?yàn)槌潆婋娏髟谳敵鲭娮鑂o上有電壓降）；隨著充電電流的減小，輸出高電平升高，如圖所示。0tvo0tvo20tvo10tvRVthVT1T2振蕩周期T:60T≈2.2RC若VOH=3V，Vth=1.4V見閻石主編《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》P486由RC電路的瞬態(tài)響應(yīng)(三要素法)：即：若R1+RS>>R，忽略與非門輸出電阻，且VOL≈0，※則有61補(bǔ)充:實(shí)驗(yàn)電路2——積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器11vIvo1vCRvoCvIvcvo1vo輸入寬脈沖，輸出窄脈沖。62補(bǔ)充:實(shí)驗(yàn)電路3——微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器G1G2G3整形作用穩(wěn)態(tài)：Vi未加觸發(fā)負(fù)脈沖，C斷路，∵R=510?<Roff→G2關(guān)閉→vo2=1→反饋至G1輸入端;∵R1=10k?>Ron(相當(dāng)于輸入高電平)→G1開通→vo1=0為什么?R1為什么取10K?微分電路——將寬脈沖變?yōu)檎}沖注意兩個微分電路的不同！63vIttvdttttvo1vRvo2voG1G2G3波形圖tWΩ其中648.4555定時器及其應(yīng)用預(yù)備知識：電壓比較器——模擬電子中有詳述電壓比較器是運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用（開環(huán)）運(yùn)算放大器是一種高輸入阻抗、低輸出阻抗、高增益、低漂移的直耦式多級放大器。C+－vI+vI-vO符號同相輸入端反相輸入端當(dāng)vI+>vI-時，vO=+VOmax——輸出為邏輯1；當(dāng)vI+<vI-時，vO=-VOmax——輸出為邏輯0；一種應(yīng)用極為廣泛的中規(guī)模集成電路，用于信號產(chǎn)生、變換、控制與檢測?！?5三個電阻構(gòu)成分壓電路：VR1=2/3VCC;VR2=1/3VCC帶有清零端(RD)的基本SR鎖存器：R≠S時，Q=RR=S=1時，Q保持R=S=0時，Q=1,次態(tài)不定。RD=0時，vO=0電壓比較器C1,C2：V+>V-輸出1V->V+輸出0門控放電管：受Q控制的放電開關(guān)RD輸出緩沖級：提高帶負(fù)載能力，隔離負(fù)載的影響RS控制電壓閾值輸入觸發(fā)輸入放電端復(fù)位端電源接地輸出端1、電路結(jié)構(gòu):芯片有八個管腳※閾值輸入觸發(fā)輸入控制電壓放電端輸出端復(fù)位端電源接地66(2)vI1>2/3VCC;vI2<1/3VCCR=0,S=0Q=1vO=1，TD截止;(3)vI1<2/3VCC;vI2>1/3VCCR=1,S=1Q保持vO保持，TD保持;(4)vI1<2/3VCC;vI2<1/3VCCR=1,S=0Q=1vO=1，TD截止;(1)

vI1>2/3VCC;vI2>1/3VCCR=0,S=1Q=0

vO=0，TD導(dǎo)通2、工作原理RD=0時，TD導(dǎo)通，vO=0※RD1/3VCC2/3VCC設(shè)RD=1、VCO懸空，由于三個電阻的分壓關(guān)系，RS67輸入輸出RDvI1vI2vOTD狀態(tài)0××低電平導(dǎo)通1低電平導(dǎo)通1不變不變1高電平截止＞＞＜＞＜＜1高電平截止＞＜555定時器的功能表則電路相應(yīng)的所有閾值都發(fā)生變化。※思考：RD=1時，若加控制電壓VCO，如何？閾值輸入觸發(fā)輸入R=0S=1R=1S=0R=1S=1R=0S=068則電路相應(yīng)的所有閾值都發(fā)生變化。思考：RD=1時，若加控制電壓VCO，如何？vI1=VCOvI2=1/2VCO693、555定時器的應(yīng)用a.vI<1/3VCC時，C1輸出高電平，C2輸出低電平，vO1=1c.1/3VCC<vI<2/3VCC時，C1輸出高電平，C2輸出高電平，即R=S=1，vO1保持。(1)構(gòu)成施密特觸發(fā)器:vIvO1VCC12348765VCOVCC1vO2b.vI>2/3VCC時，C1輸出低電平，C2輸出高電平，vO1=0※RS70如果vI從小變大，vI<1/3VCCvO1=11/3VCC<vI<2/3VCCvO1=1vI>2/3VCCvO1=0如果vI從大變小，vI>2/3VCCvO1=01/3VCC<vI<2/3VCCvO1=0

vI<1/3VCCvO1=1設(shè)vI輸入為三角波※vIvO1VCC12348765VCOVCC1vO2VT+=2/3VCC;VT-=1/3VCC——反相輸出的施密特觸發(fā)器RS71vIvO1若在5引腳上加控制電壓，可以改變VT+,VT-電壓傳輸特性：VT+VT-vO1=0時，vO2=0V;vO1=1時，vO2=VCC1vIvO1VCC12348765VCOVCC1vO2RS72tvOVT+2/3VCCVT-1/3VCCvIt波形圖三角波矩形波波形變換※73vOVCCR1CvC0.01uF12348765R2(2)構(gòu)成多諧振蕩器:a.初始Vc=0，電源合閘，VCC經(jīng)R1、R2向C充電，vC增大，在vC＜2/3VCC時，vO=1，放電管TD截止；b.vC繼續(xù)增大，當(dāng)vC≥2/3VCC時，vO=0，放電管TD導(dǎo)通；c.vC經(jīng)R2和放電管TD放電，

vC下降，當(dāng)vC≤1/3VCC時，

vO=1，放電管TD又截止；d.VCC又經(jīng)R1、R2向C充電，vC增大……周而復(fù)始，vO輸出矩形波?！鵕S74VT+VT-vCvOtPLtPH占空比：q(%)=tPH/(tPL+tPH)*100%=(R2+R1)/(2R2+R1)*100%※VCC經(jīng)R1、R2向C充電VC經(jīng)R2和放電管TD放電可見占空比只與電阻有關(guān)系75vOVCCR1C0.01uF12348765R2R3RARB充電路徑：tPH=RACln2放電路徑：tPL=RBCln2占空比：q(%)=tPH/(tPL+tPH)*100%=RA/(RA+RB)*100%占空比可調(diào)的方波發(fā)生器利用D單向?qū)щ娞匦?，將充、放電回路分開，再加上電位器調(diào)節(jié)，便構(gòu)成了占空比可調(diào)的多諧振蕩器※76VCCvI(3)構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器vIvOVCCRCvC0.01uF12348765電路組成：觸發(fā)信號從觸發(fā)輸入端vI2(2)

輸入，將放電端(7)與閾值輸入端(6)vI1相連，同時對電源和對地分別接入R和C，77VCCvI(3)構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器vIvOVCCRCvC0.01uF12348765a.電路的穩(wěn)態(tài):vc=0，vo=0，R=S=1vI=1(未加觸發(fā)負(fù)脈沖)：1）vO=0，TD導(dǎo)通，vC迅速放電至0V，R=S=1→vO保持低電平不變2）vO=1，TD截止，VCC經(jīng)R向C充電，當(dāng)vC↑≥2/3VCC時，R=0，S=1→vO=0V→TD導(dǎo)通，vC迅速放電至0V→R=S=1→vO保持低電平不變。b.vI加觸發(fā)負(fù)脈沖，電路翻轉(zhuǎn)為暫態(tài)：vI下跳變，當(dāng)vI≤1/3VCC時，S=0，R=1Q=1,vO跳變?yōu)楦唠娖?，與此同時，TD截止，電容被充電。78VCCvI(3)構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器vIvOVCCRCvC0.01uF12348765c.當(dāng)C充電至2/3VCC時，

R=0。如輸入端觸發(fā)負(fù)脈沖已消失，即S=1Q=0，于是vO跳變?yōu)榈碗娖?，同時TD導(dǎo)通，電容迅速放電至0V，電路恢復(fù)到穩(wěn)