8.0 概述
8.1 波形变换电路
8.2 施密特触发器
8.4 定时器
8.3 脉冲产生电路
第 8章 脉冲波形的产生与
整形
New！
★ 基本内容
New！
★ 学习重点
★ 基本学习要求
8.0 本章概述
★ 本章基本内容
在前面各章的讨论中, 常常需要用到各种幅度, 宽
度以及具有陡峭边沿的 脉冲信号, 如触发器就需要 时钟
脉冲 （ CP）, 等等 。 事实上, 现代电子系统都离不开脉
冲信号 。 获取这些脉冲信号的方法通常有两种,① 直接
产生 ； ② 利用已有信号 变换 得到 。
与产生模拟信号要用模拟振荡器一样, 产生脉冲信
号要用 脉冲振荡器 。 脉冲波形变换则包括 脉冲宽度, 幅
度, 相位及上升和下降时间等等 的改变, 通过变换, 使
这些特性符合要求 。
本章将介绍常用的脉冲变换电路 ——单稳态触发器
和 施密特触发器, 脉冲产生电路 ——多谐振荡器, 和一
种多用途的定时电路 ——555定时器 。
★ 基本学习要求
·掌握脉冲电路的基本分析方法
·掌握常用脉冲电路的工作原理
·掌握几种集成电路的应用
·理解双稳态 —单稳态 —无稳态等几种电路
原理的内在联系
Email me please if you have any questions,win_d@263.net
★ 本章学习重点
·脉冲电路分析的关键
·微分型单稳态触发器, 晶体振荡器,
555定时器的基本原理
·74221,4538,4098,74HC14,555
等集成电路的应用
8.1.1 RC积分与微分电路
New！
8.1.3 集成单稳态触发器
8.1.2 单稳态触发器的工作原理
8.1 波形变换电路
8.1.4 单稳态触发器应用举例
8.1.1 RC积分与微分电路 基础知识
RC积分电路
电路条件：
τ=RC >>tW
tW——输入脉冲宽度
tW
8.1.1 RC积分与微分电路 基础知识
RC微分电路
电路条件：
τ=RC <<tW
tW——输入脉冲宽度
tW
8.1.2 单稳态触发器工作原理
基础知识
A
以微分型为例
8.1.2 单稳态触发器工作原理
分析方法
A
B
A
B
Q
Q
Vth
8.1.2 单稳态触发器工作原理
A
B
A
B
Q
Q
Vth
分析方法
8.1.2 单稳态触发器工作原理
A
B
A
B
Q
Q
Vth
稳 态
稳 态
暂稳态
分析方法
8.1.2 单稳态触发器工作原理
基础知识
A
B
A
B
Q
Q
Vth
tW tre
暂稳态时间 恢复时间
8.1.2 单稳态触发器工作原理
基础知识
A
B
计算 tW及 tre 运用, 三要素法,,
UB(0+)= VCC
UB(∞)= 0
τ=RC（ 忽略其他电阻 ）
uB(t)= UB(∞)+[UB(0+)－ UB(∞)]
= VCC
?
t
e?
?
t
e?
若 Vth=VCC
则 tW≈0.7τ=0.7RC tre=(3~5)τre
单稳态触发器的一般特性？
！ 思考 ！
单稳应用举例 ……
习题 1
试设计一自动延时楼道照明灯。
！ 讨论与思考 ！
几点讨论：
① 反馈环节也可采用 RC积分电路 （ 见习题 6-5） 。
② 若采用 TTL门电路, 为保证稳态时门 2输入低电平, 电
阻 R必须小于某一数值 。 采用 CMOS 电路无此限制 。
③ 为减小恢复时间 tre,可在 R上并联一个二极管, 给电容 C
提供放电回路 。
④ 若输入脉冲过宽 （ tA＞ tW）, 电路工作可能不正常时,
可在输入端另加一 RC微分电路, 形成短输入脉冲 。
⑤采用或非门电路同样可构成单稳电路。
设计一微分型单稳态触发器：
采用 CMOS 或非门,输入
信号较宽,tre较短，设计电路并
画出波形。
！ 讨论与思考 ！
8.1.2 单稳态触发器工作原理
基础知识
A
B
A
B
Q
Q
Vth
tW tre
Rd
Cd
。
+VDD
8.1.2 单稳态触发器工作原理
基础知识
A
B
Q
Q
Vth
tW tre
A
B
Rd
Cd
。
+VDD
A’
8.1.2 单稳态触发器工作原理
分析方法
Vth
tW tre
A
B
Rd
Cd
。
+VDD
A’
A
B
Q
Q
A’
8.1.3 集成单稳态触发器
应用基础
常用集成单稳态触发器,54/74121,54/74221，
54/74HC123,CD4098,CD4538等 。
74221— TTL双单稳态触发器
应用基础
4538— CMOS双单稳态触发器
应用基础
8.1.4 单稳态触发器应用 工程应用
8.1.4 单稳态触发器应用 工程应用
“看门狗”（ Watching Dog)
习 题
习题 1
试举出不少于 3种的单稳态触发器应用实
例，并尽可能说明其原理。
New！
8.2.2 集成施密特触发器
8.2.1 特性与原理
8.2 施密特触发器
8.2.3 应用举例
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
施密特触发器 是具有滞后特性的数字传输门 。
① 电路具有两个阈值电压, 分别称为 正向阈值 电
压和 负向阈值 电压, 二者的差值称为 回差 。 输出电
平的变化滞后于输入, 形成 回环 。
② 与双稳态触发器和单稳态触发器不同, 施密特
触发器 属于, 电平触发, 型电路, 不依赖于边沿陡
峭的脉冲 。
特点：
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
电路举例一
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
电路举例二
电路举例三
基础知识
8.2.1施密特触发器
特性与原理
8.2.2 集成施密特触发器
应用基础
施密特触发器就是带有回
差特性的门电路。 如 74HC14
和 74HC132等。 74HC14：六反
相器,74HC132：四 2与非门。
在 VDD=6V时，典型回差为 0.9～
1.2V。
8.2.3 应用举例
工程应用
8.2.3 应用举例
工程应用
习 题
习题 2
试举出不少于 3种的施密特触发器应用实
例，并尽可能说明其原理。
8.3.0 多谐振荡器
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8.3.1 晶体振荡器
8.3 脉冲产生电路
单稳回忆
8.1.2 单稳态触发器工作原理
基础知识
A
以微分型为例
8.3.0 多谐振荡器
基础知识
A
8.3.0 多谐振荡器
基础知识
对称多谐振荡器：
8.3.0 多谐振荡器
分析方法
A
B
Q
Q
Vth
Vth
对称多谐振荡器：
8.3.0 多谐振荡器
A
B
Q
Q
Vth
Vth
分析方法
对称多谐振荡器：
8.3.0 多谐振荡器
A
B
Q
Q
Vth
Vth
分析方法
对称多谐振荡器：
8.3.0 多谐振荡器
A
B
Q
Q
Vth
Vth
暂稳态 1 暂稳态 2
分析方法
对称多谐振荡器：
8.3.0 多谐振荡器
应用基础
A
B
Q
Q
Vth
Vth
T=tW1 + tW2
tW1 tW2
若 R1=R2,C1=C2，
则 T= 2tW =1.4RC
对称多谐振荡器：
“多谐”
8.3.0 多谐振荡器
扩展知识
其他多谐振荡器：
8.3.0 多谐振荡器
扩展知识
其他多谐振荡器：
8.3.0 多谐振荡器
扩展知识
其他多谐振荡器：
8.3.0 多谐振荡器
扩展知识
其他多谐振荡器：
8.3.1 晶体振荡器
基础知识
8.3.1 晶体振荡器
基础知识
New！
8.4.2 定时器应用举例
8.4.1 555定时器
8.4 定时器
8.4.1 555定时器
应用基础
R=5kΩ
8.4.1 555定时器
应用基础
8.4.1 555定时器
应用基础
8.4.1 555定时器
应用基础
输出级的驱动电流 ≥200mA
VCC,4.5～ 18V
电源及驱动,
8.4.2 定时器应用举例
工程应用
美国 Signetics公司 1972年研制，用于
取代机械式定时器。
流行的产品主要有 4个：
BJT两个,555,556（含有两个 555）；
CMOS两个,7555,7556（含有两个
7555）。
流行产品,
8.4.2 定时器应用举例
工程应用
应用实例,
8.4.2 定时器应用举例
工程应用
应用练习,
用一片 7556制作一个“丁冬”门
铃。
本章小结
1,从电路结构和工作原理上看, 基本 RS触发器,
单稳态触发器和多谐振荡器具有相似的形式 。 但由
于其反馈电路的不同, 即基本 RS触发器采用双侧导
线反馈到门电路的输入端, 单稳态触发器保留一侧
导线而将另一侧改为带有惰性元件 （ 通常是电容 ）
的反馈网络, 多谐振荡器的双侧均改为带有惰性元
件的反馈网络, 致使三者的工作特性具有本质的区
别：基本 RS触发器具有两个稳态, 单稳态触发器具
有一个稳态, 而多谐振荡器没有稳态 。
2,单稳态触发器和多谐振荡器中的暂稳态时间
正比于电路的时间常数, 也就是说, 暂稳态过程通
常是由其自身的电路参数决定的, 不需要外部的
,触发, 。 但在有些情况下, 系统中的振荡信号可
能要求与其他信号, 同步,, 所以外部的触发信号
有时也是需要的 。 无论电路的具体结构如何, 凡是
含有 RC元件的脉冲电路, 分析的关键就是电容的
充放电, 而关键连接点就是与电容相连的门电路的
输入端 。
本章小结
3,施密特触发器是具有滞后特性的数字传输门,
属于, 电平触发, 型电路, 它的翻转不依赖于边沿
陡峭的脉冲 。 施密特发器有反相传输和同相传输两
种电路 。 555定时器是一种应用广泛的集成电路,
它是早期模拟电路和数字电路结合的典范 。
本章小结
4,作为产品的实例, 本章介绍了几种中, 小规模
集成电路,74121,74221——不可重复触发型单稳
态电路； 4538,4098——可重复触发型单稳态电路；
74HC14,74HC132——高速 CMOS施密特触发器；
555,556,7555,7556——定时器 。
本章小结
8.1 波形变换电路
8.2 施密特触发器
8.4 定时器
8.3 脉冲产生电路
第 8章 脉冲波形的产生与
整形
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★ 基本内容
New！
★ 学习重点
★ 基本学习要求
8.0 本章概述
★ 本章基本内容
在前面各章的讨论中, 常常需要用到各种幅度, 宽
度以及具有陡峭边沿的 脉冲信号, 如触发器就需要 时钟
脉冲 （ CP）, 等等 。 事实上, 现代电子系统都离不开脉
冲信号 。 获取这些脉冲信号的方法通常有两种,① 直接
产生 ； ② 利用已有信号 变换 得到 。
与产生模拟信号要用模拟振荡器一样, 产生脉冲信
号要用 脉冲振荡器 。 脉冲波形变换则包括 脉冲宽度, 幅
度, 相位及上升和下降时间等等 的改变, 通过变换, 使
这些特性符合要求 。
本章将介绍常用的脉冲变换电路 ——单稳态触发器
和 施密特触发器, 脉冲产生电路 ——多谐振荡器, 和一
种多用途的定时电路 ——555定时器 。
★ 基本学习要求
·掌握脉冲电路的基本分析方法
·掌握常用脉冲电路的工作原理
·掌握几种集成电路的应用
·理解双稳态 —单稳态 —无稳态等几种电路
原理的内在联系
Email me please if you have any questions,win_d@263.net
★ 本章学习重点
·脉冲电路分析的关键
·微分型单稳态触发器, 晶体振荡器,
555定时器的基本原理
·74221,4538,4098,74HC14,555
等集成电路的应用
8.1.1 RC积分与微分电路
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8.1.3 集成单稳态触发器
8.1.2 单稳态触发器的工作原理
8.1 波形变换电路
8.1.4 单稳态触发器应用举例
8.1.1 RC积分与微分电路 基础知识
RC积分电路
电路条件：
τ=RC >>tW
tW——输入脉冲宽度
tW
8.1.1 RC积分与微分电路 基础知识
RC微分电路
电路条件：
τ=RC <<tW
tW——输入脉冲宽度
tW
8.1.2 单稳态触发器工作原理
基础知识
A
以微分型为例
8.1.2 单稳态触发器工作原理
分析方法
A
B
A
B
Q
Q
Vth
8.1.2 单稳态触发器工作原理
A
B
A
B
Q
Q
Vth
分析方法
8.1.2 单稳态触发器工作原理
A
B
A
B
Q
Q
Vth
稳 态
稳 态
暂稳态
分析方法
8.1.2 单稳态触发器工作原理
基础知识
A
B
A
B
Q
Q
Vth
tW tre
暂稳态时间 恢复时间
8.1.2 单稳态触发器工作原理
基础知识
A
B
计算 tW及 tre 运用, 三要素法,,
UB(0+)= VCC
UB(∞)= 0
τ=RC（ 忽略其他电阻 ）
uB(t)= UB(∞)+[UB(0+)－ UB(∞)]
= VCC
?
t
e?
?
t
e?
若 Vth=VCC
则 tW≈0.7τ=0.7RC tre=(3~5)τre
单稳态触发器的一般特性？
！ 思考 ！
单稳应用举例 ……
习题 1
试设计一自动延时楼道照明灯。
！ 讨论与思考 ！
几点讨论：
① 反馈环节也可采用 RC积分电路 （ 见习题 6-5） 。
② 若采用 TTL门电路, 为保证稳态时门 2输入低电平, 电
阻 R必须小于某一数值 。 采用 CMOS 电路无此限制 。
③ 为减小恢复时间 tre,可在 R上并联一个二极管, 给电容 C
提供放电回路 。
④ 若输入脉冲过宽 （ tA＞ tW）, 电路工作可能不正常时,
可在输入端另加一 RC微分电路, 形成短输入脉冲 。
⑤采用或非门电路同样可构成单稳电路。
设计一微分型单稳态触发器：
采用 CMOS 或非门,输入
信号较宽,tre较短，设计电路并
画出波形。
！ 讨论与思考 ！
8.1.2 单稳态触发器工作原理
基础知识
A
B
A
B
Q
Q
Vth
tW tre
Rd
Cd
。
+VDD
8.1.2 单稳态触发器工作原理
基础知识
A
B
Q
Q
Vth
tW tre
A
B
Rd
Cd
。
+VDD
A’
8.1.2 单稳态触发器工作原理
分析方法
Vth
tW tre
A
B
Rd
Cd
。
+VDD
A’
A
B
Q
Q
A’
8.1.3 集成单稳态触发器
应用基础
常用集成单稳态触发器,54/74121,54/74221，
54/74HC123,CD4098,CD4538等 。
74221— TTL双单稳态触发器
应用基础
4538— CMOS双单稳态触发器
应用基础
8.1.4 单稳态触发器应用 工程应用
8.1.4 单稳态触发器应用 工程应用
“看门狗”（ Watching Dog)
习 题
习题 1
试举出不少于 3种的单稳态触发器应用实
例，并尽可能说明其原理。
New！
8.2.2 集成施密特触发器
8.2.1 特性与原理
8.2 施密特触发器
8.2.3 应用举例
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
施密特触发器 是具有滞后特性的数字传输门 。
① 电路具有两个阈值电压, 分别称为 正向阈值 电
压和 负向阈值 电压, 二者的差值称为 回差 。 输出电
平的变化滞后于输入, 形成 回环 。
② 与双稳态触发器和单稳态触发器不同, 施密特
触发器 属于, 电平触发, 型电路, 不依赖于边沿陡
峭的脉冲 。
特点：
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
电路举例一
8.2.1施密特触发器
特性与原理
基础知识
电路举例二
电路举例三
基础知识
8.2.1施密特触发器
特性与原理
8.2.2 集成施密特触发器
应用基础
施密特触发器就是带有回
差特性的门电路。 如 74HC14
和 74HC132等。 74HC14：六反
相器,74HC132：四 2与非门。
在 VDD=6V时，典型回差为 0.9～
1.2V。
8.2.3 应用举例
工程应用
8.2.3 应用举例
工程应用
习 题
习题 2
试举出不少于 3种的施密特触发器应用实
例，并尽可能说明其原理。
8.3.0 多谐振荡器
New！
8.3.1 晶体振荡器
8.3 脉冲产生电路
单稳回忆
8.1.2 单稳态触发器工作原理
基础知识
A
以微分型为例
8.3.0 多谐振荡器
基础知识
A
8.3.0 多谐振荡器
基础知识
对称多谐振荡器：
8.3.0 多谐振荡器
分析方法
A
B
Q
Q
Vth
Vth
对称多谐振荡器：
8.3.0 多谐振荡器
A
B
Q
Q
Vth
Vth
分析方法
对称多谐振荡器：
8.3.0 多谐振荡器
A
B
Q
Q
Vth
Vth
分析方法
对称多谐振荡器：
8.3.0 多谐振荡器
A
B
Q
Q
Vth
Vth
暂稳态 1 暂稳态 2
分析方法
对称多谐振荡器：
8.3.0 多谐振荡器
应用基础
A
B
Q
Q
Vth
Vth
T=tW1 + tW2
tW1 tW2
若 R1=R2,C1=C2，
则 T= 2tW =1.4RC
对称多谐振荡器：
“多谐”
8.3.0 多谐振荡器
扩展知识
其他多谐振荡器：
8.3.0 多谐振荡器
扩展知识
其他多谐振荡器：
8.3.0 多谐振荡器
扩展知识
其他多谐振荡器：
8.3.0 多谐振荡器
扩展知识
其他多谐振荡器：
8.3.1 晶体振荡器
基础知识
8.3.1 晶体振荡器
基础知识
New！
8.4.2 定时器应用举例
8.4.1 555定时器
8.4 定时器
8.4.1 555定时器
应用基础
R=5kΩ
8.4.1 555定时器
应用基础
8.4.1 555定时器
应用基础
8.4.1 555定时器
应用基础
输出级的驱动电流 ≥200mA
VCC,4.5～ 18V
电源及驱动,
8.4.2 定时器应用举例
工程应用
美国 Signetics公司 1972年研制，用于
取代机械式定时器。
流行的产品主要有 4个：
BJT两个,555,556（含有两个 555）；
CMOS两个,7555,7556（含有两个
7555）。
流行产品,
8.4.2 定时器应用举例
工程应用
应用实例,
8.4.2 定时器应用举例
工程应用
应用练习,
用一片 7556制作一个“丁冬”门
铃。
本章小结
1,从电路结构和工作原理上看, 基本 RS触发器,
单稳态触发器和多谐振荡器具有相似的形式 。 但由
于其反馈电路的不同, 即基本 RS触发器采用双侧导
线反馈到门电路的输入端, 单稳态触发器保留一侧
导线而将另一侧改为带有惰性元件 （ 通常是电容 ）
的反馈网络, 多谐振荡器的双侧均改为带有惰性元
件的反馈网络, 致使三者的工作特性具有本质的区
别：基本 RS触发器具有两个稳态, 单稳态触发器具
有一个稳态, 而多谐振荡器没有稳态 。
2,单稳态触发器和多谐振荡器中的暂稳态时间
正比于电路的时间常数, 也就是说, 暂稳态过程通
常是由其自身的电路参数决定的, 不需要外部的
,触发, 。 但在有些情况下, 系统中的振荡信号可
能要求与其他信号, 同步,, 所以外部的触发信号
有时也是需要的 。 无论电路的具体结构如何, 凡是
含有 RC元件的脉冲电路, 分析的关键就是电容的
充放电, 而关键连接点就是与电容相连的门电路的
输入端 。
本章小结
3,施密特触发器是具有滞后特性的数字传输门,
属于, 电平触发, 型电路, 它的翻转不依赖于边沿
陡峭的脉冲 。 施密特发器有反相传输和同相传输两
种电路 。 555定时器是一种应用广泛的集成电路,
它是早期模拟电路和数字电路结合的典范 。
本章小结
4,作为产品的实例, 本章介绍了几种中, 小规模
集成电路,74121,74221——不可重复触发型单稳
态电路； 4538,4098——可重复触发型单稳态电路；
74HC14,74HC132——高速 CMOS施密特触发器；
555,556,7555,7556——定时器 。
本章小结
