用集成施密特触发器设计单稳态触发器和多谐振荡器
第五章技能训练
训练一用集成施密特触发器设计单稳态触发器和多谐振荡器
一、训练目的
1.验证集成施密特触发器的逻辑功能。
2.熟悉集成施密特触发器的几种典型应用。
二、训练内容
１．自选TTL或ＣＭＯＳ集成施密特触发器。
２．用集成施密特触发器设计一个脉冲宽度tW＝１００μs的单稳态触发器。允许误差为±１５％。
３．用集成施密特触发器设计一个振荡频率为f=10kＨz的多谐振荡器。
三、预习要求
１．熟悉所选用集成施密特触发器的功能及外引线排列，并画出接线图。
２．复习用施密特触发器组成单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理。查阅资料进行设计。
３．写出设计过程，列出所选用Ｒ和Ｃ的参数值（指标称值）及型号，并画出电路图。
４．认真阅读３．６技能训练中故障的检查与排除。
四、训练要求
１．自拟单稳态触发器和多谐振荡器的测试调整步骤。
２．测试并记录单稳态触发器输入波形和输出波形的参数（如脉冲幅度、宽度、上升沿和下降沿的时间）。
３．测试并记录多振荡器输出脉冲的周期。
４．将估算的单稳态触发器输出脉冲宽度、多谐振荡器的振荡周期与实测值进行比较，分析产生误差的原因。
５．对于技能训练中产生的故障，应独立分析产生的可能原因，学习利用仪表查找和排除故障。
训练二但稳态触发器的设计与调试
一、训练目的
1.熟悉集成单稳态触发器的功能及ＲＣ定时元件的变化对输出脉冲宽度的影响。
2.熟悉集成单稳态触发器的几种典型应用。
二、训练内容
1.自选ＴＴＬ或ＣＭＯＳ集成单稳态触发器。
2.利用集成单稳态触发器分别设计输出脉冲宽度tW=100μs和延迟时间为２５０μs的电路（允许误差均为±１５％）。
3.用集成单稳态触发器构成一个脉冲宽度tW可在0.2ms到１ms之间连续调节的单稳态触发器。
三、预习要求
1.熟悉所选用集成单稳态触发器的功能和外引线排列，并画出接线图。
2.写出设计过程，列出所选用外接元件Ｒ和Ｃ的参数（标称值），并画出电路图。
四、训练要求
1.自拟单稳态触发器的测试调整步骤。
2.测试并记录单稳态触发器输出脉冲的宽度和上升沿、下降沿的时间，并将宽度与估算值进行比较，说明产生误差的原因。
3.独立分析、查寻和排除技能训练中出现的故障。
训练三用与非门构成多谐振荡器的设计与调试
一、训练目的
1．研究定时元件对多谐振荡器输出脉冲宽度和振荡周期的影响。
2．掌握用与非门构成多谐振荡器的设计方法和调试方法。
二、训练内容
1．自选ＴＴＬ或ＣＭＯＳ与非门电路。
2．设计一个能输出方波（脉冲宽度和间隔相等的矩形脉冲）的多谐振荡器，其周期Ｔ＝２００μs（允许误差为±１５％）。
3．设计一个振荡频率为１ＭＨz（或其它频率）的石英晶体振荡器。
三、预习要求
1．复习用门电路组成多谐振荡器和石英晶体振荡器的工作原理。
2．熟悉所选用集成逻辑门的外引线排列，并画出接线图。
3．写出设计过程，列出所选用Ｒ、Ｃ元件的参数值，画出电路图。
4．认真阅读3.6技能训练中故障的检查与排除。
四、训练要求
1．自拟多谐振荡器和石英晶体振荡器的调整步骤。
2．测试、记录多谐振荡器和石英晶体振荡器的输出波形及有关参数，并于估计值进行比较，分析产生误差的主要原因。
3．独立分析、查寻和排除技能训练中出现的故障。
训练四用555定时器组成单稳态触发器和多谐振荡器
一、训练目的
1.熟悉555定时器的组成和功能。
2.熟悉555定时器的典型应用。
3.进一步熟悉多谐振荡器和单稳态触发器的测试调整反方法。
二、训练内容
1．自选TTL或CMOS555定时器。
2.用555定时器构成一个占空比q=2/3、振荡频率为1kHz的多谐振荡器。
3.用555定时器构成一个脉冲宽度为0.5ms的单稳态触发器。
三、预习要求
1.复习555定时器的功能，熟悉所选用555定时器的外引线排列，并画出接线图。
2.复习用555定时器与外接R、C定时元件构成单稳态触发器、多谐振荡器的原理。
3．写出设计过程，列出所选用R、C元件的参数，并画出电路图。
4．认真阅读3.6技能训练中故障的检查与排除。
四、训练要求
1．自拟测试调整步骤。
2．测试并记录输出波形及有关参数。
3．自行分析、查寻和排除技能训练中出现的故障。
单稳态触发器
单稳态触发器特点： 电路有一个稳态、一个暂稳态。 在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。 暂稳态不能长久保持，由于电路中RC延时环节的作用，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间取决于RC电路的参数值。 单稳态触发器的这些特点被广泛地应用于脉冲波形的变换与延时中。 一、门电路组成的微分型单稳态触发器 1. 电路组成及工作原理 微分型单稳态触发器可由与非门或或非门电路构成，如下图。与基本RS触发器不同, (a)由与非门构成的微分型单稳态触发器 (b)由或非门构成的微分型单稳态触发 图6.7微分型单稳态触发器 构成单稳态触发器的两个逻辑门是由RC耦合的，由于RC电路为微分电路的形式，故称为微分型单稳态触发器。下面以CMOS或非门构成的单稳态触发器为例，来说明它的工作原理。 ⑴ 没有触发信号时，电路处于一种稳态 没有触发信号时，为低电平。由于门输入端经电阻R接至，因此 为低电平; 的两个输入均为0，故输出为高电平，电容两端的电压接近0V，这是电路的“稳态”。在触发信号到来之前，电路一直处于这个状态：
, 。 ⑵ 外加触发信号，电路由稳态翻转到暂稳态 当时，的输出由1 0，经电容C耦合，使,于是的输出v02 =1, 的高电平接至门的输入端，从而再次瞬间导致如下反馈过程： 这样导通截至在瞬间完成。此时，即使触发信号撤除（）， 由于的作用，仍维持低电平。然而，电路的这种状态是不能长久保持的，故称之为暂稳态。暂稳态时， ，。 ⑶ 电容充电，电路由暂稳态自动返回至稳态 在暂稳态期间，电源经电阻R和门的导通工作管对电容C充电，随着充电时 间的增加增加，升高，使时，电路发生下述正反馈过程（设此时触发器脉冲已消失）： 迅速截止，很快导通，电路从暂稳态返回稳态。, 。 暂稳态结束后，电容将通过电阻R放电，使C上的电压恢复到稳定状态时的初始值。在整个过程中，电路各点工作波形如图6.8所示。
多谐振荡器双闪灯电路设计与制作
多谐振荡器双闪灯电路设计与制作 南昌理工学院张呈张海峰 我们主张，电子初学者要采用万能板焊接电子制作作品，因为这种电子制作方法，不仅能培养电子爱好者的焊接技术，还能提高他们识别电路图和分析原理图的能力，为日后维修、设计电子产品打下坚实的基础。 上一篇文章《电路模型设计与制作》我们重点介绍了电路模型的概念以及电流、电压、电阻、发光二极管、轻触开关等基本知识，并完成了电路模型的设计与制作，通过成功调试与测试产品参数，进一步掌握了电子基础知识。 本文将通过设计与制作多谐振荡器双闪灯，掌握识别与检测电阻、电容、二极管、三极管。掌握识别简单的电路原理图，能够将原理图上的符号与实际元件一一对应，能准确判断上述元件的属性、极性。
一、多谐振荡器双闪灯电路功能介绍 图1 多谐振荡器双闪灯成品图
多谐振荡器双闪灯电路，来源于汽车的双闪灯电路，是经典的互推互挽电路，通电后LED1和LED2交替闪烁，也就是两个发光二极管轮流导通。 完成本作品的目的是为了掌握识别与检测电阻、电容、二极管、三极管。掌握识别简单的电路原理图，能够将原理图上的符号与实际元件一一对应，能准确判断上述元件的属性、极性。。 该电路是一个典型的自激多谐振荡电路，电路设计简单、易懂、趣味性强、理论知识丰富，特别适合初学者制作。 二、原理图 图2 多谐振荡器双闪灯原理图 三、工作原理 本电路由电阻、电容、发光二极管、三极管构成典型的自激多谐振荡电路。在上篇文章中介绍了电阻、和发光二极管，本文只介绍电容和三极管。 1、电容器的识别
电容器,简称电容，用字母C表示，国际单位是法拉，简称法，用F表示，在实际应用中，电容器的电容量往往比1法拉小得多，常用较小的单位，如微法(μF)、皮法(pF)等，它们的关系是： 1法拉(F)=1000000微法(μF)，1微法(μF)=1000000皮法(pF)。 本的套件中使用了2个10μF的电解电容，引脚长的为正，短的为负；旁边有一条白色的为负，另一引脚为正。电容上标有耐压值上25V，容量是10μF。 2、三极管的识别 三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管，晶体三极管，是一种电流控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅值较大的电信号, 也用作无触点开关，俗称开关管。套件中使用的是NPN型的三极管9013，当把有字的面向自己，引脚朝下，总左往右排列是发射极E，基极B，集电极C。如图3所示。 图3 三极管的引脚图 晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。 晶体三极管的三种工作状态： （1）截止状态 当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。
双三极管多谐振荡器电路工作原理
双三极管多谐振荡器电路工作原理 双三极管多谐振荡器 电路工作原理 多谐振荡器电路是一种矩形波产生电路.这种电路不需要外加触发信号,便能连续地, 周期性地自行产生矩形脉冲.该脉冲是由基波和多次谐波构成,因此称为多谐振 荡器电路. 电路结构 1.路图 2.把双稳态触发器电路的两支电阻耦合支路改为电容耦合支路.那么电路就没有稳 定状态,而成为无稳电路 3.开机:由于电路参数的微小差异,和正反馈使一支管子饱和另一支截止.出现一个暂 稳态.设Q1饱和,Q2截止. 工作原理 正反馈: Q1饱和瞬间,VC1由+VCC 突变到接近于零,迫使Q2的基极电位VB2瞬间下 降到接近 —VCC,于是Q2可靠截止. 注：为什么Q2的基极产生负压，因为Q1导通使Q1 集电极的电压瞬间接近于零，电容C1的
正极也接近于零，由于电容两边电压不能突变使得电容的负端为—VCC。 2.第一个暂稳态: C1放电: C2充电: 3.翻转:当VB2随着C1放电而升高到+0.5V时,Q2开始导通,通过正反馈使Q1截止,Q2饱和. 正反馈: 4.第二个暂稳态: C2放电: C1充电: 5.不断循环往复,便形成了自激振荡 6.振荡周期: T=T1+T2=0.7(R2*C1+R1*C2)=1.4R2*C 7.振荡频率: F=1/T=0.7/R2*C 8..波形的改善: 可以同单稳态电路,采用校正二极管电路 下面我们来做一个实验：如图 振荡周期: T=1.4R2*C=1.4*10000Ω*0.00001F=0.14s=140ms 此图利用Multisim仿真软件去求出时间与实际的偏差 数据测量图：此图测量了Q2的基极和集电极极，集电极的波形相当于图的矩形波，基极波形相当于图的锯齿波。
多谐振荡器介绍
多谐振荡器: 摘要：分析了各种多谐振荡器的电路结构及工作原理，并利用Multisiml0．0对部分电路进行了仿真，重点介绍了单稳型多谐振荡器，讨论集成单稳态触发器74121定时元件RC对暂稳态的影响以及单稳型多谐振荡器的应用。Multisim软件是一种形象化的虚拟仪器电路仿真软件，它能比较快速地模拟、分析、验证所设计电路的性能，在课堂教学中引入EDA技术，使传统教学环节与先进的仿真技术相结合，实现授课的生动性和灵活性，增强学生对基本概念的理解，激发学生的学习兴趣，培养并有效提高学生综合分析、应用及创新能力。 关键字：Multisiml0．O；多谐振荡器；555定时器；施密特触发器；环形振荡器 O 引言 在数字系统电路中经常用到多谐振荡器。多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源以后，不需要外加触发信号便能自行产生一定频率和一定宽度的矩形波，这一输出波形用于电路中的时钟信号源。由于矩形波中含有丰富的高次谐波分量，所以习惯上又将矩形波振荡器称为多谐振荡器。按照电路的工作原理，多谐振荡器大致分为无稳态多谐振荡器和单稳态多谐振荡器。 1 无稳态多谐振荡器 1．1 采用TTL门电路构成的对称式无稳态多谐振荡器 对称式多谐振荡器的典型电路如图1所示，它是由两个反相器Gl、G2经耦合电容C1、C2连接起来的正反馈振荡电路。电路中G1和G2采用SN74LS04N反相器，RFl=RF2=RF，C1=C2=C，振荡周期T≈1．3RFC，输出波形的占空比约为50％。RF1、RF2的阻值对于LSTTL为470 Ω～3．9kΩ，对于标准TTL为0．5～1．9kΩ之间。 1．2 采用CMOS门电路构成的非对称式无稳态多谐振荡器 如果把对称式多谐振荡器电路进一步简化，去掉C1和R2，在反馈环路中保留电容C2，电路仍然没有稳定状态，只能在两个暂稳态之问往复振荡，电路如图2所示。
定时器构成的多谐振荡器
定时器构成的多谐振荡 器 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT
多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。 一、用555定时器构成的多谐振荡器 1.电路组成： 用555定时器构成的多谐振荡器电路如图6-11（a）所示：图中电容C、电阻R1和R2作为振荡器的定时元件，决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。定时器的触发输入端（2脚）和阀值输入端（6脚）与电容相连；集电极开路输出端（7脚）接R1、R2相连处，用以控制电容C的充、放电；外界控制输入端（5脚）通过电容接地。 2.工作原理： 多谐振荡器的工作波形如图6-11(b)所示： 电路接通电源的瞬间，由于电容C来不及充电，Vc=0v，所以555定时器状态为1，输出Vo为高电平。同时，集电极输出端（7脚）对地断开，电源Vcc对电容C充电，电路进入暂稳态I，此后，电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。暂稳态Ⅰ的维持时间，即输出Vo的正向脉冲宽度T1≈(R1+R2)C；暂稳态Ⅱ的维持时间，即输出Vo的负向脉冲宽度T2≈。 因此，振荡周期T=T1+T2=(R1+2R2)C，振荡频率f=1/T。正向脉冲宽度T1与振荡周期T之比称矩形波的占空比Ｄ，由上述条件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2），若使R2>>R1，则D≈1/2，即输出信号的正负向脉冲宽度相等的矩形波（方波）。 二、多谐振荡器应用举例： 1.模拟声响发生器： 将两个多谐振荡器连接起来，前一个振荡器的输出接到后一个振荡器的复位端，后一个振荡器的输出接到扬声器上。这样，只有当前一个振荡器输出高电平时，才驱动后一个振荡器振荡,扬声器发声；而前一个振荡器输出低电平时，导致后面振荡器复位并停止震荡,此时扬声器无音频输出。因此从扬声器中听到间歇式的"呜......呜"声响。 2.电压——频率转换器：
多谐振荡器
第八章 脉冲波形的产生与整形 在数字电路或系统中，常常需要各种脉冲波形，例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。这些脉冲波形的获取，通常采用两种方法：一种是利用脉冲信号产生器直接产生；另一种则是通过对已有信号进行变换，使之满足系统的要求。 本章以中规模集成电路555定时器为典型电路，主要讨论555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器以及555定时器的典型应用。 8.1 集成555定时器 555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。 目前生产的定时器有双极型和CMOS 两种类型，其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等多种。通常，双极型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS 产品型号的最后四位数码都是7555，它们的结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。 一般双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS 定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为5～16V ，最大负载电流可达200mA ；CMOS 定时器电源电压变化范围为3～18V ，最大负载电流在4mA 以下。 一． 555定时器的电路结构与工作原理 1．555定时器内部结构： （1）由三个阻值为5k Ω的电阻组成的分压器； （2）两个电压比较器C 1和C 2： v +＞v －，v o =1； v +＜v －，v o =0。 （3）基本RS 触发器； （4）放电三极管T 及缓冲器G 。 2．工作原理。 当5脚悬空时，比较器C 1和C 2的比较电压分别为cc V 32和cc V 3 1 。 （1）当v I1>cc V 32，v I2>cc V 31 时，比较器 C 1输出低电平，C 2输出高电平，基本RS 触发 器被置0，放电三极管T 导通，输出端v O 为低电平。 （2）当v I1
555构成的单稳态触发器的四种基本电路
555构成的单稳态触发器的四种基本电路 图(a所示电路是典型的单稳模式电路。当外加脉冲经C1、R1微分电路加至555的2脚时，负向脉冲(<1/3VDD使555置位，3脚输出暂稳脉冲宽度td=1．1RC。 图(b与图(a类同，但它有两个输出端。C通过R至555内部灌电流放电，恢复时间比图(a要长。 图(c电路的2、6脚接法与图(a、(b不同，外加触发应为正向脉冲，幅值应大于号VDD，暂稳脉冲 为负向，其宽度td=1．1RC，可同时输出两路。 图(d与图(c类同，但由于在充电回路中加进了导向二极管D，加快了充电速率，使工作频率大大 提高。该电路可同时输出两路。 [日期：2010-02-20]来源：作者：[字体：大中小] 555电路 2008/12/17 15:15 555 集成电路开始出现时是作定时器应用的，所以叫做 555 定时器或555 时基电路。但是后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可以用于调光、调温、调压、调速等多种控制以及计量检测等作用；还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，作为交流信号源以及完成电源变换、频率变换、脉冲调制等用途。由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，因此目前被广泛用于各种小家电中。 555 集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、触发器、输出管和放电管等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体。它的性能和参数要在非线性模拟集成电路手册中才能查到。 555 集成电路是 8 脚封装，图 1 （ a ）是双列直插型封装，按输入输出的排列可画成图 1 （ b ）。其中 6 脚称阀值端（ TH ），是上比较器的输入。 2 脚称触发端（），是下比较器的输入。 3 脚是输出端（ V O ），它有 0 和 1 两种状态，它的状态是由输入端所加的电平决定的。 7 脚的放电端（ DIS ），它是内部放电管的输出，它也有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定的。 4 脚是复位端（），加上低电砰（＜ 0.3 伏）时可使输出成低电平。 5 脚称控制电压端（ V C ），可以用它改变上下触发电平值。 8 脚是电源， 1 脚为地端。
LSTTL 型双单稳多谐振荡器
特点： 逻辑图 (1/2) 功能表 说明： 该电路是直接耦合触发的单稳多谐振荡器，可用三种方法来控制输出脉冲的宽度。基本脉冲宽度可通过选择适当的外部电阻和电容值来控制。该电路一旦被触发，基本脉冲宽度可以通过可重触发的低电平有效（A 输入端）或高电平有效（B 输入端）的输入而得到扩展，也可采用提前清除来缩小脉冲宽度。LS123提供了足够的斯密特滞后电压可确保以慢至0.1mV/ns 的跃变速率从B 输入端无颤动地进行触发。 在使用中，外部计时电容可以接到C ext 和R ext /C ext （正向）端之间。为了改善脉冲宽度的准确性和重复性，可在R ext /C ext 端和Vcc 端之间接一外部电阻。要获得可变脉冲宽度，可在R ext /C ext 端和Vcc 端之间接一外部电容。 ·可由逻辑门有效高电平或有效低 电平输入直接耦合触发； ·很宽的输出脉冲可重触发，直 至100%的占空比； ·无条件清除可中止输出脉冲； · 可补偿电流电压和温度的变化。 典型参数： 输出脉冲宽度=45ns ～∞ Pd=60mW 外引线排列图 注） Rext/Cext ：外接电阻/电容端 Cext ：外接电容端 L H H=高电平 L=低电平 ×=不定 ↓=从高电平转换到低电平 ↑=从低电平转换到高电平 =高电平脉冲 =低电平脉冲
推荐工作条件 74Ⅱ 54 参数值 参数值 符号 参数名称 最小 典型最大最小典型 最大 单位 Vcc 电源电压 4.75 5 5.25 4.5 5 5.5 V V IH 输入高电平电压 2.0 2.0 V V IL 输入低电平电压 0.8 0.7 V I OH 输出高电平电流 -400 -400 μA I OL 输出低电平电流 8 4 mA t W 脉冲宽度 40 40 ns R 外 外接计时电阻（R ext ） 5 260 5 180 K Ω C 外 外接电容（C ext ） 不限制 不限制 C W R 外/C 外终端的接线电容 50 50 pF T A 工作环境温度 -40 85 -55 125 ℃ 电 性 能：（除特别说明外，均为全温度范围） 74Ⅱ 54 参数值 参数值 符号 参数名称 测试条件 最小典型最大最小典型 最大 单位V IK 输入钳位电压 Vcc =最小 I I =-18mA -1.5 -1.5 V V OH 输出高电平电压 Vcc=最小 V IL =最大 V IH =2V I OH =最大 2.7 2.5 3.4 V V OL 输出低电平电压 Vcc=最小 V IL =最大 V IH =2V I OL =最大 0.5 0.25 0.4 V I I 输入电流 (最大输入电压时) Vcc=最大 V I =7V 0.1 0.1 mA I IH 输入高电平电流 Vcc=最大 V I =2.7V 20 20 μA I IL 输入低电平电流 Vcc=最大 V I =0.4V -0.4 -0.4 mA I OS 输出短路电流 Vcc=最大 V O =0V -20 -100-20 -100 mA I CC 电源电流 Vcc =最大 20 12 20 mA 注：所有典型值均在Vcc=5.0V , T A =25℃下测量得出。 交流（开关）参数：Vcc=5.0V , T A =25℃
单稳态触发器只有一个稳定状态
单稳态触发器只有一个稳定状态，在外加脉冲的作用下，单稳态触发器可以从一个稳定状态翻转到一个暂态，该暂态维持一段时间又回到原来的稳态。 一、用555定时器构成单稳态触发器： 1.电路组成 如图6-7所示，其中R、C为单稳态触发器的定时元件，它们的连接点Vc与定时器的阀值输入端（6脚）及输出端Vo'（7脚）相连。单稳态触发器输出脉冲宽度tpo=1.1RC。 Ri、Ci构成输入回路的微分环节，用以使输入信号Vi的负脉冲宽度tpi限制在允许的范围内，一般tpi>5RiCi，通过微分环节，可使Vi'的尖脉冲宽度小于单稳态触发器的输出脉冲宽度tpo。若输入信号的负脉冲宽度tpi本来就小于tpo，则微分环节可省略。 定时器复位输入端（4脚）接高电平，控制输入端Vm通过0.01uF接地，定时器输出端Vo（3脚）作为单稳态触发器的单稳信号输出端。 2.工作原理 当输入Vi保持高电平时，Ci相当于断开。输入Vi'由于Ri的存在而为高电平Vcc。此时，①若定时器原始状态为0，则集电极输出（7脚）导通接地，使电容C放电、Vc=0，即输入6脚的信号低于2/3Vcc，此时定时器维持0不变。 ②若定时器原始状态为1，则集电极输出（7脚）对地断开，Vcc经R向C充电，使Vc电位升高，待Vc值高于2/3Vcc时，定时器翻转为0态。 结论：单稳态触发器正常工作时，若未加输入负脉冲，即Vi保持高电平，则单稳态触发器的输出Vo一定是低电平。 单稳态触发器的工作过程分为下面三个阶段来分析，图6-8为其工作波形图：
①触发翻转阶段： 输入负脉冲Vi到来时，下降沿经RiCi微分环节在Vi'端产生下跳负向尖脉冲，其值低于负向阀值（1/3Vcc）。由于稳态时Vc低于正向阀值（2/3Vcc），固定时器翻转为1，输出Vo 为高电平，集电极输出对地断开，此时单稳态触发器进入暂稳状态。 ②暂态维持阶段： 由于集电极开路输出端（7脚）对地断开，Vcc通过R向C充电，Vc按指数规律上升并趋向于Vcc。从暂稳态开始到Vc值到达正向阀值（2/3Vcc）之前的这段时间就是暂态维持时间tpo。 ③返回恢复阶段： 当C充电使Vc值高于正向阀值(2/3Vcc）时，由于Vi'端负向尖脉冲已消失，Vi'值高于负向阀值（1/3Vcc），定时器翻转为0，输出低电平，集电极输出端（7脚）对地导通，暂态阶段结束。C通过7脚放电，使Vc值低于正向阀值（2/3Vcc），使单稳态触发器恢复稳态。 二、单稳态触发器应用举例 利用单稳态触发器的特性可以实现脉冲整形，脉冲定时等功能。 1.脉冲整形
多谐振荡器的研究与仿真
多谐振荡器的研究与仿真 时间：2009-05-05 13:33:30 来源：电子技术作者：何香玲青岛理工大学 O 引言 在数字系统电路中经常用到多谐振荡器。多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源以后，不需要外加触发信号便能自行产生一定频率和一定宽度的矩形波，这一输出波形用于电路中的时钟信号源。由于矩形波中含有丰富的高次谐波分量，所以习惯上又将矩形波振荡器称为多谐振荡器。按照电路的工作原理，多谐振荡器大致分为无稳态多谐振荡器和单稳态多谐振荡器。 1 无稳态多谐振荡器 1．1 采用TTL门电路构成的对称式无稳态多谐振荡器 对称式多谐振荡器的典型电路如图1所示，它是由两个反相器Gl、G2经耦合电容C1、C2连接起来的正反馈振荡电路。电路中G1和G2采用SN74LS04N反相器，RFl=RF2=RF， C1=C2=C，振荡周期T≈1．3RFC，输出波形的占空比约为50％。RF1、RF2的阻值对于LSTTL 为470 Ω～3．9kΩ，对于标准TTL为0．5～1．9kΩ之间。 1．2 采用CMOS门电路构成的非对称式无稳态多谐振荡器 如果把对称式多谐振荡器电路进一步简化，去掉C1和R2，在反馈环路中保留电容C2，
电路仍然没有稳定状态，只能在两个暂稳态之问往复振荡，电路如图2所示。 假定G2输出为1，电容C充电，在充电开始VI1也为1。因此，该电压经Rp力口到G1输入端，Gl输出为O，电路稳定工作，C继续充电。充电电流随着充电时间延长而减小，RF 两端电压下降，若降到Gl的阈值电压以下，则G1输出变为1，G2输出变为0，C反向充电。随着充电的进行，VI1达到Gl的阈值电压时，G1输出变为0，G2的输出变为1，该动作重复进行而产生振荡。电容C的充放电时间分别为T1=RfC1h3，T2=RfC1n3，振荡周期T=T1+T2=2RFC1h3≈2．2 RFC，输出波形的占空比为50％。 在电路的G1输入端串接的保护电阻RP是为了减少电容C充放电过程中CMOS门电路输入保护电路承受较大的电流冲击，且Rp>>RF。 1．3 门电路无稳态环形振荡器 利用门电路地传输延迟时间将奇数个反相器首尾相接可构成一个基本环形振荡器，电路的振荡周期为T=2ntpd，n为串联反相器的个数。作为数字系统的时钟信号源，由CMOS 反相器构成的环形振荡器具有结构简单、集成度高、功耗低的优点，因此得到了广泛地应用。随着CMOS集成电路工艺技术的发展，当前，其振荡频率已达到数+GHz。但是，这种利用反相器的延时特性构成的环形振荡器，只能产生高频信号。为了构成低频和超低频环形振荡器，一种解决方法是在此电路的基础上附加RC延迟环节，组成带有RC延迟电路的环形振荡器，电路如图3(a)所示。另一种解决方法是根据单稳态触发器的延时作用，运用环形振荡
自激多谐振荡器工作原理及实险
自激多谐振荡器工作原理及实险 一、原理 与非门作为一个开关倒相器件，可用以构成各种脉冲波形的产生电路。电路的基本工作原理是利用电容器的充放电，当输入电压达到与非门的阈值电压VT时，门的输出状态即发生变化。因此，电路输出的脉冲波形参数直接取决于电路中阻容元件的数值。 1、非对称型多谐振荡器 如图12－1所示，非门3用于输出波形整形。 非对称型多谐振荡器的输出波形是不对称的，当用TTL与非门组成时，输出脉冲宽度 tw1═RC tw2═1.2RC T═2.2RC 调节 R和C值，可改变输出信号的振荡频率，通常用改变C实现输出频率的粗调，改变电位器R实现输出频率的细调。 2、对称型多谐振荡器 如图12－2所示，由于电路完全对称，电容器的充放电时间常数相同, 故输出为对称的方波。改变R和C的值，可以改变输出振荡频率。非门3用于输出波形整形。 一般取R≤1KΩ?,当R＝1KΩ，C＝100pf～100μf时，f＝nHz～nMHz，脉冲宽度tw1＝tw2＝0.7RC，T＝1.4RC 3、带RC电路的环形振荡器 电路如图12－3所示，非门4用于输出波形整形，R为限流电阻，一般取100Ω，电位器Rw 要求≤1KΩ，电路利用电容C的充放电过程，控制D点电压VD,从而控制与非门的自动启闭，形成多谐振荡，电容C的充电时间tw1、放电时间tw2和总的振荡周期T分别为tw1≈0.94RC， tw2≈1.26RC， T ≈2.2RC 调节R和C的大小可改变电路输出的振荡频率。 以上这些电路的状态转换都发生在与非门输入电平达到门的阈值电平VT的时刻。在VT 附近电容器的充放电速度已经缓慢，而且VT本身也不够稳定，易受温度、电源电压变化等因素以及干扰的影响。因此，电路输出频率的稳定性较差。 4、石英晶体稳频的多谐振荡器 当要求多谐振荡器的工作频率稳定性很高时，上述几种多谐振荡器的精度已不能满足要求。为此常用石英晶体作为信号频率的基准。用石英晶体与门电路构成的多谐振荡器常用
数字电子技术第25次课单稳态触发器
第25次课 单稳态触发器 ● 本次重点内容： 1、单稳态触发器的工作原理。 2、周期的计算方法。 ● 教学过程 25.1单稳态触发器 一、单稳态触发器的特点： 1、有一个稳定状态和一个暂稳状态。 2、在触发脉冲作用下，电路将从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态停留一段时间后，又自动返回稳定状态。 3、暂稳态时间的长短取决于电路本身参数，与触发脉冲的宽度无关。 二、电路组成： 图25－1（a ） 图25－1（b ） 三、工作原理： 1、稳定状态： 接通电源前，u I 为高电平。接通电源后，U CC 经R 对电容C 充电，当电 容C 上的电压u c ≥32U CC 时，由于u I ＞3 1U CC ，555定时器输出为低电平。放电
管VT 导通，电容C 经放电管VT 迅速放电，u c ≈0，由于U TH ＜32U CC , U TR ＞3 1U CC ,所以555定时器保持0状态不变。稳态时，u c ＝0，u o =0。 2、暂稳态 在负触发脉冲u I 的作用下，低电平触发端TR 得到低于3 1U CC 的触发电 平，由于此时u c ＝0，U TH ＜32U CC , U TR ＜3 1U CC , 555定时器输出高电平。同时放电管VT 截止，电路进入暂稳态，定时开始。 暂稳态阶段（t1~t2）,电容C 充电，充电回路为U CC →R →C →地，充电时间常数为RC ，u c 按指数上升。 3、自动返回稳定状态 当电容C 上的电压u c 上升32U CC 时，由于U TH ≥32U CC , U TR ≥3 1U CC ,555定时器输出由高电平变为低电平，放电管VT 由截止变为饱和，暂稳态结束。电容C 经放电管VT 迅速放电到0V ，由于放电管饱和导通的等效电阻较小，所以放电速度快，在这个阶段555定时器维持低电平状态。 电路返回稳态后，当下一个触发信号到来时，又重复上述过程。 可见，输出脉冲宽度t w 为电容C 上的电压u c 由0充到3 2U CC 所需的时间，其大小可用下式计算: t w =RCln 3≈1.1RC 四、用门电路构成的微分型单稳态触发器 （一）电路组成：
单稳态触发器
课题：单稳态触发器 课时：讲/练二课时 教学要求： （1）理解单稳态触发器的工作原理； （2）掌握输出波形周期的估计。 教学过程： 一、微分型单稳态触发器 1、单稳态触发器的功能特点：只有一个稳定状态的触发器。如果没有外来 触发信号，电路将保持这一稳定状态不变。只有在外来触发信号作用下，电路才会从原来的稳态翻转到另一个状态。但是，这一状态是暂时的，故称为暂稳态，经过一段时间后，电路将自动返回到原来的稳定状态。 2、功能：常用于脉冲的整形和延时。 3、电路组成： vo经过R、C组成的微分电路，耦合 到门G2的输入端，故称微分型单稳态电路。 4、工作原理： 1）电路的稳态：无触发信号输入时，v I为高 电平。由于电阻R很小，B端相当于接地，门 G2的输入信号为低电平0，v o输出高电平1 态。 2）电路的暂稳态：当输入端A加入低电 平触发信号时，门G1的输出为高电平1，通过电容C耦合，门G2 的输入信号为高电平1，v o输出低电平0态。 3）暂稳态期间：v o1高电平对C充电，使B端的电平也逐渐下降。 4）自动恢复为稳态：当B端的电平下降到关门电平时，门G2关闭，输出电压又上跳为高电平。 5、输出脉冲宽度：T W≈0.7RC。 二、集成单稳态触发器－CT74121 （一）外引线排列及引出端符号 Q：暂稳态正脉冲输出端； Q：暂稳态负脉冲输出端； TR＋：为正触发（上升沿触发）输入端； TR一A、TR一B：两个负脉冲（下降沿触发）输入端；
Cext：为外接电容端； Rint：为内电阻端； Rext/Cext：为外接电阻和电容的公共端； Vcc、GND、NC。 （二）逻辑功能及简要说明 1、外引线排列图： 2、输出脉冲宽度T W由定时元件R、C决定。T W≈0.7RC。作业：P26713－9、13－10
NE555多谐振荡电路课程设计
目录 摘要 (2) 1 设计任务和要求 (4) 1.1：设计任务 (4) 1.2 ：设计要求 (4) 2 方案比较与论证 (4) 2.1：稳压电源通常由 (4) 2.2 ：方案论证 (8) 3 硬件设计................................................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1 ：设计思想................................................................................................... 错误！未定义书签。 3.2 ：称功能模块............................................................................................... 错误！未定义书签。 4 系统仿真 (8) 4.1 ：仿真原理图如下： (8) 5系统的组装................................................................................................................ 错误！未定义书签。 5.1 ：PCB版板图................................................................................................ 错误！未定义书签。 6 结论： (9) 参考文献：................................................................................................................... 错误！未定义书签。附录一：电路原理图................................................................................................... 错误！未定义书签。：元件列表................................................................................................................... 错误！未定义书签。
单稳态触发器芯片有哪些_单稳态触发器工作原理
单稳态触发器芯片有哪些_单稳态触发器工作原理 单稳态触发器只有一个稳定状态，一个暂稳态。在外加脉冲的作用下，单稳态触发器可以从一个稳定状态翻转到一个暂稳态。由于电路中RC延时环节的作用，该暂态维持一段时间又回到原来的稳态，暂稳态维持的时间取决于RC的参数值。 单稳态触发器电路组成如图所示，其中R、C为单稳态触发器的定时元件，它们的连接点Vc与定时器的阈值输入端（6脚）及输出端V o（7脚）相连。单稳态触发器输出脉冲宽度tpo=1.1RC。 Ri、Ci构成输入回路的微分环节，用以使输入信号Vi的负脉冲宽度tpi限制在允许的范围内，一般tpi》5RiCi，通过微分环节，可使Vi’的尖脉冲宽度小于单稳态触发器的输出脉冲宽度tpo。若输入信号的负脉冲宽度tpi本来就小于tpo，则微分环节可省略。 定时器复位输入端（4脚）接高电平，控制输入端Vm通过0.01uF接地，定时器输出端V o（3脚）作为单稳态触发器的单稳信号输出端。 单稳态触发器工作原理当输入Vi保持高电平时，Ci相当于断开。输入Vi‘由于Ri的存在而为高电平Vcc。此时，①若定时器原始状态为0，则集电极输出（7脚）导通接地，使电容C放电、Vc=0，即输入6脚的信号低于2/3Vcc，此时定时器维持0不变。 ②若定时器原始状态为1，则集电极输出（7脚）对地断开，Vcc经R向C充电，使Vc 电位升高，待Vc值高于2/3Vcc时，定时器翻转为0态。 结论：单稳态触发器正常工作时，若未加输入负脉冲，即Vi保持高电平，则单稳态触发器的输出V o一定是低电平。 单稳态触发器的工作过程分为下面三个阶段来分析，图为其工作波形图： ①触发翻转阶段： 输入负脉冲Vi到来时，下降沿经RiCi微分环节在Vi’端产生下跳负向尖脉冲，其值低于负向阀值（1/3Vcc）。由于稳态时Vc低于正向阀值（2/3Vcc），固定时器翻转为1，输出V o为高电平，集电极输出对地断开，此时单稳态触发器进入暂稳状态。 ②暂态维持阶段：
门电路构成的单稳态触发器及典型应用分析
门电路构成的单稳态触发器及典型应用分析 单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。当外加触发信号时，单稳态触发器从稳定状态转换到暂稳态，在暂稳态维持一段时间后，由于电路中所包含的电容元件的充放电作用，电路自动返回到稳定状态，因此这种电路称为“单稳”。暂稳态维持的时间取决于电路本身的参数，而与外触发信号的宽度无关。 根据单稳态触发器的这些特点，数字系统常用它构成整形、脉冲展宽、延时和定时（产生一定宽度的方波）等电路。 【项目任务】 一、门电路构成的单稳态触发器 1．电路结构 由门电路和RC 元件组成的单稳态触发器电路形式较多。一个电阻和一个电容元件可以组成积分电路或者微分电路，因此，由门电路和RC 元件可组成积分型单稳态触发器和微分型单稳态触发器。图9.10所示电路就是微分型单稳态触发器的电路形式之一。电路中电阻R 的值小于门电路的关门电阻值，即R 年级_______班级_____学号________________姓名________________成绩_______ 实验五单稳态触发器和多谐振荡器 一、实验目的 1．研究555单稳态触发器的功能。 2．研究由555构成的多谐振荡器的功能。 二、实验器材 5V直流电源 1个 逻辑开关 1个 逻辑探头 1个 555定时器 1个 信号发生器 l台 双踪示波器 l台 电容器 1üF、100üF、0.02üF 各1个 0．01üF 2个 电阻 200kΩ、100KΩ、72kΩ、 48kΩ、10 KΩ、5 KΩ、1 KΩ各1个 三、实验准备 单稳态触发器具有三个特点：第一，有一个稳态和一个暂稳态；第二，在外来触发脉冲的作用下，能够从稳态翻转为暂稳态：第三，暂稳态维持一段时间以后将自动返回稳态而暂稳态的维持时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。 图5-1 555单稳态触发器 图5-1电路可用来验证555单稳态触发器的逻辑功能。图中TRI为下沿触发脉冲输入端，由时钟脉冲逻辑开关CLOCK提供下沿触发脉冲。逻辑探头Output可显示单稳电路的输出状态，稳态时Out=0，暂稳态时Out=1。暂稳态的维持时间t w由RC电路的时间常数来决定，其计算公式为 t w≈1.1RC 图5-2 555单稳电路的时间波形 图5-2为测试555单稳态触发器时间波形的电路。信号发生器将一系列短周期方波脉冲加到单稳电路的下沿触发输入端TRI，示波器将显示触发输入端TRI和输出端Out 的波形。 图5-3是一个用555定时器连成的多谐振荡器电路。电路的振荡频率用输出矩形波的占空比由外接元件R A、R B和C1决定。C2为控制输入端CON的旁路电容，对振荡频率没有什么影响，在有些情况下可以去掉。振荡频率f由输出脉冲的周期求出，即 占空比q为用百分数表示的多谐振荡器输出高电平的时间t2与周期T之比，即 对于图5-3所示的多谐振荡电路，在一周内输出低电平的时间t1、输出高电平的时间t2、振荡周期T、振荡频率吸占空比q的近似值可由下列公式求出 门电路自激多谐振荡器的原理和实险 一、原理 与非门作为一个开关倒相器件，可用以构成各种脉冲波形的产生电路。电路的基本工作原理是利用电容器的充放电，当输入电压达到与非门的阈值电压VT时，门的输出状态即发生变化。因此，电路输出的脉冲波形参数直接取决于电路中阻容元件的数值。 1、非对称型多谐振荡器 如图12－1所示，非门3用于输出波形整形。 非对称型多谐振荡器的输出波形是不对称的，当用TTL与非门组成时，输出脉冲宽度 tw1═RC tw2═1.2RC T═2.2RC 调节R和C值，可改变输出信号的振荡频率，通常用改变C实现输出频率的粗调，改变电位器R实现输出频率的细调。 2、对称型多谐振荡器 如图12－2所示，由于电路完全对称，电容器的充放电时间常数相同, 故输出为对称的方波。改变R和C的值，可以改变输出振荡频率。非门3用于输出波形整形。 一般取R≤1KΩ?,当R＝1KΩ，C＝100pf～100μf时，f＝nHz～nMHz，脉冲宽度tw1＝tw2＝0.7RC，T＝1.4RC 3、带RC电路的环形振荡器 电路如图12－3所示，非门4用于输出波形整形，R为限流电阻，一般取100Ω，电位器Rw 要求≤1KΩ，电路利用电容C的充放电过程，控制D点电压VD,从而控制与非门的自动启闭，形成多谐振荡，电容C的充电时间tw1、放电时间tw2和总的振荡周期T分别为 tw1≈0.94RC，tw2≈1.26RC，T ≈2.2RC 调节R和C的大小可改变电路输出的振荡频率。 以上这些电路的状态转换都发生在与非门输入电平达到门的阈值电平VT的时刻。在VT附近电容器的充放电速度已经缓慢，而且VT本身也不够稳定，易受温度、电源电压变化等因素以及干扰的影响。因此，电路输出频率的稳定性较差。 4、石英晶体稳频的多谐振荡器 当要求多谐振荡器的工作频率稳定性很高时，上述几种多谐振荡器的精度已不能满足要求。为此常用石英晶体作为信号频率的基准。用石英晶体与门电路构成的多谐振荡器常用来为微型计算机等提供时钟信号。 图12－4所示为常用的晶体稳频多谐振荡器。 （a）、(b)为TTL器件组成的晶体振荡电路； （c）、(d)为CMOS器件组成的晶体振荡电路，一般用于电子表中，其中晶体的f0=32768Hz。 图12－4（c）中，门1用于振荡，门2用于缓冲整形。Rf是反馈电阻，通常在几十兆欧之间选取，一般选22MΩ。R起稳定振荡作用，通常取十至几百千欧。C1是频率微调电容器，C2用于温度特性校正。 二、实验目的 1、掌握使用门电路构成脉冲信号产生电路的基本方法 2、掌握影响输出脉冲波形参数的定时元件数值的计算方法 3、学习石英晶体稳频原理和使用石英晶体构成振荡器的方法 CD4047BE 单稳态触发器原理及应用 多谐振荡器是一种自激振荡电路。因为没有稳定的工作状态，多谐振荡器也称为无稳态电路。具体地说，如果一开始多谐振荡器处于0状态，那么它于0状态停留一段时间后将自动转入1状态，于1状态停留一段时间后又将自动转入0状态，如此周而复始，输出矩形波。 图6.4.1对称式多谐振荡器电路 对称式多谐振荡器是一个正反馈振荡电路[图6.4.1，]。和是两个反相器，和是两个耦合电容，和是两个反馈电阻。只要恰当地选取反馈电阻的阻值，就可以使反相器的静态工作点位于电压传输特性的转折区。上电时，电容器两端的电压和均为0。假设某种扰动使有微小的正跳变，那么经过一个正反馈过程，迅速跳变为，迅速跳变为，迅速跳变为，迅速跳变为，电路进入第一个暂稳态。电容和开始充电。的充电电流方向与参考方向相同， 正向增加；的充电电流方向与参考方向相反，负向增加。随着的正向增加，从逐渐上升；随着的负向增加，从逐渐下降。因为经和两条支路充电而经一条支路充电，所以充电速度较快，上升到时还没有下降到。上升到使跳变为。理论上，向下跳变，也将向下跳变。考虑到输入端钳位二极管的影响，最多跳变到。下降到使跳变为，这又使从向上跳变，即变成，电路进入第二个暂稳态。经一条支路反向充电（实际上先放电再 反向充电），逐渐下降。经和两条支路反向充电（实际上先放电再反向充电），逐渐 上升。的上升速度大于的下降速度。当上升到时，电路又进入第一个暂稳态。此后，电路 将于两个暂稳态之间来回振荡。 非对称式多谐振荡器是对称式多谐振荡器的简化形式[图6.4.6]。这个电路只有一个反馈电阻和一个耦合电容。反馈电阻使的静态工作点位于电压传输特性的转折区，就是说，静态时，的输入电 平约等于，的输出电平也约等于。因为的输出就是的输入，所以静态时也被迫工 作于电压传输特性的转折区。 图6.4.6非对称是多谐振荡器电路 环形振荡器[图6.4.10]不是正反馈电路，而是一个具有延迟环节的负反馈电路。 图6.4.10最简单的环形振荡器实验五(单稳态触发器和多谐振荡器)
门电路自激多谐振荡器的原理和实险
(最新经营)单稳态触发器与施密特触发器原理及应用