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第六章 脉冲波形的产生和整形
§6-1单稳态触发器
§6-3施密特触发器
§6-4 555定时器
§6-2多谐振荡器
概述
获取矩形脉冲波形（时钟）的途径有两种：
2、用整形电路把已有的周期性变化的波形整形产生
1、用多谐振荡器直接产生
矩形脉冲波形的整形电路——施密特触发器、单稳态触发器。
用门电路可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。
用555定时器也可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。
§ 6-1 单稳态触发器
6-1-1 特点和用途
一、特点
1、开机（接通电源），电路出现稳态。
2、外加触发信号，电路翻转为暂态。
暂态维持一段时间，自动返回稳态
3、暂态维持时间的长短，只和电路参数有关，与触发信号的幅度、电源电压的高低无关。
二、用途
1、整形→输出矩形波。
2、定时→输出一定宽度的矩形波。
3、延时→将输入信号延长一定时间后输出。
6-1-2 几种类型的单稳态触发器
一、门电路组成单稳态触发器（微分型）
1、组成
（用CMOS或非门）
2、工作原理（用正窄脉冲触发）
UI
UO1
UI2
UO
说 明
接通VDD
不触发
VDD
UOL
0
0
1
1
0
稳态：UO=0
C中无电荷
触发
1
0
0
1
暂态：UO=1
C充电
UI2↑
↑=VTH
0
0
0
1
1
0
返回稳态：UO=0
C放电
UI2↓
①
↓=VDD
0
0
0
1
1
0
恢复为起始稳态
C中无电荷
注释①：此时的逻辑电平“1”，
对应的电位为（VDD+）V。
UI
UO1
UI2
UO
UI，
≥1
≥1
VDD
C
R
G1
G2
UI，
总之：
不触发：UO=0，C中无电荷
触发：UO=1
C充电：返回 UO=0
C放电：恢复为起始稳态，UO=0， C中无电荷
*3、电压波形（了解）
t
UI
VTH
t
UO1
t
UI2
t
UO
* 为了保证触发时间极短，
通常在UI端加RC微分电路：
≥1
G1
UO1
Cd
Rd
UI
Ud
t
UI
t
Ud
t
UO
VDD+
注意；第二次触发必须在第一次触发稳定之后进行。
电压波形
4、输出脉宽 TW 和幅度 UOm
VTH
t
UI2
t
UO
TW
根据一阶RC电路暂态过程中，
求任意变量的一般公式：
可得：
t
τ
A(t)=A(∞)+[ A(0+)-A(∞)] e
A(∞) -
A(∞) -
t =τln —————
从波形图中看出，TW是C充电使UI2从0上升到VTH对应的时间，
UI2(∞)=VDD ,
UI2(0+)=0,
1
2
UI2(TW)=VTH = VDD ,
τ≈RC
TW = RC ln
1
VDD - 0
VDD - VDD
2
Uom = UOH -UOL ≈VDD
1）求TW
2）求Uom
= RC ln2
A(0+)
A(t)
所以：
= RC
5、分辨时间 Td
Td是指在保证电路正常工作的前提下，两个相邻触发脉冲之间，允许的最小时间间隔。
VTH
t
UI2
t
UO
TW
Tre
Td
由波形图知： Td = TW + Tre
TW：输出脉冲的宽度
Tre ：恢复时间，即 C放电达稳定值VDD所需的时间 T放。
RO N
D1
G2
G1
R
- +
VDD
C
由放电回路知：
放电回路
（D1是G2 门输入保护电路中的二极管。）
Tre =T放= (3~5)(RON +R//rD)C
当D1的等效电阻rD远远小于RON 和R时，
Tre =T放 ≈ (3~5)RON C
单稳态触发起除了微分型还有积分型，这里不作介绍
二 集成单稳态触发器
1、不可重复触发
触发进入暂稳态时，再加触发脉冲无效
t
UI
TW
UO
t
2、可重复触发
触发进入暂稳态时，再次触发有效，输出脉冲可再维持一个脉宽。
t
UI
UO
t
TW
常用74121，74221，74LS221等都是不可重复触发的单稳态触发器。
其中，74121的电路符号如图：
Cext
Rext
Cext
Uo
Rint
Vcc
GND
B
A2
A1
Uo
3
4
5
1
6
7
10
11
9