1、 第十章第十章 脈沖單元電路脈沖單元電路 從廣義上說，凡是不具有連續正弦從廣義上說，凡是不具有連續正弦 形狀的信號都可形狀的信號都可稱為脈沖信號，如矩形波、三角波、鋸齒波等。稱為脈沖信號，如矩形波、三角波、鋸齒波等。 脈沖單元電路脈沖單元電路就是用來產生、變換、整形脈沖信號就是用來產生、變換、整形脈沖信號的電路。的電路。 脈沖單元電路的組成有三種形式：脈沖單元電路的組成有三種形式： 由由分立元件分立元件（三極管、（三極管、R、L、C器件）組成。器件）組成。（不講）（不講） 由集成由集成邏輯門邏輯門及及R、L、C器件組成。器件組成。 由由專用集成電路專用集成電路及及R、L、C器件組成。器件組成。

2、 脈沖單元電路的主要形式為：脈沖單元電路的主要形式為： 施密特觸發器施密特觸發器 單穩態觸發器單穩態觸發器 多諧振蕩器多諧振蕩器第一節第一節 分立元件脈沖單元電路（自學）分立元件脈沖單元電路（自學） 由于課時有限，這一節的內容我們不講了。同學由于課時有限，這一節的內容我們不講了。同學們有時間自己看一下。們有時間自己看一下。 用分立元件構成脈沖單元電路是脈沖電路的基礎，用分立元件構成脈沖單元電路是脈沖電路的基礎，在實際應用中經常有用分立元件構成脈沖電路的例子。在實際應用中經常有用分立元件構成脈沖電路的例子。 分立元件脈沖電路中，三極管基本上是作為反相分立元件脈沖電路中，三極管基本上是作為反相器來

3、使用的，通常都構成正反饋耦合回路，完成不同器來使用的，通常都構成正反饋耦合回路，完成不同的功能。的功能。 第二節第二節 集成門構成的脈沖單元電路集成門構成的脈沖單元電路 1、用兩級、用兩級CMOS反相器構成的施密特觸發器反相器構成的施密特觸發器 下面我們分析該施密特觸發器的工作特點。下面我們分析該施密特觸發器的工作特點。 通過上述分析，我們得到了施密特觸發器發生翻轉通過上述分析，我們得到了施密特觸發器發生翻轉時的觸發電平。我們發現時的觸發電平。我們發現從從0到到1的觸發電平的觸發電平V+不等于不等于從從1到到0的觸發電平的觸發電平V-， V+ V- 這就是施密特觸發器的特點：這就是施密特觸發器

4、的特點： “對于正向和負向增長的輸入信號，電路具有不同對于正向和負向增長的輸入信號，電路具有不同的閾值電平。的閾值電平。” 我們把我們把VT+和和VT-之差稱為回差電壓之差稱為回差電壓Vd= VT+ - VT- 2、用、用TTL門構成的施密特觸發器門構成的施密特觸發器 與與CMOS的分析方法類似，這里就不再詳細推導了。的分析方法類似，這里就不再詳細推導了。其中二極管的作用是抬高其中二極管的作用是抬高VI使使G1導通的電壓，也可以保導通的電壓，也可以保證回差不小于閾值電壓。證回差不小于閾值電壓。 施密特電路的特性也稱為滯回特性、滯后特性。施密特電路的特性也稱為滯回特性、滯后特性。 3、集成施密特

5、觸發器、集成施密特觸發器 施密特觸發器作為一種對輸入信號的處理方式，一施密特觸發器作為一種對輸入信號的處理方式，一般與反相器，與非門串聯使用。構成具有施密特觸發器般與反相器，與非門串聯使用。構成具有施密特觸發器輸入的反相器和與非門等。輸入的反相器和與非門等。 常用的常用的CMOS施密特反相器芯片有施密特反相器芯片有40106，與非門有，與非門有14093。 常用的常用的TTL施密特反相器有施密特反相器有LS14，與非門有，與非門有LS132。 內部電路自己看一下，總的特點仍然是當輸入正向內部電路自己看一下，總的特點仍然是當輸入正向增長時使其門檻較高，增長時使其門檻較高，VT+較大；負向增長時門

6、檻自動較大；負向增長時門檻自動降低，使降低，使VT-較小。較小。 我們可以通過下面的數值表，了解我們可以通過下面的數值表，了解CMOS和和TTL電電路的工作電壓和回差范圍。路的工作電壓和回差范圍。 二、集成門構成的二、集成門構成的單穩態觸發器單穩態觸發器 前幾章我們學過的觸發器，都叫雙穩態觸發器，因前幾章我們學過的觸發器，都叫雙穩態觸發器，因為它們都有兩個穩定的狀態。我們可以任意改變它們的為它們都有兩個穩定的狀態。我們可以任意改變它們的狀態，而我們希望它們保持不變時，它們可以穩定地保狀態，而我們希望它們保持不變時，它們可以穩定地保持。持。 單穩態觸發器就不同了，當我們通過觸發信號使它單穩態觸發

7、器就不同了，當我們通過觸發信號使它們產生翻轉后，它們不能一直保持下去，而是在一定時們產生翻轉后，它們不能一直保持下去，而是在一定時間后，又回到原先的狀態。間后，又回到原先的狀態。 利用單穩態觸發器，我們可以制作出許多有用的電利用單穩態觸發器，我們可以制作出許多有用的電路，如自動樓道燈、自動門、自動沖水器等。路，如自動樓道燈、自動門、自動沖水器等。 單穩態平時所處的狀態稱為常態，觸發后暫時經歷單穩態平時所處的狀態稱為常態，觸發后暫時經歷的狀態叫暫態。的狀態叫暫態。 下面我們對單穩態電路進行分析。下面我們對單穩態電路進行分析。 1、 微微 分分 型型 R1應較大應較大 R應較小應較小 大于大于2.

8、5k 64 R 910 分析：（分析：（1）穩態穩態 VI=1，無論，無論V02為為1為為0，最終結果：，最終結果： V01=0 V02=1 電容電容C放空放空 （2）暫態暫態 VI=0 負脈沖開始，負脈沖開始，V1跟隨跟隨=0，V01=1V2跟隨跟隨=1，V02翻轉翻轉=0，暫態開始。此后，暫態開始。此后V01沿沿R、C充充電，電，V2逐漸下降，最終逐漸下降，最終V02=1，恢復穩態值，暫態結束。，恢復穩態值，暫態結束。（3）恢復期）恢復期 此時此時V01不為不為0，要使其，要使其=0，才真正回常態。，才真正回常態。 各時刻各點電各時刻各點電壓值的推導見書。壓值的推導見書。 各點電壓波形各點

9、電壓波形 負沿觸發負沿觸發見右圖。見右圖。 微分型指微分型指R、C的為微分連接。的為微分連接。 輸入端的輸入端的C1和和R1也是微分電路，也是微分電路，其作用是使其作用是使V1在觸在觸發后能夠回高，與發后能夠回高，與VI低電平寬度無關。低電平寬度無關。2、積分型、積分型單穩態觸發器單穩態觸發器 將將R、C接為積分接為積分方式，就構成積分型方式，就構成積分型 正沿觸發正沿觸發單穩態觸發器。單穩態觸發器。 3、用施密特觸發器構成單穩態觸發器、用施密特觸發器構成單穩態觸發器 利用施密特觸發器的回差，產生暫態脈沖寬度。利用施密特觸發器的回差，產生暫態脈沖寬度。 4、暫態脈寬、暫態脈寬TW的計算的計算

10、暫態的持續時間是由RC充放電回路決定的。假設 暫態起始時刻的電壓為V（0+）， 暫態結束時刻的電壓為V（TW）， 充放電的最終電壓為V（）。則 V（ ） V（0+） TW = RC ln V（ ） V（TW） 三、集成單穩態觸發器三、集成單穩態觸發器 無論是無論是TTL電路，還是電路，還是CMOS電路，都有一些現成的電路，都有一些現成的單穩態觸發器芯片。如單穩態觸發器芯片。如LS121、LS221非可重復觸發型、非可重復觸發型、LS122、LS123、MC14538可重復觸發型。可重復觸發型。 什么是可重復觸發和非可重復觸發呢？什么是可重復觸發和非可重復觸發呢？ 非可重復觸發非可重復觸發的單穩

11、態觸發一經觸發進入暫態后，不的單穩態觸發一經觸發進入暫態后，不再響應新的觸發，直到本次暫態結束，才能再次觸發。再響應新的觸發，直到本次暫態結束，才能再次觸發。暫態不能重疊，暫態不能重疊，“一次算一次一次算一次”。 可重復觸發可重復觸發的單穩態觸發一經觸發進入暫態后，任何的單穩態觸發一經觸發進入暫態后，任何時候再次觸發，重新進入暫態。時候再次觸發，重新進入暫態。“隨時重來隨時重來”。 集成單穩態觸發器雖然各不相同，但基本形式是一集成單穩態觸發器雖然各不相同，但基本形式是一樣的：樣的： 外接定時元件電容外接定時元件電容C，電阻，電阻R（有的內含電阻）。（有的內含電阻）。 觸發信號的形式可以有多種，

12、正沿觸發、負沿觸發觸發信號的形式可以有多種，正沿觸發、負沿觸發 具有兩個對稱互補輸出端具有兩個對稱互補輸出端 Q 和和 /Q 上述集成單穩態觸發器的定時周期通常在幾十納秒上述集成單穩態觸發器的定時周期通常在幾十納秒到數百毫秒之間。到數百毫秒之間。 四、集成門構成的多諧振蕩器四、集成門構成的多諧振蕩器 多諧振蕩器又稱無穩態振蕩器，它也有兩個狀態，多諧振蕩器又稱無穩態振蕩器，它也有兩個狀態，但它不能穩定于任何一個狀態，而是在兩者之間來回但它不能穩定于任何一個狀態，而是在兩者之間來回轉換，所以它的輸出不會是恒高或恒低，而是矩形波。轉換，所以它的輸出不會是恒高或恒低，而是矩形波。 所以多諧振蕩器常常作

13、為方波發生器。所以多諧振蕩器常常作為方波發生器。 1、電容正反饋多諧振蕩器、電容正反饋多諧振蕩器 VDD GND GND VDD 兩個暫態時間的計算：兩個暫態時間的計算： 仍然是根據仍然是根據RC充放電的標準公式來計算：充放電的標準公式來計算： Vd（最終） Vd（暫態開始） TW = RC ln Vd（ 最終） Vd（暫態結束） 對放電周期對放電周期： Vd（ 最終）最終）= 0.3vVd（暫態開始）（暫態開始）= 4.3v Vd（暫態結束）（暫態結束）= 1.4v 對充電周期對充電周期： Vd（ 最終）最終）= 3.6vVd（暫態開始）（暫態開始）= -1.8v Vd（暫態結束）（暫態結束）= 1.4v 2、晶體穩頻的多諧振蕩器、晶體穩頻的多諧振蕩器 晶體具有極高的頻率穩定性，當外接信號的振蕩頻率晶體具有極高的頻率穩定性，當外接信號的振蕩頻率與晶體的固有頻率一致時，它的電抗值很小；稍有偏離則與晶體的固有頻率一致時，它的電抗值很小；稍有偏離則迅速增大。因此利用晶體作為反饋回路，可以得到很高的迅速增大。因此利用晶體作為反饋回路，可以得到很高的頻率穩定性。頻率穩定性。 電源電壓、溫度變化對晶體振蕩器影響較小。電源電壓、溫度變化對晶體振蕩器影響較小。 3、由施密特觸發器構成的多諧振蕩器、由施密特觸發器構成的多諧振蕩器 第三節第三節 555定時器及其應用定時器及其應用 555定