2010年“金藍(lán)領(lǐng)”培訓(xùn)數(shù)字電子技術(shù)課件可登陸以下郵箱下載：登錄密碼：000000培訓(xùn)內(nèi)容重點(diǎn)掌握各種典型電子電路的功能、工作原理、性能指標(biāo)和分析方法。

1、掌握典型組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法2、掌握典型時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法3、集成555定時(shí)器應(yīng)用與電路設(shè)計(jì)第二節(jié)施密特觸發(fā)器第四節(jié)多諧振蕩器第五節(jié)555定時(shí)器及其應(yīng)用

退出第三節(jié)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第一節(jié)概述第4章脈沖產(chǎn)生電路和定時(shí)電路第二節(jié)施密特觸發(fā)器

主要用途：把變化緩慢的信號(hào)波形變換為邊沿陡峭的矩形波。

特點(diǎn)：

⑴電路有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。兩種穩(wěn)定狀態(tài)的維持和轉(zhuǎn)換完全取決于外加觸發(fā)信號(hào)。觸發(fā)方式：電平觸發(fā)。⑵電壓傳輸特性特殊，電路有兩個(gè)轉(zhuǎn)換電平（上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT+和下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT－）。⑶狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時(shí)有正反饋過(guò)程，從而輸出邊沿陡峭的矩形脈沖。

一、由門(mén)電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器二、集成施密特觸發(fā)器三、施密特觸發(fā)器的應(yīng)用舉例退出一、由門(mén)電路組成的施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器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。1.電路結(jié)構(gòu)

兩個(gè)CMOS反相器，兩個(gè)分壓電阻。

（a）電路（b）邏輯符號(hào)同相輸出

反相輸出

施密特觸發(fā)器的工作波形

（1）初始狀態(tài)當(dāng)輸入電壓時(shí)，G1，G2開(kāi)通，輸出關(guān)閉，輸出（2）電路狀態(tài)的第一次翻轉(zhuǎn)

輸入電壓uI增大時(shí),

增大，由于u02=0V,所以也隨著當(dāng)輸入電壓uI上升，使時(shí),G1工作在電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)(放大區(qū)),正反饋使電路狀態(tài)在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生翻轉(zhuǎn)：G2關(guān)閉。G1開(kāi)通

的微小增大就會(huì)使電路產(chǎn)生正反饋過(guò)程:這時(shí),輸入電壓uI上升到使電路狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)的值,稱(chēng)為正向閾值電壓,用UT+表示.可得此后輸入電壓U繼續(xù)增大時(shí),由于>UTH,電路狀態(tài)保持不變。

則根據(jù)輸入電壓uI下降到使電路狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)的值,稱(chēng)為負(fù)向閾值電壓,用表示.根據(jù)可得將VDD=2UTH代入上式

則施密特觸發(fā)器的兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的維持和轉(zhuǎn)換完全取決于輸入電壓的大小.只要輸入電壓uI上或下降到略小于時(shí),施密特觸升到略大于峭的矩形脈沖。發(fā)器的輸出狀態(tài)就會(huì)發(fā)生翻轉(zhuǎn),從而輸出邊沿陡3.回差電壓

電壓傳輸特性反相輸出同向輸出上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT+

下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT－

二、集成施密特觸發(fā)器1.CMOS集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器CC40106和外引線(xiàn)功能圖

三、施密特觸發(fā)器的應(yīng)用舉例1.用于波形變換將三角波、正弦波及其它不規(guī)則信號(hào)變換成矩形脈沖。三角波矩形波正弦波矩形波2.用作整形電路——把不規(guī)則的輸入信號(hào)整形成為矩形脈沖。

在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變，或者邊沿產(chǎn)生振蕩等。可利用施密特觸發(fā)器的回差特性，將受到干擾的信號(hào)整形較好的矩形脈沖。

脈沖整形

波形畸變邊沿振蕩3.用于脈沖鑒幅——將幅值大于UT+的脈沖選出

將一系列幅度各異的脈沖信號(hào)加到施密特觸發(fā)器的輸入端，只有那些幅度大于UT+的脈沖才會(huì)在輸出端產(chǎn)生輸出信號(hào)?？梢?jiàn)，施密特觸發(fā)器具有脈沖鑒幅能力。脈沖鑒幅特點(diǎn):1.只有兩種狀態(tài):穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)；2.外來(lái)觸發(fā)脈沖使:穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)；3.暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間僅取決于電路參數(shù),

與觸發(fā)脈沖無(wú)關(guān)。用途：定時(shí)：產(chǎn)生一定寬度的方波。延時(shí)：將輸入信號(hào)延遲一定時(shí)間后輸出。整形：把不規(guī)則波形變?yōu)閷挾取⒎榷枷嗟鹊拿}沖。第三節(jié)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、由門(mén)電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器退出二、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1.電路組成及工作原理

暫穩(wěn)態(tài)是靠RC電路的充放電過(guò)程來(lái)維持的。由于圖示電路的RC電路接成微分電路形式，故該電路又稱(chēng)為微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。

集成門(mén)電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、由門(mén)電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

使電路迅速變?yōu)镚1導(dǎo)通、G2截止的狀態(tài)，此時(shí)，電路處于uO1=UOL、uO=uO2=UOH的狀態(tài)。然而這一狀態(tài)是不能長(zhǎng)久保持的，故稱(chēng)為暫穩(wěn)態(tài)。

（3）電容C充電，電路由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)。

在暫穩(wěn)態(tài)期間，VDD經(jīng)R對(duì)C充電，使uI2上升。當(dāng)uI2上升達(dá)到G2的UTH時(shí)，電路會(huì)發(fā)生如下正反饋過(guò)程：2.主要參數(shù)

（2）輸出脈沖寬度tw

輸出脈沖寬度tw，就是暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間。根據(jù)uI2的波形可以計(jì)算出：tw≈0.7RC

（1）

恢復(fù)時(shí)間tre

暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電路需要一段時(shí)間恢復(fù)到初始狀態(tài)。一般，恢復(fù)時(shí)間tre為（3~5）放電時(shí)間常數(shù)（通常放電時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于RC）。

設(shè)觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間間隔為T(mén)，為了使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠正常工作，應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足T＞tw+tre的條件，即Tmin=tw+tre。因此，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的最高工作頻率為fmax=1/Tmin=1/（tw+tre）

在使用微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時(shí)，輸入觸發(fā)脈沖uI的寬度tw1應(yīng)小于輸出脈沖的寬度tw，即tw1＜tw，否則電路不能正常工作。如出現(xiàn)tw1＞tw的情況時(shí)，可在觸發(fā)信號(hào)源uI和G1輸入端之間接入一個(gè)RC微分電路。3.對(duì)輸入觸發(fā)脈沖寬度的要求

（3）最高工作頻率fmax（或最小工作周期Tmin）1.脈沖延時(shí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的主要應(yīng)用是整形、定時(shí)和延時(shí)。

單穩(wěn)電路的延時(shí)作用

如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時(shí)間，可利用單穩(wěn)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

uO的下降沿比uI的下降沿延遲了tw的時(shí)間。二、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用2.脈沖定時(shí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產(chǎn)生一定寬度tw的矩形脈沖，利用這個(gè)脈沖去控制某一電路，則可使它在tw時(shí)間內(nèi)動(dòng)作(或者不動(dòng)作)。脈沖定時(shí)本節(jié)小結(jié)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有一個(gè)穩(wěn)態(tài)。由門(mén)電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和基本RS觸發(fā)器在結(jié)構(gòu)上也極為相似，只有用于反饋的耦合網(wǎng)絡(luò)不同。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，由一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)過(guò)渡到穩(wěn)態(tài)，其“觸發(fā)”信號(hào)也是由電路內(nèi)部電容充（放）電提供的，暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間即脈沖寬度也由電路的阻容元件決定。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不能自動(dòng)地產(chǎn)生矩形脈沖，但卻可以把其它形狀的信號(hào)變換成為矩形波，用途很廣。

多諧振蕩器是一種在接通電源后，就能產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形脈沖波的自激振蕩，常用來(lái)做脈沖信號(hào)源。多諧振蕩器一旦起振之后，電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，它們做交替變化，輸出連續(xù)的矩形脈沖信號(hào)，因此它又稱(chēng)作無(wú)穩(wěn)態(tài)電路。第四節(jié)多諧振蕩器多諧振蕩器的邏輯符號(hào)

1.電路結(jié)構(gòu)

由兩個(gè)TTL反相器經(jīng)電容交叉耦合而成。通常令C1=C2=C，R1=R2=RF。為了使靜態(tài)時(shí)反相器工作在轉(zhuǎn)折區(qū)，具有較強(qiáng)的放大能力，應(yīng)滿(mǎn)足ROFF＜RF＜RON的條件。

對(duì)稱(chēng)式多諧振蕩器2.工作原理

假定接通電源后，由于某種原因使uI1有微小正跳變，則必然會(huì)引起如下的正反饋過(guò)程：

使uO1迅速跳變?yōu)榈碗娖?、uO2迅速跳變?yōu)楦唠娖?，電路進(jìn)入第一暫穩(wěn)態(tài)。此后，uO2的高電平對(duì)C1電容充電使uI2升高，電容C2放電使uI1降低。由于充電時(shí)間常數(shù)小于放電時(shí)間常數(shù)，所以充電速度較快，uI2首先上升到G2的閾值電壓UTH，并引起如下的正反饋過(guò)程：使uO2迅速跳變?yōu)榈碗娖?、uO1迅速跳變?yōu)楦唠娖?，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)。此后，C1放電、C2充電，C2充電使uI1上升，會(huì)引起又一次正反饋過(guò)程，電路又回到第一暫穩(wěn)態(tài)。這樣，周而復(fù)始，電路不停地在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間振蕩，輸出端產(chǎn)生了矩形脈沖。對(duì)稱(chēng)式多諧振蕩器的工作波形3.主要參數(shù)

矩形脈沖的振蕩周期為T(mén)≈1.4RFC當(dāng)取RF＝1kΩ、C＝I00pF～100μF時(shí)，則該電路的振蕩頻率可在幾赫到幾兆赫的范圍內(nèi)變化。本節(jié)小結(jié)多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，不需要外加輸入信號(hào)，就可以自動(dòng)地產(chǎn)生出矩形脈沖。由門(mén)電路構(gòu)成的多諧振蕩器和基本RS觸發(fā)器在結(jié)構(gòu)上極為相似，只是用于反饋的耦合網(wǎng)絡(luò)不同。RS觸發(fā)器具有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，所以又稱(chēng)為無(wú)穩(wěn)電路。在多諧振蕩器中，由一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，其“觸發(fā)”信號(hào)是由電路內(nèi)部電容充（放）電提供的，因此無(wú)需外加觸發(fā)脈沖。多諧振蕩器的振蕩周期與電路的阻容元件有關(guān)。第五節(jié)

555定時(shí)器及其應(yīng)用

555定時(shí)器是美國(guó)Signetics公司1972年研制的用于取代機(jī)械式定時(shí)器的中規(guī)模集成電路，因輸入端設(shè)計(jì)有三個(gè)5kΩ的電阻而得名。此電路后來(lái)竟風(fēng)靡世界。555定時(shí)器可以說(shuō)是模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合的典范。兩個(gè)比較器C1和C2各有一個(gè)輸入端連接到三個(gè)電阻R組成的分壓器上，比較器的輸出接RS觸發(fā)器。此外還有輸出級(jí)和放電管。無(wú)論是用555做單穩(wěn)電路（也就是定時(shí)電路），還是無(wú)穩(wěn)電路（也就是振蕩器），都是靠其外部所接電容的充放電來(lái)完成的，其定時(shí)時(shí)間或振蕩頻率，都與電容的充放電的快慢有關(guān)，再者當(dāng)初設(shè)計(jì)這款電路只是為了定時(shí)，并沒(méi)有想到它的功能會(huì)那么強(qiáng)大，應(yīng)用會(huì)那么普遍，起初就叫它為定時(shí)器了，但它后來(lái)的用途遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了定時(shí)作用。第五節(jié)

555定時(shí)器及其應(yīng)用555定時(shí)器是一種多用途的單片中規(guī)模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器。因而在波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制、家用電器和電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。目前生產(chǎn)的定時(shí)器有雙極型和CMOS兩種類(lèi)型，其型號(hào)分別有NE555（或5G555）和C7555等多種。通常，雙極型產(chǎn)品型號(hào)最后的三位數(shù)碼都是555，CMOS產(chǎn)品型號(hào)的最后四位數(shù)碼都是7555，它們的結(jié)構(gòu)、工作原理以及外部引腳排列基本相同。一、555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理

三、用555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

四、用555定時(shí)器接成的多諧振蕩器

退出二、用555定時(shí)器接成的施密特觸發(fā)器

一、555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理1.電路結(jié)構(gòu)CB555的電路結(jié)構(gòu)圖電阻分壓器電壓比較器基本RS觸發(fā)器緩沖器放電三極管

（1）

電阻分壓器由3個(gè)5kΩ的電阻R組成，為電壓比較器C1和C2提供基準(zhǔn)電壓。

（2）

電壓比較器

C1和C2。當(dāng)U＋＞U－時(shí)，

UC輸出高電平，反之則輸出低電平。

CO為控制電壓輸入端。當(dāng)CO懸空時(shí)，VR1＝2/3VCC，VR2＝1/3VCC。當(dāng)CO＝VCO時(shí)，VR1＝UCO，VR2＝1/2UCO

高觸發(fā)端低觸發(fā)端（3）

基本RS觸發(fā)器其置0和置1端為低電平有效觸發(fā)。

為復(fù)位輸入端.為低電平時(shí)，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸出vo為低電平。正常工作時(shí)，一般應(yīng)將其接高電平。

（4）

放電管T

T是集電極開(kāi)路的三極管。相當(dāng)于一個(gè)受控電子開(kāi)關(guān)。

輸出為0時(shí)，T導(dǎo)通，輸出為1時(shí)，T截止。

（5）緩沖器緩沖器由G3和G4構(gòu)成，用于提高電路的負(fù)載能力。2、工作原理（1）當(dāng)vI1>，vI2>時(shí)，比較器C1輸出低電平，C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器被置0，放電三極管V導(dǎo)通，輸出端vO為低電平。（2）當(dāng)vI1<，vI2<時(shí)，比較器C1輸出高電平，C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器被置1，放電三極管V截止，輸出端vO為高電平。（3）當(dāng)vI1<，vI2>時(shí)，比較器C1輸出高電平，C2也輸出高電平，即基本RS觸發(fā)器R=1，S=1，觸發(fā)器狀態(tài)不變，電路亦保持原狀態(tài)不變。不變不變1導(dǎo)通01截止11導(dǎo)通00××放電管T輸出(VO)復(fù)位(RD)觸發(fā)輸入(VI2)閾值輸入(VI1)輸出輸入555定時(shí)器功能表思考：施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)？回差特性：上升過(guò)程和下降過(guò)程有不同的轉(zhuǎn)換電平UT＋和UT－。

如何與555定時(shí)器發(fā)生聯(lián)系？

將定時(shí)器5G555的閾值輸入端TH和觸發(fā)輸入端連在一起，作為觸發(fā)信號(hào)vI的輸入端，并從OUT端取輸出v0，便構(gòu)成了一個(gè)反相輸出的施密特觸發(fā)器。二、由555定時(shí)器接成的施密特振蕩器1.電路組成555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器濾波電容，提高基準(zhǔn)電壓VR1和VR2的穩(wěn)定性。施密特觸發(fā)器的工作波形2.工作原理當(dāng)輸入vI<時(shí)，電壓比較器C1和C2的輸出vC1=1、vC2=0,基本RS觸發(fā)器置1，Q=1、=0,這時(shí)，輸出v0=VOH。當(dāng)輸入<vI<時(shí)，兩個(gè)電壓比較器C1和C2的輸出vC1=1、vC2=1，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，即輸出v0=VOH。當(dāng)輸入vI≥時(shí)，電壓比較器C1和C2的輸出vC1=0、vC2=1,基本RS觸發(fā)器置0，Q=0、=1,輸出v0由VOH躍到低電平VOL，v0=0。當(dāng)vI由繼續(xù)上升，vo保持不變。當(dāng)輸入vI由高電平逐漸下降，且<vI<時(shí)，電壓比較器C1和C2的輸出vC1=1、vC2=1?；綬S觸