1、掌握脉冲波形的主要参数及常见脉冲波形； 了解 非 门组成的多谐振荡器的电路形式和工作原理； 会用集成门电路搭接多谐振荡器； 了解石英晶体多谐振荡器电路的构成； 掌握单稳态触发器的工作特点； 熟悉集成单稳态触发器的功能及其应用； 掌握施密特触发器的工作特点； 熟悉集成施密特触发器的功能及其应用； 会测试集成施密特触发器的主要参数。 10.1.1 脉冲的基本概念 一、脉冲的概念 脉冲是指一种瞬间突变、持续时间极短的电压或电流信号。它可以是周期性变化的，也可以是非周期性的或单次的。 如图所示电路是一个简单的矩形脉冲波信号发生器，反复接通和断开开关 S，在电阻 上得到的输出电压 ， 就是一串矩形脉冲波
2、。波形如图所示。 2R Ou10.1.1 脉冲的基本概念 二、常见的几种脉冲波形 脉冲信号种类繁多，常见的脉冲波形有 矩形波 、 锯齿波 、 尖峰波 、梯形波 、 阶梯波 等，如图所示。数字电路中用到的脉冲波形通常为矩形波。 10.1.1 脉冲的基本概念 三、矩形脉冲波的参数 1. 脉冲幅值 脉冲从起始值到最大值之间的变化量，表征脉冲信号强弱的参数。 mU2. 脉冲上升时间 脉冲从起始值开始突变的一边称脉冲前沿。脉冲前沿从 0.1 上升到0.9 所需的时间称上升时间 。 值越小，脉冲前沿越陡直，波形越接近理想的脉冲波形。 rtmUmU rt rt3. 脉冲下降时间 脉冲从峰值跃变到起始值的一边
3、称脉冲后沿。脉冲后沿从 0.9 下降到 0.1 所需的时间称下降时间 。 值越小，脉冲后沿越陡直。 mUmUftftft4 脉冲宽度 在 0.5 处从一个脉冲的前沿到后沿之间的时间称脉冲宽度 。 越大，脉冲出现后持续时间越长。 wtmU wtwtwt6 占空比 脉冲宽度 与脉冲周期 之比称占空比即 。占空比为 50%的矩形波即为方波。 D TTtD w5. 脉冲周期 周期性重复的脉冲，两个相邻脉冲前沿（或后沿）之间的时间间隔称脉冲周期 。其倒数为脉冲的频率 ， 。 TfTTf1各参数如图所示。 10.1.2 多谐振荡器 一、集成门电路组成的多谐振荡器 1.电路组成 如图所示是一个常用的 非 门
4、电路多谐振荡器，图中两个 非 门接成RC耦合正反馈电路，使之产生振荡。 RC的另一个重要作用是组成定时电路，决定多谐振荡器的振荡频率和脉冲宽度。 多谐振荡器图形符号 常用的 非 门电路多谐振荡器 10.1.2 多谐振荡器 一、集成门电路组成的多谐振荡器 2. 振荡周期的估算 矩形脉冲的周期是由电容充、放电时间决定，可按下式估算 在实际应用中，常通过调换电容 C的容量来粗调振荡周期，通过改变电阻 R的值来细调振荡周期，使电路的振荡频率达到要求。 用 RC作为定时元件和非门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式。如图所示。 RCT 4.1两个 非 门和两个 RC电路的多谐振荡器 三个 非 门和两个 R
5、C电路的环形多谐振荡器 10.1.2 多谐振荡器 二、石英晶体多谐振荡器 0f在多谐振荡器中接入石英晶体，就可以构成石英晶体多谐振荡器。如图所示。 当信号频率与石英晶体固有的谐振频率 相等时，它的阻抗为 0，使该信号容易通过，形成正反馈，产生振荡。而对其他频率，石英晶体呈现高阻抗，正反馈的路径被切断，不能起振。因此，振荡器输出矩形波的频率 就等于石英晶体的谐振频率 ， 与电路其他元件参数无关。 石英晶体的温度系数很小，振荡频率 稳定，常用于电子设备的基准时间信号。 f 0f石英晶体 10.1.3 单稳态触发器 单稳态触发器是指有一个稳态和一个暂稳态的波形变换电路。它的工作特性具有如下显著特点：
6、 第一、 它有一个稳定状态和一个暂稳定状态。若无外界触发脉冲作用，电路将始终保持稳定状态。 第二、 在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动返回稳态。 第三、 暂稳态维持时间的长短通常都是靠 RC 电路的充、放电过程来维持的。与触发脉冲的宽度和幅度无关。 10.1.3 单稳态触发器 一、不可重复触发的集成单稳态触发器 不可重复触发型的单稳态触发器一旦被触发进入暂稳态以后，再加入触发脉冲，电路的输出脉冲宽度 不受其影响，仍由电路中的 R、 C参数确定，必须在暂稳态结束以后，它才能接收下一个触发脉冲而转入暂稳态。 不可重复触发的集成单稳态触发器的图形符号和工作波
7、形。如图所示。 wt10.1.3 单稳态触发器 一、不可重复触发的集成单稳态触发器 1. 引脚排列及逻辑符号， TTL集成单稳态触发器 74LS21的引脚排列和逻辑符号如图所示。 10.1.3 单稳态触发器 一、不可重复触发的集成单稳态触发器 2. 逻辑功能 1) 禁止触发状态 当 B为高电平， 中有一个输入为低电平时，电路为禁止触发状态， 端维持 0。 当 B为低电平时，电路为禁止触发状态， 端维持 0。 当 两个输入全为高电平时，电路为禁止触发状态， 端维持 0。 21 AA、0u0u21 AA、Ou2) 单稳态触发功能 当 B为高电平， 中有一个或两个产生由 1到 0的负跳变时， 端有正
8、脉冲输出。 当 两个输入中有一个或两个为低电平， B产生由 0到 1的正跳变时， 端有正脉冲输出。功能表如图所示。 21 AA、0u21 AA、0u10.1.3 单稳态触发器 二、可重复触发的集成单稳态触发器 可重复触发的单稳态触发器在电路被触发而进入暂稳态以后，如果再次加入触发脉冲，电路将重新被触发，使输出脉冲再继续维持一个 宽度 。它的输出脉冲脉宽度可根据触发脉冲的输入情况的不同而改变。可重复触发的集成单稳态触发器的图形符号和工作波形。所图所示。 wt10.1.3 单稳态触发器 1. 引脚排列及逻辑符号 ， TTL集成可重复触发器的单稳态触发器74LS123的引脚排列和逻辑符号，如图所示。
9、 二、可重复触发的集成单稳态触发器 10.1.3 单稳态触发器 二、可重复触发的集成单稳态触发器 2. 逻辑功能 1) 复位 清 0 当 时，不论其他输入端为何种状态，输出端 立即为 0。故 的清 0功能具有最高优先级。使用其他输入引脚功能时， 必须置 1。功能表如图所示。 0D RDRDRQ2)单稳态触发功能 BQ当 ，由 0到 1正跳变时， 端有正脉冲输出。 01 AR D 、Q当 ， 由 1到 0负跳变时， 端有正脉冲输出。 11 BD 、 A当 ， 由 到 正跳变时， 端也有正脉冲输出。 10 BA 、 DR3）禁止触发 在 或 时，电路处禁止触发状态（即稳定状态）， 维持 0。 1Q
10、0B10.1.4 施密特触发器 一、施密特触发器的主要参数与工作波形 反相输出施密特触发器 同相输出施密特触发器 1. 主要参数 （ 1）上限触发电压 (正向阈值电压 ) 上升过程中，输出电压 产生跳变所对应的输入电压值。 （ 2）下限触发电压（负向阈值电压） 下降过程中，输出电压 产生跳变所对应的输入电压值。 （ 3）回差电压 。回差电压越大，施密特触发器的抗干扰性越强。 IT uU ouIT uU ou TTT UUU2.工作波形 如图所示，当输入三角波时，根据施密特触发器的电压传输特性，可得到对应施密特触发器的输出波形。 10.1.4 施密特触发器 二、 CMOS集成施密特触发器 集成施
11、密特反相器 CC40106 CC4093为四 2输入施密特与非门，引脚与 74LS00兼容。 CC40106为六施密特反相器，引脚与 74LS04兼容。它与普通反相器的逻辑功能一样，差异在于施密特反相器存在上、下限触发电压。不同型号的集成施密特触发器的 和 具体数值可从集成电路手册中查到。如图所示静态参数如表所示。 TU TU10.1.4 施密特触发器 三、 TTL集成施密特触发器 74LS24、 74LS32、 74LS132为四 2输入施密特 与非 门，引脚与74LS00兼容。 74LS13、 74LS18为二 4输入施密特 与非 门，引脚与 74LS20兼容。 74LS14、 74LS1
12、9为六施密特反相器，引脚与 74LS04兼容。其主要参数的典型值如表所示。 了解 555时基电路的电路框图和引脚功能； 掌握 555时基电路的逻辑功能； 掌握 555时基电路构成的多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器的电路构成，理解其工作原理； 了解 555时基电路的典型应用； 会搭接和测试 555时基电路构成的双音报警电路。 10.2.1 555时基电路 一、电路组成和引脚功能 1电路组成 一般由分压器、比较器、触发器和开关及输出等四部分组成。如图所示。 555时基电路的内部电路结构 电压比较器 基本 RS触发器 缓冲器 分压器 放电三极管 10.2.1 555时基电路 一、电路组成和引脚
13、功能 2 引脚功能，引脚功能如表所示。 10.2.1 555时基电路 二、逻辑功能 功能表如下表所示。 10.2.2 555时基电路的应用 一、构成多谐振荡器 1. 电路组成 如图所示是555时基电路组成的一个典型多谐振荡器。 定时元件 10.2.2 555时基电路的应用 一、构成多谐振荡器 2. 工作过程 CCV设电路中电容两端的初始电压为 0， 时 ，输出端为高电平，放电端断开。电源 对电容 C充电，充电回路 地，输出为高电平。 CRRV 21CCCCTRTHC 31 VUUu 如图所示 随着电容充电，电路状态翻转，输出为低电平，放电端导通，电容通过开关管 VT放电，放电回路 地。当 时，
14、电路状态翻转，输出为高电平，放电端断开，电容 C又开始充电，重复上述过程形成振荡，输出电压为连续的矩形波。 TRC 2CCC 31Vu 10.2.2 555时基电路的应用 一、构成多谐振荡器 3. 输出脉冲周期 电容充电形成的第一暂稳态时间 电容放电形成的第二暂稳态时间 所以，电路输出脉冲周期 CRRt )(7.0 211w CRt 22w 7.0CRRttT )(7.0 21w2w1 10.2.2 555时基电路的应用 二、构成单稳态触发器 1电路组成 如图所示是 555时基电路组成的一个单稳态触发器。 定时元件 10.2.2 555时基电路的应用 二、构成单稳态触发器 2. 工作过程 接通
15、电源， 通过 对电容 C充电，使 ，定时器输出为低电平，电路处于稳定状态。这时，开关管 导通，电容 C被旁路，电路仍处于原稳定状态，输出为低电平。 CCV CR、CCC Vu 32V当 的负触发脉冲到来时，电路状态翻转，进入暂稳态，输出为高电平。这时，开关管 截止，电源通过电阻 向电容 充电。当 时，电路状态翻转，输出为低电平， 时，电路由暂稳态变为稳态，此时，开关管 VT导通，电容 C被旁路电路仍处于原稳定状态，输出为低电平。 0o uCCC 32Vu IuV R C10.2.2 555时基电路的应用 二、构成单稳态触发器 3. 输出脉冲宽度 电容 C充电形成的暂态时间为 WtRCt 1.1W 10.2.2 555时基电路的应用 三、构成施密特触发器 1电路组成 如图所示是 555时基电路组成的一个施密特触发器。 10.2.2 555时基电路的应用 2. 工作过程 三、构成施密特触发器 当输入信号 时，输出端为高电平。随着 的增加，当 时，电路翻转，输出端为低电平。 继续增加，电路保持原状态。随着 的减少，当 时，电路状态又翻转，输出高电平。 IuCCI 31Vu CCI 32Vu CCI 32Vu IuIu
