数电-第八章-脉冲波形的变换与产生课件.ppt
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- 第八 脉冲 波形 变换 产生 课件
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1、数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧教学基本要求教学基本要求1. 正确理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的正确理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的电路电路 组成及工作原理。组成及工作原理。2. 掌握多谐、单稳、施密特触发器掌握多谐、单稳、施密特触发器MSI器件的逻辑功能及器件的逻辑功能及主要指标计算。主要指标计算。3. 掌握掌握555定时器的工作原理。定时器的工作原理。4. 掌握由掌握由555定时器组成的多谐、单稳、施密特触发器的定时器组成的多谐、单稳、施密特触发器的电路、工作原理及外接参数及电路指标
2、的计算。电路、工作原理及外接参数及电路指标的计算。数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧8.1 8.1 单稳态触发器单稳态触发器 电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。 在外来触发信号作用下,电路由稳态翻转到暂稳态在外来触发信号作用下,电路由稳态翻转到暂稳态; 由于电路中由于电路中RC延时环节的作用,暂稳态不能长保持延时环节的作用,暂稳态不能长保持,经经过一段时间后,电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续过一段时间后,电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间仅取与时间仅取与RC参
3、数值有关。参数值有关。基本概念基本概念1. 单稳态触发器的工作特点单稳态触发器的工作特点数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧2. 单稳态触发器的分类单稳态触发器的分类 门电路组成的单稳态触发器门电路组成的单稳态触发器MSIMSI集成单稳态触发器集成单稳态触发器用用555555定时器组成的单稳态触发器定时器组成的单稳态触发器按电路形式不同按电路形式不同不可重复触发不可重复触发单稳态触发器单稳态触发器可重复触发可重复触发单稳态触发器单稳态触发器工作特点划分工作特点划分数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波
4、形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧8.1.1 8.1.1 用用CMOSCMOS门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器1. 1. 电路电路CMOS与非门构成的微与非门构成的微分型单稳态触发器分型单稳态触发器CMOS或非门构成的微或非门构成的微分型单稳态触发器分型单稳态触发器 正脉冲触发正脉冲触发负脉冲触发负脉冲触发数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧2. 2. 工作原理工作原理(以或非门构成的为例)(以或非门构成的为例)设定设定CMOS门电路电压传输特性门电路电压传输特性
5、理想化,反相器的阈值电压:理想化,反相器的阈值电压:2THDDVV(1)没有触发信号时,)没有触发信号时, I = 0,电,电路处于稳态。路处于稳态。电路处于一种稳态。只要没有正脉冲输入,电路状态一直保持。电路处于一种稳态。只要没有正脉冲输入,电路状态一直保持。 =1, O =0, =1 C =0数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧(2)外加触发信号,电路由稳态翻转到暂稳态)外加触发信号,电路由稳态翻转到暂稳态 I外加正脉冲,外加正脉冲, O1跳变为跳变为“0”,C两端电压不能突变,两端电压不能突变,G2输入变输入变
6、为为“0”, O=“1”, O2的高电平作为的高电平作为G1的输入,导致如下正反馈过程。的输入,导致如下正反馈过程。 O1O2I2O1I由于由于 O输出为高,即使触发信号输出为高,即使触发信号 I撤出,撤出, O1仍维持低电平,仍维持低电平,然而,电路的这种状态是不能长久保持的,故称为然而,电路的这种状态是不能长久保持的,故称为暂稳态暂稳态。 O1 = 0, O2 = 1数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧(3)电容充电,电路由暂稳态自动返回稳态)电容充电,电路由暂稳态自动返回稳态 暂稳态期间,电源经暂稳态期间,电源
7、经R对对C充电,充电, C升高,升高, I2也升高,当也升高,当 I2 = Vth = 0.5VDD时,电路发生以下正反馈过程时,电路发生以下正反馈过程( I触发脉冲已撤出)触发脉冲已撤出) I2O1OI2充电C电路回到稳态:电路回到稳态: O = 0, O1= 1。 转换后瞬间,电容两端的电压为转换后瞬间,电容两端的电压为 I2=VDD+Vth,暂稳态结束后,暂稳态结束后,电容通过电容通过R放电,使放电,使C上的电压恢复到稳定状态时的初始值。上的电压恢复到稳定状态时的初始值。 数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧(
8、4)工作波形)工作波形: 数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧3. 3. 主要参数的计算主要参数的计算(1) 输出脉冲宽度输出脉冲宽度twTHCCCW)()(0)(lnVRCt C(0+) = 0; C( ) =VDD = RC;VTH = VDD /22ln0lnTHDDDDwRCVVVRCt(2) 恢复时间恢复时间tre tre 3 (3) 最高工作频率最高工作频率 fmax rewminmax11ttTf数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:
9、何玉钧4. 4. 讨论讨论(1)在暂稳态结束()在暂稳态结束(t= t2)瞬间,)瞬间,门门G2的输入电压的输入电压 I2达到达到VDD+VTH,可能损坏,可能损坏G2门,门,怎么办?怎么办?(2)用)用TTL门电阻门电阻R的取值可以是的取值可以是任意的吗?任意的吗?采用采用TTL与非门构成单与非门构成单稳电路时,电阻稳电路时,电阻R要小于要小于0.7k 。数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧8.1.2 8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器不可重复触发不可重复触发可重复触发可重复触发(a)v vO Ov vI
10、 It tw wt tw w没有被重复触发没有被重复触发(b)vOvItwtw被重复触发被重复触发数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧 1. 1. 不可重复触发的集成单稳态触发器不可重复触发的集成单稳态触发器 7412174121电路的连接:电路的连接: C外接电阻容外接电阻容 R外接电阻或采用内部电阻外接电阻或采用内部电阻 输出脉冲宽度:输出脉冲宽度: tw0.7RC数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧74121功能表功能表 HHQA1A
11、2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL L不可触发,保持稳态不变。不可触发,保持稳态不变。A1、A2中有一个或两个为低电平,中有一个或两个为低电平,在在B端输入上升沿时电路被触发。端输入上升沿时电路被触发。B 为高电平,为高电平,A1、A2 中有一个为高中有一个为高电平,输入端有一个下降沿时或电平,输入端有一个下降沿时或A1、A2都为都为下降沿时电路被触发。下降沿时电路被触发。 2. 2. 可重复触发的集成单稳态触发器可重复触发的集成单稳态触发器( ( 略略) )数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧8.
12、1.3 8.1.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用1. 1. 定时定时 该电路可用于频率计该电路可用于频率计数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧2. 2. 延时延时数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧3. 3. 组成噪声消除电路组成噪声消除电路 单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度而小于信号脉宽,才可单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度而小于信号脉宽,才可消除噪声。消除噪声。 数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换
13、与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧8.2 8.2 施密特触发器施密特触发器施密特触发器电压传输特性及工作特点施密特触发器电压传输特性及工作特点 施密特触发器属于电平触发器件,当输入信号达到某一定电压施密特触发器属于电平触发器件,当输入信号达到某一定电压值时,输出电压会发生突变。值时,输出电压会发生突变。 电路有两个阈值电压。电路有两个阈值电压。 输入信号增加和减少时,电路的阈值电输入信号增加和减少时,电路的阈值电压分别是正向阈值电压(压分别是正向阈值电压(VT+)和负阈值电压()和负阈值电压(VT-) 。数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲
14、波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧8.2.1 8.2.1 用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特触发器1. 1. 电路组成电路组成2. 2. 工作原理工作原理设电路中设电路中G1、G2门翻转电压门翻转电压VthVDD/2,且,且R1 Vth, O=VDD不变。不变。 数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧 I上升到最大后开始下降,上升到最大后开始下降, I1也也下降,当下降到略小于下降,当下降到略小于Vth,电路,电路翻转。翻转。)2(thDDthDD211I212O211I212I1VVVVRRRRR
15、RRRRRRR电路此时翻转对应的输入电压为负向阈值电电路此时翻转对应的输入电压为负向阈值电VT-。thVRRV21I-T1翻转后,翻转后, O1= VDD, O=0, I继续下降,继续下降, I1 VON =Vth 门打开(输出低),门打开(输出低), VI VOFF =Vth 门关闭(封锁,输出高)。门关闭(封锁,输出高)。数字电子技术基础数字电子技术基础 第八章第八章 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 主讲:何玉钧主讲:何玉钧工作过程分析:工作过程分析: 第一暂稳态及自动翻转过程。第一暂稳态及自动翻转过程。 电源电源VDD经经G1的的TP管、管、R和和G2的的TN给给C充电,使充电
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