D触发器原理-D触发器电路图

边沿D 触发器:

负跳沿触发的主从触发器工作时，在正跳沿前加入输入信号。如果在CP 高电平期间输入端出现干扰信号，那么就有可能使触发器的状态出错。而边沿触发器允许在CP 触发沿来到前一瞬间加入输入信号。这样，输入端受干扰的时间大大缩短，受干扰的可能性就降低了。边沿D触发器也称为维持-阻塞边沿D触发器。电路结构: 该触发器由6个与非门组成，其中G1和G2构成基本RS触发器。

D触发器工作原理:

SD 和RD 接至基本RS 触发器的输入端，分别是预置和清零端，低电平有效。当SD=0且RD=1时,不论输入端D为何种状态，都会使Q=1，Q=0，即触发器置1；当SD=1且RD=0时，触发器的状态为0,SD和RD通常又称为直接置1和置0端。我们设它们均已加入了高电平，不影响电路的工作。工作过程如下：

1.CP=0时，与非门G3和G4封锁，其输出Q3=Q4=1，触发器的状态不变。同时，由于Q3至Q5和Q4至Q6的反馈信号将这两个门打开，因此可接收输入信号D，Q5=D，Q6=Q5=D。

2.当CP由0变1时触发器翻转。这时G3和G4打开，它们的输入Q3和Q4的状态由G5和G6的输出状态决定。Q3=Q5=D，Q4=Q6=D。由基本RS触发器的逻辑功能可知，Q=D。

3.触发器翻转后，在CP=1时输入信号被封锁。这是因为G3和G4打开后，它们的输出Q3和Q4的状态是互补的,即必定有一个是0，若Q3为0，则经G3输出至G5输入的反馈线将G5封锁，即封锁了D通往基本RS 触发器的路径；该反馈线起到了使触发器维持在0状态和阻止触发器变为1状态的作用,故该反馈线称为置0维持线,置1阻塞线。Q4为0时，将G3和G6封锁，D端通往基本RS触发器的路径也被封锁。Q4输出端至G6反馈线起到使触发器维持在1状态的作用，称作置1维持线；Q4输出至G3输入的反馈线起到阻止触发器置0的作用,称为置0阻塞线。因此，该触发器常称为维持-阻塞触发器。总之，该触发器是在CP正跳沿前接受输入信号，正跳沿时触发翻转，正跳沿后输入即被封锁,三步都是在正跳沿后完成，所以有边沿触发器之称。与主从触发器相比,同工艺的边沿触发器有更强的抗干扰能力和更高的工作速度。功能描述

2.特征方程 Qn+1=D

3状态转移图

脉冲特性:

1.建立时间:由下图维持阻塞触发器的电路可见,CP信号是加到门G3和G4上的,因而在CP上升沿到达之前门G5和G6输出端的状态必须稳定地建立起来。输入信号到达D端以后，要经过一级门电路的传输延迟时间G5的输出状态才能建立起来,而G6的输出状态需要经过两级门电路的传输延迟时间才能建立,因此D端的输入信号必须先于CP的上升沿到达，而且建立时间应满足： tset≥2tpd。

2.保持时间：由下图可知，为实现边沿触发,应保证CP=1期间门G6的输出状态不变,不受D端状态变化的影响。为此，在D=0的情况下，当CP上升沿到达以后还要等门G4输出的低电平返回到门G6的输入端以后,D 端的低电平才允许改变。因此输入低电平信号的保持时间为tHL≥tpd。在 D=1的情况下，由于CP上升沿到达后G3的输出将G4封锁，所以不要求输入信号继续保持不变,故输入高电平信号的保持时间tHH=0。

3.传输延迟时间：由图工作波形图不难推算出，从CP上升沿到达时开始计算,输出由高电平变为低电平的传输延迟时间tPHL和由低电平变为高电平的传输延迟时间tPLH分别是:tPHL=3tpd tPLH=2tpd

维持和阻塞D触发器的电路和动态波形

4.最高时钟频率：为保证由门G1～G4组成的同步RS触发器能可靠地翻转，CP高电平的持续时间应大于 tPHL,时钟信号高电平的宽度tWH应大于tPHL。而为了在下一个CP上升沿到达之前确保门G5和G6新的输出电平得以稳定地建立，CP低电平的持续时间不应小于门G4的传输延迟时间和tset之和，即时钟信号低电平的宽度tWL≥tset+tpd，因此得到:

在实际集成触发器中，每个门传输时间是不同的，并且作了不同形式的简化，因此上面讨论的结果只是一些定性的物理概念。其真实参数由实验测定。

综上所述，对边沿D触发器归纳为以下几点：

1.边沿D触发器具有接收并记忆信号的功能，又称为锁存器；

2.边沿D触发器属于脉冲触发方式；

3.边沿D触发器不存在约束条件和一次变化现象，抗干扰性能好，工作速度快

施密特触发器工作原理

使用ＣＭＯＳ集成电路需注意的几个问题集成电路按晶体管的性质分为ＴＴＬ和ＣＭＯＳ两大类，ＴＴＬ以速度见长，ＣＭＯＳ以功耗低而著称，其中ＣＭＯＳ电路以其优良的特性成为目前应用最广泛的集成电路。在电子制作中使用ＣＭＯＳ集成电路时，除了认真阅读产品说明或有关资料，了解其引脚分布及极限参数外，还应注意以下几个问题：１、电源问题（１）ＣＭＯＳ集成电路的工作电压一般在３－１８Ｖ，但当应用电路中有门电路的模拟应用（如脉冲振荡、线性放大）时，最低电压则不应低于４．５Ｖ。由于ＣＭＯＳ集成电路工作电压宽，故使用不稳压的电源电路ＣＭＯＳ集成电路也可以正常工作，但是工作在不同电源电压的器件，其输出阻抗、工作速度和功耗是不相同的，在使用中一定要注意。（２）ＣＭＯＳ集成电路的电源电压必须在规定围，不能超压，也不能反接。因为在制造过程中，自然形成许多寄生二极管，如图１所示为反相器电路，在正常电压下，这些二极管皆处于反偏，对逻辑功能无影响，但是由于这些寄生二极管的存在，一旦电源电压过高或电压极性接反，就会使电路产生损坏。２、驱动能力问题ＣＭＯＳ电路的驱动能力的提高，除选用驱动能力较强的缓冲器来完成之外，还可将同一个芯片几个同类电路并联起来提高，这时驱动能力提高到Ｎ倍（Ｎ为并联门的数量）。如图２所示。３、输入端的问题（１）多余输入端的处理。ＣＭＯＳ电路的输入端不允许悬空，因为悬空会使电位不定，破坏正常的逻辑关系。另外，悬空时输入阻抗高，易受外界噪声干扰，使电路产生误动作，而且也极易造成栅极感应静电而击穿。所以“与”门，“与非”门的多余输入端要接高电平，“或”门和“或非”门的多余输入端要接低电平。若电路的工作速度不高，功耗也不需特别考虑时，则可以将多余输入端与使用端并联。（２）输入端接长导线时的保护。在应用中有时输入端需要接长的导线，而长输入线必然有较大的分布电容和分布电感，易形成ＬＣ振荡，特别当输入端一旦发生负电压，极易破坏ＣＭＯＳ中的保护二极管。其保护办法为在输入端处接一个电阻，如图３所示，Ｒ＝ＶＤＤ／１ｍＡ。（３）输入端的静电防护。虽然各种ＣＭＯＳ输入端有抗静电的保护措施，但仍需小心对待，在存储和运输中最好用金属容器或者导电材料包装，不要放在易产生静电高压的化工材料或化纤织物中。组装、调试时，工具、仪表、工作台等均应良好接地。要防止操作人员的静电干扰造成的损坏，如不宜穿尼龙、化纤衣服，手或工具在接触集成块前最好先接一下地。对器件引线矫直弯曲或人工焊接时，使用的设备必须良好接地。（４）输入信号的上升和下降时间不易过长，否则一方面容易造成虚假触发而导致器件失去正常功能，另一方面还会造成大的损耗。对于７４ＨＣ系列限于０．５ｕｓ以。若不满足此要求，需用施密特触发器件进行输入整形，整形电路如图４所示。（５）ＣＭＯＳ电路具有很高的输入阻抗，致使器件易受外界干扰、冲击和静电击穿，所以为了保护ＣＭＯＳ管的氧化层不被击穿，一般在其部输入端接有二极管保护电路，如图５所示。其中Ｒ约为１．５－２．５ＫΩ。输入保护网络的引入使器件的输入阻抗有一定下降，但仍在１０８Ω以上。这样也给电路的应用带来了一些限制：（Ａ）输入电路的过流保护。ＣＭＯＳ电路输入端的保护二极管，其导通时电流容限一般为１ｍＡ在可能出现过大瞬态输入电流（超过１０ｍＡ）时，应串接输入保护电阻。例如，当输入端接的信号，其阻很小、或引线很长、或输入电容较大时，在接通和关断电源时，就容易产生较大的瞬态输入电流，这时必须接输入保护电阻，若ＶＤＤ＝１０Ｖ，则取限流电阻为１０ＫΩ即可。（Ｂ）输入信号必须在ＶＤＤ到ＶＳＳ之间，以防二极管因正向偏置电流过大而烧坏。因此在

正反相施密特触发器电路的工作原理详解

正反相施密特触发器电路的工作原理详解什么叫触发器施密特触发电路（简称）是一种波形整形电路，当任何波形的信号进入电路时，输出在正、负饱和之间跳动，产生方波或脉波输出。不同于比较器，施密特触发电路有两个临界电压且形成一个滞后区，可以防止在滞后范围内之噪声干扰电路的正常工作。如遥控接收线路，传感器输入电路都会用到它整形。施密特触发器一般比较器只有一个作比较的临界电压，若输入端有噪声来回多次穿越临界电压时，输出端即受到干扰，其正负状态产生不正常转换，如图1所示。图1 (a)反相比较器 (b)输入输出波形施密特触发器如图2 所示，其输出电压经由R1、R2分压后送回到运算放大器的非反相输入端形成正反馈。因为正反馈会产生滞后（Hysteresis）现象，所以只要噪声的大小在两个临界电压（上临界电压及下临界电压）形成的滞后电压范围内，即可避免噪声误触发电路，如表1 所示图2 (a)反相斯密特触发器 (b)输入输出波形

表1 反相施密特触发器电路如图2 所示，运算放大器的输出电压在正、负饱和之间转换: νO= ±Vsat。输出电压经由R1 、R2分压后反馈到非反相输入端：ν+= βνO，其中反馈因数= 当νO为正饱和状态（+Vsat）时，由正反馈得上临界电压当νO为负饱和状态（- Vsat）时，由正反馈得下临界电压 V TH与V TL之间的电压差为滞后电压：2R1 图3 (a)输入、输出波形 (b)转换特性曲线输入、输出波形及转换特性曲线如图3(b)所示。

当输入信号上升到大于上临界电压V TH时，输出信号由正状态转变为负状态即：νI ＞V TH→νo = - Vsat 当输入信号下降到小于下临界电压V TL时，输出信号由负状态转变为正状态即：νI ＜V TL→νo = + Vsat 输出信号在正、负两状态之间转变，输出波形为方波。非反相施密特电路图4 非反相史密特触发器非反相施密特电路的输入信号与反馈信号均接至非反相输入端，如图4所示。由重迭定理可得非反相端电压反相输入端接地：ν-= 0，当ν+ = ν- = 0时的输入电压即为临界电压。将ν+ = 0代入上式得整理后得临界电压当νo为负饱和状态时，可得上临界电压当νo为正饱和状态时，可得下临界电压， V TH与V TL之间的电压差为滞后电压：

施密特触发器详解

施密特触发器电路及工作原理详解什么叫触发器施密特触发电路（简称）是一种波形整形电路，当任何波形的信号进入电路时，输出在正、负饱和之间跳动，产生方波或脉波输出。不同于比较器，施密特触发电路有两个临界电压且形成一个滞后区，可以防止在滞后范围内之噪声干扰电路的正常工作。如遥控接收线路，传感器输入电路都会用到它整形。施密特触发器一般比较器只有一个作比较的临界电压，若输入端有噪声来回多次穿越临界电压时，输出端即受到干扰，其正负状态产生不正常转换，如图1所示。图1 (a)反相比较器(b)输入输出波形

施密特触发器如图2 所示，其输出电压经由R1、R2分压后送回到运算放大器的非反相输入端形成正反馈。因为正反馈会产生滞后（Hysteresis）现象，所以只要噪声的大小在两个临界电压（上临界电压及下临界电压）形成的滞后电压范围内，即可避免噪声误触发电路，如表1 所示图2 (a)反相斯密特触发器 (b)输入输出波形

表1施密特触发器的滞后特性反相施密特触发器电路如图2 所示，运算放大器的输出电压在正、负饱和之间转换: νO = ±Vsat 。输出电压经由R1 、R2 分压后反馈到非反相输入端：ν+= βνO ，其中反馈因数= 当νO 为正饱和状态（+Vsat ）时，由正反馈得上临界电压当νO 为负饱和状态（- Vsat ）时，由正反馈得下临界电压 V TH 与V TL 之间的电压差为滞后电压： 2R1

图3 (a)输入、输出波形 (b)转换特性曲线输入、输出波形及转换特性曲线如图3(b)所示。当输入信号上升到大于上临界电压V TH时，输出信号由正状态转变为负状态即：νI ＞V TH→νo = - Vsat 当输入信号下降到小于下临界电压V TL时，输出信号由负状态转变为正状态即：νI ＜V TL→νo = + Vsat

施密特触发器设计

施密特触发器设计成绩评定表学生姓名班级学号专业课程设计题目评语组长签字: 成绩日期 20 年月日 I 课程设计任务书学院专业电子科学与技术学生姓名班级学号课程设计题目施密特触发器设计实践教学要求与任务: 完成施密特触发器电路设计。 (1)电路面积最优; (2)注意设计CMOS工艺实现; (3)回差不限; (4)输出状态切换时间0.1ns; (5)采用gpdk0.18 通用工艺模型库; (6)完成全部流程:设计规范文档、原理图输入、功能仿真、基本单元版图、整体版图、物理验证等。工作计划与进度安排: 第 1-2 天:讲解题目，准备参考资料，检查、调试实验软硬件，进入设计环境，开始设计方案和验证方案的准备;

第3 天:完成设计与验证方案，经指导老师验收后进入模块电路设计; 第4-5 天:完成电路设计，并完成功能仿真; 第 6 天:单元版图设计并物理验证 ; 第7-8 天:布局布线，完成版图; 第9 天:物理验证、后仿真，修改设计; 第10 天:整理设计资料，验收合格后进行答辩。指导教师: 专业负责人: 学院教学副院长: 201 年月日 201 年月日 201 年月日 II 摘要施密特触发器(Schmitt Trigger)是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。利用它所具有的电位触发特性，可以进行脉冲整形，把边沿不够规则的脉冲整形为边沿陡峭的矩形脉冲;通过它可以进行波形变换，把正弦波变换成矩形波;另一个重要用途就是进行信号幅度鉴别，只要信号幅度达到某一设定值，触发器就翻转。本次课程设计是在cadence公司的全定制平台IC5141下，完成了施密特触发器的全定制电路设计。根据施密特触发器在性能上的特点以及设计要求，采用180nmpdk工艺库并用CMOS工艺实现。实现施密特触发器的关键是反馈电路的构建，最简单的方法是采用电阻反馈的方式。首先，根据电路图进行原理图的绘制，然后进行电路测试。在版图部分要对N管和P管进行例化。最后，进行DRC和LVS验证。 IC5141工具主要包括集成平台design frame work II、原理图编辑工具virtuoso schematic editor、仿真工具spectre、版图编辑工具virtuoso layout editor、以及物理验证工具diva。关键字:施密特触发器;全定制;物理验证; III

施密特触发器原理图解详细分析

施密特触发器原理图解详细分析重要特性：施密特触发器具有如下特性：输入电压有两个阀值VL、VH，VL 施密特触发器通常用作缓冲器消除输入端的干扰。施密特波形图施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。门电路有一个阈值电压，当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。它是一种阈值开关电路，具有突变输入——输出特性的门电路。这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起的输出电压的改变。利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。输入的信号只要幅度大于vt+，即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。当输入电压由低向高增加，到达V+时，输出电压发生突变，而输入电压Vi由高变低，到达V-，输出电压发生突变，因而出现输出电压变化滞后的现象，可以看出对于要求一定延迟启动的电路，它是特别适用的. 从传感器得到的矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。当传输线上的电容较大时，波形的上升沿将明显变坏；当传输线较长，而且接受端的阻抗与传输线的阻抗不匹配时，在波形的上升沿和下降沿将产生振荡现象；当其他脉冲信号通过导线间的分布电容或公共电源线叠加到矩形脉冲信号时，信号上将出现附加的噪声。无论出现上述的那一种情况，都可以通过用施密特反相触发器整形而得到比较理想的矩形脉冲波形。只要施密特触发器的vt+和vt-设置得合适，均能受到满意的整形效果。施密特触发器的应用

施密特触发器电路原理

施密特触发器电路原理什么叫触发器?施密特触发电路是一种波形整形电路，当任何波形的信号进入电路时，输出在正、负饱和之间跳动，产生方波或脉波输出。不同于比较器，施密特触发电路有两个临界电压且形成一个滞后区，可以防止在滞后范围内之噪声干扰电路的正常工作。如遥控接收线路，传感器输入电路都会用到它整形。施密特触发器:一般比较器只有一个作比较的临界电压，若输入端有噪声来回多次穿越临界电压时，输出端即受到干扰，其正负状态产生不正常转换，如图1所示。新艺图库图1 (a)反相比较器(b)输入输出波形施密特触发器如图2 所示，其输出电压经由R1、R2分压后送回到运算放大器的非反相输入端形成正反馈。因为正反馈会产生滞后（Hysteresis）现象，所以只要噪声的大小在两个临界电压（上临界电压及下临界电压）形成的滞后电压范围内，即可避免噪声误触发电路，如表1 所示

图2 (a)反相斯密特触发器 (b)输入输出波形表1施密特触发器的滞后特性反相施密特触发器电路如图2 所示，运算放大器的输出电压在正、负饱和之间转换: νO= ±Vsat。输出电压经由R1 、R2分压后反馈到非反相输入端：ν+= βνO，

其中反馈因数= 当νO为正饱和状态（+Vsat）时，由正反馈得上临界电压（- Vsat）时，由正反馈得下临界电压当νO为负饱和状态

V TH与V TL之间的电压差为滞后电压：2R1 图3 (a)输入、输出波形 (b)转换特性曲线输入、输出波形及转换特性曲线如图3(b)所示。当输入信号上升到大于上临界电压V TH时，输出信号由正状态转变为负状态即： νI ＞V TH→νo = - Vsat 当输入信号下降到小于下临界电压V TL时，输出信号由负状态转变为正状态即： νI ＜V TL→νo = + Vsat 输出信号在正、负两状态之间转变，输出波形为方波。

施密特触发器及其应用

一、实验目的进一步掌握施密特触发器的原理和特点，熟悉和了解由施密特触发器构成的部分应用电路，学会正确使用TTL，CMOS集成的施密特触发器。二、实验内容 1．具有施密特性的门电路特性测试（1）74LS132芯片的特性测试图 20.1所示为74LS132芯片的原理电路和逻辑符号图。图20.1 用实验法测出芯片的电压传输特性曲线。并标出V T+，V T-，ΔV T等值。参照给定的原理电路图，说明V T+，V T-，·ΔV T等值和理论分析值是否一致？理论分析时，可假设肖特基三极管的V BES≈0.8V，V CES≈0.3V，肖特基二极管的正向导通压降V D≈0.4V。（2）CMOS CD40106特性测试图20.2所示为CD40106芯片的原理电路的逻辑符号图。令V DD=+5V，测出CD40106的V T+，V T-·ΔV T值，画出相应的电压传输特性曲线。改变V DD值，使之分别为+10V，-15V，重复上述内容。

2．施密性触发器的应用。（1）多谐振荡器按图20.3所示电路接线，V DD=-5V。 (b) （a）图20.3 用示波器观察图（a），图（b）电路输出端Vo的波形。选择电容C，使图（a）中Vo的频率f=100KHZ~150KHZ。选取图（b）电路中的电容C，令其分别为100PE和1μF，测出Vo端振荡波形的相应的频率。（2）压控振荡器按图20.4所示电路接线V DD=+5V 信号V1的变化范围为2.5~5.0V

用示波器观察并记录Vo端的波形。当V1取值分别为：2.5V、3V、3.5V、4.0V、4.5V、5V时测出Vo端波形相应的频率f。观察电路中元件参数的大小（如电阻R、电容C）和f有何关系？观察与非门的VT施密特触发器的V T+、V T-和f有何关系？三、思考题 1．施密特触发器电路的特点是什么？（图20.1）所示的原理电路是由哪几部分构成的？各部分的作用是什么？ 2．CMOS施密特触发器的V DD值的大小和芯片的V T+、V T-、ΔV T参数有何关系？3．改变图20.1图（b）电路的V DD值时，Vo端的振荡频率是否会跟着变化？怎样变化？四、实验仪器及材料 1．仪器：示波器 2．材料：CMOS 芯片 CD40106 具有施密特触发特性的反相器 1片 CD4009 六缓冲器/转换器（反相） 1片 TTL 芯片 74LS132 具有施密特触发性的与非门 1片

施密特触发器运算放大电路

施密特触发器运算放大电路有少数的运算放大器电路用正反馈。例如图13－44显示了一个信号整形电路，它被称作施密特触发器。这个电路与比较器相似但正反馈形成两个阈值电压。假设放大器的电源电压是±15V，则输出电压可在±14V变动。电阻R1与R2对输出信号分压，所得到的电压加到运算放大器的同相输入端。当图13－44的输出信号是正向最大值时，分压器产生上阈值电压：当输出信号是负向最大值时分压器产生下阈值电压：

图13－45显示了工作在输入信号超过上阈值和下阈值的施密特触发器。当输入信号变为正半波最后超过上阈值电压2.52V时，运算放大器的反相输入端比同相输入端电压高，因此输出信号迅速地转换到－14V, 阈值电压变成－2.52V。后来输入信号开始变负，最后超过下阈值电压－2.52V，这时施密特触发器的输出信号迅速变成＋14V，同相端又回到上阈值电压2.52V。两个阈值电压之差称作迟滞电压，本例的迟滞电压是： U上阈－ U下阈＝2.52V－（－2.52V）＝5.04V 例13－11 如果放大器用12V的双极性电源。计算图13－44的迟滞电压。我们假设输出电压是±11V，阈值电压是：这两个阈值电压之差是迟滞电压：迟滞电压＝ 1.98－（－1.98）＝3.96V

图13－46显示了施密特触发器的比较特性和图形符号。图13－46（a）的比较特性与图13－44对应，当输入信号低于上阈时输出保持高电平，在达到高电平后输出变为低电平，但此时参考端马上变成下阈值，因此当输入电压变低时一直要退回到下阈值输出才能翻转回高电平。你可以看到施密特触发器的符号是在一般的运算放大器符号的内部有一个迟滞回环。在数字电路和系统中用迟滞现象处理噪音信号。图13－47说明为什么施密特触发器不同于比较器。施密特触发器有迟滞作用，在信号上的噪音不能引起误触发，输出信号与输入信号频率是同样的。然而比较器的输出信号的频率比输入信号高，因为噪音引起误触发。注意比较器没有迟滞现象，在信号上迭加噪音后反复通过它的阈值电压，使比较器来回翻转。

施密特触发器的原理及特性

施密特触发器的原理及特性我们知道，门电路有一个阈值电压，当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压（），在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压（）。正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压（）。普通门电路的电压传输特性曲线是单调的，施密特触发器的电压传输特性曲线则是滞回的[图6.2.2(a)(b)]。图6.2.1 用CMOS反相器构成的施密特触发器图6.2.2 图6.2.1电路的电压传输特性（a）同相输出（b）反相输出用普通的门电路可以构成施密特触发器[图6.2.1]。因为CMOS门的输入电阻很高，所以的输入端可以近似的看成开路。把叠加原理应用到和构成的串联电路上，我们可以推导出

这个电路的正向阈值电压和负向阈值电压。当时，。当从0逐渐上升到时，从0上升到，电路的状态将发生变化。我们考虑电路状态即将发生变化那一时刻的情况。因为此时电路状态尚未发生变化，所以仍然为0，，于是，。与此类似，当时，。当从逐渐下降到时，从下降到，电路的状态将发生变化。我们考虑电路状态即将发生变化那一时刻的情况。因为此时电路状态尚未发生变化，所以仍然为，，于是，。通过调节或，可以调节正向阈值电压和反向阈值电压。不过，这个电路有一个约束条件，就是。如果，那么，我们有及，这说明，即使上升到或下降到0，电路的状态也不会发生变化，电路处于“自锁状态”，不能正常工作。图6.2.4 带与非功能的TTL集成施密特触发器

施密特触发器原理及应用

1.施密特触发器基本原理施密特触发器又称施密特反相器，是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。它在性能上有两个重要的特点：第一，输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入转换电平不同。第二，在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。利用这两个特点不仅能将边沿变化缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，而且可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。施密特触发器可以由门电路构成，也可作成单片集成电路产品，且后者最为图1 CMOS施密特触发器逻辑符号及施密特电路的电压传输特性曲线常用。图1是CMOS集成施密特触发器CD40106逻辑符号与电压传输特性曲线。2．施密特触发器的应用 ⑴用于波形变换利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。图2的例子中，输入信号是由直流分量和正弦分量叠加而成的，只要以信号的幅度大于V 即可在施密特触发器的输 T+ 出端得到同频率的矩形脉冲信号。

图2 用施密特触发器实现波形变换 ⑵ 用于脉冲的整形在数字系统，常常需要将窄脉冲进行展宽，图3是用CD40106来展宽脉冲宽度的电路及输入、输出波形，它是利用R 、C 充电延时的作用来展宽输出脉冲的，改变R 、C 的大小，即可调节脉宽展宽的程度。图图 3 施密特触发器实现窄脉冲展宽电路及其波形 ⑶ 用于单稳态触发器单稳态触发器的工作特性具有如下的显著特点：第一，它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态；第二，在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动返回稳态； V I V t （ms ） t （ms ）

(整理)图P63是用CMOS反相器接成的压控施密特触发器电路.

[题6.3] 图P6.3是用CMOS 反相器接成的压控施密特触发器电路，试分析它的转换电平V T+、V T- 以及回差电压△V T 与控制电压V CO 的关系。 [解] 设反相器G 1输入端电压为V / 1，则根据叠加定理得到 3 12312132 132132////////////R R R R R v R R R R R V R R R R R v v O CO I I +++++=' （1）在v I 升高过程中v O =0。当升至TH I V v ='时， +=T I V v ，因而得到图P6.3 CO TH CO TH T CO T TH V R R R R R R V R R R R R R R R R R V V V R R R R R V R R R R R V V 3 1213132321213212 132 132132)1(////)////(////////-++=++-=+++=++ （2）在v I 降低过程中DD V v =0。当TH I V v ='时，-=T I V v ，于是可得 CO TH DD CO TH T DD CO T TH V R R R R R R V R R R R R R R R R R V R R R R R V V V R R R R R V R R R R R V R R R R R V V 3 121313232131231213213 12312132 132132)1(////)////////(////////////--+=++-+-=+++++=-- （3）DD TH T T T V R R V R R V V V 2 1212 ==-=?-+（与V CO 无关） [题6.4] 在图6.2.3的施密特触发器电路中，若G 1和G 2为74LS 系列与非门和反相器，他们的阈值电压V TH =1.2V ，R 1=1K Ω,R 2=2K Ω，二极管的导通压降V D =0.7V ，试计算电路的正向阈值电压V T+、负向阈值电压V T-和回差电压△V T 。 [解] V V V V R R V V V V V V V V R R R V D TH T TH T D TH T 25.1)7.01.12 1 (211.135.2)7.01.12 2 1(221=+?=+= ?===+?+=++= -+ [题6.5] 图P6.5是具有电平偏移二极管的施密特触发器电路，试分析它的工作原理，并画出电压传输特性。G 1、G 2、G 3均为TTL 电路。 V O