数字电路逻辑设计10-2

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1、10.2集成门构成的脉冲单元电路10.2.110.2.1施密特触发器施密特触发器10.2.210.2.2单稳态触发器单稳态触发器10.2.310.2.3多谐振荡器多谐振荡器vIR111G1G2vOvOvIR2图10- -2- -1 两级CMOS反相器构成施密特触发器10.2.110.2.1施密特触发器施密特触发器用两级用两级CMOS反相器构成的施密特触发器反相器构成的施密特触发器器器的的第第一一种种稳稳定定状状态态。这这是是施施密密特特触触发发导导通通，截截止止，时时，当当0G,G0O2DDO1I vVvv的的稳稳定定状状态态。持持在在，电电路路保保也也升升高高，只只要要逐逐步步上上升升时时，

2、当当0OGS(th)IIII212 vVvvvvRRRGS(th)GS(th)TIDDO21GS(th)II)1(GG21221VVVvVvVvvRRRRR 限触发电平限触发电平值为施密特触发器的上值为施密特触发器的上稳定状态。此时，稳定状态。此时，密特触发器进入第二种密特触发器进入第二种发器状态发生翻转，施发器状态发生翻转，施，触，触截止，截止，导通，导通，时，时，上升使上升使当当下降而减小。下降而减小。随随由最大值下降，则由最大值下降，则的稳定状态。若的稳定状态。若，电路就稳定在，电路就稳定在只要满足只要满足IIIDDIIDDOTI211)(vvvVvvVvVvRRR vOvIVTVT+V

3、GS(th)2 VGS(th)R1R2图10- -2- -2 施密特触发器 电压传输特性GS(th)21TTTT2)(VRRVVVV ，迟滞特性迟滞特性的差值称为回差电压的差值称为回差电压、下限触发电平、下限触发电平施密特触发器的上施密特触发器的上的状态。的状态。，触发器就稳定在，触发器就稳定在只要满足只要满足，则，则，若，若限触发电平限触发电平值为施密特触发器的下值为施密特触发器的下态。此时的态。此时的第一种稳定状第一种稳定状时，电路发生翻转回到时，电路发生翻转回到下降使下降使当当0)1(OTIGS(th)TDD21GS(th)DDGS(th)TIGS(th)II2121221 vVvVVV

4、VVVVvVvvRRRRRRRvIR11G1G2vOvOvIR2图10- -2- -3 两级TTL门构成的施密特触发器&D用用TTL门构成的施密特触发器门构成的施密特触发器次次翻翻转转。，触触发发器器发发生生一一转转为为截截止止，转转为为导导通通，时时，通通，当当导导的的上上升升，使使得得二二极极管管随随着着。导导通通，截截止止，时时，当当OHO21thIIOLO2OHO1IGGDG,G0VvVvvVvVvv 的稳定状态。的稳定状态。，触发器就处于输出，触发器就处于输出。只要。只要值称为上限触发电平，值称为上限触发电平，此时的此时的OHOTIDthTI221VvVvVVVvRRR Dt

5、hTTT21VVVVVRR 电路的回差为电路的回差为。值为下限触发电平，值为下限触发电平，时时，此，此转，转，时，触发器再次发生翻时，触发器再次发生翻下降且下降且当当thTIOLOthIIVVvVvVvv 图10- -2- -4 CMOS集成施密特触发器电路TP2TN1vITP1TN2TP3vOTN3VDDTP4TN5TP5TN6vO vO VDDTP6施密特触发器施密特触发器整形整形(a)缓冲输出缓冲输出vIvO (b)1集成施密特触发器集成施密特触发器图中图中TP4、TP5及及TN4、TN5构成两个首尾相连的反相器，用构成两个首尾相连的反相器，用来改善输出波形来改善输出波形(整形整形)；T

6、P6和和TN6组成输出缓冲级，以提高电路组成输出缓冲级，以提高电路的带负载能力，同时起隔离作用。的带负载能力，同时起隔离作用。VCCT1T2vOT3vO vOD1D4D3T4T5D6T6vO图10- -2- -5 4输入与非门施密特电路4输入输入与与非门施密特电路：非门施密特电路：4输入二极管输入二极管与与门门射极耦合双稳态射极耦合双稳态(施密特施密特)触发器触发器射极跟随器，完成电平转移射极跟随器，完成电平转移推拉式输出电路推拉式输出电路参数名称参数名称VDD/ /V最小值最小值/ /V最大值最大值/ /VVT510152.24.66.83.67.110.8VT510150.31.21.61

7、.63.45.0表10- -2- -1 CC40106阈值数值参数参数CT5413/7413CT5414/7414CT54LS132/74LS132最小值最小值/ /V最大值最大值/ /V最小值最小值/ /V最大值最大值/ /V最小值最小值/ /V最大值最大值/ /VVT1.521.521.42VT0.61.10.61.10.51表10- -2- -2 TTL施密特触发器阈值数值集成施密特触发器上、下限触发器电平典型数值：集成施密特触发器上、下限触发器电平典型数值：vItOvOtOVTVT图10- -2- -6 用施密特触发器实现波形变换施密特触发器的应用施密特触发器的应用(1) 波形变换波形

8、变换将输入的正弦波、三角波、锯齿波等变换成矩形波输出。将输入的正弦波、三角波、锯齿波等变换成矩形波输出。vItOvOtOVTVT图10- -2- -7 用施密特触发器实现波形整形(a)vItOvOtOVTVT(b)vItOvOtOVTVT(c)(2) 脉冲整形脉冲整形当矩形脉冲经过传输后因以下原因发生畸变，可通过施密当矩形脉冲经过传输后因以下原因发生畸变，可通过施密特触发器的整形获得满意的矩形脉冲波形。特触发器的整形获得满意的矩形脉冲波形。(a) 传输线上电容较大，波形的上升和下降沿变坏；传输线上电容较大，波形的上升和下降沿变坏；(b) 阻抗不匹配，波形的上升沿和下降沿产生振荡；阻抗不匹配，波

9、形的上升沿和下降沿产生振荡；(c) 受到干扰，脉冲波形上叠加有噪声。受到干扰，脉冲波形上叠加有噪声。图10- -2- -8 用施密特触发器实现脉冲鉴幅vItOvOtOVTVT(3) 脉冲鉴幅脉冲鉴幅只有当输入脉冲信号的幅度大于施密特触发器上限触发电只有当输入脉冲信号的幅度大于施密特触发器上限触发电平时，在输出端才产生输出信号。平时，在输出端才产生输出信号。10.2.210.2.2单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器具有单稳态触发器具有稳态稳态和和暂态暂态两个不同的工作状态。在外两个不同的工作状态。在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转为暂稳态，维持一段时间后，界触发脉冲作用下，能从稳态翻转为暂稳态

10、，维持一段时间后，电路又能自动地翻转为稳态。暂稳态维持时间的长短取决于电电路又能自动地翻转为稳态。暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与外界触发脉冲无关。路本身的参数，与外界触发脉冲无关。集成门构成的单稳态触发器集成门构成的单稳态触发器根据维持暂态的根据维持暂态的RC定时电路的不同接法，单稳态触发器可定时电路的不同接法，单稳态触发器可以分为以分为微分型微分型和和积分型积分型两大类。两大类。(1) 微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器&(a)G2G1Cv2RRivO1vO2v1vICi5100pF 330图10- -2- -9 微分型单稳态触发器 及其工作波形反馈线反馈线输入端微分

11、电路输入端微分电路微分型定时电路微分型定时电路&(a)G2G1Cv2RRivO1vO2v1vICi5100pF 330图10- -2- -9 微分型单稳态触发器 及其工作波形vIv1vO1vO2v2(b)3.6V0.3V0.3V1.4V3.6V0.3V3.6V0.3V1.4V- -1.5V3.6V0.3Vtw反馈线反馈线(a) 0t1为稳定状态。为稳定状态。输入端无输入信号触发或触发输入端无输入信号触发或触发输入为高电平。当选取输入为高电平。当选取Ri大于大于3.2k时，使时，使vI高于开门电平，高于开门电平，vO1=0.3V；选取选取R小于小于0.9k，使，使v2低于关门电低于关门电