用门电路构成的施密特触发器

施密特触发器的电路功能施密特触发器是一种基本的电子元件，常用于数字电路中，在许多应用中都有重要的作用。

它具有自锁、滞后、非线性和放大等特性，可以在数字电路中实现多种功能。

本文将对施密特触发器的电路功能进行详细介绍。

一、施密特触发器的基本结构施密特触发器由两个晶体管和几个电阻组成。

其中一个晶体管为NPN 型，另一个为PNP型。

这两个晶体管的发射极通过两个电阻相连，形成一个正反馈回路。

当输入信号达到某一阈值时，输出会从高电平转换为低电平或从低电平转换为高电平。

二、施密特触发器的工作原理当输入信号为低电平时，NPN型晶体管截止，PNP型晶体管导通，输出端Q1输出高电平；当输入信号为高电平时，NPN型晶体管导通，PNP型晶体管截止，输出端Q1输出低电平。

当输入信号变化到达某一阈值时（称为上升沿或下降沿），由于正反馈作用产生了滞后效应，在此情况下输出端Q1的电平状态将发生反转，即从高电平变为低电平或从低电平变为高电平。

这种特性使得施密特触发器可以用于数字信号的处理。

三、施密特触发器的电路功能1. 自锁功能当输入信号达到某一阈值时，输出端Q1的状态会发生反转，并且保持在相反状态，直到下一个输入信号到达阈值。

这种特性称为自锁功能。

施密特触发器可以用于数字计数器、计时器和频率分频器等应用中。

2. 滞后功能由于正反馈回路产生的滞后效应，当输入信号变化达到阈值时，输出端Q1的状态不会立即改变，而是需要一定时间才能完成状态转换。

这种特性称为滞后功能。

施密特触发器可以用于去除噪声和抖动等应用中。

3. 非线性功能施密特触发器具有非线性放大作用，可以将输入信号放大到输出端，并且不会出现负反馈现象。

因此，在数字电路中常用施密特触发器来实现逻辑门、振荡器和计数器等应用。

4. 放大功能由于正反馈回路产生的放大效应，当输入信号达到阈值时，输出端Q1的状态会发生反转，并且输出信号的幅度将增大。

这种特性称为放大功能。

施密特触发器可以用于数字信号的放大和处理。

施密特触发器工作原理施密特触发器是一种常用的电子元件，它可以在输入信号达到一定阈值时产生输出，并且在输入信号下降到另一个阈值时再次产生输出。

它的工作原理基于正反馈的电路结构，下面我们将详细介绍施密特触发器的工作原理。

首先，施密特触发器由两个晶体管和若干个电阻器、电容器组成。

其中，两个晶体管的基极通过电阻器相连，形成一个正反馈回路。

当输入信号加到施密特触发器的输入端时，如果输入信号的幅值超过了一个特定的阈值，那么触发器的输出端就会产生一个高电平输出。

这个阈值通常称为上升沿触发点。

而当输入信号下降到另一个特定的阈值时，输出端就会产生一个低电平输出，这个阈值通常称为下降沿触发点。

其次，施密特触发器的工作原理是基于正反馈回路的特性。

当输入信号超过上升沿触发点时，输出端产生高电平输出，这个高电平输出会通过正反馈回路传递到另一个晶体管的基极，使得这个晶体管导通，从而进一步增强输出端的高电平信号。

这种正反馈的作用会使得输出信号的变化更加迅速和明显，从而形成一个明显的输出脉冲。

而当输入信号下降到下降沿触发点时，输出端产生低电平输出，这个低电平输出同样会通过正反馈回路传递到另一个晶体管的基极，使得这个晶体管截止，从而进一步减弱输出端的低电平信号。

这种正反馈的作用会使得输出信号的变化更加迅速和明显，从而形成一个明显的输出脉冲。

最后，施密特触发器的工作原理可以总结为，当输入信号超过上升沿触发点时，输出端产生高电平输出；当输入信号下降到下降沿触发点时，输出端产生低电平输出。

这种工作原理使得施密特触发器在数字电路中具有重要的应用，例如在脉冲发生器、频率倍增器、数字比较器等电路中都可以看到它的身影。

总之，施密特触发器是一种基于正反馈回路的电子元件，它的工作原理是基于输入信号的阈值触发点，通过正反馈回路产生明显的输出信号。

它在数字电路中有着广泛的应用，对于理解它的工作原理有助于我们更好地设计和应用数字电路。

施密特触发器的原理及特性我们知道，门电路有一个阈值电压，当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。

施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。

在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压（），在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压（）。

正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压（）。

普通门电路的电压传输特性曲线是单调的，施密特触发器的电压传输特性曲线则是滞回的[图6.2.2(a)(b)]。

图6.2.1 用CMOS反相器构成的施密特触发器图6.2.2 图6.2.1电路的电压传输特性（a）同相输出（b）反相输出用普通的门电路可以构成施密特触发器[图6.2.1]。

因为CMOS门的输入电阻很高，所以的输入端可以近似的看成开路。

把叠加原理应用到和构成的串联电路上，我们可以推导出这个电路的正向阈值电压和负向阈值电压。

当时，。

当从0逐渐上升到时，从0上升到，电路的状态将发生变化。

我们考虑电路状态即将发生变化那一时刻的情况。

因为此时电路状态尚未发生变化，所以仍然为0，，于是，。

与此类似，当时，。

当从逐渐下降到时，从下降到，电路的状态将发生变化。

我们考虑电路状态即将发生变化那一时刻的情况。

因为此时电路状态尚未发生变化，所以仍然为，，于是，。

通过调节或，可以调节正向阈值电压和反向阈值电压。

不过，这个电路有一个约束条件，就是。

如果，那么，我们有及，这说明，即使上升到或下降到0，电路的状态也不会发生变化，电路处于“自锁状态”，不能正常工作。

图6.2.4 带与非功能的TTL集成施密特触发器集成施密特触发器比普通门电路稍微复杂一些。

我们知道，普通门电路由输入级、中间级和输出级组成。

如果在输入级和中间级之间插入一个施密特电路就可以构成施密特触发器[图6.2.4]。

施密特触发器工作原理
施密特触发器是一种常见的电路元件，用于产生非常稳定的数字信号输出。

它的工作原理基于正反馈和负反馈的结合，能够在输入信号超过一定阈值时切换输出状态。

在本文中，我们将详细介绍施密特触发器的工作原理及其应用。

首先，让我们来了解一下施密特触发器的基本结构。

它由两个电阻和一个正反馈的比较器组成。

当输入信号超过一定阈值时，比较器输出高电平，从而改变电路的状态。

这种正反馈的结构使得施密特触发器具有较高的噪声抑制能力和良好的稳定性。

施密特触发器的工作原理可以通过一个简单的电路图来说明。

当输入信号超过阈值Vt1时，比较器输出高电平，导通第一个电阻，从而使得输出电压为低电平。

当输入信号下降到阈值Vt2时，比较器输出低电平，截断第一个电阻，从而使得输出电压为高电平。

这样，施密特触发器就实现了在输入信号超过一定阈值时切换输出状态的功能。

施密特触发器在数字电路中有着广泛的应用。

例如，在脉冲发生器中，它可以产生稳定的脉冲信号；在数字系统中，它可以用于信号的整形和去除噪声；在电子开关中，它可以实现稳定的触发功能。

由于其稳定性和可靠性，施密特触发器在数字电路设计中扮演着重要的角色。

总之，施密特触发器是一种基于正反馈和负反馈结合的电路元件，能够产生稳定的数字信号输出。

它的工作原理简单明了，应用广泛。

通过本文的介绍，相信读者对施密特触发器的工作原理有了更深入的了解，希望能够对您的学习和工作有所帮助。

数电知识点汇总一、数制与编码。

1. 数制。

- 二进制：由0和1组成，逢2进1。

在数字电路中，因为晶体管的导通和截止、电平的高和低等都可以很方便地用0和1表示，所以二进制是数字电路的基础数制。

例如，(1011)₂ = 1×2³+0×2² + 1×2¹+1×2⁰ = 8 + 0+2 + 1=(11)₁₀。

- 十进制：人们日常生活中最常用的数制，由0 - 9组成，逢10进1。

- 十六进制：由0 - 9、A - F组成，逢16进1。

十六进制常用于表示二进制数的简化形式，因为4位二进制数可以用1位十六进制数表示。

例如，(1101 1010)₂=(DA)₁₆。

- 数制转换。

- 二进制转十进制：按位权展开相加。

- 十进制转二进制：整数部分采用除2取余法，小数部分采用乘2取整法。

- 二进制与十六进制转换：4位二进制数对应1位十六进制数。

将二进制数从右向左每4位一组，不足4位的在左边补0，然后将每组二进制数转换为对应的十六进制数；反之，将十六进制数的每一位转换为4位二进制数。

2. 编码。

- BCD码（Binary - Coded Decimal）：用4位二进制数来表示1位十进制数。

常见的有8421 BCD码，例如十进制数9的8421 BCD码为(1001)。

- 格雷码（Gray Code）：相邻的两个代码之间只有一位不同。

在数字系统中，当数据按照格雷码的顺序变化时，可以减少电路中的瞬态干扰。

例如，3位格雷码的顺序为000、001、011、010、110、111、101、100。

二、逻辑代数基础。

1. 基本逻辑运算。

- 与运算（AND）：逻辑表达式为Y = A·B（也可写成Y = AB），当A和B都为1时，Y才为1，否则Y为0。

在电路中可以用串联开关来类比与运算。

- 或运算（OR）：逻辑表达式为Y = A + B，当A和B中至少有一个为1时，Y为1，只有A和B都为0时，Y为0。

第八章脉冲产生与整形在时序电路中，常常需要用到不同幅度、宽度以及具有陡峭边沿的脉冲信号。

事实上，数字系统几乎离不开脉冲信号。

获取这些脉冲信号的方法通常有两种：直接产生或者利用已有信号变换得到。

本章主要讨论常用的脉冲产生和整形电路的结构、工作原理、性能分析等，常见的脉冲电路有：单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器。

第一节基本知识、重点与难点一、基本知识（一）常用脉冲产生和整形电路1. 施密特触发器（1）电路特点施密特触发器是常用的脉冲变换和脉冲整形电路。

电路主要有两个特点：一是施密特触发器是电平型触发电路；二是施密特触发器电压传输特性具有回差特性，或称滞回特性。

输入信号在低电平上升过程中，电路输出状态发生转换时对应的输入电平称为正向阈值电压U T+，输入信号在高电平下降过程中，电路状态转换对应的输入电平称为负向阈值电压U T－，U T+与U T－的差值称为回差电压ΔU T。

（2）电路构成及参数施密特触发器有多种构成方式，如：门电路构成、集成施密特触发器、555定时器构成。

主要电路参数：正向阈值电压U T+、负向阈值电压U T－和回差电压ΔU T。

（3）电路应用施密特触发器主要应用范围：波形变换、波形整形和幅度鉴别等。

2. 单稳态触发器（1）电路特点单稳态触发器特点如下：①单稳态触发器有稳态和暂稳态两个不同的工作状态；②在外加触发信号的作用下，触发器可以从稳态翻转到暂稳态，暂稳态维持一段时间，自动返回原稳态；③暂稳态维持时间的长短取决于电路参数R和C。

（2）电路构成及参数单稳态触发器有多种构成方式，如：门电路构成的积分型单稳态触发器、门电路构成的微分型单稳态触发器、集成单稳态触发器、555定时器构成的单稳态触发器等。

主要电路参数：暂稳态的维持时间t w、恢复时间t re 、分辨时间t d、输出脉冲幅度U m。

（3）电路应用单稳态触发器主要应用范围：定时、延时、脉冲波形整形等。

3. 多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡器，接通电源后，就可以自动产生矩形脉冲，是数字系统中产生脉冲信号的主要电路。

施密特触发器实验 3.9 施密特触发器及其应⽤⼀、实验⽬的1．掌握施密特触发器的特点。

2．学会测试集成施密特触发器的阈值电压。

3．了解施密特触发器的应⽤。

⼆、实验原理1．施密特触发器施密特触发器⼜称施密特反相器，是脉冲波形变换中经常使⽤的⼀种电路。

它在性能上有两个重要的特点：第⼀，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。

第⼆，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。

施密特触发器可以由门电路构成，也可做成单⽚集成电路产品，且后者最为图3.9.1 CMOS施密特触发器逻辑符号及施密特电路的电压传输特性曲线226227常⽤。

图3.9.1是CMOS 集成施密特触发器CD40106逻辑符号与电压传输特性曲线。

2．施密特触发器的应⽤⑴⽤于波形变换利⽤施密特触发器状态转换过程中的正反馈作⽤，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。

图3.9.2的例⼦中，输⼊信号是由直流分量和正弦分量叠加⽽成的，只要以信号的幅度⼤于V T+即可在施密特触发器的输出端得到同频率的矩形脉冲信号。

图3.9.2 ⽤施密特触发器实现波形变换⑵⽤于脉冲的整形在数字系统，常常需要将窄脉冲进⾏展宽，图3.9.3是⽤CD40106来展宽脉冲宽度的电路及输⼊、输出波形，它是利⽤R 、C 充电延时的作⽤来展宽输出脉冲的，改变R 、C 的⼤⼩，即可调节脉宽展宽的程度。

V I V t （ms ）t （ms ）228图图 3.9.3 施密特触发器实现窄脉冲展宽电路及其波形⑶⽤于单稳态触发器单稳态触发器的⼯作特性具有如下的显著特点：第⼀，它有稳态和暂稳态两个不同的⼯作状态；第⼆，在外界触发脉冲作⽤下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持⼀段时间以后，再⾃动返回稳态；第三，暂稳态维持时间的长短取决于电路本⾝的参数，与触发脉冲的宽度和幅度⽆关。