单稳态触发器翻转
单稳态触发器
《数字电子技术》
2.1 微分型单稳态触发器 2.2 集成单稳态触发器 2.3 单稳态触发器的应用
单元2 单稳态触发器
引言
《数字电子技术》
单稳态触发器是输出有一个稳态和一个暂稳态的电路。 它不同于触发器的双稳态。单稳态触发器在无外加触发信 号时处于稳态。在外加触发信号的作用下，电路从稳态进 入到暂稳态，经过一段时间后，电路又会自动返回到稳态。 暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发信 号无关。单稳态触发器在触发信号的作用下能产生一定宽 度的矩形脉冲，广泛用于数字系统中的整形、延时和定时。
单元2 单稳态触发器
2.1 微分型单稳态触发器
1、工作原理
《数字电子技术》
（1）稳态
在无触发信号（uI为高电平）且R＜ ROFF时，G2门关闭，uO2输出高电平；G1门 全1出0，uO1为低电平，电路处于稳态。
工作波形
单元2 单稳态触发器
2.1 微分型单稳态触发器
1、工作原理
《数字电子技术》
（2）暂稳态
tW ≈ 0.7RC 在应用微分型单稳态触发器时对触发信号uI的脉宽和
周期要有一定的限制。即要求脉宽要小于暂稳态时间，周 期要大于暂稳态加恢复过程时间，这样才能保证电路正常 工作。
单元2 单稳态触发器
2.2 集成单稳态触发器
《数字电子技术》
集成单稳态触发器根据工作状态的不同可分为不可重复触发和可重复
逻辑符号
引脚排列
单元2 单稳态触发器
2.2 集成单稳态触发器
《数字电子技术》
74LS121的 功能表
1、触发脉冲 74LSl21有两种触发方式，可以上升沿触发，也可下降沿触发。
（1）上升沿触发时，触发脉冲应从B端输入，且A1和A2中至少有一 个为低电平。此时，电路由稳态翻转W延时即可得一负脉冲 。因此利
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。
图6.8 微分型单稳态触发器各点工作波形2. 主要参数的计算(1) 输出脉冲宽度暂稳态的维持时间即输出脉冲宽度，可根据的波形进行计算。
单稳态触发器
同时输出返回到
的状态。
此后电容C通过电阻R和G2门的导通电路放电， 最终使电容C上的电压恢复到稳定状态时的初始 值，电路从暂稳态回复到稳态。
2．电路波形 uI
0 uO1
uI02 UDD UTH
0
uO
tw
tw
0
t1 t2
t
t UDD+ΔU
t
t
由波形图可知，若uI的正脉宽大于暂态脉宽tw，在电 路由暂态返回到稳态时，由于门G1被uI封锁住了， 会使输出uO的下降沿变缓，波形质量下降。 此时可以在单稳态触发器的输入端加一个RC微分电路，
当输入触发脉冲uI上升到G1门的阈值电压UTH，电路中 将产生如下正反馈过程： uI↑→ uO1↓→ uI2↓→ uO↑ 则门G1迅速导通，uO1很快 从高电平跳变为低电平 ，而由于电容C两端的电压不能 突变，所以uI2也同时跳变为低电平，门G2截止，输出 uO跳变为高电平。
此时即使触发信号uI撤除（即uI变为低电平），uO仍维 持高电平。 但电路的这种状态不能长久保持，所以叫做暂稳态。
数字电子技术基础
单稳态触发器
单稳态触发器
1.1 门电路构成的单稳态触发器 1.2 集成单稳态触发器
单稳态触发器--只有一个稳定状态的触发器。
特点：在未加触发脉冲前，电路处于稳定状态； 在触发脉冲到来时，电路由稳定状态翻转为暂 稳定状态，停留一段时间后，电路又自动返回 稳定状态。
暂稳定状态维持的时间长短，取决于电路的 参数（RC），与触发脉冲无关。
另外要注意，对于不同逻辑门组成的单稳态触发器， 电路的触发信号和输出脉冲是不一样的。
3．电路主要参数计算
（1）输出脉冲宽度tw。 由波形图知，输出脉冲宽度tw为电容C充电过程。 即uI2从0V上升到UTH所需的时间。
单稳态触发器有哪些_单稳态触发器工作原理介绍
单稳态触发器有哪些_单稳态触发器工作原理介绍
单稳态触发器工作特点①电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。
②在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态;
③由于电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长保持，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。
暂稳态的持续时间仅取与RC参数值有关。
单稳态触发器分类按电路形式不同：
1、门电路组成的单稳态触发器
2、MSI集成单稳态触发器
3、用555定时器组成的单稳态触发器
工作特点划分：
1、不可重复触发单稳态触发器
2、可重复触发单稳态触发器电
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：。
积分型单稳态触发器
积分型单稳态触发器
积分型单稳态触发器是一种具有单稳态特性的触发器，它的工作状态可以分为稳态和暂稳态。
在稳态时，积分型单稳态触发器的输出为0。
当触发脉冲到来时，输出翻转到暂稳态，此时输出为1。
在暂稳态状态下，积分型单稳态触发器会开始计时，同时通过内部电路进行积分操作。
计时结束后，输出会再次翻转回到稳态，此时输出为0。
积分型单稳态触发器的特点在于它的暂稳态时间可以由外部电阻和电容来调整，因此应用非常广泛。
例如，在脉冲整形中，可以利用积分型单稳态触发器将矩形脉冲转换为正弦波或余弦波等。
需要注意的是，积分型单稳态触发器的暂稳态时间与触发脉冲的宽度和幅度无关，只取决于电路本身的参数。
因此，在应用时需要根据具体的电路参数和工作需求来调整电阻和电容的值，以获得所需的暂稳态时间。
单稳态触发器
课题: 单稳态触发器课时: 讲/练二课时（1）教学要求:（2）理解单稳态触发器的工作原理；（3）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。
功能: 常用于脉冲的整形和延时。
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。
2）工作原理:3）1）电路的稳态: 无触发信号输入时, vI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, vo输出高电平1态。
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, vo输出低电平0态。
暂稳态期间：vo1高电平对C充电, 使B端的电平也逐渐下降。
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。
输出脉冲宽度: TW≈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TW由定时元件R、C决定。
TW≈0.7RC。
作业: P26713－9、13－10。
单稳态触发器与施密特触发器原理及应用
单稳态触发器与施密特触发器原理及应用1.单稳态触发器的原理：单稳态触发器，也称为单稳多谐振荡器，是一个能够在输入信号发生变化时，产生一个固定时间的输出脉冲的元件。
它有两个稳态，一个是触发态，另一个是稳定态。
在触发态时，输出保持一个较低的电平；在稳定态时，输出保持一个较高的电平。
当输入信号发生变化时，触发器进入触发态并产生一个固定宽度的输出脉冲，然后返回稳定态。
单稳态触发器的原理是通过RC电路的充放电过程实现的。
当输入信号变为高电平时，电容开始充电，直到电压达到了触发器的门限电压。
这时，触发器进入稳定态。
而当输入信号变为低电平时，电容开始放电，直到电压降到触发器的触发电平。
这时，触发器进入触发态并产生一个固定宽度的输出脉冲。
2.单稳态触发器的应用：-消抖器：将机械开关产生的抖动信号转换为一个稳定的输出信号。
-一次性多谐振荡器：使用单稳态触发器的稳定脉冲输出来控制多谐振荡器的频率，实现一个稳定的脉冲输出。
-电平传递：将一个短时脉冲信号转换为一个稳定的电平信号输出。
3.施密特触发器的原理：施密特触发器，又称为滞回比较器，是一种具有正反馈的比较器。
它的输入信号必须经过两个不同的阈值电平才能改变输出状态。
施密特触发器有两个稳态，一个是高稳态，另一个是低稳态。
当输入信号超过上阈值电平时，触发器从低稳态切换到高稳态；当输入信号低于下阈值电平时，触发器从高稳态切换到低稳态。
施密特触发器的原理是利用正反馈产生滞回特性。
当输入信号超过上阈值电平时，正反馈会加强这个变化，使得输出电平更快地从低电平切换到高电平。
而当输入信号降低到下阈值电平时，正反馈会加强这个变化，使得输出电平更快地从高电平切换到低电平。
4.施密特触发器的应用：施密特触发器常用于数字信号处理中的滤波和门控电路等应用。
具体应用包括：-模数转换器：将模拟信号转换为数字信号时，需要滤除输入信号中的噪声和抖动。
施密特触发器可以用来实现这个滤波功能。
-数字信号选择器：当多个数字信号输入时，施密特触发器可以用来实现对一些信号的优先级选择。
(中职)数字电子技术题库带答案-判断题
《数字电子技术》习题库判断题题.逻辑电路中，一律用“1”表示高电平，用“0”表示低电平。
()1.“与”门的逻辑功能是“有1出1,全0出0"。
().“异或”门的逻辑功能是“相同出0,不同出1”。
()2.常用的门电器中，判断两个输入信号是否相同的门电路是“与非”门。
().由分立元件组成的三极管“非”门电路，实际上是一个三极管反相器。
()3. TTL集成“与非”门电路的输入级是以多发射极晶体管为主。
().常见的小规模数字集成电路是TTL集成门和M0S集成门两大系列。
()4. CMOS门电路是由PM0S和NM0S管组成的互补不对称型逻辑门电路。
(). CMOS 传输门的输入与输出不可以互换，所以传输门又称为单向开关。
()5. CMOS “与非”门和反相器相连可以组成一个双向模拟开关。
().用四位二进制代码表示1位十进制数形成的二进制代码称为BCD码。
()6.逻辑代数又称为布尔代数。
().逻辑变量只有0和1两种数值，表示事物的两种对立状态。
()7.常用的化简方法有代数法和卡诺图法。
().任何一个逻辑函数的表达式一定是唯一的()8.任何一个逻辑表达式经化简后，其最简式一定是唯一的().我们常用的计算机键盘是由译码器组成的()9.优先编码器中，允许几个信号同时加到输入端，所以，编码器能同时对几个输入信号进行编码。
().常见的8-3线编码器中有8个输出端，3个输入端。
() 10.输出n位代码的二进制编码器，最多可以有2n个输入信号。
(). 8421BCD码是最常用的二-十进制码。
()11.在优先编码器中，几个输入信号同时到来时，数字大的信号总是被优先编码。
().二-十进制译码器的功能与二-十进制编码器的功能正好相反。
()12.二-十进制译码器对8421 BCD码以外的四位代码拒绝翻译。
().电子手表常采用分段式数码显示器。
()13.触发器在某一时刻的输出状态，不仅取决于当时输入信号的状态，还与电路的原始状态有关。
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• 将边沿变换缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波， 将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。
it does exhibit a type of memory characteristic that makes it useful in certain special situations.
• 答疑 – 玉泉信电楼308室/周二周五下午2:30-5:00 – 上课课间、课后均可 – Email，微信群/数字系统设计，短信均可
3
Grading (考核)
Final grades will be computed approximately as follows:
•平时（含课程作业、期中考试+小测验、Project、出勤等）30%
– 下降时间tf
– 占空比q
» q= Tw/T
• 获取矩形波形
描述矩形脉冲特性的主要参数
– 多谐振荡器电路 – 整形电路变换已有的周期性波形
8
一阶线性电路的暂态分析
1.什么叫一阶电路？
一个独立的储能元件的电路。即经串、并联可化简为RC （或RL）电路。
例：
K C1
K C1
R1 E
C2 R2
R1
E
C2
– Class Room Check – Homework Sets – 作业每周二上交截止期为课后一周内有效
•Project
– 2 projects (1 or 2 members team)
– Project-2可选（总评加分1~5分，但不超过平时成绩范围）
•Finial Exam期末闭卷考试 - 70%
R2
R1 +R2
一价电路
C1C2 C1 C2
C1
R1
C2
R2
高价电路
9
2. 一阶电路的分析 解微分方程法 三要素法 前提？ 阶跃信号
（1）三要素
时间常数τ： RC, L R
初始值x(0+)： vc (0 ) vc (0 ), iL (0 ) iL (0 ) 趋向（稳态）值x(∞)： •电容不再充放电，ic=0.此时，电容可视为开路。
•电感电流不再变化，vL=0.此时，电感可视为短路。
t
x(t) x() [x(0) x()]e
10
施密特触发器Schmitt-trigger circuit
• 特点
– 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。
4
课程结构
• 数字理论知识(必备)
– 数字系统和编码、逻辑代数、门电路
• 数字电路分析与设计
– 组合逻辑电路 – 触发器、半导体存贮器、可编程器件 – 时序逻辑电路
• 脉冲电路与接口 • 控制器与数字系统
– 状态机 – 控制器 – 微码控制器
– 测试和验证
• 微处理器简介与设计
– 指令集 – 4位CPU
v •反相施密特 ' o
VDD
特点：滞后特性
O VT- VT+
vI
VDD/2 VDD
2017 spring ---#11 pulse & clock circuit
5
Monostable Multivibrator ------------脉冲电路 （1）
6
•概述 •施密特触发器 •单稳态触发器
-微分型 -积分型
7
概述
• 参数
– 脉冲周期T
– 脉冲幅度Vm
– 脉冲宽度Tw
– 上升时间tr
电子工业出版社, 2005. – M.M.Mano, 数字设计(第四版), 电子工业出版社, 2010.
» /mano
2017 spring ---#11 pulse & clock circuit
2
Other Course Info
• Website: – /wdwd/教学工作/ – 学在浙里, 85-671C0050-0001042-898: 数字系统设计 – Check frequently
数字系统设计
Digital System Design
-----脉冲电路
2017 spring ---#11 pulse & clock circuit
1
课程简介
• 课程代码：111C0120 • 参考书
– 阎石, 数字电子技术基础, 第6版, 高等教育出版社, 2016. – 王金明著，数字系统设计与Verilog HDL，电子工业出版社，第6版 – 补充讲义/期中考试前预备 – Stanford 大学 108A课程notes. – R.H.Katz, G.Borriello, Contemporary Logic Design, second edition,
波形分析 •当vI<VT-时，VO=0（OA段、DE段） •当vI>VT+时，VO= VDD（BC段）
正反馈
VT VT
•当vI从0变大时，
v
' I
R2 R1 R2
vi
vI<VT+时，
v
' I
VTH
,VO=0（AB段）
vi略大于VT+时，有一正反馈过程
v'
VO
I
•当VI 从VDD变小时，
11
10.2 施密特触发器
10.2.1 用门电路组成施密特触发器
一.CMOS非门构成
1 . 电路组成
条件：R1 R2
2 . 符号
3 . 原理
假设：CMOS为理想器件，即
Ri , VTH VDD / 2, VOH VDD, VOL 0V
(1)
v' I
R2 R1 R2
vI
v' I
R2 R1 R2
vI
R1 R1 R2
vDD
vI>VT-时，
v
' I
VTH,VO=VDD（CD段）
O A B C DE
v vi略小于VT-时，
有一正反馈过
'
I
VO
程
13
4.电压传输特性 vo=f(vI)
•同相施密特
vo
R1 R2
VDD
VDD
O VT- VT+
vI
VDD/2 VDD
R1 R1 R2
vo
与vi、vo均有关
当v' i
VDD
/2
vi
(1
R1 R2
)
VTH
电路输出低电平 负向VT阈 值电压
当v' i
VDD / 2
vi
(1
R1 R2) VTH源自电路输出高电平 正向阈值电压
VT
12
vi
v ' 正反馈 i
VDD
VDD / 2
O
Vo
VDD
（2）当VT- < vI < VT+时？