【学习笔记】8、脉冲波形的变换与产生

• 本章简略记录。

8.1 单稳态触发器（脉冲触发）

• 单稳态触发器 应用于 ：（1）脉冲整型（2）脉冲延时 （3）定时

• 单稳态触发器的工作特性：

  • 没有触发脉冲作用时，电路处于一种稳定状态。
  • 脉冲触发作用下，电路由稳态变化到暂稳态。暂稳态不能长时间保持。
  • 暂稳态的持续时间取决于电路的RC参数。

8.1.1 微分型单稳态触发器（CMOS）

• 单稳态触发器 = 逻辑门 + RC电路

• RC电路的连接方式 决定了 ：（1）微分型单稳态电路（2）积分型单稳态电路

• 微分型单稳态电路，有两种形式（如下图所示）：（1）与非+非 （2）或非 + 非
  

• 原本的$V_I$输入脉冲，经过微分型单稳态电路后，到$V_O$，脉冲宽度被延长。

• 逻辑门组成的单稳态触发器的缺点（1）触发方式单一（2）输出脉宽稳定性差（3）调节范围小。

8.1.2 集成单稳态触发器

• 集成单稳态触发器，分为：（1）可重复触发（响应新的触发脉冲，刷新输出脉宽的起始时间点）（2）不可重复触发（不响应新的触发脉冲，必须等前一个触发的输出脉宽结束）

（1）不可重复触发（TTL 74121）

（2）可重复触发（CMOS MC14528）

8.1.3 单稳态触发器的应用

（1）定时

• 定时时间是 单稳态输出信号的暂稳态持续时间。
• 暂稳态时间，作为开窗时间。
  

（2）延时

• 两个单稳态触发器，电容电阻的配置不同，暂稳态持续时间不同。
• 前一个单稳态触发器的输出信号，经过延时，作为第二个单稳态触发器的输入。
  

（3）消除噪声

• 单稳态触发器+D触发器
• 74121不可重复触发
• $V_I$为低电平时，D触发器被复位，$V_O=0$
• $V_I$为高电平时，在$\overline{Q}$跳变到稳态1时，产生上升沿，D触发器获取此时$V_I=1$，$V_O=1$
• 消除噪声的重要原因：噪声的持续时间 小于 单稳态触发器的暂稳态持续时间，不会被传递到 $V_O$
  

8.2 施密特触发器（电平触发）

• 波形变换，幅度鉴别
• 适用于缓慢变化的电平信号，电压达到某一值，施密特触发器的输出就会发生跳变。
• 施密特触发器，内部有正反馈电路，输出电压波形 上升下降陡直。
• 电压上升阈值$V_{T+}$
• 电压下降阈值$V_{T-}$

8.2.1 门电路构成施密特触发器

8.2.2 集成施密特触发器

• CMOS型，集成施密特触发器 CC40106
  

8.2.3 施密特触发器的应用

（1）波形变换

（2）波形整形

（3）抗干扰

（4）幅度鉴别

8.3 多谐振荡器（无稳态电路）

• 接通电源后，自激振荡，产生一定频率和一定幅值的矩形波。
• 核心是 电容的充电和放电。

8.3.1 门电路构成多谐振荡器

• 输入电压和输出电压的波形
• 输出电压有两个暂稳态，充电过程或者放电过程。
• 门电路构成的多谐振荡器，$V_{TH}$易受温度和电压，干扰的影响，频率稳定性差。
  

8.3.2 施密特触发器构成波形产生电路

• 需要电容C和电阻R。
  

8.3.3 石英晶体振荡器

• 稳定性高。
• 选频特性非常好。极为稳定的串联谐振频率$f_s$，其他频率会被晶体衰减。
• 等效品质因数Q值很高。
  

8.4 555定时器

• 555定时器：模拟+数字，中规模集成电路。
• 555定时器 应用于 信号的产生和变换，控制和检测电路。

8.4.1 结构

8.4.2 555定时器组成施密特触发器

8.4.3 555定时器组成单稳态触发器

（1）不可重复触发

（2）可重复触发

8.4.4 555定时器构成多谐振荡器

略