数字电子技术基础
数字电子技术基础知识总结
数字电子技术基础知识总结一、模拟电路与数字电路的定义及特点:模拟电路（电子电路）模拟信号处理模拟信号的电子电路。
“模拟”二字主要指电压（或电流）对于真实信号成比例的再现。
其主要特点是:1.函数的取值为无限多个；2.当图像信息和声音信息改变时, 信号的波形也改变, 即模拟信号待传播的信息包含在它的波形之中（信息变化规律直接反映在模拟信号的幅度、频率和相位的变化上）。
3、初级模拟电路主要解决两个大的方面: 1放大、2信号源。
4.模拟信号具有连续性。
数字电路（进行算术运算和逻辑运算的电路）数字信号用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路, 或数字系统。
由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能, 所以又称数字逻辑电路。
其主要特点是:1.同时具有算术运算和逻辑运算功能数字电路是以二进制逻辑代数为数学基础, 使用二进制数字信号, 既能进行算术运算又能方便地进行逻辑运算（与、或、非、判断、比较、处理等）, 因此极其适合于运算、比较、存储、传输、控制、决策等应用。
2.实现简单, 系统可靠以二进制作为基础的数字逻辑电路, 可靠性较强。
电源电压的小的波动对其没有影响, 温度和工艺偏差对其工作的可靠性影响也比模拟电路小得多。
3.集成度高, 功能实现容易集成度高, 体积小, 功耗低是数字电路突出的优点之一。
电路的设计、维修、维护灵活方便, 随着集成电路技术的高速发展, 数字逻辑电路的集成度越来越高, 集成电路块的功能随着小规模集成电路(SSI)、中规模集成电路(MSI)、大规模集成电路(LSI)、超大规模集成电路(VLSI)的发展也从元件级、器件级、部件级、板卡级上升到系统级。
电路的设计组成只需采用一些标准的集成电路块单元连接而成。
对于非标准的特殊电路还可以使用可编程序逻辑阵列电路, 通过编程的方法实现任意的逻辑功能。
二、模拟电路与数字电路之间的区别模拟电路是处理模拟信号的电路;数字电路是处理数字信号的电路。
《数字电子技术基础》(第四版)
CPLD（复杂可编程逻辑器件）是一种基于乘积项的可编程逻辑器件，具有简单的结构和较快 的处理速度。它采用与或阵列（AND-OR Array）来实现逻辑功能，适用于中小规模的数字 电路设计。
FPGA与CPLD比较
FPGA和CPLD在结构、性能和适用场景上有所不同。FPGA具有更高的逻辑密度和更灵活 的可编程性，适用于大规模的数字电路设计和复杂的算法实现；而CPLD则具有更简单的 结构和更快的处理速度，适用于中小规模的数字电路设计和控制应用。
容量和提高存取速度
应用实例
如计算机的内存条就是采用RAM 存储器进行扩展的；而一些嵌入 式系统中则采用ROM存储器来
存储固件和程序代码等
发展趋势
随着科技的不断发展，存储器的 容量不断增大，存取速度不断提 高，功耗不断降低，未来存储器 将更加智能化、高效化和绿色化
05 可编程逻辑器件与EDA技 术
PLD可编程逻辑器件概述
要点一
PLD定义与分类
可编程逻辑器件（PLD）是一种通用集 成电路，用户可以通过编程来配置其逻 辑功能。根据结构和功能的不同，PLD 可分为PAL、GAL、CPLD、FPGA等类 型。
要点二
PLD基本结构
PLD的基本结构包括可编程逻辑单元 、可编程互连资源和可编程I/O单元 等。其中，可编程逻辑单元是实现逻 辑功能的基本单元，可编程互连资源 用于实现逻辑单元之间的连接，可编 程I/O单元则负责与外部电路的连接 。
逻辑代数法
利用逻辑代数化简和变换电路 表达式
图形化简法
利用卡诺图化简电路
பைடு நூலகம்
状态转换表
列出电路的状态转换过程，便 于分析和理解电路功能
状态转换图
以图形方式表示电路的状态转 换过程，直观易懂
数字电子技术基础
数字电子技术基础数字电子技术基础随着计算机技术的不断发展，数字电子技术越来越受到重视。
数字电子技术是指利用数字信号进行信息处理的技术，可以有效地提高信息处理的速度和精度。
本文将介绍数字电子技术的基础知识、应用领域、发展趋势等相关知识。
一、数字电子技术基础知识1.数字量和模拟量数字信号和模拟信号是数字电子技术中最基础的概念。
数字量是由数字电路产生的离散信号，只有两种状态，比如二进制（0和1）；模拟量是由模拟电路产生的连续信号，可以有无限个状态。
2.逻辑门电路逻辑门电路是数字电子技术中非常重要的一种电路，用于对数字信号进行逻辑运算。
常见的逻辑门电路有与门、或门、非门、异或门等。
这些逻辑门可以组合成各种复杂的数字电路，如计算机CPU。
3.二进制系统二进制系统是数字电子技术中最基础的数值系统，只包含两个数值：0和1。
在二进制系统中，每位数都是2的n次方，其中n是这个数的位数。
比如，二进制数11011，第一位是2的4次方，第二位是2的3次方，以此类推，一直到第五位是2的0次方，将它们加在一起即为该数的十进制值。
二、数字电子技术的应用领域数字电子技术的应用领域非常广泛，下面列举几个典型的例子。
1.计算机计算机是数字电子技术最具代表性的应用之一，它可以进行各种复杂的数据处理操作。
计算机由许多电路和芯片组成，其中CPU就是由大量的逻辑门电路构成的。
2.通信数字电子技术在通信领域也有广泛应用，包括移动通信、互联网、卫星通信等。
数字信号传输的精度比模拟信号高，而且可以进行加密，保证数据的安全性。
3.医疗设备数字电子技术在医疗设备中也有应用，比如心电图仪、超声波检测仪等。
数字信号处理可以提高数据的精度，并且可以让医生更好地分析数据，提高诊断准确性。
三、数字电子技术的发展趋势数字电子技术已经有了很大的进步，但是未来还有很多发展的空间。
下面列举几个数字电子技术的未来发展趋势。
1.人工智能人工智能是数字电子技术的一大发展方向，尤其是深度学习技术。
数字电子技术基础知识点
数字电子技术基础知识点数字电子技术是现代电子领域中的重要分支，广泛应用于计算机、通信、控制系统等领域。
掌握数字电子技术的基础知识点对于从事电子工程技术的人员来说是至关重要的。
本文将介绍数字电子技术的基础知识点，帮助读者更好地了解和掌握这一领域的基础概念。
一、二进制系统在数字电子技术中，二进制系统是最基本的数制系统。
二进制系统由0和1两个数字构成，是一种适合于电子系统处理的数制系统。
在二进制系统中，每位数字称为一个比特（bit），8个比特组成一个字节（byte）。
通过不同的排列组合，可以表示各种不同的数字和字符。
二、逻辑门逻辑门是数字电路的基本组成单元，用于实现逻辑运算。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门等。
与门实现逻辑与运算，只有所有输入信号都为高电平时输出才为高电平；或门实现逻辑或运算，只要有一个输入信号为高电平输出就为高电平；非门实现逻辑非运算，对输入信号取反输出。
三、触发器触发器是数字电路中的存储元件，用于存储和延时信号。
常见的触发器包括RS触发器、D触发器、JK触发器等。
RS触发器由两个输入端和两个输出端组成，输入端用于控制信号的写入和清零，输出端用于输出存储的数据。
四、计数器计数器是一种特殊的触发器，用于实现计数功能。
计数器可以按照一定的规则递增或递减输出信号。
常见的计数器包括二进制计数器、BCD计数器等。
计数器在数字电子技术中被广泛应用于时序控制、频率测量等领域。
五、编码器和解码器编码器用于将输入信号编码为特定的代码，解码器用于将代码解码为特定的输出信号。
常见的编码器和解码器包括十进制编码器、十六进制编码器、BCD解码器等。
编码器和解码器在数字电子系统中扮演着重要的角色，用于数据传输和控制信号的处理。
六、存储器存储器是数字电子系统中的重要组成部分，用于存储程序和数据。
常见的存储器包括随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、闪存等。
存储器按照数据访问速度和可擦写性能不同分为不同的类型，适用于不同的应用场景。
数字电子技术基础总结
01
如果要实现的逻辑函数中的变量个数与数据选择器的地址输入端的个数不同，不能用前述的简单办法。应分离出多余的变量，把它们加到适当的数据输入端。
d、处理数据输入D0~D7信号电平。逻辑表达式中有mi ,则相应Di =1，其他的数据输入端均为0。
02
解法一：
其中：S2=A,S1=B,S0=C
选取编码方案的原则应有利于所选触发器的驱动方程及电路输出方程的简化和电路的稳定
例 设计一个串行数据检测器。对它的要求是：连续输入3个或3个以上的1时输出为1,其它情况下输出为0. 解：设输入数据为输入变量，用X表示；检测结果为输出变量，用Y表示，其状态转换表为 其中S0为没有1输入的以前状态，S1为输入一个1以后的状态，S2为输入两个1以后的状态，S3为连续输入3个或3个以上1的状态。 由状态表可以看出，S2和S3为等价状态，可以合并成一个。
A B C D
L
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1
试分别用以下方法设计一个七进制计数器：
试分别用以下方法设计一个七进制计数器：
利用74290的异步清零功能；（2）利用74163的同步清零功能；（3）利用74161的同步置数功能。
74161
试分别用以下方法设计一个七进制计数器： 利用74290的异步清零功能；（2）利用74163的同步清零功能；（3）利用74161的同步置数功能。
第三章 组合逻辑电路的分析与设计 基本要求 1.正确理解以下基本概念：逻辑变量、逻辑函数、“与、或、非”基本逻辑关系、竞争冒险。 2.熟练掌握逻辑函数的几种常用的表示方法：真值表、逻辑表达式、逻辑图、卡诺图。并能熟练的相互转换。 3. 熟练掌握逻辑代数基本定律、基本运算规则，能够熟练用其对逻辑函数进行代数化简及表达式转换。 4. 熟练掌握卡诺图化简法。 5.熟练掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法。
完整版数字电子技术基础教案3篇
完整版数字电子技术基础教案第一篇：数字电子技术基础教案一、教学目标本节课我们将学习数字电子技术的概念、基本原理和常见应用场景，掌握各类数字电子元器件的特性和使用方法，并能够进行数字电路的设计与实现。
二、教学内容1. 数字电子技术的概念和基本原理2. 数字电路的逻辑门电路设计与实现3. 常见数字电子元器件及其特性、使用方法4. 数字电路的应用场景及其实现方式三、教学重点1. 数字电子技术的概念和基本原理2. 数字电路的逻辑门电路设计与实现3. 常见数字电子元器件及其特性、使用方法四、教学难点1. 数字电子技术的应用场景及其实现方式五、教学方法1. 讲授法2. 示范法3. 实验法六、教学过程1. 导入环节请学生想一想，哪些现代科技产品离不开数字电子技术？2. 理论讲授2.1 数字电子技术的概念和基本原理数字电子技术是以数字信号为信息载体的电子技术，也是现代电子技术的一个重要分支。
数字信号是由一系列固定幅度的脉冲构成，与模拟信号不同。
数字电路利用固定的电子元器件来处理、传输和存储数字信号。
数字电子技术已经广泛应用于计算机、通信、控制、测量等领域。
2.2 数字电路的逻辑门电路设计与实现逻辑门是数字电路的基本单元，常见的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。
各种逻辑门的逻辑功能可以实现所有的逻辑运算，因此能够完成复杂的数字电路设计。
2.3 常见数字电子元器件及其特性、使用方法常见数字电子元器件包括门电路、触发器、计数器、移位寄存器等。
这些元器件具有高速度、高可靠性、小尺寸、低功耗等特点，可以满足数字电路在各种应用场景下的需求。
3. 实践操作实际操作是数字电子技术教学中不可或缺的一环，通过实践操作，学生可以更深入地理解数字电路原理和应用。
3.1 逻辑门电路实验请学生通过实验掌握基本逻辑门电路的搭建方法和实现原理，并能够独立设计简单的逻辑运算。
3.2 数字电子元器件实验请学生通过实验了解不同数字电子元器件的特点和使用方法，并能够通过元器件选择和搭配实现复杂数字电路的设计和实现。
数字电子技术基础知识
数字电子技术基础知识数字电子技术是指应用数字技术来控制电子设备的技术。
它是研究电路的基础技术，它包括数字逻辑电路，数字系统，微处理器和微电子学。
数字电子技术的发展主要有两种：一种是按照数字电路处理信号，另一种是根据微处理器处理信息。
数字电子技术应用于计算机、汽车、媒体，视听娱乐等多方面。
数字电子技术基础知识主要涉及基本电子学知识，数字电子电路、数字电路设计等相关知识，以及数字系统分析、控制系统的设计原理及应用、数字信号处理等内容。
1、基本电子学知识：包括半导体物理特性、半导体电子学基础、晶体管原理、晶体管参数之间的关系、缓冲器的类型及作用、电路的建模等。
2、数字电子电路：包括基本的数字电路组成，如Grated Logic Elements、半桥、全带等；特定的数字电路，如时序时钟、同步和异步计数器、位移编码器、状态空间变换等；以及数字电路的活性化，如速率调制、抖动抑制、比较器以及归一化等。
3、数字电路设计：是利用计算机建立、模拟和仿真由多个电路模块组成的数字电路，它涉及到仿真、校验、重新定义和优化等技术，开发的软件会在系统中进行不断的修改和实施。
4、数字系统分析：利用数字信号处理来解决系统中的模型分析问题，它涉及到系统模型分析、系统优化、系统故障诊断等问题，以达到系统分析和控制的目的。
5、控制系统的设计原理及应用：分析和设计建立的控制系统，如控制系统的建模、实时微处理器、线性系统的状态控制、步进控制、PID控制，以及artificial- intelligence控制等。
6、数字信号处理：利用数字信号处理技术，将不同信号格式的信号经过数字信号处理处理器，实现滤波、压缩、提取、监控等功能，以达到优化信号处理效果。
数字电子技术基础
数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术是指使用数字电子技术进行数字信号的处理和转换的技术的总称，是现代电子技术中的一项基础技术。
它是利用数字电子技术的基本原理和基本方法，设计、制造、操作和应用数字电路和数字系统的技术，包括数字电路设计、数字信号处理、数字通信和组合逻辑电路等内容。
数字电子技术在计算机、通信、控制、测量、影像等领域发挥着重要作用。
1. 数字电子技术基础概述数字电子技术是指用离散的符号代表连续的声、光、电等信息的技术。
它的产生和发展是在人们对模拟电子技术进行了深入的研究之后，参考生物神经网络的原理，发现采用离散的二进制数码或多进制数码能够代替复杂的模拟系统，并用数字电路来实现这些数码的处理。
数字电子技术在应用方面的主要优点是：信号处理精度高，可靠性强，设计灵活、方便，可扩展性强，同时也具有良好的适应性和交互性。
2. 数字信号处理数字信号处理(DSP，Digital Signal Processing)是指使用数字技术进行信号的数字化、处理、转换、储存、传输和显示的技术。
它具有信号处理精度高、处理速度快、抗干扰能力强、具有灵活性和可靠性等特点。
数字信号处理的原理和方法包括线性系统的分析、非线性系统的分析、数字信号的代数转换、数字滤波器、功率谱分析和数字处理器等。
数字信号处理在通信、图像、音频、视频、雷达、医学、地震等领域都有广泛的应用。
3. 数字通信数字通信是指用数字信号进行交换和传输信息的技术。
数字通信在传输质量、传输效率和传输容量方面都有明显的优势。
数字通信的主要技术包括调制解调器、通道编码、信道等效和信号检测等。
4. 组合逻辑电路组合逻辑电路是由输入线、输出线和一些逻辑门组成，它的输出是根据输入信号和逻辑门的状态所产生的输出。
组合逻辑电路常用的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。
组合逻辑电路也常用于大规模数字集成电路和可编程逻辑器件中。
5. 计算机计算机是数字电子技术的典型代表，它将数字信号处理的原理和方法应用到计算机结构、系统软件和应用软件等方面。
数字电子技术基础
1.2 数制
[9998.67]10 9 103 9 102 9 101 8100 6 101 7 102 ❖ 其中，103 ,102 ,101 ,100 ,10-1,10-2称为十进制各位的“权”。 ❖ 任意一个十进制数D均可展开为
[N]D di 10i
❖ 其中，di是第i位的系数，它可以是0~9这十个数码中的任何一个。若整 数部分的位数是n，小数部分的位数是m，则i包含从(n~1)到0的所有正 整数和从-1到-m的所有负整数。
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8.2 数/模转换器(DAC)
❖ 8.2.1 D/A转换器的基本工作原理
❖ D/A转换器用于将输入的二进制数字量转换为与该数字量成 比例的电压或电流。A/D转换的原理有多种，但功能相同， 下面以倒T型电阻网络D/A换器为例，介绍其工作原理。
❖ 8.2.2倒T型电阻网络DAC
❖ 倒T型电阻网络D/A换器的组成框图如图8-2所示。图中，数 据锁存器用来暂时存放输入的数字量，这些数字量控制模拟 电子开关，将参考电压源UREF按位切换到电阻译码网络中 变成加权电流，然后经运放求和，输出相应的模拟电压，完 成D/A转换过程。
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1.2 数制
❖ 1.2.2 二进制数
❖ 在数字电路中广泛应用的是二进制。在二进制数中，只有0和1两个数码， 所以计数的基数是2，低位和相邻高位间的进位关系是“逢二进一”， 即1+1 =10，同一数码在不同位置上表示的数值不同例如
[1110.11]2 1 23 1 22 1 21 0 20 1 21 1 22 [14.75]10
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8.1 概 述
❖ 用计算机对生产过程进行实时控制，其控制过程原理方框图 如图8-1所示。由A/D转换器把由传感器采集来的模拟信号转 换成为数字信号，送计算机处理，当计算机处理完数据后， 把结果或控制信号输出，由D/A转换器转换成模拟信号，送 执行元件，对控制对象进行控制。可见，ADC和DAC是数字 系统和模拟系统相互联系的桥梁，是数字系统的重要组成部 分。
数字电子技术数字电子技术基础知识
(1)并列表示法(又称位置计数法) (N)R = ( K n-1K n-2…K 1K 0 . K -1K -2…K -m )R
(2)多项式表示法(又称按权展开法)
(N)R = K n-1×R n-1+ K n-2×R n-2 +…+K 1×R 1 + K 0×R 0
例如，（10110.101）2 =（？）10 (10110.101)2=1×24+1×22+1×21+1×2-1+1×2-3
数字集成电路按照集成度的高低可分为小规模（SSI）、 中规模（ MSI ）、大规模（ LSI ）和超大规模（ VLSI ）几种 类型。
8
第一章 基本知识
三、 数字计算机及其发展 1．数字计算机
数字计算机是一种能够自动、高速、精确地完成数值计算、数据 加工和控制、管理等功能的数字系统。
2．计算机的发展 数字计算机从1946年问世以来，其发展速度是惊人的。 根据组成计算机的主要元器件的不同，至今已经历了四代。 具体如下表所示。
信息的概念：人们站在不同的角度，对“信息”给出了不同的解释。 诸如，“信息是表征物理量数值特征的量”，“信息是物质的反映”， “信息是人类交流的依据”，…，
广义的说，“信息是对客观世界所存在的各种差异的描述”。
3
第一章 基本知识
二、数字系统
什么是数字系统? 数字系统是一个能对数字信号进行存储、传递和加工的实 体，它由实现各种功能的数字逻辑电路相互连接而成。 例如， 数字计算机。 1. 数字信号
1.2 数制及其转换
1.2.1进位计数制
数制是人们对数量计数的一种统计规律。生活中广泛 使用的是十进制，而数字系统中使用的是二进制。
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第二暂稳态及其自 动翻转的工作过程
G1 ui1 & ui2 G2 & uo2 R C (a) 电路图 ui3 RS G3 & uo
uo (u i 1 ) 0 ui2 (u o 1 ) 0 uo2 0 ui3 UT 0 (b ) 波形图 t t t t1 t2 t3 t
在t2 时刻，uo2 变为低电平，电容C开始通过电阻R放电。随着放 电的进行，ui3逐渐下降。在t3时刻，ui3下降到UT，使uo（ui1）又 由0变为1，第二个暂稳态结束，电路返回到第一个暂稳态，又 开始重复前面的过程。
f1 4 2Hz
f 1Hz
17
分 频 电 路
模拟声响电路
VCC R1 7 R2 6 2 C1 1 0 .0 1 μ F (a) 电路 5 5 5Ⅰ 5 C2 8 4 3 R3 7 R4 6 2 1 0 .0 1 μ F (b ) 工作波形 5 5 5Ⅱ 5 8 4 3 C
uo1
uo2
uo1
uo2
将振荡器Ⅰ的输出电压uo1，接到振荡器Ⅱ中555定时器的复 位端（4脚），当uo1为高电平时振荡器Ⅱ振荡，为低电平时 555定时器复位，振荡器Ⅱ停止震荡。
2012-8-16 华东交通大学电气学院 付智辉 18
本节小结：
多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输 入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。 多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由555定时 器构成。由门电路构成的多谐振荡器和基本RS触发器 在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同。 RS触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以 又称为无稳电路。 在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂 稳态，其“触发”信号是由电路内部电容充（放）电 提供的，因此无需外加触发脉冲。多谐振荡器的振荡 周期与电路的阻容元件有关。 555定时器是一种应用广泛、使用灵活的集成器件， 多用于脉冲产生、整形及定时等。
2012-8-16
华东交通大学电气学院 付智辉
12
+ VCC 8 5kΩ CO TH 5 6 5kΩ + － 5kΩ 1 C2 + － C1
R 4 G1 G3 Q & & 3
1
0 1
uO
1 0
G2
＜2VCC/3 ＞VCC/3
TR
2
1
0 1
Q T
&
7
D
①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。 ②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1， Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。 ③R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=1、C2=1， Q、Q不变，uo不变，T状态不变。
复位端 低电平有效
G3 & 3 uO
+ －
高电平 触发端
TR
2
Q T
7
D
低电平 触发端
2012-8-16
放电端
10
+ VCC 8 5kΩ CO TH 5 6 5kΩ + － 5kΩ 1 C2 + － C1
R 4
0
G1 Q & & G3 3
0
uO
1
G2 & Q T 7
TR
2
D
①R=0时，Q=1，uo=0，T导通。
5.1 多谐振荡器
5.1.1 由门电路构成的多谐振荡器 5.1.2 由555定时器构成的多谐振荡器 5.1.3 多谐振荡器的应用
退出
2012-8-16
华东交通大学电气学院 付智辉
3
5.1.1 由门电路构成的多谐振荡器
能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。 1、RC环形多谐振荡器
uo (u i 1 ) 0 ui2 (u o 1 ) G1 ui1 & ui2 G2 & uo2 R C ui3 RS G3 & uo 0 uo2 0 ui3 UT 0
第5章 脉冲信号的 产生与整形
学习要点：
• 555定时器的工作原理及逻辑功能 •由555定时器构成单稳、多谐、施密特触 发器的方法
2012-8-16 华东交通大学电气学院 付智辉 1
第5章 脉冲信号的 产生与整形
5.1 多谐振荡器 5.2 单稳态触发器 5.3 施密特触发器 退出
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造成振荡器自动翻转的原因是电容 C 的充放电。
振 荡 周 期 为 ： T ≈ 2. 2R C
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2、CMOS多谐振荡器 第一暂稳态及其自 动翻转的工作过程
G1 ui1 & uo1 ui2 R G2 & C uo uo 0 ui2 (u o 1 ) 0 ui1 UT 0 (b ) 波形图 t t t1 t2 t3 t
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华东交通大学电气学院 付智辉
11
+ VCC 8 5kΩ CO TH 5 6 5kΩ + － 5kΩ 1 C2 + － C1
R 4 G1 G3 Q & & 3
0
0
uO
1
G2
＞2VCC/3 ＞VCC/3
TR
2
1
0
Q T
&
7
D
①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。 ②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1， Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导CC R1 7 R2 6 2 1 555 5 0 .0 1 μ F 8 4 3 2 VC C /3
uc
uo
VC C /3 0 t
uo
uc
C
0
tP 1
tP 2 (b ) 工作波形
t
(a)
电路
接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0， T导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到VCC/3时，uo又由0 变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在 输出端uo产生了连续的矩形脉冲。
若 U T ＝ 0.5V D D ， 振 荡 周 期 为 ： T ≈ 1.4 R C
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3、石英晶体多谐振荡器
X R1 C2 C1 & & uo R2 0 电 容 性 (b ) f0
电 感 性
f
(a)
石英晶体多谐振荡器
石英晶体阻抗频率特性
电阻R1、R2的作用是保证两个反相器在静态时都能工作在线性 放大区。对TTL反相器，常取R1＝R2＝R＝0.7 kΩ～2kΩ，而对 于CMOS门，则常取R1 ＝R2 ＝R＝10kΩ～100kΩ；C1 ＝C2 ＝C 是耦合电容，它们的容抗在石英晶体谐振频率f0时可以忽略不 计；石英晶体构成选频环节。
2012-8-16 华东交通大学电气学院 付智辉 15
VCC R1 7 R2 6 2 1 555 5 0 .0 1 μ F 8 4 3 2 VC C /3
uc
uo
VC C /3 0 t
uo
uc
C
0
tP 1
tP 2 (b ) 工作波形
t
(a)
电路
第 一 个 暂 稳 态 的 脉 冲 宽 度 t p1 ， 即 u c 从 VCC /3 充 电 上 升 到 2VCC /3 所 需 的 时 间 ：
振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0。
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5.1.2 由555定时器构成的多谐振荡器
4.5～16V 1、555定时器
+ VCC 8 5kΩ CO TH 5 6 5kΩ + － C2 G2 & 5kΩ 1
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电压 控制端
R 4 C1 G1 Q &
第二暂稳态及其自 动翻转的工作过程
G1 ui1 & uo1 ui2 R G2 & C uo
uo 0 ui2 (u o 1 ) 0 ui1 UT 0 (b ) 波形图 t t t1 t2 t3 t
(a)
电路图
在t2 时刻，uo1 变为高电平，这个高电平通过电阻R对电容C充电。 随着放电的进行，ui1 逐渐上升。在t3 时刻，ui1 上升到UT ，使uo （ui1 ）又由0变为1，第二个暂稳态结束，电路返回到第一个暂 稳态，又开始重复前面的过程。
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5.1.3 多谐振荡器的应用
R1 C2 C1 & & & R2
秒 信 号 发 生 器
多 谐 振 荡 器
FF1 C1 f0 32768H z
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Q1
FF2 C1
Q2
FF14 C1
Q 14
FF15 C1
Q 15
f1 16384Hz
f2 8192Hz
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t p 1 ≈ 0.7(R 1 +R 2 )C
第 二 个 暂 稳 态 的 脉 冲 宽 度 t p2 ， 即 u c 从 2VCC /3 放 电 下 降 到 VCC /3 所 需 的 时 间 ：
t p 2 ≈ 0.7 R 2 C
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振 荡 周 期 ： T ＝ t p1 ＋ t p2 ≈ 0.7(R 1 ＋ 2R 2 )C
ui 0 VD D ui VD D uo1 t uA t uo2 (a) 电路 0 tP t (b ) 波形 t
0
G1 ≥1
1
uo1
C
R uA
1
G2 ≥1
在t1时刻，ui1（uo）由0变为1，于是uo1（ui2）由1变为0，uo2由0变 为1。由于电容电压不能跃变，故ui3 必定跟随ui2 发生负跳变。这 个低电平保持uo为1，以维持已进入的这个暂稳态。 在这个暂稳态期间，uo2 （高电平）通过电阻R对电容C充电，使 ui3 逐渐上升。在t2 时刻，ui3 上升到门电路的阈值电压UT ，使uo （ui1）由1变为0，uo1（ui2）由0变为1，uo2由1变为0。同样由于电 容电压不能跃变，故ui3跟随ui2发生正跳变。这个高电平保持uo为0。 至此，第一个暂稳态结束，电路进入第二个暂稳态。 2012-8-16 5 华东交通大学电气学院 付智辉