1、數字電子技術基礎數字電子技術基礎信息科學與工程學院信息科學與工程學院基礎電子教研室基礎電子教研室P307頁頁 5.29 解解: 以以A=1表示投入表示投入1元硬幣，未投時元硬幣，未投時A=0；以；以B1表示投入表示投入5角硬幣的信號，未投時角硬幣的信號，未投時B=0；以；以X1表示表示給出郵票，未給時給出郵票，未給時X=0；以；以Y1表示找錢，表示找錢，Y=0時時不找錢。不找錢。 若未投幣前狀態為若未投幣前狀態為S0，投入，投入5角后為角后為S1，投入，投入1元元后為后為S2，投入，投入1.5元后為元后為S3，則進入，則進入S3狀態再投入狀態再投入5角角硬幣（硬幣（B1）時）時X=1，返回，返

2、回S0狀態；如投入狀態；如投入1元硬幣，元硬幣，則則X=Y1，返回，返回S0狀態。于是狀態轉換圖如下圖所狀態。于是狀態轉換圖如下圖所示：示：S0S1S3S200/000100010000/0000/0000/0001000110或101110/0010/0010/10Q1Q0AB/XY0001111000/000100010000/0000/0000/0001000110或101110/0010/0010/10以00、01、10、11分別表示S0、 S1、 S2、 S3次態卡諾圖為：次態卡諾圖為：0000Q1Q0AB00011110010001001100 10001000 0010 1100

3、X1000XXX1100 0011 0010000111100101100011n00101111n1QAQYQBQAQXQBQBAQQAQQQBQQAQBAQAQ若采用若采用D觸發器，則觸發器，則000011n010101111n1DQBQBAQQAQDQQBQQAQBAQAQ邏輯圖略邏輯圖略小結小結基本要求：基本要求：掌握同步時序電路的設計方法。掌握同步時序電路的設計方法。 首先介紹了首先介紹了555定時器的工作原定時器的工作原理，然后分別介紹了施密特觸發器、理，然后分別介紹了施密特觸發器、單穩態觸發器、多諧振蕩器等三種單穩態觸發器、多諧振蕩器等三種波形整形和產生電路。波形整形和產生電路。

4、內容提要內容提要第六章第六章 脈沖波形的產生和整形脈沖波形的產生和整形第六章第六章 脈沖波形的產生和整形脈沖波形的產生和整形6.1 概述概述 6.3 施密特觸發器施密特觸發器6.2 555定時器定時器6.4 單穩態觸發器單穩態觸發器6.5 多諧振蕩器多諧振蕩器0.1Vm0.9VmtrtfTVm0.5Vmtw脈沖幅度脈沖幅度V Vm m上升時間上升時間tr下降時間下降時間tf脈沖寬度脈沖寬度tw脈沖周期脈沖周期T和頻率和頻率f脈沖是一種躍變信號，在數字電路中最常用脈沖是一種躍變信號，在數字電路中最常用的是矩形脈沖（即矩形波）。的是矩形脈沖（即矩形波）。參數：參數：占空比占空比q=tw/T6.1

5、概述概述555定時器是將模擬電路和數字電路集成于定時器是將模擬電路和數字電路集成于一體的電子器件。它使用靈活、方便一體的電子器件。它使用靈活、方便, ,帶負帶負載能力強載能力強, , 目前在波形產生、家用電器、目前在波形產生、家用電器、電子玩具等領域得到非常廣泛的應用。電子玩具等領域得到非常廣泛的應用。6.2 555定時器（定時器（P348）下面介紹下面介紹555定時器的工作原理。定時器的工作原理。清清0端，低電平有效端，低電平有效控制電壓端控制電壓端閾值端閾值端觸發端觸發端放電端放電端輸出端輸出端NPN型三極管的工作特點型三極管的工作特點:(1)放大區：放大區：發射結正偏，集電結反偏。發射結

6、正偏，集電結反偏。(2) 飽和區：飽和區：發射結正偏，集電結正偏。發射結正偏，集電結正偏。(3) 截止區：截止區：發射結反偏。發射結反偏。運放工作于非線性的工作特點運放工作于非線性的工作特點:u + u ， u O =UOHu + 2/3Vcc, TR1/3Vccvo=0, TD導通導通01010通通1觸發器置觸發器置02/3Vcc1/3Vcc(3) TH1/3Vccvo不變不變, TD不變不變11定定定定定定定定1觸發器保持觸發器保持2/3Vcc1/3Vcc(4) TH2/3Vcc, TR2/3Vcc, TR1/3Vccvo=1, TD截止截止00101止止1觸發器不定觸發器不定2/3Vcc

7、1/3Vcc555定時器的功能表定時器的功能表施密特觸發器的特性和模擬電路中介紹的滯回施密特觸發器的特性和模擬電路中介紹的滯回比較器特性相同?？捎糜诿}沖波形的整形。比較器特性相同。可用于脈沖波形的整形。 輸入信號從低到高變化，輸入信號從低到高變化，引起輸出電平的跳變，對引起輸出電平的跳變，對應的輸入電壓（閾值電壓）應的輸入電壓（閾值電壓）和輸入信號從高到低變化，和輸入信號從高到低變化，引起輸出電平的跳變時的引起輸出電平的跳變時的閾值電壓不同。閾值電壓不同。 通過正反饋，使跳變點電通過正反饋，使跳變點電平沿口陡直。平沿口陡直。0VT+VT-vivo6.3 施密特觸發器（施密特觸發器（P309）v

8、i一、一、 由由555構成的施密特觸發器（構成的施密特觸發器（P350）846210.013Vccvivo5555vI1vI20VT+VT-vivo輸入信號由小到大846210.013Vccvivo5555vI1vI20VT+VT-vivo輸入信號由小到大846210.013Vccvivo5555vI1vI20VT+VT-vivo輸入信號由小到大0VT+VT-vivo輸入信號由大到小846210.013Vccvivo5555vI1vI2846210.013Vccvivo5555vI1vI2VT+ 2/3VccVT 1 /3VccVT 1 /3Vcc0VT+VT-vivo11vIvIR1vO1v

9、OvOR2G1G2vI=0時，時，vO=VOL=0vI逐漸上升，達到逐漸上升，達到vI=VTH時：時：vIvO1vO則則vO迅速的轉換為迅速的轉換為VOH二、二、 由門電路構成的施密特觸發器（由門電路構成的施密特觸發器（P309）0vivo所以所以11vIvIR1vO1vOvOR2G1G2VT+VOLTHTHTV)RR(VRRRV212211 TOLTTHIVRRR)VV(RRRVv21221211vIvIR1vO1vOvOR2G1G2vI從高電平下降并達到從高電平下降并達到vI=VTH時時,又出現如下過程：又出現如下過程：vIvO1vOvO又迅速的轉換為又迅速的轉換為VOL所以所以11vIv

10、IR1vO1vOvOR2G1G2VT-VOHOHTHTVRRVRRRV21221 )VV(RRRVVvTOHOHTHI 212THTHTV)RR(VRRRV212211 畫出該電路的電壓畫出該電路的電壓傳輸特性如右圖：傳輸特性如右圖：vOvI傳輸曲線傳輸曲線此電路稱為同相施密此電路稱為同相施密特觸發器。特觸發器。1vIvO施密特觸發器的邏輯符號：施密特觸發器的邏輯符號：VT-VT+VT+ - VT-稱為回差稱為回差vOvIVT-VT+傳輸曲線傳輸曲線反相施密特觸發器的反相施密特觸發器的電壓傳輸特性：電壓傳輸特性：邏輯符號：邏輯符號：1vIvO 波形變換?？梢詫⑦呇刈兓徛闹芷谛孕盘栕儞Q成矩形

11、脈沖。 脈沖整形。將不規則的電壓波形整形為矩形波。若適當增大回差電壓，可提高電路的抗干擾能力。 脈沖鑒幅。將一系列幅度不同的脈沖信號加到施密特觸發器輸入端的波形，只有那些幅度大于上觸發電平VT+的脈沖才在輸出端產生輸出信號。因此，通過這一方法可以選出幅度大于VT+的脈沖， 即對幅度可以進行鑒別三、施密特觸發器的應用三、施密特觸發器的應用(P317)VT+VT-vOvIVT-VT+傳輸曲線傳輸曲線【例】【例】反相施密特觸發器的傳輸特性如圖，畫出反相施密特觸發器的傳輸特性如圖，畫出輸出波形。輸出波形。tvItvO波形變換波形變換脈沖整形脈沖整形UiUUt0Uo0t脈沖鑒幅脈沖鑒幅小結小結基本要求：

12、基本要求：1. 了解了解555定時器工作原理。定時器工作原理。2. 掌握施密特觸發器的概念。掌握施密特觸發器的概念。3. 掌握掌握555定時器構成的施密特觸發器。定時器構成的施密特觸發器。作業作業（選做）（選做）：P356 自我檢測題自我檢測題（一）、（二）（一）、（二）vi【例【例1 1】由555構成的施密特觸發器如圖（P361題6.24）（1）當Vcc=12V,而且沒有外加控制電壓時，求VT+ 、 VT- 、 VT的值。（8V、 4V、 4V）vi【例【例1 1】由555構成的施密特觸發器如圖（P361題6.24）（2）當Vcc=9V, 外加控制電壓Vco=5V時，求VT+ 、 VT- 、

13、 VT的值。（5V、 2.5V、 2.5V ）vOvIVT-VT+傳輸曲線傳輸曲線【例【例3 3】反相施密特觸發器的輸入波形如圖，畫出反相施密特觸發器的輸入波形如圖，畫出輸出波形。（輸出波形。（P356自我檢測題二）自我檢測題二）1vIvOtvOtvIVT+VT- 波形變換。波形變換。可以將邊沿變化緩慢的周期性信號變換成矩形脈沖。 脈沖整形。脈沖整形。將不規則的電壓波形整形為矩形波。若適當增大回差電壓，可提高電路的抗干擾能力。 脈沖鑒幅。脈沖鑒幅。將一系列幅度不同的脈沖信號加到施密特觸發器輸入端的波形，只有那些幅度大于上觸發電平VT+的脈沖才在輸出端產生輸出信號。因此，通過這一方法可以選出幅度

14、大于VT+的脈沖， 即對幅度可以進行鑒別三、施密特觸發器的應用三、施密特觸發器的應用(P317)三、施密特觸發器的應用三、施密特觸發器的應用-波形變換波形變換三、施密特觸發器的應用三、施密特觸發器的應用-脈沖整形脈沖整形三、施密特觸發器的應用三、施密特觸發器的應用-脈沖鑒幅脈沖鑒幅P302頁頁 5.8 七進制計數器七進制計數器5.9 十進制的計數器十進制的計數器0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111/1/0/0/0/0/0/0/0/0/1/1/1/1/1/1/1Q3Q2Q1Q0/CP302頁頁 5.10Q

15、0Q1Q2Q3EPCP74161ETRDLDCD0D1D2D3CP計數輸入計數輸入11&進位輸出進位輸出00000001001000110100010101100111100010011010/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/1Q3Q2Q1Q0/C5.27 計數器的原始狀態轉換圖為計數器的原始狀態轉換圖為次態卡諾圖為：次態卡諾圖為：0001Q1Q0Q3Q2000111100101001001000011011010000111XXXX1001XXXXXXXX XXXX1010XXXX0000000111101n01n11n21n3QQQQ狀態方程為：狀態方程為：01031n00

16、13011n101202121n2012131n3QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ/0010001011011/10000000100100011011001111000100110101101111011001111/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/1/1Q3Q2Q1Q0/C/1基本要求：基本要求：1. 了解了解555定時器工作原理。定時器工作原理。2. 掌握施密特觸發器的概念。掌握施密特觸發器的概念。3. 掌握掌握555定時器構成的施密特觸發器。定時器構成的施密特觸發器?！?】內容內容回顧回顧1/3Vcc2/3Vcc555定時器的功能表定時器的功能表施密特觸發

17、器的特性和模擬電路中介紹的滯回施密特觸發器的特性和模擬電路中介紹的滯回比較器特性相同。可用于脈沖波形的整形。比較器特性相同?？捎糜诿}沖波形的整形。 6.3 施密特觸發器（施密特觸發器（P309） 輸入信號從低到高變化，輸入信號從低到高變化，引其輸出電平的跳變，對引其輸出電平的跳變，對應的輸入電壓（閾值電壓）應的輸入電壓（閾值電壓）和輸入信號從高到低變化，和輸入信號從高到低變化，引其輸出電平的跳變時的引其輸出電平的跳變時的閾值電壓不同。閾值電壓不同。 通過正反饋，使跳變點電通過正反饋，使跳變點電平沿口陡直。平沿口陡直。0VT+VT-vivovi一、一、 由由555構成的施密特觸發器構成的施密特觸

18、發器（P350）【 】內容內容回顧回顧846210.013Vccvivo5555vI1vI2VT+ 2/3VccVT 1 /3Vcc0VT+VT-vivo回差電壓回差電壓VT VT+ - VT 1 /3Vcc【 】內容內容回顧回顧邏輯符號：邏輯符號：1vIvO1vIvO【 】內容內容回顧回顧1.有穩態和暫穩態兩個不同的工作狀態。有穩態和暫穩態兩個不同的工作狀態。2.在外界觸發脈沖作用下，能從穩態翻轉到暫穩態在外界觸發脈沖作用下，能從穩態翻轉到暫穩態,但是但是 經過一定時間以后經過一定時間以后,又會自動返回原來的又會自動返回原來的 穩定穩定狀態。狀態。3.暫穩態維持時間的長短取決電路本身的參數，

19、與暫穩態維持時間的長短取決電路本身的參數，與觸發脈沖的寬度和幅度無關。觸發脈沖的寬度和幅度無關。 6.4 單穩態觸發器（單穩態觸發器（P319）穩定狀態穩定狀態穩定狀態穩定狀態暫穩態暫穩態由外界觸發由外界觸發自動返回自動返回一、一、 由由555構成的單穩態觸發器（構成的單穩態觸發器（P351）viRCviRC（1）vi=1時電路處于穩態時電路處于穩態,有有Q=0, vc=0 , vo=0。10通通0vc0viRC（1）vi=1時電路處于穩態時電路處于穩態,有有Q=0, vc=0 , vo=0。11vc100止止通通（1）vi=1時電路處于穩態時電路處于穩態,有有Q=0 , vc=0, vo=0

20、。Tvi13VCC0vo0TWTWvC023VCCtttVCCviRC（2）vi觸發（觸發（0）時處于暫穩態）時處于暫穩態,有有vc充電充電, vo=1。10通通0vc01止止10Tvi13VCC0vo0TWTWvC023VCCtttVCC（2）vi觸發（觸發（0）時處于暫穩態）時處于暫穩態,有有vc充電充電, vo=1。viRC（3）電路返回穩態）電路返回穩態,有有Q=0, vc=0 , vo=0。01vc100止止通通1Tvi13VCC0vo0TWTWvC023VCCtttVCC（3）電路返回穩態）電路返回穩態,有有Q=0, vc=0 , vo=0。viRCTvi13VCC0vo0TWvC

21、023VCCtttVCCviRCTvi13VCC0vo0TWvC023VCCtttVCCTvi13VCC0vo0TWTWvC023VCCtttVCC利用三要素法求利用三要素法求Tw。Tvi13VCC0vo0TWTWvC023VCCtttVCC,32)(,)(, 0)0(RCVTvvVvvCCWCTCCCC Tvi13VCC0vo0TWTWvC023VCCtttVCCRCRCvvvvRCTTCCCW1 . 13ln)()0()(ln 二、微分型單穩態觸發器（二、微分型單穩態觸發器（P319）在在vi正脈沖到來以前，電正脈沖到來以前，電路處于穩態，路處于穩態，vo是低電平。是低電平。00101二、

22、微分型單穩態觸發器二、微分型單穩態觸發器vi加正脈沖信號，電路進加正脈沖信號，電路進入暫穩態。入暫穩態。11010充電充電二、微分型單穩態觸發器二、微分型單穩態觸發器vi2充電到充電到VTH時，電路引時，電路引入正反饋，結束暫穩態。入正反饋，結束暫穩態。00101三、積分型單穩態觸發器三、積分型單穩態觸發器在在vi正脈沖到來以前正脈沖到來以前，vo1是高電平，是高電平，vo是高電是高電平，電路處于穩態。平，電路處于穩態。0111三、積分型單穩態觸發器三、積分型單穩態觸發器1001當當 vi 發生正跳變后發生正跳變后, vo1 跟著負跳變跟著負跳變;但但vA不能不能突變，突變，vo 立即下跳。立

23、即下跳。放電放電三、積分型單穩態觸發器三、積分型單穩態觸發器01當當 C放電到放電到VTH, vo 跳變，跳變，暫穩態結束暫穩態結束; vA繼續下繼續下降一直到降一直到0。01四、集成單穩態觸發器四、集成單穩態觸發器 單穩態觸發器的應用非常廣泛，因此生產了很單穩態觸發器的應用非常廣泛，因此生產了很多單片集成單穩觸發器，如多單片集成單穩觸發器，如74121、74123等。等。 按工作方式，集成單穩態觸發器分為不可重復按工作方式，集成單穩態觸發器分為不可重復觸發單穩和可重復觸發單穩兩種類型。觸發單穩和可重復觸發單穩兩種類型。 單穩態觸發器的應用多種多樣單穩態觸發器的應用多種多樣,如如:整形、定時、

24、整形、定時、延時、控制等等。延時、控制等等?；疽螅夯疽螅?. 理解單穩態觸發器的概念。理解單穩態觸發器的概念。3. 掌握掌握555定時器構成的單穩態觸發器定時器構成的單穩態觸發器的工作原理及其參數。的工作原理及其參數。作業：作業：P358 6.8 P361 6.27 多諧振蕩器即矩形波發生器，是一種自激振多諧振蕩器即矩形波發生器，是一種自激振蕩電路，可以由分立元件構成，也可以由集蕩電路，可以由分立元件構成，也可以由集成電路構成。成電路構成。 6.5 多諧振蕩器多諧振蕩器一、一、 由由555構成的多諧振蕩器（構成的多諧振蕩器（P352）R1CR2一、一、 由由555構成的多諧振蕩器（構成

25、的多諧振蕩器（P351）R1CR2vc13VCCvo0T123VCCttVCCT2止止一、一、 由由555構成的多諧振蕩器（構成的多諧振蕩器（P351）R1CR2vc13VCCvo0T123VCCttVCCT2通通48762315CVCCR1R2555vo0.01vc2ln)(3231ln)()()0()(ln)(2121211CRRVccVccVccVccCRRvvvvCRRTTCCC vc13VCCvo0T123VCCttVCCT2vc13VCCvo0T123VCCttVCCT248762315CVCCR1R2555vo0.01vc2ln310320ln)()0()(ln2222CRVcc

26、VccCRvvvvCRTTCCC vc13VCCvo0T123VCCttVCCT248762315CVCCR1R2555vo0.01vcTTqTfCRRTTT1212112ln)2( vc13VCCvo0T123VCCttVCCT248762315CVCCR1R2555vo0.01vc二、對稱式多諧振蕩器（二、對稱式多諧振蕩器（P328）vi1vO1vO2vi2由于某種原因使vi1微小跳變二、對稱式多諧振蕩器（二、對稱式多諧振蕩器（P328）vi2vO2vO1vi1C1充電， C2放電1001二、對稱式多諧振蕩器（二、對稱式多諧振蕩器（P328）vi1vO1vO2vi2C1放電， C2充電01

27、10三、用施密特觸發器構成的多諧振蕩器（三、用施密特觸發器構成的多諧振蕩器（P338）0VT+VT-vivo四、石英晶體多諧振蕩器（四、石英晶體多諧振蕩器（P339）四、石英晶體多諧振蕩器（四、石英晶體多諧振蕩器（P339）四、石英晶體多諧振蕩器（四、石英晶體多諧振蕩器（P339）常用晶振常用晶振:32768Hz=215Hz4.194304MHz=223Hz84762351555A0.01CR1AR2A847623155550.01CR1BR2BRdUo18Uo25UCCUo1Uo2(a)(b)B用兩個多諧振蕩器可以組成如圖的模擬聲響電路用兩個多諧振蕩器可以組成如圖的模擬聲響電路五、多諧振蕩器的應用五、多諧振蕩器的應用48162357R1C555uoVCCR21R28S8S1 簡易電子琴就是通過改變簡易電子琴就是通過改變R2 的阻值來改變的阻值來改變輸出方波的周期輸出方波的周期 , 使外接的喇叭發出不同的音使外接的喇叭發出不同的音