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输出级
UE1< UE2
ui
VCC VE2 VE1
t
uO t ui=0时，T1止，T2通，uE=uE2, uO=1 ui上升，uB1上升; 至uE1时, T1仍止 ui继续上升, 仍为T2通, T1止, uO=1 ui继续上升, 至uE2时, T1通, T2止, uO=0 ui继续上升, 仍为T1通, T2止, uO=0 ui降至uE2时, 仍为T1通, T2止, uO=0 ui开始下降, 仍为T1通, T2止, uO=0 ui降至uE1时, T1止, T2通, uO=1
O uiu 下降 , 至VT时, 翻转
翻转VT-=VT ΔVT=?
CMOS反相器组成的施密特触发器
VOH=VDD VOL=0 VT=VDD/2 R1<R2
ui
ui=0时, uO=0, ui’=uiR2/(R1+R2) ui由0上升, 至 ui’=uiR2/(R1+R2)=VT=VDD/2时, uO翻转 得VT+=VDD(1+R1/R2)/2 ui由VDD下降, 至 ui’=uiR2/(R1+R2)+VDDR1/(R1+R2)=VT时, uO翻转 得VT-=VDD(1-R1/R2)/2 得ΔVT-=VDDR1/R2
R1
R2 uC
C
uC2继续上升至2UCC/3时, uC1=0, uC2=1, uO=0, T通 T导通后, C经过R2, T放电, 使uC下降
uC2降至2UCC/3时, uC2继续下降至2UCC/3时, uC1=1, uC2=1, uO=0, T通 uC1=1, uC2=0, uO=1, T至
555应用—多谐振荡器
施密特触发器(Schmitt Trigger)
7413 T1通时, T2不通，输出低电平 UE1≈(UCC-UCES) RE1/(RC1+RE1)
2K 1.4K
T1止时, T2通，输出高电平 UE2≈(UCC-UCES) RE1/(RC2+RE1)
UE1< UE2
输入级
480
施密特电路 电平偏移级
施密特触发器的应用
特点: 有两个阈值电压, 存在回差电压 输出翻转时有正反馈过程, 使输出边沿陡峭
抗干扰能力强 数据传输中用于数据恢复
ui VCC VT+ VTt uO t
施密特触发器的应用—波形变换
施密特触发器的应用—整形
单片集成电路555定时器
单片集成电路555定时器
分压器: 提供 基准电压
uC
UCC 2UCC/3 UCC/3
t
uO t 充电时间常数: τ1=(R1+R2)C 放电时间常数: τ2=(R1+RTON)C τ1 >τ2 T1 >T2 占空比不等于50%
VO2
t Vi3 VT t
环形振荡器
1 VO1 2 VO2 R Vi3
C
由于Vi3的电位可低于0, 加一RS, 使电流不至于过大
RS
3
VO
对称式多谐振荡器
C2 Vi1
找一个起点 VO2=VOH OL Vi1=VH L VO1=VOH OL Vi2=VH L VH=VT+VOH-VOL 如果C1=C2, R1=R2, 则得到方波
TTL“与非”门组成的施密特触发器
R2<RON 0 0
1
0
此时ui’值为Ui’
ui上升, 过VT时, ui’为ui的分压值 ui继续上升, 使ui’为VT时, 翻转 ui’ =(VT+-VD-VOL)R2/(R1+R2)+V uiOL ’ =VT VT+=VT(1+R1/R2)+VD+(R1/R2)VOL R2
1 R1
VO1 Vi2 C1
2 R2
VO2
3
VO
振荡周期, 占空比由RC决定
Vi2 VO2
VT
t
t VT
Vi1
VO1
t
t
VL=VT+ΔV-VOH+VOL
晶体振荡器
稳定性好 见通信电路
振荡器
矩形波振荡器 方波振荡器 多谐振荡器 无稳触发器
单稳触发器
顾名思义就是只有一个稳态, 而另一个状态 是不稳定状态 可将脉冲宽度整理成所要的宽度 在通信系统中十分有用
输出缓冲
2VCC/3 比较器
R-S锁存器
VCC/3 三极管: 控制充放电
555应用—单稳态触发器
555应用—单稳态触发器
找稳态 “1”高于VCC/3 稳态输出为0
0 1
0 1
1 0
0 1 充电 放电 uC下降 上升 τ=RC Τ 很小 0
1 1 0
1 导通 截止 导通
555应用—施密特触发器
555应用—施密特触发器
ui2降至VT时, 输出翻转
由于Vi=0, Vi2t 在此过 VT, 对输出无影响 t
uA uO 恢复过程结束, 等待 将输入宽脉冲变为窄脉冲 下一个触发脉冲 输出脉宽取决于外接RC
VT t
t
单稳触发器
输出状态中一个为稳态, 另一个为暂态, 故 为单稳态触发器 One shot trigger 输出脉冲宽度由外接ＲＣ决定
555应用—施密特触发器
ui
UCC 2UCC/3 UCC/3
t
uO t
555应用—多谐振荡器
555应用—多谐振荡器
上电时uC=0, uC1=1, uC2=0, uO=1, T截止 UCC经R1, R2向C充电时, 使uC2上升 uC2上升至UCC/3时, uC1=1, uC2=1, uO仍为1
TTL积分型单稳态触发
找稳态
触发沿到 1 0 0 1 ud 1 0 1
uA按指数规律下降
时间常数: (R+ROL)C uA降到VT时, uO翻转 uA按指数规律继续下降 触发脉冲结束
C又充电, 经一段时间回到稳态 等待下一触发脉冲 宽变窄 输出脉宽取决于外接RC
ui 电容电压不突变 , ui2按指数规律下降, τ=(R+R )C u OL O1
V1
V2
VO
t V2
VO
t
环形振荡器
V1 V2
VO
实验室中用示波器观察, VO什么样?
VOH
VO VOL
t
环形振荡器
延迟
VO
R
C R C
VO
VO
环形振荡器
1
找一个起点
VO1
2
VO2 R Vi3 C
3
VO
振荡周期, 占空比由RC决定
VO
VO=VOH OL VO1=VOH OL
t VO1 t
VO2=VOH OL Vi3=VH L VH +V +V -VOL L=VT-V OH OH
脉冲信号的产生和整形
概述
矩形脉冲作为时钟信号或控制信号用来控 制和协调整个数字系统的工作：振荡器 数字信号的恢复：施密特触发器 数字信号的整形：单稳触发器
环形振荡器
传输延迟为tpd
得到矩形波 T=6tpd 如果tpd=10nS 则T=60nS 则f=16.67MHz 如何改变频率? f=100kHz? 偶数个反相器? tpd t V1
ui=0时, uC1=1, uC2=0, uO=1
ui
ui上升至UCC/3时, uC1=1 uC2=1, uO不变,仍为1 ui继续上升至2UCC/3时, uC1=0, uC2=1, uo=0 Ui下降至2UCC/3时, uC1=1 uC2=1, uO不变,仍为0 ui继续下降至UCC/3时, uC1=1, uC2=0, uo=1 ΔVT=UCC/3 VT+=2UCC/3 VT-=UCC/3
CMOS微分型单稳触发器
微分电路
使输入脉冲变窄
CMOS微分型单稳触发器
要分析该电路,只要找出UO与UI的关系, 也就是与Ud的关系即可 要分析单稳电路, 第一步应找出稳态
CMOS微分型单稳触发器
ui ud
把窄脉冲整形成宽脉冲 , t 脉宽由RC决定 t uO1 t ui2 uO
VT t
t
TTL积分型单稳态触发
ui
VCC VE2 VE1
该电路中VT+ =VE2, VT- =VE1 回差电压ΔVT = VT+ - VT-
uO 电压转移特性 uO
t 与普通门的差别: 有两阈值电压 t 是Trigger, 实际上是门, 不是触发器 逻辑符号
V V V E1 T+ V E2 T施密特触发器有两阈值电压
ui
分别称为正向(上限)阈值电压VT+和负向(下限)阈值电压VT-
