东南大学：《数字逻辑电路》课程教学资源（PPT课件讲稿）第六章 脉冲波形的产生和整形（6.1-6.4）

第六章脉冲波形的产生和整形 61概述 脉冲周期T:周期性脉冲序列中,两个相邻脉冲之间的时 间间隔;频率f:单位时间内,脉冲重复的次数 脉冲幅度n脉冲电压的最大变化幅度。 脉冲宽度t:从脉冲前沿到达05Vm起,到脉冲后沿到达 0.5Vn为止的距离。 上升时间t;:脉冲上升沿从0.Vm上升到09Vm所需的时间

第六章 脉冲波形的产生和整形 6.1 概述 脉冲周期T：周期性脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的时 间间隔；频率f：单位时间内，脉冲重复的次数。 脉冲幅度Vm：脉冲电压的最大变化幅度。 脉冲宽度tw：从脉冲前沿到达0.5Vm起，到脉冲后沿到达 0.5Vm为止的距离。 上升时间tr：脉冲上升沿从0.1Vm上升到0.9Vm所需的时间

下降时间t;脉冲下降沿从09Vm下降到0.Vm所需的时间。 占空比q:脉冲宽度与脉冲周期的比值,即:q=T 0.9V 0.5V 0.1V 第(51)页

下降时间tr：脉冲下降沿从0.9Vm下降到0.1Vm所需的时间。 占空比q：脉冲宽度与脉冲周期的比值，即： T t q = W T Vm 0.5Vm 0.9Vm 0.1Vm tW 第(51)页

62施密特触发器 施密特触发器:脉冲变换常用电路,或者脉冲信号整形电 路 相比一般触发器,有两个重要特点: 1)施密特触发器属于电平触发,缓慢变化的信号也可作触 发信号,当输入信号到达特定阈值时,输出电平会发生突 变。对于正向和负向输入信号,电路有不同阈值电平V+和 V。也就是说,引起输出电平突变的输入电平不同; 2)在电路状态转换时,通过电路内部的正反馈过程,使输 出电平边沿变得很陡

6.2 施密特触发器 施密特触发器：脉冲变换常用电路，或者脉冲信号整形电 路。 相比一般触发器，有两个重要特点： 1）施密特触发器属于电平触发，缓慢变化的信号也可作触 发信号，当输入信号到达特定阈值时，输出电平会发生突 变。对于正向和负向输入信号，电路有不同阈值电平V+和 V-。也就是说，引起输出电平突变的输入电平不同； 2）在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程，使输 出电平边沿变得很陡

621用门电路组成的施密特触发器 R R 假定两级反相器是CMOS电路,阈值电压为vm1=2Ym 且R1〈R2

6.2.1 用门电路组成的施密特触发器 1 1 R1 R2 Vi ' Vi VO ' VO Vi VO Vi ' VO 假定两级反相器是CMOS电路，阈值电压为 且R1〈R2。 TH VDD 2 1 V ≈

R R G 2 G1 当ⅵi为0V时,G1输出“1电平,G2输出“0”电平,此“0电 平通过电阻R,反馈到Gl输入端,使保持低电平 保持输出信号Vo为低电平稳态,偎定为第Ⅰ稳态。 ⅵi逐渐上升,v'也上升,若V未上升到阈值Vπ时,电路 稳定在第Ⅰ稳态。 V.-V 0·R,+V= R R+R R+R

当Vi为0V时，G1输出“1”电平，G2输出“0”电平，此“0”电 平通过电阻R2反馈到G1输入端，使 保持低电平。 保持输出信号VO为低电平稳态，假定为第Ⅰ稳态。 1 1 R1 R2 Vi ' Vi VO ' VO G1 G2 ' Vi Vi逐渐上升， 也上升，若 未上升到阈值VTH时，电路 稳定在第Ⅰ稳态。 ' Vi ' Vi 2 1 2 i 2 O 1 2 i 0 i •R R +R V •R + V = R +R V V V = -

若ⅵ继续上升,并使 此时:V,=V+ R R+R V;上升过程中 产生一个正反馈雪崩过程: 电路状态发生转换时 对应的输入电平 V 正反馈 R+R 2 T+ R TH 施密特触发器翻转到第Ⅱ稳态。 Vr:正向阈值电压 DD 第(52)页

若Vi继续上升，并使 2 1 2 i i TH •R R +R V V '= V = 产生一个正反馈雪崩过程： Vi ' Vi ' VO VO 正反馈 施密特触发器翻转到第Ⅱ稳态。 V = V V =1 V = 0 O OH DD O ≈ ' 此时： VT+：Vi上升过程中， 电路状态发生转换时 对应的输入电平。 Vi = VT+ TH 2 1 2 T+ • V R R +R V = VT+：正向阈值电压 第(52)页

R R G 2 G1 当ⅵ从高电平VD逐渐下降,并达到V'=Vn时,将 引发另一个正反馈雪崩过程。 正反馈 V:负向阈值电压 此时:V=Vr r:V下降过程中,电路状态发生转换时对应的输入电平

1 1 R1 R2 Vi ' Vi VO ' VO G1 G2 当Vi从高电平VDD逐渐下降，并达到 时，将 引发另一个正反馈雪崩过程。 Vi = VTH ' Vi ' Vi ' VO VO 正反馈 此时：Vi=VT￾VT-：Vi下降过程中，电路状态发生转换时对应的输入电平。 VT-：负向阈值电压

v=n.R,+v=vi DDR,+VDD 1R.+R R+R 当V'=Vm时v=Ⅴr 此时:V=V≈ TH vYR,+vn白Vm-2Vm R+R R R TH :负向阈值电压

2 DD 1 2 i 2 O 1 2 i 0 i •R + V R +R V •R + V = R +R V V V = VDD - - ' 当Vi = VTH时 Vi=VT- ' 此时： 2 DD 1 2 T i TH •R + V R +R V V = V - VDD - ' ≈ TH 2 1 T V R R V = (1 - ) - VT-：负向阈值电压 VDD=2VTH

DD T 回差电压: t △V=V,-V, T R OH (1+m)Vm-(1-)Vm R 2 R OH 脉冲波形整形电路 态稳态∏稳态1

t t t Vi VO1 VO VOH VOH VOL VOL VT+ VT￾VDD V R R = 2 V R R V R R = 1 + V = V V TH 2 1 TH 2 1 TH 2 1 T T+ T ( ) -(1- ) Δ - - 回差电压： 稳态Ⅰ 稳态Ⅱ 稳态Ⅰ 脉冲波形整形电路

分析时序电路 Q1 2 Q ID ID C C C CP 次态方程 状态转换表 Q3 Q2 Q1 000 00 n+1 01 n+1 Q2 D,=Q Q n+1 D,=Q 0 000 第(53)页

分析时序电路 1D C 1D C 1D C CP Q1 Q2 Q3 3 2 n 1 3 2 1 n 1 2 1 3 n 1 1 Q D Q Q D Q Q D Q = = = = = = + + + 次态方程 0 1 1 1 0 0 0 Q3 0 0 1 1 1 0 0 Q2 0 0 0 1 1 1 0 状态转换表 Q1 第(53)页