广东海洋大学：《数字电子技术》课程教学资源（PPT课件）9.3 单稳态电路 9.4 多谐振荡电路 9.4.1 对称式和非对称式多谐振荡电路 9.4.2 环形振荡电路 9.4.3 利用施密特触发电路构成的多谐振荡电路

9.3单稳态电路 一、微分型单稳态电路 1、电路组成：CMOS或非门、反相器和RC电路组成 1 Vou VDD:PoL =0,VTH=VDD VDD RC微 2 分电路 触发脉冲 RS 2、原理分析 1)没有触发信号时，D=0 电路处于稳态： U。=0、Uo1=1、0e=0 电容C上没有电压

一、微分型单稳态电路 1、电路组成：CMOS或非门、反相器和RC电路组成 OH DD OL TH DD 2 1 V  V ,V  0,V  V 2、原理分析 电路处于稳态： 1)没有触发信号时，I=0 o =0、o1 =1、 c =0 电容C上没有电压 9.3 单稳态电路 RC微 分电路 触发脉冲

2)外加触发信号（正脉冲) U1f→D1=VrH 产生如下正反馈过程： 个一ol一o个 电容的端电 压不能突变y2V0∫ 迅速使o1=0D。=1 电路进入暂稳态。 这时即使D回到低电平，Do的高电平仍然会维持下去。 雅特多久呢？

2)外加触发信号（正脉冲） I I =VTH 产生如下正反馈过程： 迅速使 o1 = 0 o =1 电路进入暂稳态。 这时即使I回到低电平， O的高电平仍然会维持下去。 维持多久呢？ 01 v 0 v I 2 v 电容的端电 压不能突变

3)在暂稳态期间，电容C充电 →U2→U2=VH D 产生如下正反馈过程： z个-↓-01↑ 电容的端电 v02 vor f 压不能突变1 nf 由于这时)已经回到低电平 →迅速使U1=1、D。=0 VpD 电路由暂稳态自动返回到稳态。 G 4)电路的恢复过程： RON(P) 电容放完电使0。=0， 电路回到初始的稳态

3)在暂稳态期间，电容C充电 电路由暂稳态自动返回到稳态。 I2 I2 =VTH 产生如下正反馈过程： vI2 vO vO1 迅速使 o1 = 1、o =0 4）电路的恢复过程： 电容放完电使 c =0， 电路回到初始的稳态。 由于这时 I已经回到低电平 01 v 0 v 电容的端电 压不能突变 I 2 v

3、主要参数的估算 (1)输出脉冲宽度tw: 输出脉冲的宽度等于暂稳态的持 续时间，而暂稳态的持续时间等 于从电容C开始充电到充电至U虹2 等于V的时间。 tw =RC In Uc()-vc(0+) d vc()-vc(iw) VDD-0 0 12 t w=RC In- VDD -YTH VpD RCIn2 tw=0.69RC VTH 0 (2)输出脉冲幅度Vm: 00l tw Vm=VoH-VoL≈Vop 电容C放完电所需时间 仔)恢复时间te:te=(3-)RoN(p)C 指在保证电路能正常工作的情况下，允许两个相 (4)分辨时间ta: 邻触发脉冲之间的最小间隔时间。 td =tw+tre

tw = 0.69RC （1） 输出脉冲宽度tw： (3) 恢复时间tre： 电容C放完电所需时间 tre =（3~5）RON（P）C (4) 分辨时间td： 3、 主要参数的估算 vO 1 vI vO vI2 0 0 t t t t tW 0 VTH V DD t1 t2 vd 0 t 0 ( ) ( ) ( ) (0 ) C C W C C W t t           RC ln DD TH DD w 0 V V V t RC ln    = RCln2 (2) 输出脉冲幅度Vm： Vm = VOH-VOL  VDD td = tw+tre 指在保证电路能正常工作的情况下，允许两个相 邻触发脉冲之间的最小间隔时间。 输出脉冲的宽度等于暂稳态的持 续时间，而暂稳态的持续时间等 于从电容C开始充电到充电至I2 等于VTH的时间

思考：从电压波形观察，输入触发脉冲的宽度能否大于 输出脉宽？ 如果大于，要保证电路正常工作则应在输入端加入 一个微分电路。 单稳态电路的工作特点： 1、电路具有一个稳态和一个暂稳态。在外加触发信号 的作用下，电路将从稳态转入暂稳态。暂稳态持续一段 时间以后，电路又自动返回到稳态。 2、暂稳态的持续时间仅取决于电路中的RC参数值，与 外加触发脉冲的特性无关。 利用单稳态电路的这种工作特点，能够把不同宽度或 者不同幅度、不同波形的触发脉冲变换为等宽的输出脉冲， 作为一种定时信号使用

1、电路具有一个稳态和一个暂稳态。在外加触发信号 的作用下，电路将从稳态转入暂稳态。暂稳态持续一段 时间以后，电路又自动返回到稳态。 单稳态电路的工作特点： 2、暂稳态的持续时间仅取决于电路中的RC参数值，与 外加触发脉冲的特性无关。 利用单稳态电路的这种工作特点，能够把不同宽度或 者不同幅度、不同波形的触发脉冲变换为等宽的输出脉冲， 作为一种定时信号使用。 思考：从电压波形观察，输入触发脉冲的宽度能否大于 输出脉宽？ 如果大于，要保证电路正常工作则应在输入端加入 一个微分电路

单稳态电路的应用 定时 00 与门 UB 单稳态 触发器 70 该电路可用于频率计

单稳态电路的应用 定时 该电路可用于频率计 vO 与门 vA vB tW 单稳态 触发器 vI vI O v B O v A O v O O tW t t t t

集成单稳态电路74121 -￥-当- 触发信号控制电路 徽分型单稳态触发器 输出缓冲电路 (a)逻辑图 C:外接电容，取值范围：10pF~10uF R: 可外接电阻，取值范围：2~30k2 也可采用内部电阻（2k2)

集成单稳态电路 74121 R：可外接电阻，取值范围：2 ~ 30kΩ 也可采用内部电阻（ 2 kΩ） C：外接电容，取值范围：10pF ~ 10uF B A1 A2 G1 & G2 & G3 & G4 & a G5 & ≥1 G6 & Cext Rext Rext/Cext Rint Rint G7 1 G8 1 G9 1 Q Q 触发信号控制电路 微分型单稳态触发器 输出缓冲电路 (a) 逻辑图

74121功能表 A A B Vo L H L H L H H 电路稳态：Do=0 H H H H B和A1、A2中不作为输入端的 H H 几 个接高电平，在A1、A2的一个或 H H 两个端输入下降沿时电路被触发 H A1、A2中有一个或两个接低电平， 几L 在B端输入上升沿时电路被触发

74121功能表 H H H H ' 0 A1 A2 B O v L  H L  L H L   L L H H  L H H H H H L   L 电路稳态： O=0 A1、A2中有一个或两个接低电平， 在B端输入上升沿时电路被触发 B 和A1、A2中不作为输入端的一 个接高电平，在A1、A2的一个或 两个端输入下降沿时电路被触发

电路的连接： 输出脉冲宽度：tw=0.69RC C R +Vcc C +Vcc 10 11 19 14 11 14 Cext Rext Rint Vcc Cext Rext Rint 3 Cext Uo 6 3B Cext Uo 6 74121 74121 A2 A2 GND 5A1 GND 上升沿触发时的接法 下降沿触发时的接法 利用Rint时的接法 利用Rext时的接法 (Rint-2K)

下降沿触发时的接法 1 UI 利用Rext 时的接法 Cext Rext Cext Uo Rint Vcc GND B A2 A1 Uo 3 4 5 1 6 7 10 11 9 14 74121 上升沿触发时的接法 UI 利用Rint 时的接法 （Rint≈2 KΩ） C R +VCC C +VCC Cext Rext Cext Uo Rint Vcc GND B A2 A1 Uo 3 4 5 1 6 7 10 11 9 14 74121 电路的连接： 输出脉冲宽度： tw = 0.69RC

集成单稳态器件 不可重复触发 没有被重复触发 电路一旦被触发进入暂 稳态以后，再加入触发脉 冲不会影响电路的工作过 程，必须等到暂稳态结束 之后，才可能再次被触发。 (a) 74121属于不可重复触发型 可重复触发 被重复触发 电路如果被触发进入暂 稳态以后再加入触发脉冲， 电路将被重新触发，再继 续维持一个等于t的暂稳态 时间。 74122、74123属于可重复触发型

集成单稳态器件 (a) vO vI tw tw vO (b) vI tw tw 不可重复触发 可重复触发 被重复触发 没有被重复触发 电路一旦被触发进入暂 稳态以后，再加入触发脉 冲不会影响电路的工作过 程，必须等到暂稳态结束 之后，才可能再次被触发。 电路如果被触发进入暂 稳态以后再加入触发脉冲， 电路将被重新触发，再继 续维持一个等于tw的暂稳态 时间。 74121属于不可重复触发型 74122、74123属于可重复触发型