數(shù)字電路脈沖波形的產(chǎn)生與變化ppt課件
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8.1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,8.2 施密特觸發(fā)器,8.3 多諧振蕩器,8.4 555定時器及其應用,8 脈沖波形的變換與產(chǎn)生,1,4、掌握由555定時器組成的多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器的電路、工作原理及參數(shù)指標的計算。,1、正確理解單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器和多諧振蕩器的電路組成及工作原理。,2、掌握單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器和多諧振蕩器的邏輯功能及主要指標計算。,3、掌握555定時器的工作原理。,本章要求:,2, 電路在沒有觸發(fā)信號作用時處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點:, 在外來觸發(fā)信號作用下,電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài);, 由于電路中RC延時環(huán)節(jié)的作用,電路的暫穩(wěn)態(tài)在維持一段時間后,會自動返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間僅取決于RC參數(shù)值。,8.1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被廣泛用于脈沖的變換、延時和定時等場合。,3,門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,MSI集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,不可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,用555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,按電路形式不同,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的分類,按工作特點分類,4,8.2.1 門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,1. 電路結構,CMOS或非門和非門構成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,5,電路處于一種穩(wěn)態(tài),0,0,1,1,設定CMOS反相器的閾值電壓,2. 工作原理,6,2)外加觸發(fā)信號,電路進入暫穩(wěn)態(tài),0,t,0,t,t,t,0,VDD,t1,0,vI,vI2,vO1,vO,VDD,0,1,0,1,7,3)電容充電,電路由暫穩(wěn)態(tài)自動返回到穩(wěn)態(tài),0,t,0,t,t,t,0,VDD,t1,0,vI,vI2,vO1,vO,Vth,t2,電容充電,VDD +Vth,8,tw0.7RC,(1) 輸出脈沖寬度tw,3、 主要參數(shù)的計算,vC(0+) = 0;vC() =VDD = RC;vC(t) = Vth = VDD /2,9,(2) 恢復時間tre,tre 35,(3) 最高工作頻率 fmax,10,CMOS與非門構成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,穩(wěn)態(tài)為1,11,4. 討論,1) 在暫穩(wěn)態(tài)結束瞬間,門G2的輸入電壓R達到VDD+Vth,可能損壞G2門,怎么辦?,2) 用TTL門電阻R的取值可以是任意的嗎?,3) 當輸入脈沖寬度大于輸出脈沖寬度時,則在vO變?yōu)榈碗娖胶螅珿1沒有響應,不能形成正反饋,使得vO輸出沿變緩,怎么辦?,12,8.1.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,不可重復觸發(fā),可重復觸發(fā),被重復觸發(fā),13,不可重復觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74121,觸發(fā)信號控制電路,微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,輸出緩沖電路,14,74121功能表,74121引腳圖,15,74121引腳圖,使用內(nèi)部電阻 的電路連接,使用外部電阻 的電路連接,輸出脈沖寬度: tw0.7RC,16,8.1.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用,1. 定時,該電路可用于頻率計,17,2. 延時,18,3. 組成噪聲消除電路,單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出脈寬應大于噪聲寬度而小于信號脈寬,才可消除噪聲。,如用I作為計數(shù)器觸發(fā)脈沖,干擾信號會造成計數(shù)錯誤。,vO,19,8.2 施密特觸發(fā)器, 施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)器件,當輸入信號達到某一定電壓值時,輸出電壓會發(fā)生突變。, 電路有兩個閾值電壓。 輸入信號增加和減少時,電路的閾值電壓分別是正向閾值電壓(VT+)和負向閾值電壓(VT-) 。,同相輸出施密特觸發(fā)器,反相輸出施密特觸發(fā)器,施密特觸發(fā)器的工作特點:,20,1、電路組成,2、工作原理,8.2.1 用CMOS門電路組成的施密特觸發(fā)器,21,(1) I上升, I1 也上升,vI = 0V ,vI1 = 0V,vO = 0V,正向閾值電壓 (VT+): I 在增加過程中,使輸出電壓產(chǎn)生跳變時所對應的I的值。,(2)當 I1 = VTH:,vO = VOH,22,(3) I繼續(xù)上升, I1VTH ,電路維持 vO = VOH 不變,(4)I下降, I1 也下降,只要 I1VTH ,則保持 vO = VOH,(5)當 I1 = VTH:,vO = VOL,負向閾值電壓 (VT-): I 在減小過程中,使輸出電壓產(chǎn)生跳變時所對應的I的值。,回差電壓,23,24,8.2.2 集成施密特觸發(fā)器,25,8.2.3 施密特觸發(fā)器的應用,1. 波形變換,26,2. 波形的整形,27,o,I,3. 幅度鑒別,28,多諧振蕩器在接通電源后,就能產(chǎn)生一定頻率和一定幅值的矩形波的自激振蕩器。,開關器件:產(chǎn)生高、低電平,反饋延遲環(huán)節(jié)( RC電路):利用RC電路的充放電特性實現(xiàn)延時,輸出電壓經(jīng)延時后,反饋到開關器件輸入端,改變電路的輸出狀態(tài),以獲得所脈沖波形輸出。,8.3 多諧振蕩器,29,8.3.1 由CMOS門電路組成的多諧振蕩器,1. 電路組成,vo = 0, vo1 = 1 時,電容充電, vI增加,vo = 1, vo1 = 0時,電容放電, vI下降,vo1與vo反相,電容接在vo與vI之間,30,2. 工作原理,假定,(1)第一暫穩(wěn)態(tài)(vo = 0, vc = 0),電路自動翻轉(zhuǎn)到第二暫穩(wěn)態(tài),電容充電,當vI = vTH,迅速使vo1 = 0, vo = 1,0,t,vI,0,t,vO,VDD,VTH,VDD +V+,t1,31,(2)第二暫穩(wěn)態(tài) (vo = 1, vc = VTH),電容放電,當vI = vTH,電路自動返回第一暫穩(wěn)態(tài),迅速使vo1 = 1, vo = 0,t1,t2,-V-,vI,32,由門電路組成的多諧振蕩器的振蕩周期T取決于R、C電路和 VTH,頻率穩(wěn)定性較差。,3. 振蕩周期的計算,T1 :,vI(0+) = 0;vI() =VDD ; =RC, VTH = VDD /2,vI(0+) VDD;vI() = 0; =RC, VTH = VDD /2,T2 :,33,用施密特觸發(fā)器構成多諧振蕩器,34,8.4 555定時器及其應用,8.4.1 555定時器,8.4.2 用555定時器組成施密特觸發(fā)器,8.4.3 用555定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,8.4.4 用555定時器組成多諧振蕩器,35,8.4 555定時器及其應用,電阻分壓器,電壓比較器,基本SR鎖存器,輸出緩沖反相器,放電三極管,1、電路結構,8.4.1 555定時器,36,1、電路結構,1GND 接地端,3vo 輸出端,5vIC 控制電壓端,6vI1 閾值輸入端,7vo放電端,8VCC 電源端,37,2、工作原理,不變,不變,導通,0,截止,1,導通,0,0,放電管T,輸出(vO),復位(RD),觸發(fā)輸入(vI2),閾值輸入(vI1),輸 出,輸 入,38,8.4.2 用555定時器組成施密特觸發(fā)器,39,工作原理,40,8.4.3 用555定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,41,1,0,放電,1,0,1,1,1,0,充電,0,電路處于穩(wěn)態(tài),輸出為0;,42,觸發(fā)信號消除后,,電路轉(zhuǎn)換到暫態(tài),輸出為1,0,1,1,0,1,充電,0,0,1,0,電容充電電路自動轉(zhuǎn)換到穩(wěn)態(tài)輸出為0,43,tw=RC1n31.1RC,工作波形及輸出脈寬的計算,vC(0+) = 0;vC() =VCC ; =RC, vC(t) = 2VCC /3,44,8.4.4 用555定時器組成多諧振蕩器,1)電路第一暫態(tài), 輸出為1。,2)電路第二暫穩(wěn)態(tài),電容充電,電路轉(zhuǎn)換到第二暫態(tài),輸出為0。,電容放電,電路轉(zhuǎn)換到第一暫態(tài),45,工作波形與振蕩頻率計算,tPL=R2C1n20.7R2C,tpH = (R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C,tpL : vC(0+) = 2VCC /3 ;vC() =VCC ; =R2C, vC(t) = VCC /3,tpH : vC(0+) = VCC /3 ;vC() =VCC ; =(R1+R2)C, vC(t) =2VCC /3,46,用555定時器組成占空比可的調(diào)多諧振蕩器,tPL=RBC1n20.7RBC,tpH = RAC1n20.7RAC,47,- 配套講稿:
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