数字电子技术基础（7）——脉冲波形的产生和整形

施密特触发器

施密特触发器具有2个稳态，主要应用有：波形变换、脉冲整形、鉴幅。

门电路构成的施密特触发器如图所示，电路中2个CMOS反相器串接，从$v_o$输出即为同相输出，从$v_o'$输出即为反相输出。

假设COMS反相器的阈值电压$V_{TH}≈\frac{1}{2}V_{DD}$，$R_1<R_2$，则正向阈值电压为：

$$V_{T+}=(1+\frac{R_1}{R_2})V_{TH}$$

负向阈值电压为：

$$V_{T-}=(1-\frac{R_1}{R_2})V_{TH}$$

回差电压为：

$$△V_T=V_{T+}-V_{T-}≈2\frac{R_1}{R_2}V_{TH}$$

施密特触发器的应用：

1. 波形变换

   

2. 脉冲整形

   

3. 鉴幅

   

单稳态触发器

单稳态触发器有1个稳态、1个暂稳态，主要应用有：脉冲整形、延时、定时。

单稳态触发器的暂稳态持续时间（脉宽）与R、C有关：

$$t_W=RCln2≈0.69RC$$

多谐振荡器

多谐振荡器没有稳态。多谐振荡器在接通电源后无需外加触发信号，即可自动产生富含高次谐波的矩形脉冲（自激）。

555定时器

555定时器外接少量电阻电容可以构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器。

555定时器构成施密特触发器

如果参考电压由外接$V_{CO}$提供：

$$V_{T+}=V_{CO}$$ $$V_{T-}=\frac{1}{2}V_{CO}$$ $$△V_T=\frac{1}{2}V_{CO}$$

如果没有外接$V_{CO}$：

$$V_{T+}=\frac{2}{3}V_{CC}$$ $$V_{T-}=\frac{1}{3}V_{CC}$$ $$△V_T=\frac{1}{3}V_{CC}$$

555定时器构成单稳态触发器

$$t_W=RCln\frac{V_{CC}}{V_{CC}-\frac{2}{3}V_{CC}}$$ $$=RCln3≈1.1RC$$

555定时器构成多谐振荡器

C充电时：

$$t_{W_1}=0.7(R_1+R_2)C$$

C放电时：

$$t_{W_2}=0.7R_2C$$

振荡周期：

$$T=t_{W_1}+t_{W_2}=0.7(R_1+2R_2)C$$

占空比：

$$q=\frac{t_{W_1}}{T}=\frac{R_1+R_2}{R_1+2R_2}$$