第九章脈沖波形的變換與產生二

第9章脈沖波形的變換與產生2024/4/172單穩(wěn)態(tài)（one-shot）工作特點：它有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個不同的工作狀態(tài)在外加脈沖作用下，觸發(fā)器從穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài)在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間后，將自動返回穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短取決于電路本身的參數(shù)，與外加觸發(fā)信號無關。

例：樓道的路燈。2024/4/173C-R微分電路高通濾波R-C積分電路低通濾波2024/4/174微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器沒有觸發(fā)信號時，電路處于一種穩(wěn)態(tài)：VO2=VOL、VO1=VOHG2的輸入為高電平，因此G2

輸出為低，即VO2=低電平VI為低電平,VO2也為低電平，所以G1輸出為高，即VO1=高電平電容C兩端的電壓近似為0外加觸發(fā)脈沖，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài)：VO1=VOL

、VO2=VOHVI

VO1

，經電容耦合，使VR

VO2

，并反饋到G1的輸入端，形成正反饋：

VI

VO1

VR

VO2

即使VI撤回到低電平,但由于VO2為高電平，所以VO1可維持為低電平電路的這種VR為低電平的狀態(tài)，由于RC充電作用，只能暫時維持，故稱為暫穩(wěn)態(tài)由或非門和一個非門加一個輸入信號CR電路組成，CR電路是以微分電路的形式出現(xiàn)，故稱為微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。2024/4/175微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器隨著電容VC的充電，電路由暫穩(wěn)態(tài)自動返回到穩(wěn)態(tài)在暫穩(wěn)態(tài)期間，電容開始充電，使VR升高，當VR達到Vth時，形成另一個正反饋：

VC充電VR

VO2

VO1

電路翻轉回穩(wěn)態(tài)：VO2=VOL

、VO1=VOH第二次反饋發(fā)生時，觸發(fā)信號已經消失（微分的目的），即VI為低電平2024/4/176微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器各點工作波形VIVO1VRVO22024/4/177主要參數(shù)的計算輸出脈沖寬度tw：RC電路過渡過程的瞬態(tài)公式：這里：以t1為時間零點，此時，V01≈0當t=tw

時，VR(tw)=Vth

：當Vth=VDD/22024/4/178主要參數(shù)的計算恢復時間tre暫穩(wěn)態(tài)結束后，還需要一段恢復時間，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器才能接收新的觸發(fā)信號在恢復時間里，電容C需要把在暫穩(wěn)態(tài)期間所充的電荷釋放完，使電路恢復到初始狀態(tài)，這一般需要3~5τd，即：tre=3~5τd最高工作頻率fmax設觸發(fā)信號的時間間隔為T，很顯然，應滿足T>tw+tre

，即最小間隔Tmin=tw+tre。最高工作頻率為：2024/4/179討論二極管D鉗位二極管：使VR鉗位在（VDD+0.7V），避免在t2時刻因VO1的上跳而導致的VR上跳到（VDD+Vth）一般單穩(wěn)態(tài)電路中，鉗位二極管是缺省存在的2024/4/1710討論Cd的作用：如果輸入觸發(fā)信號的寬度>tw

時，則當VO2變?yōu)榈碗娖胶?，輸入觸發(fā)信號仍為高電平，G1沒有響應，不能形成前述的正反饋過程，使VO2的輸出下降沿變緩。為此，在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端加入微分電路，使加到觸發(fā)器的觸發(fā)信號變窄，從而使得電路的暫穩(wěn)態(tài)時間只和RC常數(shù)相關。在G2輸出端再加一級反向器G3，使得G1、G2的正反饋與外界隔離，改善輸出波形。2024/4/1711討論電阻取值若采用TTL與非門電路，由于TTL門存在著輸入漏電流，故為保證穩(wěn)態(tài)時G2的輸入處于低電平，電阻R要小于0.7K

；Rd的數(shù)值應大于2K

，以使得穩(wěn)態(tài)時Vd高于G1的開門電平（VON）CMOS門電路由于輸入電流極小，故不受此限制2024/4/1712積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點：輸出波形邊沿差（缺少正反饋機制）觸發(fā)脈沖寬度須大于輸出脈沖寬度2024/4/1713集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器按電路及工作狀態(tài)不同分為可重復觸發(fā)和不可重復觸發(fā)兩種不可重復觸發(fā)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：在進入暫穩(wěn)態(tài)期間，若有觸發(fā)脈沖作用，電路的工作過程不受其影響。只有當電路的暫穩(wěn)態(tài)結束后，觸發(fā)信號脈沖才會影響電路狀態(tài)。電路輸出脈寬由RC參數(shù)確定可重復觸發(fā)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：在暫穩(wěn)態(tài)期間，若在t

（t

<tw）時間后又有觸發(fā)脈沖作用，電路會被新的觸發(fā)脈沖觸發(fā)，其暫穩(wěn)態(tài)時間又重新開始。因此，輸出脈寬將為：tw+t

可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作波形不可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作波形2024/4/1714不可重復觸發(fā)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器:74x121電路由三部分組成：觸發(fā)信號控制電路，微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和輸出緩沖電路將具有回滯特性的非門G6與和G5起來看作為一個與或非門，它與G7門及外接電阻Rext（或Rint）、電容Cext

組成微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。電路只有一個穩(wěn)態(tài)Q=0，/Q=1當圖中a點有正脈沖觸發(fā)時，電路進入暫穩(wěn)態(tài)Q=1，/Q=0。/Q為低電平后使觸發(fā)信號控制電路中RS觸發(fā)器的G3門輸入低電平，并且將G4門封鎖，這樣即使有觸發(fā)信號輸入，在a點也不會產生正脈沖觸發(fā)信號。只有等電路返回穩(wěn)態(tài)后（/Q=1），置位RS觸發(fā)器（S=0，R=1），打開G4，電路才可能在輸入觸發(fā)信號作用下被再次觸發(fā)，所以該電路是不可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2024/4/1715不可重復觸發(fā)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器:74x121

——觸發(fā)與定時觸發(fā)方式3個觸發(fā)信號輸入端：A1、A2、B。在下列情況下，電路可由穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài)若A1、A2兩個中至少有一個為低電平，B發(fā)生由0到1的正跳變若B為高電平，A1、A2兩個中至少有一個為高電平，并且有一個或兩個產生由1到0的負跳變定時單穩(wěn)電路的定時取決于定時電阻和定時電容的數(shù)值tw

0.7RC利用內部電阻(2K

)，管腳9(Rint)接至電源VCC(管腳9)

利用外部定時電阻(1.2~40K

)，此時，管腳9應懸空，外部電阻應接在管腳11~14之間通常R的數(shù)值取在2~30K

，C的數(shù)值取在10pF~10μF之間，得到的取值范圍在20ns~200ms2024/4/1716集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74x121的連接方法舉例使用外接電阻（下降沿觸發(fā)）使用內部電阻（上升沿觸發(fā)）可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器HLLHLHLLHHLLLHLLHHHHHLHHLHH2024/4/1718單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用定時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能產生一定寬度（tw）的矩形輸出脈沖，可以利用這個矩形脈沖作為定時信號使用。定時開閉門電路，定時控制某電路的動作（或不動作）右圖：利用單穩(wěn)輸出的矩形脈沖作為與門輸入的控制信號，則只有在矩形波的tw時間內，信號vA才有可能通過與門2024/4/1719單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用延時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器矩形輸出脈沖的后沿相對于前沿是一個tw時間的延遲常被應用于時序控制輸出再加一級反相器，即可成為脈沖展寬電路2024/4/1720單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用3.噪聲消除電路（脈寬鑒別電路）

通常噪聲多表現(xiàn)為尖脈沖，寬度