第9章脉冲信号的产生与整形-2报告.ppt

9.4　单稳态触发器9.4.1　单稳态触发器的特性和符号 单稳态触发器的工作特性具有如下的显著特点：（1）有一个稳态和一个暂稳态两个不同的工作状态（双稳态有两个稳态）。（2）在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持时间tW以后再自动返回稳态，并在其输出端产生一个宽度为tW的矩形脉冲。（3）暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。  单稳态触发器可分为不可重复触发型和可重复触发型。暂稳态期间如再次被触发，对原暂稳时间无影响，输出脉冲宽度仍从第一次触发开始计算的称为不可重复触发型单稳态触发器；而可重复触发型单稳态触发器在暂稳态期间再次被触发时，输出脉冲宽度在此前暂稳态时间的基础上再展宽tW。图9-10和图9-11所示分别为两种单稳态触发器的逻辑符号和波形图。其中，Q1是不可重复触发型单稳态触发器输出波形；Q2是可重复触发型单稳态触发器输出波形。 图9-10　两种单稳态触发器逻辑符号(a)不可重复触发型;(b)可重复触发型 图9-11　两种单稳态触发器波形图 9.4.2　用555定时器构成单稳态触发器的方法 在555定时器的外部加接几个阻容元件，就可构成单稳态电路。它所形成的单脉冲持续宽度可以从几微秒到几个小时。图9-12所示是由555定时器所构成的单稳态触发器，其中，R、C是定时元件。 图9-12　由555定时器构成的单稳态触发器 图9-13　由555定时器构成的单稳态电路波形图 9.4.3　单稳态触发器应用举例　　利用单稳态触发器在触发信号作用下由稳态进入暂稳态，暂稳态持续一定的时间后自动返回稳态的特点，可将单稳态电路用于对脉冲信号的宽度进行波形变换、脉冲整形、定时、延时等场合。 1.用于脉冲整形 在图9-14所示例子中，将波形不规则的UI加到单稳态电路的输入端，输出端就得到了规则的脉冲信号UO，输出脉冲宽度即为暂稳态维持时间，主要取决于充、放电元件R和C。 图9-14　脉冲整形 　　3.用于脉冲延迟 在数字系统中，有时要求将某个脉冲宽度为T0的信号延迟一段时间T1后再输出。利用两个单稳态触发器可以很方便地实现这种脉冲延时，其电路图和波形图如图9-16和图9-17所示。从波形图可以看出，UO脉冲的下降沿相对输入信号UI的上升沿延迟了TW1时间。图中： 　　【例9.2】用555定时器构成的单稳态触发器输出定时时间为1 s的正脉冲，设R=27kΩ，试确定定时元件C的取值。 解　因为tW≈1.1RC，故 图9-17　脉冲延时波形图 9.5　多谐振荡器 9.5.1　多谐振荡器的工作原理　　图9-18所示电路是对称式多谐振荡器的典型电路，它是由两个反相器G1和G2经耦合电容C1、C2连接起来的正反馈振荡回路。为了产生自激振荡，电路不能有稳定状态。也就是说，在静态下（电路没有振荡时），它的状态必须是不稳定的。下面以图9-18所示电路为例分析多谐振荡器的工作原理。 图9-18　对称式多谐振荡器电路 　　假定由于某种原因（例如电源波动或外界干扰）使UI1有微小的正跳变，则必然会引起如下的正反馈过程： 图9-19　各点电压波形图 9.5.2　石英晶体多谐振荡器　　由于在RC振荡器中，决定振荡频率的主要因素是电路的定时元件RC以及门电路的阈值电压UTH，而它们都容易受温度影响，因此频率稳定性只有约10-3或更差。因此，在对频率稳定性要求较高的场合，普遍采用石英晶体振荡器。石英晶体振荡器是将切成薄片的石英晶体置于两平板之间构成的，石英晶体可将振荡器的频率稳定性提高到10-6~10-8。 　　由石英晶体的电抗频率特性可知，当外加电压的频率为谐振频率f0时，石英晶体的阻抗最小，所以和C1、C2构成选频网络，形成正反馈，振荡频率约等于晶体频率，与外接电阻、电容无关，所以这种电路振荡频率的稳定度很高。因此，将石英晶体接在多谐振荡器的回路中就可组成石英晶体振荡器，这时，振荡频率只取决于石英晶体的固有谐振频率，而与RC无关。　　在对称式多谐振荡器的基础上，串接一块石英晶体，就可以构成一个石英晶体振荡器电路。该电路将产生稳定度极高的矩形脉冲，其振荡频率由石英晶体的串联谐振频率决定。 图9-20　石英晶体多谐振荡器电路 9.5.3　用555定时器构成多谐振荡器的方法　　用555定时器构成的多谐振荡器如图9-21所示。将555与三个阻容元件如图连接，就构成了无稳态多谐振荡模式，它与构成单稳态触发器的不同之处仅在于触发器TR接在充、放电回路的电容C上，而不是受外部触发控制。 　　从而可得到输出方波的周期和振荡频率为 　　【例9.3】　设计一个由石英晶体