多谐振荡器及单稳态触发器

总结单稳态电路,多谐振荡器及施密特触发器的功能和各自的
特点
1. 单稳态电路
功能：单稳态电路常用于产生固定时长的脉冲电信号，可广泛应用于定时、计数、测量等领域。

特点：单稳态电路一般由一个RC电路和一个触发器构成，工
作原理是在一定条件下，输入信号变化时，电路产生一个输出电平迅速上升或下降，保持一段时间后自动恢复原状态。

其特点是操作简单、时序控制准确、设计灵活。

2. 多谐振荡器
功能：多谐振荡器是一种可产生多种频率的电路，可用于产生多个频率的信号，广泛用于电子音乐合成、声光效果等领域。

特点：多谐振荡器由一个或多个谐振回路、放大器和反馈电路组成。

它的特点是可以产生多种频率的正弦波、方波、三角波等信号，并且可以在调节参数的情况下改变频率、幅度和波形。

3. 施密特触发器
功能：施密特触发器是一种用于信号整形、判别与转换的电路，可广泛应用于计算机和通讯等领域。

特点：施密特触发器是基于正反馈电路的，通过自身正反馈的作用，使得输入信号在电路的输出端被整形。

其特点是能够使得输入信号稳定地转换为数字信号，且通过调节电路参数，可实现滤波、判别、增益控制等功能。

第八章 脉冲波形的产生与整形在数字电路或系统中，常常需要各种脉冲波形，例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。

这些脉冲波形的获取，通常采用两种方法：一种是利用脉冲信号产生器直接产生；另一种则是通过对已有信号进行变换，使之满足系统的要求。

本章以中规模集成电路555定时器为典型电路，主要讨论555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器以及555定时器的典型应用。

8.1 集成555定时器555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。

该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。

因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。

目前生产的定时器有双极型和CMOS 两种类型，其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等多种。

通常，双极型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS 产品型号的最后四位数码都是7555，它们的结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。

一般双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS 定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。

555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。

双极型定时器电源电压范围为5～16V ，最大负载电流可达200mA ；CMOS 定时器电源电压变化范围为3～18V ，最大负载电流在4mA 以下。

一． 555定时器的电路结构与工作原理 1．555定时器内部结构：（1）由三个阻值为5k Ω的电阻组成的分压器； （2）两个电压比较器C 1和C 2：v +＞v －，v o =1； v +＜v －，v o =0。

（3）基本RS 触发器；（4）放电三极管T 及缓冲器G 。

2．工作原理。

当5脚悬空时，比较器C 1和C 2的比较电压分别为cc V 32和cc V 31。

（1）当v I1>cc V 32，v I2>cc V 31时，比较器 C 1输出低电平，C 2输出高电平，基本RS 触发器被置0，放电三极管T 导通，输出端v O 为低电平。

国开电大《数字电子电路》形考任务3答案形考任务三
试题1
单稳态触发器与多谐振荡器在状态的区别是（）。

正确答案是：前者只有一个稳态，后者没有稳态
试题2
石英晶体多谐振荡器的突出优点是（）。

正确答案是：振荡频率稳定
试题 3
为了将正弦信号转换成脉冲信号，信号频率不变，可以采用（）。

正确答案是：施密特触发器
试题 4
555定时器的阈值为（）。

正确答案是：
试题 5
在A/D转换器和D/A转换器中，衡量转换精度通常用（）。

正确答案是：分辨率和转换误差
试题 6
下列三种A/D转换器中，（）的转换速度最快。

正确答案是：并行比较型
试题7
某自动控制系统中，微机与执行部件之间的接口电路应采用（）。

正确答案是：施密特触发器
试题8
RAM是由存储矩阵、地址( )和读/写控制电路三部分组成的。

正确答案是：译码器
试题9
只能读出不能改写，信息可永久保存的半导体存储器是（）。

正确答案是：ROM
试题10
利用双稳态触发器存储信息的RAM称为（）。

正确答案是：SRAM
试题11
某ROM电路有8根地址线，4根数据线，该ROM电路的容量为( )。

正确答案是：256×4
试题12
下列PLD芯片中，与阵列、或阵列均为可编程的是( )器件。

正确答案是：PLA
试题13
图2-6所示阵列逻辑电路的逻辑函数表达式是（）。

习题八答案1． 试比较多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的工作特点，并说明每种电路的主要用途。

答：多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，它没有稳定状态，只有两个暂稳态。

暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完成。

改变外接R 、C 定时元件数值的大小，可调节振荡频率。

施密特触发器具有回差特性，它有两个稳定状态，有两个不同的触发电平。

施密特触发器可将任意波形变换成矩形脉冲，输出脉冲宽度取决于输入信号的波形和回差电压的大小。

单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。

输入信号起到触发电路进入暂稳态的作用，其输出脉冲的宽度取决于电路本身 R 、C 定时元件的数值。

改变 R 、C 定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。

多谐振荡器是常用的矩形脉冲产生电路。

施密特触发器和单稳态触发器是两种常用的整形电路。

施密特触发器可用来进行整形、幅度鉴别、构成多谐振荡器等。

单稳态触发器常用于脉冲的延时、定时和整形等。

２．在图8.2所示５５５集成定时器中，输出电压uo 为高电平ＵＯＨ、低电平ＵＯＬ及保持原来状态不变的输入信号条件各是什么？假定ＵＣＯ端已通过0.01μF 接地，u D 端悬空。

答：当1=R 时， TR U <3V CC ，则C 2输出低电平， 1=Q ，OH o U u =。

当1=R 时， TH U >32V CC ，TR U >3V CC ，则C 1输出低电平、C 2输出高电平，1=Q 、0=Q ，OL o U u =。

当1=R 时， TH U <32V CC，TR U >3V CC ，则C 1C 2输出均为高电平，基本RS 触发器保持原来状态不变，因此o u 保持原来状态不变。

３．在图8.3所示多谐振荡器中，欲降低电路振荡频率，试说明下面列举的各种方法中，哪些是正确的，为什么？1） 加大R 1的阻值； 2） 加大R 2的阻值； 3） 减小C 的容量。

答：根据式（8-2）()ln221121C R R T f +==可知，1）2）两种方法是正确的。

三．单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器的功能简介图9.1.3给出了这三种器件的相关信号波形，以下，通过对这些信号波形的讲解，来简介这三种电路的功能特点。

图9.1.3 脉冲波形的产生与整形电路的相关信号波形（a ）单稳态触发器 （b ）多谐振荡器 （c ）施密特触发器1. 单稳态触发器用于生成单稳态脉冲的电路，称为单稳态触发器，图9.1.3（a ）为其输出电压波形。

分析图9.1.3（a ）可知，单稳态触发器的输出状态波形上，存在一个稳态和一个暂稳态（简称：暂态）。

具体而言，输出信号长期保持在稳态0上，某时刻，出现输入触发信号，则输出状态从稳态0翻转到暂稳态1，并维持一段时间（脉冲宽度）后，再回到稳态0。

并且，持续时间与输入激励无关，仅由电路自身的参数决定。

2. 多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡电路，无稳态电路，只要接通电源后，无需外加输入激励信号，输出端就会产生图9.1.3（b ）所示的矩形脉冲信号。

由于矩形脉冲包含有丰富的谐波分量，所以习惯上将这种自激振荡电路称为多谐振荡器，常常用做时钟脉冲发生器，后级再配合一定的分频电路，可以为一个数字电路系统中，各个单元提供频率不同的时钟信号，使整个系统按合理的时序关系协调工作。

并且，多谐振荡器的输出矩形脉冲的高电平、低电平持续时间 的大小，可以通过调节电路自身的参数来方便地改变。

3. 施密特触发器施密特触发器（Schmitt Trigger ）是一种常用的脉冲波形变换电路，图9.1.3（c ）所示为一种施密特触发器典型的输出、输出信号对应关系。

观察图9.1.3（c ），从逻辑关系上看，所示的施密特触发器实现的是非逻辑，可称为“反相施密特触发器”，但具有与普通非门不同的特点：W t W t 21T T 、★ 输入信号上升过程中，输出状态翻转时对应的输入电平，与输入信号下降过程中，输出状态翻转时对应的输入电平 的大小不同，而普通非门的两者是相同的。

此特点通俗讲，即施密特触发器实现非逻辑，但输入信号上升沿和下降沿上，信号0、1分界点不同。

数电简答题、判断题三、简答题（每小题5分，共10分）1-1.比较简单门电路、TTL集成逻辑门电路、CMOS门电路的优缺点。

2.多谐振荡器、单稳态触发器、双稳态触发器（普通触发器），各有几个暂稳态？各有几个能够自动保持的稳定状态？并说明每种电路的主要用途。

2-1．用代数法化简：F=((AB＇+ABC)＇+A(B+A))＇2．用卡诺图法化简：Y(A,B,C,D)=∑m(0,1,4,6,9,13)+ ∑d(2,3,5,7,11,15)3．用卡诺图法化简：Y=AB＇CD+A＇BC＇+ABD＇+B＇C＇D+BCD＇3-三、将下列逻辑函数式化为最简与-或形式，方法不限。

（每小题4分，共12分）1.Y1(A,B,C)=A＇BC+(A+B＇)C2.Y2(A,B,C)=(AB＇C+C＇D) ＇(AC+BD)3.Y3(A,B,C)=A＇B＇D＇+AB＇C＇D＇+A＇DB 约束条件为AB+AC=04-1.什么叫组合逻辑电路中的竞争冒险？消除竞争冒险的常用方法有哪些？2、简述存储器和寄存器在电路结构和工作原理上有何不同？3、时序逻辑电路和组合逻辑电路的根本区别是什么？6-1．什么叫组合逻辑电路中的竞争冒险？消除竞争冒险的常用方法有哪些？2. 时序电路逻辑功能表示方法主要有哪几种？3．多谐振荡器、单稳态触发器、双稳态触发器，各有几个暂稳态？几个能够自动保持的稳定状态？并说明每种电路的主要用途。

7-1．什么叫组合逻辑电路中的竞争冒险？消除竞争冒险的常用方法有哪些？2．简述存储器和寄存器在电路结构和工作原理上有何不同？10-1.简述组合逻辑电路的基本分析方法？时序电路和组合电路的根本区别是什么？2．多谐振荡器、单稳态触发器、双稳态触发器，各有几个暂稳态？几个能够自动保持的稳定状态？并说明每种电路的主要用途？11-1．试比较常用A/D转换器：并联比较型A/D转换器、逐次渐近型A/D转换器和双积分型A/D转换器的转换速度？并指出它们各适于在哪些情况下采用？2.时序逻辑电路和组合逻辑电路的根本区别是什么？13-1.简述存储器和寄存器在电路结构和工作原理上有何不同？2.什么叫组合逻辑电路中的竞争冒险？消除竞争冒险的常用方法有哪些？判断题6-1．图3.1所示电路为TTL电路，可实现Y=(AB)＇的功能。

555定时器555定时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。

本文主要介绍了555定时器的工作原理及其在单稳态触发器、多谐振荡器方面的应用。

关键词：数字—模拟混合集成电路；施密特触发器；波形的产生与交换1概述1.1 555定时器的简介自从signetics公司于1972年推出这种产品以后，国际上个主要的电子器件公司也都相继的生产了各自的555定时器产品。

尽管产品型号繁多，但是所有双极型产品型号最后的3位数码都是555，所有CMOS产品型号最后的4位数码都是7555.而且，它们的功能和外部引脚排列完全相同。

1.2 555定时器的应用（1）构成施密特触发器，用于TTL系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等；（2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路；（3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。

555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。

2 555定时器的电路结构与工作原理图 13 555芯片引脚图及引脚描述CB555芯片的8脚是集成电路工作电压输入端，电压为5～18V，以UCC表示；从分压器上看出，上比较器A1的５脚接在R1和R2之间，所以5脚的电压固定在2UCC/3上；下比较器A2接在R2与R3之间，A2的同相输入端电位被固定在UCC/3上。

1脚为地。

2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。

2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。

6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2 Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。