上次课内容及要求：
1、反馈置数法及应用。（熟悉）
2、时序逻辑电路的应用举例。（了解）
3、时序逻辑电路一章小结。
本次上课内容（2学时）
第六章 脉冲信号的产生与整形
两种方法：利用脉冲振荡器直接产生脉冲；对已有的波形进行整形变换。 能实现该功能的电路有：单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器及定时器。
§6-1 单稳态触发器
单稳态触发器有3个特点：①电路有一个稳态,一个暂稳态；②在外来触发信号的作用下，电路可由稳态翻转到暂稳态；③暂稳态不是一个能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。
单稳态触发器的结构类型：与非门构成；微分型、积分型；TTL 、CMOS ：单片集成。
6-1-1 微分型CMOS 单稳态触发器 一、电路组成及工作原理
如图1：、为CMOS 或非门，通过RC 微分电路耦合。设1G 2G T OFF ON V V V ==，V 称为门坎电平。 T 1、稳态
无触发信号，即0=i V 时，CMOS 门的输入端不
取电流，电容C 在稳定状态又相当于开路，则为低电平，为高电平，使电容两端的电压接近为0，这是电路的稳态。
02V 01
V
图1 微分型单稳态触发器
2、外加触发信号，电路由稳态转入暂态。
当正跳上升到时，的输出变为低电平，经电容C 耦合，使为低电平，则门的输出为高电平。但电路的这种状态是不能长久保持的，故称之为暂态。 i V T V 1G R V 2G 02V 3、由暂稳态自动返回稳态
电路进入暂稳态后，经电阻R 及门的输出电阻对电容C 充电，不断上升，
DD V 1G R V
当上升到时，产生如下的正反馈过程（假定这时触发信号已消失）
： R V T V ↑↓→↑→→0102V V V C R 充电
电路迅速退出暂态。
暂稳态结束，电容C 通过电阻R 放电，使C 上的电压恢复到触发前的初始值，即为电路的恢复过程。电路各点的工作波形如图2所示。图中，由于CMOS 门的输入端有保护二极管存在，所以，V 波形的最大值为V R D DD V +，而不是V 。
T DD V +二、电路主要参数
1、输出脉冲宽度
po
t
图2 电路各点波形
输出脉冲宽度t （暂态的维持时间）可根据V 的波形计算得 R po
)
()()
0()(ln
2t V V V V t R R R R po ?∞+?∞=τ
由于V =0，)0(+R DD R V V =∞)(，RC =τ，V T R V t =)(2，得 T
DD DD
po V V V RC t
?=ln
如果DD T V V ，则 2
1=
RC t po 7.0≈ 2、最高工作频率
max f 设触发信号V 的时间间隔为T ，则应满足。为恢复时间，即为暂稳态结束后电容C 放电到0V 所需时间，一般约为i re po t t T +>re t re t d τ3，d τ为放电时间常数。这样，最小时间间隔re po t t T +=min 。因此，单稳态触发器的最高工作频率为： re
po t t T f +=
=
1
1min
max
常用的集成单稳态触发器属TTL 型的有74LS121、74LS123等，属CMOS 型的有
CD14528等。集成单稳态触发器74LS121的引脚图如图3：、和B 为3个触发输入端，在下述情况下，电路可由稳态翻转到暂稳态：
1A 2A ①若、中有一个或两个为低电平，B 发生由0到1的正跳变；
1A 2A ②若、和B 全为高电平，、中有一个或两个产生由1到0的负跳变。
1A 2A 1A 2A 6-1-2 单稳态触发器的应用
图3 集成单稳态触发器74LS121
单稳态触发器常用于脉冲整形、定时、延时、方波发生、噪声消除、数字滤波和频率/电压变换等。
一、脉冲整形
用单稳态触发器可以实现脉冲的整形，如脉冲展宽等，电路如图4所示。在端输入一个窄脉冲，则可在端输出一个宽脉冲，输出脉冲的宽度
可由外接定时元件、
调节，i V 0V po t ext C ext R ext ext po C R t 7.0≈。
图4 脉冲展宽
二、脉冲定时
在图5中，用单稳态触发器输出的宽度为的正矩形脉冲作为与门的一个输入信号，控制与门的工作状态，只有在这个矩形脉冲存在的时间内，与门才开启，输入信号才能通过与门。
po t po t A
V
图5 单稳态触发器作定时电路的应用
三、方波发生器
利用两个单稳态触发器可以组成方波发生器，电路如图6所示。
图6 方波发生器
稳态时，由于S 闭合使、01=Q 02=Q 。将开关S 断开：由于Ⅰ号触发器的为低电平，S 断开使B 端产生正跳变，单稳Ⅰ被触发，端输出正脉冲，其宽度为，此时单稳Ⅱ由于是下降沿触发而仍处于稳态（1A 1Q 117.0C R 02=Q ）
。当单稳Ⅰ暂态结束时，的下跳沿使Ⅱ号单稳触发，端输出正脉冲。此后，的下跳沿又使单稳Ⅰ触发，如此周而复始产生振荡，其振荡周期为：1Q 2Q 2Q )(7.02211C R C R T +=
§6-2 多谐振荡器
图7 RC 环形多谐振荡器
6-2-1 RC 环形多谐振荡器 一、电路组成
RC 环形多谐振荡器如图7。考虑到RC 电路的延迟时间要比门电路的传输时间长得多，忽略。
pd t pd t 二、工作原理
在门的输入，跳变到高电平时，
，跟着跳变到高电平。由于电容
C 上的电压不能突变。所以必然随一起产生负跳变；高电平开始通过电阻R 向电容C 充电，使逐渐上升，等效电路如图8（a ）。此时电路处于第1种暂稳态。
当升高到门坎电压时，
门导通，使1G 1i V 02=i V 20V 3i V 2i V 20V 3i V 3i V T V 3G 0)(10=i V V 。此时，跳变到高电平，V 2i V H
V
图8 电容C 的充放电回路
20
跳变到低电平。同样，首先要跟随一起产生一个正跳变，再随着电容C 的放电而逐渐降低。放电时的等效电路如图8（b ），这时电路处于第2种暂稳态。当降低到门坎电压时，门截止，使，于是又开始前面所述的第1个过程。振荡电路中各点的电压波形如图9所示。
L V 3i V 2i V 3i V T V 3G 110==i V V 三、振荡周期的计算
由等效电路可得，充电时间常数C R R C R R R s )//()]//([111≈+≈τ，放电时间常数
RC =2τ。电容C 的充电时间和放电时间为
1t 2
t
图9 电路中各点电压波形
T
i i i V V V V t ?∞?∞=+)()
0()(ln
33311τ
T
H L T H V V V V V C R R ???=)
(2ln )//(1
T
i i i V V V V t ?∞?∞=+)()
0()(ln 33322τ
L
T L
T H V V V V V RC ??+=2ln
当取，V V H 3=V V T 4.1=，时， V V L 35.0= C R R t )//(98.011= RC t 26.12= 则周期为：
RC C R R t t T 26.1)//(98.0121+=+= 当时 R R >>1
RC T 2.2≈ 这种带RC 环节的环形振荡器，振荡频率的调节范围较宽，但要注意的是电阻R 的取值不能太大。对TTL 与非门，R 一般应小于关门电阻，否则电路不能正常工作。
OFF R 6-2-2 石英晶体振荡器
前面介绍的多谐振荡器的振荡频率取决于时间常数RC 、门坎电压。由于很容易受到温度、电源电压变化的影响，也很容易受到干扰，振荡频率的稳定性较差。
T V T V
为了得到频率稳定性很高的脉冲信号，最常用的方法是在多谐振荡器中构成石英晶体多谐振荡器。石英晶体的电抗频率特性如图10，可见，石英晶体的品质因数Q 很高，选频特性非常好，只有频率为的信号最容易通过，其它频率的信号均会被所衰减。 s f 用石英晶体构成的多谐振荡器如图11所示。其振荡频率仅仅取决于石英晶体的串联谐振频率，而与R 、C 的数值无关。
s f 图11中，电阻R 的作用是使反相器工作
在线性放大区。R 的阻值，对TTL 门通常选在0.7k Ω～2k Ω之间，而对CMOS 门则常选在10M Ω～100M Ω之间；电容用于两个反相器间的耦合，的作用则是抑制高次谐波。电容的选择应使，从而使并联网络在处产生极点，以减小信号损失。另外，在频率为时应使的容抗可以忽略不计。
1C 2C 2C 122≈s f RC π2RC s f s f 1
C
图10 石英晶体的阻抗频率特性及符号
图11 石英晶体振荡器
§6-3 施密特触发器
施密特触发器是一种电平触发器，能把变化非常缓慢的输入信号整形为适合于数字电路需要的矩形脉冲，且具有回差电压，所以抗干扰能力较强。
6-3-1 电路组成及工作原理
集成TTL 施密特触发器的电路结构与逻辑符号如图12：实质上是一个具有滞后特性的反相器，与TTL 反相器相比，主要差别在于中间多了一个滞后特性形成电路。
图12 施密特反相器电路结构及符号
设输入为三角波，如图13所示。当为0时，导通，点为低电平，从而截止，饱和导通，点为低电平，、、及截止，输出为高电平。 i V i V 1D 1P 1T 2T 4P 3T 2D 4T 6T 0V 当不断上升时，点电位也随之不断上升。但由于深度饱和，点的电位
，在未上升到i V 1P 2T 3P 423R I V E P =i V 42R I V E T ?=+（或4217.0R I V V E P ?+=）之前，始终处于截止状态，电路输出维持为高电平（大于
饱和电流）。
1T 2E I 2T
图13 电路的输入、输出波形
若继续上升到
i V 42 R I V V E T i ?==+ 此时会产生如下的正反馈过程：
↓↓→↑→↑→↑→↑→32111p p C B p i V V i i V V
使饱和、截止，为高电平，、、和导通，输出为低电平。 1T 2T 4P V 3T 2D 4T 6T 0V 当输入信号上升到大于后开始下降，在下降到时，电路将仍然输出低电平。这是因为此时管饱和导通，点电位i V +T V +T V 1T 3P 413R I V E P ?=（为饱和电流），由于管集电极电阻大于管集电极电阻，所以。因此降到时，仍能维持导通、截止，电路输出仍为低电平。
1E I 1T 1T 2R 2T 3R 12E E I I >i V +T V 1T 2T 当下降到i V 41R I V V E T i ?==?并使退出截止时：
2T ↑
↓→↓→31p i V V
使截止、饱和，电路输出为高电平。
1T 2T （学习要求：只要了解输入电平上升过程中的转折电压和下降过程中的转折电压不同就可以了，详细的分析过程不作要求。）
+T V ?T V 6-3-2 滞后特性
我们把上升过程中使施密特触发器状态翻转，输出电压由高电平跳变到低电平时的输入电压值称为正向阈值电压，用来表示；而把下降过程中，使触发器状态更新，
i V +T V i V
输出由低电平跳变到高电平时的输入电压值叫做负向阈值电压，用表示。
与之间的差值称为滞后电压（或回差电压） ?T V +T V ?T V T V
?
图14 电路传输特性
?+?=?T T T V V V
图14是该电路的电压传输特性。当电路参数如图12所示时，不难求出该电路的滞后电压V V T 9.0≈?。
6-3-3施密特触发器的应用 一、脉冲波形的整形及变换
在图15中，施密特触发器用作TTL 系统的接口，将缓慢变化的输入信号变成为符合TTL 系统要求的脉冲波形。
图16是用作脉冲整形电路时，施密特触发器的输入输出波形，它可以将不规则的输入电压波形整形为矩形波。
图15 慢输入波形的TTL 系统接口
图16 脉冲形成电路的输入输出波形
二、幅度鉴别
施密特触发器输出状态取决于输入信号的幅度，因而就可以用它来作为幅度鉴别电路。工作波形如图17。
i
V
图18 用施密特触发器构成的多谐振荡器及工作波形
图17 脉冲幅度鉴别
三、多谐振荡器
图18(a)是施密特触发器用作多谐振荡器的电路：电源接通瞬间，电容C 上的电压为0V ，输出为高电平，这时电容C 充电，上升。上升到时，触发器翻转，输出低
0V i V i V +T V
电平，电容C 开始放电，下降，当下降到时，电路又发生翻转，输出为高电平。如此循环，输入、输出波形如图18(b)所示。
i V i V ?T V 集成施密特触发器属TTL 型的有74LS14等，属CMOS 型的有CD40106等。当采用TTL 施密特触发器时，电阻R 的取值为?<
f 7.0≈
可见，改变R 、C 的数值即可改变。 f
本次课小结:
本次课内容及要求：
1、微分型单稳态触发器的工作原理、暂态时间及单稳态触发器的应用。
（熟悉） 2、多谐振荡器的工作原理及其工作频率。（熟悉）
3、施密特触发器的工作原理（了解）、正向阈值电平、负向阈值电平及施密特触发器的应用。（掌握）
本次课作业：
题1图
1、RC 环形多谐振荡器如题图所示，试分析电路的振荡过程，画出
、、、、
及的波形。
01V 02V R V S V 03V 0V 2、回差可调的施密特触发器如题图所示。 （1）分析电路的工作原理。
题2图
（2）对应于输入电压（为一正弦波，其幅值为5V ）画出、的波形。 i V i V 01V 02V （3）求出电路的回差电压表达式，并当在50～100的范围内变动时，求出回差的变化范围。
1e R ??下次课预习内容： 1、555定时器及应用。
自我检测题 1．集成单稳触发器，分为可重触发及不可重触发两类，其中可重触发指的是在 暂稳态期间，能够接收新的触发信号，重新开始暂稳态过程。 2．如图T6.2所示是用CMOS 或非门组成的单稳态触发器电路， v I 为输入触发脉冲。指出稳态时a 、b 、d 、 e 各点的电平高低；为加大输出脉冲宽度所采取的下列措施哪些是对的，哪些是错的。如果是对的，在（ ）内打√，如果是错的，在（ ）内打×。 （1）加大R d （ ）； （2）减小R （ ）； （3）加大C （ ）； （4）提高V DD （ ）； （5）增加输入触发脉冲的宽度（ ）。 v I v O V 图 P6.2 解：（1）×（2）×（3）√（4）×（5）× 3．四个电路输入v I 、输出v O 的波形如图T6.3所示，试写出分别实现下列功能的最简电路类型（不必画出电路）。 （a ）二进制计数器；（b ）施密特触发器； （c ）单稳态触发器；（d ）六进制计数器。 t t v I v t t （a ） v v （b ） t t v I v （c ）v I v （d ）
图 T6.3 4．单稳态触发器的主要用途是。 A ．整形、延时、鉴幅 B ．延时、定时、存储 C ．延时、定时、整形 D ．整形、鉴幅、定时 5．为了将正弦信号转换成与之频率相同的脉冲信号，可采用。 A ．多谐振荡器 B ．移位寄存器 C ．单稳态触发器 D ．施密特触发器 6．将三角波变换为矩形波，需选用。 A ．单稳态触发器 B ．施密特触发器 C ．多谐振荡器 D ．双稳态触发器 7．滞后性是的基本特性。 A ．多谐振荡器 B ．施密特触发器 C ．T 触发器 D ．单稳态触发器 8．自动产生矩形波脉冲信号为。 A ．施密特触发器 B ．单稳态触发器 C ．T 触发器 D ．多谐振荡器 9．由CMOS 门电路构成的单稳态电路的暂稳态时间t w 为 。 A . 0.7RC B . RC C . 1.1RC D . 2RC 10．已知某电路的输入输出波形如图T6.10所示，则该电路可能为。 A ．多谐振荡器 B ．双稳态触发器 C ．单稳态触发器 D ．施密特触发器 1 v I v o V DD R C G 1 G 2C d R d 图T6.10 11．由555定时器构成的单稳态触发器，其输出脉冲宽度取决于。 A ．电源电压 B ．触发信号幅度 C ．触发信号宽度 D ．外接R 、C 的数值 12．由555定时器构成的电路如图T6.12所示，该电路的名称是。 A ．单稳态触发器 B ．施密特触发器 C ．多谐振荡器D ．SR 触发器 R C v v O 图 T6.12 习题
6 脉冲的产生与整形习题解答108 自我检测题 1.理想方波的主要参数有频率（周期）、幅度、占空比。 2.实际方波信号的上升时间定义是上升沿从10%Vm 上升到90%Vm 所需要的时间。 3.方波信号的获取有两种方法，一种是直接产生，一种是利用已有信号整形或变换产生。 4.施密特触发器的主要参数有V T+、V T-和回差电压。 5.在图 6.2-3所示的施密特触发器中，如果R1>R2，则当v i=0V时，G1和G2的输出状态无法确定。 6．为了构成多谐振荡器，应采用反（同、反）相施密特触发器。 7．多谐振荡器也称方波发生器，“多谐”是指方波中除了基波成分外，还含有高次谐波。 8．集成单稳触发器，分为可重触发及不可重触发两类，其中可重触发指的是在暂稳态期间，能够接收新的触发信号，重新开始暂稳态过程。 9．如图T6.9所示是用CMOS或非门组成的单稳态触发器电路，v I为输入触发脉冲。指出稳态时a、b、d、e各点的电平高低；为加大输出脉冲宽度所采取的下列措施哪些是对的，哪些是错的。如果是对的，在（）内打√，如果是错的，在（）内打×。 （1）加大R d （）； （2）减小R（）； （3）加大C（）； （4）提高V DD （）； （5）增加输入触发脉冲的宽度（）。 v I v O V 图P6.9 解：（1）×（2）×（3）√（4）×（5）× 10．四个电路输入v I、输出v O的波形如图T6.10所示，试写出分别实现下列功能的最简电路类型（不必画出电路）。 （a）二进制计数器；（b）施密特触发器； （c）单稳态触发器；（d）六进制计数器。
6 脉冲的产生与整形习题解答 109 t t v I v t t （a ） v v （b ） t t v I v （c ）v I v （d ） 图 T6.10 11．单稳态触发器的主要用途是 。 A ．整形、延时、鉴幅 B ．延时、定时、存储 C ．延时、定时、整形 D ．整形、鉴幅、定时 12。 A ．多谐振荡器B ．移位寄存器C ．单稳态触发器 13 A ．单稳态触发器 D ．双稳态触发器 14．滞后性是 的基本特性。 A ．多谐振荡器 B ．施密特触发器 C ．T 触发器 D ．单稳态触发器 15．自动产生矩形波脉冲信号为 。 A ．施密特触发器 B ．单稳态触发器 C ．T 触发器 D ．多谐振荡器 16．由CMOS 门电路构成的单稳态电路的暂稳态时间t w 为 。 A . 0.7RC B . RC C . 1.1RC D . 2RC 17．已知某电路的输入输出波形如图T6.17所示，则该电路可能为 。 A ．多谐振荡器 B ．双稳态触发器 C ．单稳态触发器 D ．施密特触发器 1 v I v o V DD R C G 1 G 2C d R d 图T6.17 18．由555定时器构成的单稳态触发器，其输出脉冲宽度取决于 。 A ．电源电压 B ．触发信号幅度 C ．触发信号宽度 D ．外接R 、C 的数值 19．由555定时器构成的电路如图T6.19所示，该电路的名称是 。
脉冲波形的产生和整形 【本章主要内容】本章主要介绍矩形脉冲波形的产生和整形电路。在脉冲整形电路中，介绍两类最常用两类整形电路─施密特触发器和单稳态触发器；在脉冲振荡电路中，介绍多谐振荡电路。上述电路可以采用门电路构成，也可以采用555集成定时器构成。重点讨论555集成定时器的工作原理及其应用。 【本章学时分配】本章共分2讲，每讲2学时。 第二十八讲用门电路组成的脉冲波形产生与整形电路 一、主要内容 1、基础知识 脉冲在数字电路中应用极为普遍，它的获取和分析是数字电路的一个组成部分。 1）矩形脉冲的获取方法 a.利用各种形式的多谐振荡器电路直接产生所需要的矩形脉冲； b.通过各种整形电路把已有的周性变化波形变换为符合要求的矩形脉冲。 2）矩形脉冲的主要参数 为了定量描述矩形脉冲的特性，通常为了定量描述矩形脉冲的特性，通常给出P308图9.1中所标注的几个主要参数。这些参数是： 脉冲周期T—周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的时间间隔。有时也使用频率f=1/T表示单位时间内脉冲重复的次数。 V m—脉冲电压的最大变化幅度。 脉冲幅度 V m起，到脉冲后沿到达0.5V m为止的一段时间。 脉冲宽度t w—从脉冲前沿到达0.5 t r——脉冲上升沿从0.1V m升到0.9V m所需要的时间。 上升时间 t f——脉冲下降沿从0.9V m下降到0.1V m所需要的时间。 下降时间 t w／T。 占空比q——脉冲宽度与脉冲周期的比值，亦即q＝ 2、用门电路组成的施密特触发器 1）施密特触发器的工作特点 a.输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入转换电平不同。电路有不同的阈值电压，即具有滞后的电压传输特性。 b.在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。 利用这两个特点不仅能将边沿变化缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，而且可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。 2）滞后的电压传输特性 滞后的电压传输特性，即输入电压上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与输入电压的下降过程中对应的输入转换电平不同（阈值电平不同），这是施密特触发器固有的特性。 上升时的阈值电压V T+称为正向阈值电压，下降时的阈值电压V T—称为负向阈值电压，它 们之间的差值称为回差电压△V T。 3）用门电路组成的施密特触发器的工作原理 将两级反相器串接起来，同时通过分压电阻把输出端的电压反馈到输入端，就构成了P309图9.2（a）所示的施密特触发器电路。 a.分析v I从0逐渐升高并达到v’I=V T+引发的正反馈过程；
第6章脉冲波形的产生与整形 教学目标 ●理解脉冲波形的产生与整形的原理 ●理解555定时器的结构框图和工作原理 ●掌握555定时器的应用电路及其工作原理 ●熟悉单稳态、多谐振荡器以及施密特电路，并能掌握其应用 本章节是以555设计制作振荡电路为项目，通过对555理论知识的简介，从实际使用目标出发，最终设计并制作出振荡电路。并在设计制作振荡电路的过程中能够正确使用万用表、示波器等仪表仪器。 6.1 555定时器 555定时器又称时基电路，是一种将模拟功能和数字功能巧妙结合在一起的中规模集成电路。因其电路功能灵活，只要外接少许的阻容元件局就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等电路。故在信号的产生于整形、自动检测及控制、报警电路、家用电器等方面都有广泛的应用。 6.1.1 电路组成 图555定时器按照内部元件为双极型（又称TTL型）和单极型两种。双极型内部采用的是TTL晶体管；单极型内部采用的则是CMOS场效应管。功能完全一样，区别是TTL定时器驱动能力大于CMOS定时器。下面，以TLL集成定时器NE555为例进行介绍。 NE555集成定时器内部电路如图6.1所示，主要由3个电阻R组成的分压器、2个高精度电压比较器C1和C2、1个基本RS触发器、1个作为放电的三极管V及输出驱动G3组成。
数字电子技术基础 2 图6.1 NE555集成定时器内部电路 图6.2所示为555定时器的逻辑符号和管脚图。 图6.2 555逻辑符号和管脚 1.分压器 分压器由3个阻值相等的电阻串联而成，将电源电压DD V 分为三等份，其作是为比较器C 1和C 2提供2个参考电压V +1（比较器C1同相输入端，管脚5）、V -2（比较器C 2反相输入端），若控制电压端C O 悬空或通过电容接地，则有： DD V V 3 12 =- 如果在TH 端外接电压可改变比较器C 1和C2的参考电压。
上次课内容及要求： 1、反馈置数法及应用。（熟悉） 2、时序逻辑电路的应用举例。（了解） 3、时序逻辑电路一章小结。 本次上课内容（2学时） 第六章 脉冲信号的产生与整形 两种方法：利用脉冲振荡器直接产生脉冲；对已有的波形进行整形变换。 能实现该功能的电路有：单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器及定时器。 §6-1 单稳态触发器 单稳态触发器有3个特点：①电路有一个稳态,一个暂稳态；②在外来触发信号的作用下，电路可由稳态翻转到暂稳态；③暂稳态不是一个能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。 单稳态触发器的结构类型：与非门构成；微分型、积分型；TTL 、CMOS ：单片集成。 6-1-1 微分型CMOS 单稳态触发器 一、电路组成及工作原理 如图1：、为CMOS 或非门，通过RC 微分电路耦合。设1G 2G T OFF ON V V V ==，V 称为门坎电平。 T 1、稳态 无触发信号，即0=i V 时，CMOS 门的输入端不 取电流，电容C 在稳定状态又相当于开路，则为低电平，为高电平，使电容两端的电压接近为0，这是电路的稳态。 02V 01 V 图1 微分型单稳态触发器 2、外加触发信号，电路由稳态转入暂态。 当正跳上升到时，的输出变为低电平，经电容C 耦合，使为低电平，则门的输出为高电平。但电路的这种状态是不能长久保持的，故称之为暂态。 i V T V 1G R V 2G 02V 3、由暂稳态自动返回稳态 电路进入暂稳态后，经电阻R 及门的输出电阻对电容C 充电，不断上升， DD V 1G R V
当上升到时，产生如下的正反馈过程（假定这时触发信号已消失） ： R V T V ↑↓→↑→→0102V V V C R 充电 电路迅速退出暂态。 暂稳态结束，电容C 通过电阻R 放电，使C 上的电压恢复到触发前的初始值，即为电路的恢复过程。电路各点的工作波形如图2所示。图中，由于CMOS 门的输入端有保护二极管存在，所以，V 波形的最大值为V R D DD V +，而不是V 。 T DD V +二、电路主要参数 1、输出脉冲宽度 po t 图2 电路各点波形 输出脉冲宽度t （暂态的维持时间）可根据V 的波形计算得 R po ) ()() 0()(ln 2t V V V V t R R R R po ?∞+?∞=τ 由于V =0，)0(+R DD R V V =∞)(，RC =τ，V T R V t =)(2，得 T DD DD po V V V RC t ?=ln 如果DD T V V ，则 2 1= RC t po 7.0≈ 2、最高工作频率 max f 设触发信号V 的时间间隔为T ，则应满足。为恢复时间，即为暂稳态结束后电容C 放电到0V 所需时间，一般约为i re po t t T +>re t re t d τ3，d τ为放电时间常数。这样，最小时间间隔re po t t T +=min 。因此，单稳态触发器的最高工作频率为： re po t t T f += = 1 1min max 常用的集成单稳态触发器属TTL 型的有74LS121、74LS123等，属CMOS 型的有