第七章脉冲波形的产生与处理电路 75单稳态触发器 75.1引言 1.什么是单稳态触发器 触发脉冲未到来时稳态 触发脉冲到来时-皙稳态-经--稳态 输出为幅度、宽度固定的矩形脉冲 2.特点 (1)输出、输入同频; (2)暂稳态时间,,只决定于内部电路定时元件; (3)一个稳态,一个暂稳态。 第土章75单稳态触发器 75.2由集成门电路组成的单稳态触发器 R Ca、R…微分电路 Ra>ron, r<r 2
1 1 清华大学电子工程系李冬梅 7.5 单稳态触发器 7.5.1 引言 1．什么是单稳态触发器 触发脉冲未到来时----稳态 触发脉冲到来时 ----暂稳态----经tW----稳态 输出为幅度、宽度固定的矩形脉冲 2．特点 (1)输出、输入同频； (2)暂稳态时间tw，只决定于内部电路定时元件； (3)一个稳态，一个暂稳态。 第七章 脉冲波形的产生与处理电路 2 清华大学电子工程系李冬梅 Cd、Rd: 微分电路 Rd > Ron，R < Roff & & vO2 G1 G2 Cd vI v1 v2 vC C Rd R vO1 7.5.2 由集成门电路组成的单稳态触发器 第七章 7.5 单稳态触发器
G RAD Ca、Ra:微分电路 Ra>R。a,R<R 1.稳态:vor=voL,v 2触发翻转:t=t1 3皙稳态:t=t,C充电 2(0) ↓,t=t2时,"2=V 4暂稳态结束:t=t2+ 5恢复阶段:r=1+,C放电 "21,t≈3r放 G RAD C充电,以2.τ=RC 2()=n2(0)+(m-va) =0 42(0) =2-G=RC In -68-e (oo or RC In V2(0+(on-Vou) 4t 2
2 3 清华大学电子工程系李冬梅 t2 VOL 1. 稳态： vO1= VOL ， vO2= VOH & & vO2 G 1 G2 Cd v I v 1 v 2 v CC R d R vO1 t v I0v10 t D 0 t vO10 t vO20 t v 2 VOH VOL VOH Vth v 2(0) tw t 1 t 1 t2 2. 触发翻转： t = t 1 3. 暂稳态： t = t 1 + ， C充电 v2 ↓ ， t = t2时， v 2 ＝ Vth 4. 暂稳态结束： t = t2 ＋ 5. 恢复阶段： t = t2 ＋, C放电 v2 ↑ ， tre ≈ 3 τ 放 C d 、 R d: 微分电路 Rd > Ron ，R < Roff 4 清华大学电子工程系李冬梅 t2 VOL & & vO2 G 1 G2 Cd v I v 1 v 2 v CC R d R vO1 t v I0v10 t D 0 t vO10 t vO20 t v 2 VOH VOL VOH Vth v 2(0) tw t 1 t 1 t2 twC充电， v2 ↓ ， τ 充 ＝RC ( ) () ( ) VOH VOL v t = v + − + 2 1 2 0 v 2 ( ) ∞ = 0 ( ) ( ) () () − ∞ − ∞ = − = + 2 2 2 2 1 2 2 1 ln v t v v t v t w t t RC ( ) th OH OL V v V V RC 0 ( ) ln 2 + − =
G RAD 触发信号周期 titre n<-1 .+ t 2(0) 触发信号脉宽 当窄脉冲△t<t时 不需微分电路 第土章75单稳态触发器 753单稳态触发器的主要应用 1.定时 2.延时 3.整形
3 5 清华大学电子工程系李冬梅 t2 VOL & & vO2 G1 G2 Cd vI v1 v2 vC C Rd R vO1 t vI 0 v1 0 t D 0 t vO1 0 t vO2 0 t v2 VOH VOL VOH Vth v2(0) tw t1 t1 t2 触发信号周期 T > tw + tre w re t t f + < 1 max • 触发信号脉宽 当窄脉冲∆t<<tw时， 不需微分电路 • 触发信号脉宽 当窄脉冲∆t<<tw时， 不需微分电路 ∆t 6 清华大学电子工程系李冬梅 7.5.3 单稳态触发器的主要应用 1．定时 2．延时 3．整形 第七章 7.5 单稳态触发器
第十章脉冲波形的产生与处理电路 76多谐振荡器 7.6.1引言 1.定义:能产生矩形脉冲或方波(非正弦波) 的自激振荡电路 2.特点:无稳态,在两个暂稳态之间交替工作 3.组成:开关器件,反馈网络,延迟环节 4.应用:脉冲信号源 762电容正反馈多谐振荡器 原理:C充放电,引起v变化, v达时,非门翻转。 第七章76多谐振荡器 762电容正反馈多谐 振荡器(续) 1.假设通电瞬间t0 则v=V 2.t>0:v→C→R→B→G1输出端→oL 地充电;τ=RC;y 3.t=t1:v=V,G1翻转 5t=t2:v=V,G1翻转 4.t>t;vn→R→C→G,输出端地6.t>t2:C充电;以 反向充电;τ=RC;"↑ 7.t=t3: vA-Vh
4 7 清华大学电子工程系李冬梅 7.6 多谐振荡器 7.6.1 引言 1．定义：能产生矩形脉冲或方波（非正弦波） 的自激振荡电路 2．特点：无稳态，在两个暂稳态之间交替工作 3．组成：开关器件，反馈网络，延迟环节 4．应用：脉冲信号源 第七章 脉冲波形的产生与处理电路 7.6.2 电容正反馈多谐振荡器 A 1 1 R VO B C 原理：C充放电，引起vA变化， vA达Vth时，非门翻转。 8 清华大学电子工程系李冬梅 t1 7.6.2 电容正反馈多谐 振荡器（续） A 1 1 R VO B C VOL VOH VOL VOH t2 0 t vB 0 t vO 0 t vA Vth t3 1. 假设通电瞬间 t=0 vC=0, vO=VOH 则vA=VOH, vB=VOL 2. t > 0: vO→C→R→B→G1输出端→ 地 充电； τ＝RC ；vA↓ 3. t = t1: vA=Vth, G1翻转 4. t > t1: vB→R→C→G2输出端→地 反向充电； τ＝RC ；vA↑ 5. t = t2: vA=Vth, G1翻转 6. t > t2 : C充电；vA↓ 7. t = t3: vA=Vth 第七章 7.6 多谐振荡器
第七章76多谐振荡器 完成一个周期:t1t3 T=T +T E RC In a-(n-)}-v RCIn2.5≈0.92RC T2=t3-t2 1t2 RC In Ya+voH-yoL) 振荡周期: T=T1+T,≈2.32RC =RCln4≈14RC 第七章7多谐振荡器 完成一个周期:trt 振荡频率的精度及稳定性: T=T +T RC充放电时间常数的计算; RC的稳定性。 RCmy-(mn-n)-m措施:晶体振荡器 =RCIn2.5≈0.92RC T2=t3-t2 t2 RC In 振荡周期 T=T1+T,≈2.32RC RCln4≈1.4RC 5
5 9 清华大学电子工程系李冬梅 7.6.2 电容正反馈多谐 A 1 振荡器（续） 1 R VO B C t1 VOL VOH VOL VOH t2 0 t vB 0 t vO 0 t vA Vth t3 第七章 7.6 多谐振荡器 完成一个周期：t1~ t3 T=T1+T2 振荡周期： 振荡周期： = RC ln 2.5 ≈ 0.92 RC = RC ln 4 ≈ 1.4RC 1 2 1 T = t − t ( ) th OH th OH OL OH V V V V V V RC − − − − = ln ( ) th OL th OH OL OL V V V V V V RC − + − − = ln 2 3 2 T = t − t T＝T1+T2 ≈ 2.32RC 10 清华大学电子工程系李冬梅 7.6.2 电容正反馈多谐 A 1 振荡器（续） 1 R VO B C t1 VOL VOH VOL VOH t2 0 t vB 0 t vO 0 t vA Vth t3 第七章 7.6 多谐振荡器 完成一个周期：t1~ t3 T=T1+T2 振荡周期： 振荡周期： = RC ln 2.5 ≈ 0.92 RC = RC ln 4 ≈ 1.4RC 1 2 1 T = t − t ( ) th OH th OH OL OH V V V V V V RC − − − − = ln ( ) th OL th OH OL OL V V V V V V RC − + − − = ln 2 3 2 T = t − t T＝T1+T2 ≈ 2.32RC 振荡频率的精度及稳定性： RC充放电时间常数的计算； RC的稳定性。 措施：晶体振荡器 振荡频率的精度及稳定性： RC充放电时间常数的计算； RC的稳定性。 措施：晶体振荡器
第七章76多谐振荡器 763环形多谐振荡器 利用每一级固有的平均传输延 迟时间,将奇数个与非门(反 相器)依次串联,最后一个输 出反馈到第一个输入端 L 2nt t11 第七章7.6多谐振荡器 7.6.4由施密特触发器组成的多谐振荡器 v R R, Dz n R, V,>0 R2+R3 RC定时ⅴ山 R2 V,<0 元件,延 R2+R3 迟作用 o T=72=RC,组 =RCm(R+2B1可调频率 6
6 11 清华大学电子工程系李冬梅 7.6.3 环形多谐振荡器 1 1 A VO B 1 利用每一级固有的平均传输延 迟时间，将奇数个与非门（反 相器）依次串联，最后一个输 出反馈到第一个输入端 利用每一级固有的平均传输延 迟时间，将奇数个与非门（反 相器）依次串联，最后一个输 出反馈到第一个输入端 0 t vB 0 t vO 0 t vA tpd 2tpd 3tpd 4tpd 5tpd 6tpd 7tpd T = 2 n tpd T = 2 n tpd 第七章 7.6 多谐振荡器 12 清华大学电子工程系李冬梅 t2 t3 t1 7.6.4 由施密特触发器组成的多谐振荡器 vI VZ -VZ Vth1 Vth2 vO 0 0 2 3 2 1 > + th = + VZ R R R V 0 2 3 2 2 < + th = − VZ R R R V RC定时 元件, 延 迟作用 RC定时 元件, 延 迟作用 -VZ VZ 0 t vO Vth1 Vth2 + - vO DZ (VZ ) R2 R3 R1 R VI C T1 T2 th Z th Z V V V V T T RC + + = = 2 1 1 2 ln 可调频率 可调频率 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + = 3 3 2 2 ln R R R RC 0 t vI=vC 第七章 7.6 多谐振荡器
第七章脉冲波形产生与处理电路 78555定时器及其主要应用 78.1555定时器结构及工作原理 控制电R 压输入6、an 阑值d 心「倒相L「辍冲 输入 放大[输出门下输出 放电 触发 R ④复位 1.组成 地 (气r (1)电阻分压器r1=3a(4)倒相放大,缓冲输出 (2)比较器C1、C2 (5)放电管T (3)R-S触发器 V REF 2 3 (6)复位 第七章-7.8-7.8.1555定时器结构及工作原理 2.原理 (1)复位 控制电口R 压输入 (2) 1< REF I 放电 V1<REF2做发 T2 V,=L C2=H ④复位 R=0S=1=→Q=0=H 微止 H V R=I S=0EN Q=1=LT2导通 (4)VI< Vref EF 2 L v L R=0S=0—保持 14
7 13 清华大学电子工程系李冬梅 7.8 555定时器及其主要应用 + - C2 + -C1 5 6 2 8 倒相 放大 缓冲 输出 1 4 3 7 VCC R3 R4 R5 vC1 vC2 R S Q T28 VREF1 VREF2 Q 输出 放电 复位 地 控制电 压输入 阈值 输入 v11 触发 输入 v12 ( ) 1. 组成 (1) 电阻分压器 (4) 倒相放大，缓冲输出 (5) 放电管 T28 (6) 复位 V REF VCC 3 2 1 = V REF V CC 3 1 2 = 7.8.1 555定时器结构及工作原理 (2) 比较器 C1、C2 (3) R－S触发器 第七章 脉冲波形产生与处理电路 14 清华大学电子工程系李冬梅 2. 原理 （1）复位 （2） + - C2 + -C1 5 6 2 8 倒相 放大 缓冲 输出 1 4 3 7 VCC R3 R4 R5 vC1 vC2 R S Q T28 VREF1 VREF2 Q 输出 放电 复位 地 控制电 压输入 阈值 输入 v11 触发 输入 v12 ( ) VI 1 VREF 1 VI 2 > VREF 2 VC 1 = H VC 2 = L R = 1 S = 0 Q = 1 e＝L T28导通 （4）V I 1 VREF 2 VC 1 = L VC 2 = L R = 0 S = 0 保持 第七章－7.8－7.8.1 555定时器结构及工作原理
第七章-78-7.81555定时器结构及工作原理 IR 倒相L冲 放大输出 轴 放电 URS 复位 功能表 输出 n[n④复位v L VREFH H 保持保持 第七章-7.8555定时器及其主要应用 782由555定时器组成的单稳态触发器 un >ynH I √ R ⑥555 OluF
8 15 清华大学电子工程系李冬梅 + - C2 + -C1 5 6 2 8 倒相 放大 缓冲 输出 1 4 3 7 VCC R3 R4 R5 vC1 vC2 R S Q T28 VREF1 VREF2 Q 输出 放电 复位 地 控制电 压输入 阈值 输入 v11 触发 输入 v12 ( ) 第七章－7.8－7.8.1 555定时器结构及工作原理 555 功能表 输 入 输 出 ⑥VI1 ②VI2 ④复位 ③VO T28 × × L L √ VREF1 >VREF2 H L √ VREF2 H 保持 保持 16 清华大学电子工程系李冬梅 7.8.2 由555定时器组成的单稳态触发器 1 7 6 2 3 5 8 555 4 VCC vo vc + C - v1 C4 R4 R 0.01µF tW VREF1 0 t vO 0 t vI 0 t vC CC CC CC W V V V t RC − − = 2 / 3 0 ln 第七章－7.8 555定时器及其主要应用 555功能表 输 入 输 出 ⑥VI1 ②VI2 ④复位 ③VO T28 × × L L √ VREF1 >VREF2 H L √ VREF2 H 保持 保持