第十章 脉冲单元电路
从广义上说，凡是不具有连续正弦 形状的信号都可
称为脉冲信号，如矩形波、三角波、锯齿波等。
脉冲单元电路 就是用来产生、变换、整形脉冲信号
的电路。
脉冲单元电路的组成有三种形式：
? 由 分立元件 （三极管,R,L,C器件）组成。 （不讲）
? 由集成 逻辑门 及 R,L,C器件组成。
? 由 专用集成电路 及 R,L,C器件组成。
脉冲单元电路的主要形式为：
? 施密特触发器
? 单稳态触发器
? 多谐振荡器
第一节 分立元件脉冲单元电路（自学）
由于课时有限，这一节的内容我们不讲了。同学
们有时间自己看一下。
用分立元件构成脉冲单元电路是脉冲电路的基础，
在实际应用中经常有用分立元件构成脉冲电路的例子。
分立元件脉冲电路中，三极管基本上是作为反相
器来使用的，通常都构成正反馈耦合回路，完成不同
的功能。
第二节 集成门构成的脉冲单元电路
1、用两级 CMOS反相器构成的施密特触发器
下面我们分析该施密特触发器的工作特点。
通过上述分析，我们得到了施密特触发器发生翻转
时的触发电平。我们发现 从 0到 1的触发电平 V+不等于
从 1到 0的触发电平 V-,V+ > V-
这就是施密特触发器的特点：
“对于正向和负向增长的输入信号，电路具有不同
的阈值电平。”
我们把 VT+和 VT-之差称为回差电压 Vd= VT+ - VT-
2、用 TTL门构成的施密特触发器
与 CMOS的分析方法类似，这里就不再详细推导了。
其中二极管的作用是抬高 VI使 G1导通的电压，也可以保
证回差不小于阈值电压。
施密特电路的特性也称为滞回特性、滞后特性。
3、集成施密特触发器
施密特触发器作为一种对输入信号的处理方式，一
般与反相器，与非门串联使用。构成具有施密特触发器
输入的反相器和与非门等。
常用的 CMOS施密特反相器芯片有 40106，与非门有
14093。
常用的 TTL施密特反相器有 LS14，与非门有 LS132。
内部电路自己看一下，总的特点仍然是当输入正向
增长时使其门槛较高,VT+较大；负向增长时门槛自动
降低，使 VT-较小。
我们可以通过下面的数值表，了解 CMOS和 TTL电
路的工作电压和回差范围。
二、集成门构成的 单稳态触发器
前几章我们学过的触发器，都叫双稳态触发器，因
为它们都有两个稳定的状态。我们可以任意改变它们的
状态，而我们希望它们保持不变时，它们可以稳定地保
持。
单稳态触发器就不同了，当我们通过触发信号使它
们产生翻转后，它们不能一直保持下去，而是在一定时
间后，又回到原先的状态。
利用单稳态触发器，我们可以制作出许多有用的电
路，如自动楼道灯、自动门、自动冲水器等。
单稳态平时所处的状态称为常态，触发后暂时经历
的状态叫暂态。
下面我们对单稳态电路进行分析。
1、
微
分
型
R1应较大 R应较小
大于 2.5k 64? <R< 910?
分析：（ 1） 稳态 VI=1，无论 V02为 1为 0，最终结果：
V01=0 V02=1 电容 C放空
（ 2） 暂态 VI=0 负脉冲开始,V1跟随 =0,V01=1
V2跟随 =1,V02翻转 =0，暂态开始。此后 V01沿 R,C充
电,V2逐渐下降，最终 V02=1，恢复稳态值，暂态结束。
（ 3）恢复期 此时 V01不为 0，要使其 =0，才真正回常态。
各时刻各点电
压值的推导见书。
各点电压波形 负沿触发
见右图。
微分型指 R,C
的为微分连接。
输入端的 C1和
R1也是微分电路，
其作用是使 V1在触
发后能够回高，与
VI低电平宽度无关。
2、积分型
单稳态触发器
将 R,C接为积分
方式，就构成积分型 正沿触发
单稳态触发器。
3、用施密特触发器构成单稳态触发器
利用施密特触发器的回差，产生暂态脉冲宽度。
4、暂态脉宽 TW的计算
暂态的持续时间是由 RC充放电回路决定的。
假设 暂态起始时刻的电压为 V（ 0+），
暂态结束时刻的电压为 V（ TW），
充放电的最终电压为 V（ ?）。
则
V（ ?） — V（ 0+）
TW = RC ln ——————————
V（ ?） — V（ TW）
三、集成单稳态触发器
无论是 TTL电路，还是 CMOS电路，都有一些现成的
单稳态触发器芯片。如 LS121,LS221非可重复触发型、
LS122,LS123,MC14538可重复触发型。
什么是可重复触发和非可重复触发呢？
非可重复触发 的单稳态触发一经触发进入暂态后，不
再响应新的触发，直到本次暂态结束，才能再次触发。
暂态不能重叠，,一次算一次,。
可重复触发 的单稳态触发一经触发进入暂态后，任何
时候再次触发，重新进入暂态。,随时重来,。
集成单稳态触发器虽然各不相同，但基本形式是一
样的：
外接定时元件电容 C，电阻 R（有的内含电阻）。
触发信号的形式可以有多种，正沿触发、负沿触发
具有两个对称互补输出端 Q 和 /Q
上述集成单稳态触发器的定时周期通常在几十纳秒
到数百毫秒之间。
四、集成门构成的多谐振荡器
多谐振荡器又称无稳态振荡器，它也有两个状态，
但它不能稳定于任何一个状态，而是在两者之间来回
转换，所以它的输出不会是恒高或恒低，而是矩形波。
所以多谐振荡器常常作为方波发生器。
1、电容正反馈多谐振荡器
VDD GND
GND VDD
两个暂态时间的计算：
仍然是根据 RC充放电的标准公式来计算：
Vd（最终） — Vd（暂态开始）
TW = RC ln ——————————————
Vd（ 最终） — Vd（暂态结束）
对放电周期, Vd（ 最终） = 0.3v
Vd（暂态开始） = 4.3v Vd（暂态结束） = 1.4v
对充电周期, Vd（ 最终） = 3.6v
Vd（暂态开始） = -1.8v Vd（暂态结束） = 1.4v
2、晶体稳频的多谐振荡器
晶体具有极高的频率稳定性，当外接信号的振荡频率
与晶体的固有频率一致时，它的电抗值很小；稍有偏离则
迅速增大。因此利用晶体作为反馈回路，可以得到很高的
频率稳定性。
电源电压、温度变化对晶体振荡器影响较小。
3、由施密特触发器构成的多谐振荡器
第三节 555定时器及其应用
555定时器是一种常用的定时器集成电路芯片。
它可以制作出多种多样的实用电路。本节我们用
它来实现前面学过的三种典型脉冲电路。
一,555定时器的内部结构
二、用 555定时器构成施密特触发器
三、用 555定时器构成单稳态触发器
四、用 555定时器构成多谐振荡器
第十章 作业
7、
8、
9、
10、计算 R1,R2、
C值可以假设 C=0.01u
从广义上说，凡是不具有连续正弦 形状的信号都可
称为脉冲信号，如矩形波、三角波、锯齿波等。
脉冲单元电路 就是用来产生、变换、整形脉冲信号
的电路。
脉冲单元电路的组成有三种形式：
? 由 分立元件 （三极管,R,L,C器件）组成。 （不讲）
? 由集成 逻辑门 及 R,L,C器件组成。
? 由 专用集成电路 及 R,L,C器件组成。
脉冲单元电路的主要形式为：
? 施密特触发器
? 单稳态触发器
? 多谐振荡器
第一节 分立元件脉冲单元电路（自学）
由于课时有限，这一节的内容我们不讲了。同学
们有时间自己看一下。
用分立元件构成脉冲单元电路是脉冲电路的基础，
在实际应用中经常有用分立元件构成脉冲电路的例子。
分立元件脉冲电路中，三极管基本上是作为反相
器来使用的，通常都构成正反馈耦合回路，完成不同
的功能。
第二节 集成门构成的脉冲单元电路
1、用两级 CMOS反相器构成的施密特触发器
下面我们分析该施密特触发器的工作特点。
通过上述分析，我们得到了施密特触发器发生翻转
时的触发电平。我们发现 从 0到 1的触发电平 V+不等于
从 1到 0的触发电平 V-,V+ > V-
这就是施密特触发器的特点：
“对于正向和负向增长的输入信号，电路具有不同
的阈值电平。”
我们把 VT+和 VT-之差称为回差电压 Vd= VT+ - VT-
2、用 TTL门构成的施密特触发器
与 CMOS的分析方法类似，这里就不再详细推导了。
其中二极管的作用是抬高 VI使 G1导通的电压，也可以保
证回差不小于阈值电压。
施密特电路的特性也称为滞回特性、滞后特性。
3、集成施密特触发器
施密特触发器作为一种对输入信号的处理方式，一
般与反相器，与非门串联使用。构成具有施密特触发器
输入的反相器和与非门等。
常用的 CMOS施密特反相器芯片有 40106，与非门有
14093。
常用的 TTL施密特反相器有 LS14，与非门有 LS132。
内部电路自己看一下，总的特点仍然是当输入正向
增长时使其门槛较高,VT+较大；负向增长时门槛自动
降低，使 VT-较小。
我们可以通过下面的数值表，了解 CMOS和 TTL电
路的工作电压和回差范围。
二、集成门构成的 单稳态触发器
前几章我们学过的触发器，都叫双稳态触发器，因
为它们都有两个稳定的状态。我们可以任意改变它们的
状态，而我们希望它们保持不变时，它们可以稳定地保
持。
单稳态触发器就不同了，当我们通过触发信号使它
们产生翻转后，它们不能一直保持下去，而是在一定时
间后，又回到原先的状态。
利用单稳态触发器，我们可以制作出许多有用的电
路，如自动楼道灯、自动门、自动冲水器等。
单稳态平时所处的状态称为常态，触发后暂时经历
的状态叫暂态。
下面我们对单稳态电路进行分析。
1、
微
分
型
R1应较大 R应较小
大于 2.5k 64? <R< 910?
分析：（ 1） 稳态 VI=1，无论 V02为 1为 0，最终结果：
V01=0 V02=1 电容 C放空
（ 2） 暂态 VI=0 负脉冲开始,V1跟随 =0,V01=1
V2跟随 =1,V02翻转 =0，暂态开始。此后 V01沿 R,C充
电,V2逐渐下降，最终 V02=1，恢复稳态值，暂态结束。
（ 3）恢复期 此时 V01不为 0，要使其 =0，才真正回常态。
各时刻各点电
压值的推导见书。
各点电压波形 负沿触发
见右图。
微分型指 R,C
的为微分连接。
输入端的 C1和
R1也是微分电路，
其作用是使 V1在触
发后能够回高，与
VI低电平宽度无关。
2、积分型
单稳态触发器
将 R,C接为积分
方式，就构成积分型 正沿触发
单稳态触发器。
3、用施密特触发器构成单稳态触发器
利用施密特触发器的回差，产生暂态脉冲宽度。
4、暂态脉宽 TW的计算
暂态的持续时间是由 RC充放电回路决定的。
假设 暂态起始时刻的电压为 V（ 0+），
暂态结束时刻的电压为 V（ TW），
充放电的最终电压为 V（ ?）。
则
V（ ?） — V（ 0+）
TW = RC ln ——————————
V（ ?） — V（ TW）
三、集成单稳态触发器
无论是 TTL电路，还是 CMOS电路，都有一些现成的
单稳态触发器芯片。如 LS121,LS221非可重复触发型、
LS122,LS123,MC14538可重复触发型。
什么是可重复触发和非可重复触发呢？
非可重复触发 的单稳态触发一经触发进入暂态后，不
再响应新的触发，直到本次暂态结束，才能再次触发。
暂态不能重叠，,一次算一次,。
可重复触发 的单稳态触发一经触发进入暂态后，任何
时候再次触发，重新进入暂态。,随时重来,。
集成单稳态触发器虽然各不相同，但基本形式是一
样的：
外接定时元件电容 C，电阻 R（有的内含电阻）。
触发信号的形式可以有多种，正沿触发、负沿触发
具有两个对称互补输出端 Q 和 /Q
上述集成单稳态触发器的定时周期通常在几十纳秒
到数百毫秒之间。
四、集成门构成的多谐振荡器
多谐振荡器又称无稳态振荡器，它也有两个状态，
但它不能稳定于任何一个状态，而是在两者之间来回
转换，所以它的输出不会是恒高或恒低，而是矩形波。
所以多谐振荡器常常作为方波发生器。
1、电容正反馈多谐振荡器
VDD GND
GND VDD
两个暂态时间的计算：
仍然是根据 RC充放电的标准公式来计算：
Vd（最终） — Vd（暂态开始）
TW = RC ln ——————————————
Vd（ 最终） — Vd（暂态结束）
对放电周期, Vd（ 最终） = 0.3v
Vd（暂态开始） = 4.3v Vd（暂态结束） = 1.4v
对充电周期, Vd（ 最终） = 3.6v
Vd（暂态开始） = -1.8v Vd（暂态结束） = 1.4v
2、晶体稳频的多谐振荡器
晶体具有极高的频率稳定性，当外接信号的振荡频率
与晶体的固有频率一致时，它的电抗值很小；稍有偏离则
迅速增大。因此利用晶体作为反馈回路，可以得到很高的
频率稳定性。
电源电压、温度变化对晶体振荡器影响较小。
3、由施密特触发器构成的多谐振荡器
第三节 555定时器及其应用
555定时器是一种常用的定时器集成电路芯片。
它可以制作出多种多样的实用电路。本节我们用
它来实现前面学过的三种典型脉冲电路。
一,555定时器的内部结构
二、用 555定时器构成施密特触发器
三、用 555定时器构成单稳态触发器
四、用 555定时器构成多谐振荡器
第十章 作业
7、
8、
9、
10、计算 R1,R2、
C值可以假设 C=0.01u
