4、門(mén)電路組成的施密特觸發(fā)器
\ ―IyM=l 1 —
。 V th Vdd S
回差電壓：41^=吟+—瑪— 。
10.2.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用
10.2.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用
1 ?用于波形變換：
Vi
VI
VI
——VT
o
vo
o
vo
—— Vt+
Vt-
—Vj~
r r
2.用于脈沖整般
5、
O
O
T
上一
—Hr
1
0VO
O
VO
歸-
o
(C)
3.用于脈沖鑒幅
+
VT
VIOVO
!
1
1
!:
■
■
施密特觸發(fā)器能將幅度大于的脈沖選出o
6、
4?用于構(gòu)成多諧振蕩器:
R
本節(jié)小結(jié)
施密特觸發(fā)器具有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，是一種能 夠把輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形 脈沖的電路。而且由于具有滯回特性，所以抗干擾 能力也很強(qiáng)。
施密特觸發(fā)器可以由分立元件構(gòu)成，也可以由 門(mén)電路及555定時(shí)器構(gòu)成。
施密特觸發(fā)器在脈沖的產(chǎn)生和整形電路中應(yīng)用 很廣。
10.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
7、
工作特點(diǎn):
1＞電路中有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)工作狀態(tài);
2、在外界觸發(fā)脈沖作用下，電路能從穩(wěn)態(tài)翻 轉(zhuǎn) 至穩(wěn)態(tài);
至?xí)悍€(wěn)態(tài)，
在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后，
再自動(dòng)翻轉(zhuǎn)
3＞暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長(zhǎng)短取決于電路本身的 參
數(shù)與觸發(fā)脈沖無(wú)關(guān)。
10.3.1用門(mén)電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器因?yàn)殡娐肪哂幸粋€(gè)穩(wěn)定狀態(tài)
而得名。它由兩個(gè)門(mén)電路、一個(gè)RC電路組成。
它的暫穩(wěn)態(tài)通常都是靠RC電路的充、放電過(guò)
程來(lái)維持的，根據(jù)RC電路的不同接法，分為
微分型和積分型。
穩(wěn)態(tài)
沒(méi)有觸發(fā)器電平時(shí),
”1為低電平，"o為低電 傘，為高電平。
Vi
8、
穩(wěn)態(tài)至?xí)悍€(wěn)態(tài)
當(dāng)U正跳變時(shí)，G由高到 低，"12為低電平。于是卩。為 高電平。即使巾觸發(fā)器信號(hào) 撤除，由于卩0的作用，卩O1仍 可為低電平。
v,—ir
脈沖寬度要窄
VI
0
Z
1 C
R g2
0
/w=0?69RC
暫穩(wěn)態(tài)至穩(wěn)態(tài)
暫穩(wěn)態(tài)期間，電源經(jīng)電阻 R和門(mén)G］對(duì)電容C充電，也升 高，當(dāng)也二Vth時(shí)，巾下降, Oi上升，但使卩12再次升高， 最終vo=0o
Vnn
R
vi
當(dāng)巾的脈沖寬度很寬時(shí)，在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 的輸入端加一個(gè)微分電路，否則，在電路
9、由 暫穩(wěn)態(tài)返回到穩(wěn)態(tài)時(shí)，由于門(mén)G1被勺封住了， 會(huì)使％的下降沿變緩。
1032集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
V6LL
NC[2
A] 3
a2|T
B|5
Vo gni)F
74121
Uext Rext,Riut J cc
74121 陀
GNT>
功能表見(jiàn)表10?3?l
^W=0.697?extCext
L
OL
uo
B
O
圖 10.3.10
Ce龍t Rxt
C
10、ext Rext Rfait
Icc
Vo
74121
B
GNI)
1 丄
外接電阻
（下降沿觸發(fā)）
Ice
Cext
_dh
Cext Rext_Riiit cc
Cext
Vo
74121
GND
內(nèi)部電阻
（上升沿觸發(fā)）
nn
/w
不可重復(fù)觸發(fā)型
JU1
目前使用的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 有不可重復(fù)觸發(fā)型和可重復(fù)觸發(fā) 型兩種。不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器一旦被觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)后， 再加入觸發(fā)脈沖不會(huì)影響電路的 工作過(guò)程，必須在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后， 才接受下一個(gè)觸發(fā)脈沖而轉(zhuǎn)入暫 穩(wěn)態(tài)?？芍貜?fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā) 器進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)后，如果再次加入
11、 觸發(fā)脈沖，電路將重新被觸發(fā)， 使輸出脈沖再繼續(xù)維持一個(gè)伽寬 度。
可重復(fù)觸發(fā)型
10.3.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用
1、定時(shí)
VI
2、延時(shí)與整形
0
V12
可將脈沖寬 度不等的矩形脈 沖整形成脈沖寬 度相等的矩形波。
O
VI
O
VI
vo
O
12、
3、消除噪聲
通常噪聲多表現(xiàn)為尖脈沖，寬度較窄，而有用的信號(hào)都具有 一定的寬度。因此，利用單穩(wěn)態(tài)電路，將輸出脈寬調(diào)節(jié)到大 于噪聲寬度而小于信號(hào)寬度即可消除噪聲。
噪聲消除電路
原理電路
波形
本節(jié)小結(jié)
單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)O
在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，由穩(wěn)態(tài)到暫穩(wěn)態(tài)需要輸入觸發(fā) 脈沖，暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間即脈沖寬度是由電路的阻 容元件RC決定的，與輸入信號(hào)無(wú)關(guān)。
單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以由門(mén)電路構(gòu)成，也可以 由555定時(shí)器構(gòu)成。
單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以用于產(chǎn)生固定寬度的脈沖
信號(hào)，用途很廣。
10.4多諧振蕩器
多諧振蕩器又稱無(wú)穩(wěn)電路，主要用于產(chǎn)生各種 方波或時(shí)間
13、脈沖信號(hào)。它是一種自激振蕩器，在接 通電源之后，不需要外加觸發(fā)信號(hào)，便能自動(dòng)地產(chǎn)
生矩形脈沖波。
由于矩形脈沖波中含有豐富的高次
諧波分量，所以習(xí)慣上又把矩形波振蕩器稱為多諧 振蕩器。
性能特點(diǎn)：
① 沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。
② 工作不需要外加信號(hào)源，只需要電源。
10.4.1對(duì)稱式多諧振蕩器
E?3RfC
PO2
O
10.4.2非對(duì)稱式多諧振蕩器
10.4.2非對(duì)稱式
14、多諧振蕩器
o
L_n
T~2.2RfC
10.4.3環(huán)形振蕩器
T=2ntpd
Vni
利用延遲負(fù)反饋產(chǎn)生振蕩。將任何大于、 等于3的奇數(shù)個(gè)反相器首尾相連接成環(huán)形電路, 都能產(chǎn)生自激振蕩。電路簡(jiǎn)單，但不實(shí)用。
10.4.4施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器
在許多應(yīng)用場(chǎng)合下都
15、對(duì)多諧振蕩器的振蕩頻 率穩(wěn)定性有嚴(yán)格的要求。前面幾種電路頻率穩(wěn)定 性不是很高。在對(duì)頻率穩(wěn)定性有較高要求時(shí)，應(yīng) 采用石英晶體多諧振蕩器。
G】
IH
電路的振蕩頻 率取決于石英 晶體的固有振 蕩頻率。
本節(jié)小結(jié)
多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩 個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。工作不需要外加信號(hào)源，只 需要電源。
要想得到頻率穩(wěn)定性高的多諧振蕩器
時(shí)，應(yīng)采用石英晶體多諧振蕩器。
10=5 555定時(shí)器及其應(yīng)用
555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字一模擬混
合集成電路。該電路功能靈活、
適用范圍廣,
只要外圍電路稍作配置，即可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸
發(fā)器、多諧振蕩器或施密
16、特觸發(fā)器,
因而可
應(yīng)用于定時(shí)、檢測(cè)、控制、報(bào)警等方面。
集成555定時(shí)器因?yàn)槠鋬?nèi)部有3個(gè)精密的5KD電 阻而得名。后來(lái)國(guó)內(nèi)外許多公司和廠家都相繼生 產(chǎn)出雙極型和CMOS型555集成電路。雖然CMOS 型3個(gè)分壓電阻不再是5KD,但仍然延用555名稱。
目前一些廠家在同一基片上集成2個(gè)555單元， 型號(hào)后加556,同一基片上集成4個(gè)555單元，型號(hào) 后加558。
集成555定時(shí)器具體元件簡(jiǎn)介
555定時(shí)器的封裝一般有兩種:
八腳圓形封裝
八腳雙列直插式封裝。
（從底部看）（從頂部看）
10.5.1 555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與功能
10
17、.5.1 555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與功能
精密電阻
5 —
(TH>
V\z —
(tr5
(DISC)
用比較器
電源5?16V
Vcc
控制電壓
-fafr til
復(fù)位端
4
G.
—I—I 」
常入
菽出
4
片㈣
Td狀態(tài)
0
X
X
低
導(dǎo)通
1
:>2皿
嚴(yán) LrV
r ww
A
低
導(dǎo)通
1
--
/ f
1 w
18、,. Utr
不變
不變
1
/
<2/3jy
截止
1
>21/ \
!
^a_.
i
當(dāng)Vco懸空時(shí)，Vri=2/3Vcc, Vr2=1/3Vcc
Vcc R：
★
2
C2
0,
平
比’上比旣比較器a輸出必1=0,比較器…船
(C踰出必2=，5 C2輸出必2=0, SR鎖存器違 時(shí)寫(xiě) 才1, TD截止，同時(shí)I反約束條件，輸出為］,TD地咬流 佻、平。 截止。 丿
由電路框圖和功能表可以得出如下結(jié)論：
1. 5
19、55定時(shí)器有兩個(gè)閾值電壓，分別是2%
1 3
和 VCCo
2. 輸出端3腳和放電端7腳的狀態(tài)一致，輸出低電平 對(duì)應(yīng)放電管飽和，在7腳外接有上拉電阻時(shí)，7腳 為低電平。輸出高電平對(duì)應(yīng)放電管截止，在有上 拉電阻時(shí)，7腳為高電平。
3?輸出端狀態(tài)的改變有滯回現(xiàn)象，回差電壓為|^cco
10.5.2 555定時(shí)器接成施密特觸發(fā)器
Vt+ =Vco
Ft- =1/2Vco
回差電壓：△ = /+-
20、
10.5.3 555定時(shí)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
R
8 4
7
r
J
6
一 ■
2
5
1
^O.OluF
七六搭一，
HR下C
Vcc
「 寸 —I
C
O
21、
刃下降沿到達(dá),山輸出高電平，Td截止，Vcc經(jīng)R向C充電， 當(dāng)vc=2/3Vcc時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，yo輸出低電平，Td導(dǎo)通，電 容C經(jīng)Td迅速放電。山下一個(gè)下降沿到達(dá)，重復(fù)上述過(guò)程。
特性：
這個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是負(fù)脈沖觸發(fā)的。
穩(wěn)態(tài)時(shí)，這個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出低電平。
暫穩(wěn)態(tài)時(shí)，這個(gè)觸發(fā)器輸出高電平。
該電路輸出脈沖寬度為t^=lARC o
10.5.4 555定時(shí)器接成多諧振蕩器
-F/??)Cln2
振蕩周期:
T=0.69(^i+2^2)C
輸出脈沖占空比:
22、域
R\ +人2
R、+ 2R2
例 10.5.1
占空比可調(diào)的多諧振蕩器
r—4^
R\ R1 —8—4
輸出脈沖占空比:
ra+rb
Ra + 2Rb
P505 題 10.26
馬 555 I
檢12\
23、
兩個(gè)555定時(shí)器均接成了多諧振蕩器o
I輸出接IIVco,控制其閾值電壓Vt+和比。啲輸 出高低電平的持續(xù)時(shí)間決定了電路高低音持續(xù)時(shí)間, II的頻率決定了高低音頻率。
(1)Ml的高電平持續(xù)時(shí)間為:
q =(K+/?2)Gln2 = (10+15Q)xlO?xl0xl0_6x0?69 = l?ls
此時(shí)，為11V. Vcc=12Y由疊加定
n—
vcc
理可求得右邊555定時(shí)器5腳電壓
VCO=8.8V.因此，Vt+=8?8VVt?=4.4V
II片555定時(shí)器振蕩頻率，及揚(yáng)聲
24、器
聲音的周期為:
I Ijskn
= (/?4 + 7?5)C2ln
%c-吟一
+ In
0-吟+
Q-vt_
= (10+100)xl03x0.01xl0-6xln
辦十611Hz
12-4.4
12-8.8
+ 100xl03x0.01xl0-6xln2 = 1.63xl0-35
(2)恂的低電平持續(xù)時(shí)間為:
=/?2^^2 = 150xltfxl0xW6x0.69 = 1.045
此時(shí)，Wh為0.2V. VCc=12Y由疊加定 理可求得右邊555定時(shí)器5腳電壓 Vco=6V.因此 9 Vt+=6M Vt?=3V
1
I
I
…如
3f lOkO
Vcc
| &
LJL ■ ■ ■ ruX □□ J4=e ike：
I： U5kn
因此可知,
高音
iTi
頻率為876Hz,持續(xù)時(shí)間l?04s。低音頻
率為611Hz,持續(xù)時(shí)間l?ls。
= (/?4 + /?5)C2ln
= (10+100)xl03x0.01xl0-6xln——-+100X103 xO.OlxlO6 xln2 = 1.14xl0"35 12—6
厶=丄=876處
本節(jié)小結(jié)
555定時(shí)器接成施密特觸發(fā)器
吟+=1%
8 4
6
2
1 5
回差電壓：AVr = -Vcc
《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》第五版閻石第10章課件PPT
