2009-7-29 1
第 6章 脉冲波形的产生与变换
6.1.1 常用脉冲波形及参数
6.1 RC电路
6.2.1 用集成门电路构成的施密特触发器
6.2.2 集成施密特触发器
6.1.2 RC电路的应用
6.2 施密特触发器
6.2.3 施密特触发器的应用结束放映
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第 6章 脉冲波形的产生与变换脉冲信号：指突然变化的电压或电流 。
脉冲电路的研究重点：波形分析 。
数字电路的研究重点：逻辑功能 。
获得脉冲波形的方法主要有两种：
1,利用脉冲振荡电路产生；
2,是通过整形电路对已有的波形进行整形,变换,使之符合系统的要求 。
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以下主要讨论几种常用脉冲波形的产生与变换电路,（ 功能,特点及其主要应用简介 ）
1,RC电路,对矩形波进行微分,积分变换,
或作脉冲分压器；
2,施密特触发器,主要用以将非矩形脉冲变换成上升沿和下降沿都很陡峭的矩形脉冲；
3,单稳态触发器,主要用以将脉冲宽度不符合要求的脉冲变换成脉冲宽度符合要求的矩形脉冲；
4,多谐振荡器,产生矩形脉冲；
5,555定时器 。
6.1.1 常用脉冲波形及参数
1,常见的脉冲波形脉冲波形是指突变的电流和电压的波形。
6.1 RC电路图 6-1 常见的脉冲波形图
2009-7-29 5
2,矩形波及其参数图 6-2 非周期性和周期性矩形波
(a) 非周期性 (b) 周期性数字电路中用得最多的是矩形波。矩形波有周期性与非周期性两种。
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图 6-3 矩形波的主要参数周期性矩形波的周期用 T表示,有时也用频率 f表示 （ f =1/
T） 。
矩形波的另外几个主要参数：
（ 1） 脉冲幅度 Um
（ 2） 脉冲宽度 tw
（ 3） 上升时间 tr
（ 4） 下降时间 tf
（ 5） 占空比 q =t w /T 。 通常 q用百分比表示,如果
q =50%,则称为对称方波 。
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6.1.2 RC电路的应用可对矩形波进行变换,常用的有微分电路,积分电路和脉冲分压器 。
图 6-4 微分电路
1,微分电路可将矩形波变换为尖峰波（条件 RC＜＜ tw）。由于电路的输出 uO只反映输入波形 uI的突变部分，故称为微分电路。
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2,积分电路图 6-5 积分电路（ b）可将矩形波变换为三角波。
（条件 RC＞＞ tw）
（ c） 输出波形 uO的边沿变差了。
（如果 RC＜＜ t w，即不满足积分电路的条件）
2009-7-29 9
3,脉冲分压器在模拟电路中,常用电阻分压器来实现正弦波信号的无失真传输 。
但是,对脉冲信号的传输,不能采用简单的电阻分压器,因为分布电容的影响,会使输出波形的 边沿发生畸变 。
2009-7-29 10
图 6-6 脉冲分压器为了实现脉冲信号的无畸变传输,需要采用脉冲分压器 。
各种示波器的输入衰减器采用的就是这种脉冲分压器 。
只要满足条件 C1R1 =C2R2,则可实现脉冲信号的无畸变传输 。
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6.2 施密特触发器主要用途：把变化缓慢的信号波形变换为边沿陡峭的矩形波,可以清除噪声 。
特点：
⑴ 电路有 两种稳定状态 。 两种稳定状态的维持和转换完全取决于外加触发信号 。 触发方式：电平触发 。
⑵ 电压传输特性特殊,电路有 两个转换电平
（ 上限触发转换电平 UT+和下限触发转换电平 UT－ ） 。
⑶ 状态翻转时有正反馈过程,从而输出 边沿陡峭 的矩形脉冲 。
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6.2.1 用集成门电路构成的施密特触发器
1,电路组成两个 CMOS反相器，两个分压电阻。
图 6-7 用集成门电路构成的施密特触发器
（ a） 电路 （ b）逻辑符号
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2,工作原理
（ 1）工作过程设 CMOS反相器的阈值电压 UTH=VDD/2，输入信号 uI为三角波。
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当 uI=0V时,G1截止,G2导通，输出为 UOL，
即 uO=0V。只要满足 uI1＜ UTH，电路就会处于这种状态（第一稳态）。
当 uI上升，使得 uI1 =UTH时，电路会产生如下正反馈过程：
2009-7-29 15
电路会迅速转换为 G1导通,G2截止,输出为
UOH,即 uO=VDD的状态 （ 第二稳态 ） 。 此时的 uI值称为施密特触发器的上限触发转换电平 UT+。 显然,
uI继续上升,电路的状态不会改变 。
2009-7-29 16
如果 uI下降,uI1也会下降 。 当 uI1下降到 UTH时,
电路又会产生以下的正反馈过程：
电路会迅速转换为 G1截止,G2导通、输出为
UOL的第一稳态。此时的 uI值称为施密特触发器的下限触发转换电平 UT－ 。 uI再下降，电路将保持状态不变。
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（ 2） 工作波形与电压传输特性施密特触发器将三角波 uI变换成矩形波 uO。
图 6-8 施密特触发器的工作波形及电压传输特性
（ a）工作波形 （ b）电压传输特性
3,重要参数上限触发转换电平 UT+
下限触发转换电平 UT－
回差 ΔUT = UT+－ UT－ （通常 UT+＞ UT－ ）
改变 R1和 R2的大小可以改变回差 ΔUT
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同相输出反相输出偏移部分电压值较高，加入电平反相”输出加推拉式输出级“
输入加“与门”
附加部分：
OLV?
6.2.2 集成施密特触发器 器件实例 74 13
2009-7-29 20
10.2.2 集成施密特触发器一、双极型 IC
1.
43
4
22
210
RR
R
VVV
VVTTV
CESCCE
OLOI
)(
饱和导通，截止，时，
EBE
CCCI
EII
VV
iViV
TVVVV
1
211
12 70 导通，并引起时，，至当,
OHO VVTT 截止导通，迅速转为 21
42
4
112 RR
RVVVV
CESccEE )(
VVOL 91,
2009-7-29 21
42
4
11
211
RR
RVVV
VVTTV
CESCCE
OHOI
)(
截止，饱和，时，
EBE
CCCI
EII
VV
iViV
TVVVV
1
211
11 70 脱离饱和，并引起时，，至当,
OLO VVTT 导通截止，迅速转为 21
43
4221
RR
RVVVV
CESccEE )(
V.VV ET 702
V.VV ET 701
42
411
RR
RVVV
C E SccE )(
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集成施密特触发器的 UT+和 UT－ 的具体数值可从集成电路手册中查到。
如 CT74132的 UT+＝ 1.7 V,UT－ ＝ 0.9 V，所以，
ΔUT＝ UT+— UT－ ＝ 1.7 V— 0.9 V＝ 0.8 V。
1,施密特反相器
TTL的 74LS14和 CMOS的 CC40106均为六施密特触发的反相器。
下面以 CC40106为例说明其功能。
2009-7-29 23
图 6-9 施密特触发反相器
(a) 原理框图 (b) 电压传输特性 (c) 逻辑符号为了提高电路的性能，电路在施密特触发器的基础上，增加了整形级和输出级。
整形级 可以使输出波形的边沿更加陡峭，
输出级 可以提高电路的负载能力。
2009-7-29 24
2,施密特触发与非门电路为了对输入波形进行整形，许多集成门电路采用了施密特触发形式。
比如 CMOS的 CC4093和 TTL的 74LS13就是施密特触发的与非门电路。
图 6-10 施密特触发与非门的逻辑符号
2009-7-29 25
1,波形变换将 变化缓慢的波形 变换成矩形波（如将三角波或正弦波变换成同周期的矩形波）。
图 6-11 波形变换
6.2.3 施密特触发器的应用
2009-7-29 26
2,脉冲整形在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生 波形畸变,或者 边沿产生振荡 等。通过施密特触发器整形，可以获得比较理想的矩形脉冲波形。
图 6-12 脉冲整形波形畸变边沿振荡
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3,脉冲鉴幅将一系列幅度各异的脉冲信号加到施密特触发器的输入端，只有那些 幅度大于 UT+的脉冲才会在输出端产生输出信号。可见，施密特触发器具有脉冲鉴幅能力。
图 6-13 脉冲鉴幅
2009-7-29 28
6.3.1 用集成门电路构成的单稳态触发器
6.3 单稳态触发器
6.3.2 集成单稳态触发器
6.3.3 单稳态触发器的应用结束放映
2009-7-29 29
复习脉冲电路的研究重点与数字电路有何不同？
常用脉冲波形的产生与变换电路有哪些？
周期性矩形波的主要参数？
施密特触发器的特点和主要应用？
2009-7-29 30
工作特点：
第一,它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态；
第二,在外加脉冲作用下,触发器能从稳态翻转到暂稳态；
第三,在暂稳态维持一段时间后,将 自动返回 稳态,暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数,
与外加触发信号无关 。
6.3 单稳态触发器
6.3.1 用集成门电路构成的单稳态触发器
1,电路组成及工作原理暂稳态是靠 RC电路的充放电过程来维持的 。
由于图示电路的 RC电路接成微分电路形式，
故该电路又称为 微分型 单稳态触发器。
图 6-14 集成门电路构成的单稳态触发器
2009-7-29 32
（ 1） 输入信号 uI为 0时，电路处于稳态。
uI2=VDD,uO=UOL =0,uO1＝ UOH =VDD。
（ 2）外加触发信号，电路翻转到暂稳态。
当 uI产生正跳变时,uO1产生负跳变，经过电容 C
耦合，使 uI2产生负跳变,G2输出 uO产生正跳变； uO
的正跳变反馈到 G1输入端，从而导致如下正反馈过程：
2009-7-29 33
使电路迅速变为 G1导通,G2截止的状态，此时，
电路处于 uO1=UOL,uO=uO2=UOH的状态。然而这一状态是不能长久保持的，故称为暂稳态。
2009-7-29 34
（ 3）电容 C充电，电路由暂稳态自动返回稳态。
在暂稳态期间,VDD经 R对 C充电，使 uI2上升。
当 uI2上升达到 G2的 UTH时，电路会发生如下正反馈过程：
2009-7-29 35
使电路迅速由暂稳态返回稳态,uO1=UOH,uO=
uO2=UOL。
从暂稳态自动返回稳态之后，电容 C将通过电阻 R放电，使电容上的电压恢复到稳态时的初始值。
2009-7-29 36图 6-15 单稳态触发器工作波形
2009-7-29 37
2,主要参数
（ 1）输出脉冲宽度 tw
输出脉冲宽度 tw,就是暂稳态的维持时间 。 根据
uI2的波形可以计算出：
tw ≈0.7RC
（ 2） 恢复时间 tre
暂稳态结束后，电路需要一段时间恢复到初始状态。一般，恢复时间 tre为（ 3~5）放电时间常数（通常放电时间常数远小于 RC）。
2009-7-29 38
设触发信号的时间间隔为 T,为了使单稳态触发器能够正常工作,应当满足 T＞ tw +tre的条件,即
Tmin= tw +tre。 因此,单稳态触发器的最高工作频率为
fmax = 1/ Tmin = 1/（ tw +tre）
在使用微分型单稳态触发器时,输入触发脉冲 uI的宽度 tw1应小于输出脉冲的宽度 tw,即 tw1＜ tw,否则电路不能正常工作 。
如出现 tw1＞ tw的情况时,可在触发信号源 uI和 G1
输入端之间接入一个 RC微分电路 。
3,对输入触发脉冲宽度的要求
（ 3）最高工作频率 fmax（或最小工作周期 Tmin）
2009-7-29 39
二、积分型
G1和 G2为 TTL门
1、原理分析
2009-7-29 40；稳态下,OHAOHOOI VVVVVV ),(,,* 110
开始放电；进入暂稳态，后,CVVV OOI,,* 00 1
返回稳态；后，当放至,* 1 OTHA VVV
恢复初始态；重新充电至后，,* OHI VCV?
2009-7-29 41
2,性能参数计算输出脉宽：
TH
OH
t
w V
VRC
VV
VVRCt lnln
)()(
)0()(?
reTRd
Ore
ttt
CRRt
))(~( 53
的时间。放电至从时间）等于输出脉冲宽度（ THOHAO VVVV 0?
2009-7-29 42
6.3.2 集成单稳态触发器用集成门电路构成的单稳态触发器虽然电路简单,但输出脉冲宽度的稳定性较差,调节范围小,
而且触发方式单一 。 因此实际应用中常采用集成单稳态触发器 。
1,输入脉冲触发方式上升沿触发下降沿触发
2009-7-29 43
2,不可重复触发型与可重复触发型图 （ a） 为不可重复型触发单稳态触发器该电路在触发进入暂稳态期间如再次受到触发,对原暂稳态时间没有影响,输出脉冲宽度
tw仍从第一次触发开始计算 。
图 （ b） 为可重复触发型单稳态触发器该电路在触发进入暂稳态期间如再次被触发,则输出脉冲宽度可在此前暂稳态时间的基础上再展宽 tw。因此,采用可重复触发单稳态触发器时能比较方便地得到持续时间更长的输出脉冲宽度 。
2009-7-29 44
3,TTL集成单稳态触发器电路 74121的功能及其应用
74121是一种不可重复触发的单稳态触发器,它既可采用上升沿触发,又可采用下降沿触发,其内部还设有定时电阻 Rint(约为 2kΩ)。
表 6-1 74121电路的功能表图 6-16 74121的电路符号触发输入端 输出端外接定时元件引脚 内部电阻引脚
2009-7-29 45
功能,（ 1） 触发方式：
2009-7-29 46
图 6-17 74121应用电路
（ 2） 定时元件接法：
输出脉冲 uO的宽度,tw ≈ 0.7RCext
外接电容 Cext一般取值范围为 10 pF～ 10μF,在要求不高的情况下最大值可达 1000μF。
图 (a)：外接电阻
R=Rext（ 1.4~40kΩ）。
图 (b)：用内部电阻
R＝ Rint (约为 2kΩ)。
2009-7-29 47
6.3.3 单稳态触发器的应用
1,脉冲延时单稳态触发器的主要应用是整形、定时和延时。
图 6-18 单稳电路的延时作用如果需要延迟脉冲的触发时间，可利用单稳电路来实现。
uO的下降沿比 uI的下降沿延迟了 tw的时间 。
2009-7-29 48
2,脉冲定时单稳态触发器能够产生一定宽度 tw的矩形脉冲，
利用这个脉冲去控制某一电路，则可使它在 tw时间内动作 (或者不动作 )。
图 6-19 脉冲定时
2009-7-29 49
作业题
6-3
2009-7-29 50
6.4.1 对称式多谐振荡器
6.4 多谐振荡器
6.4.2 环形振荡器
6.4.3 石英晶体振荡器结束放映
2009-7-29 51
复习单稳态触发器的工作特点？
主要参数？
主要应用？
2009-7-29 52
1,多谐振荡器 没有稳定状态,只有两个暂稳态 。
2,通过电容的充电和放电,使两个暂稳态相互交替,从而产生 自激振荡,无需外触发 。
3,输出周期性的 矩形脉冲信号,由于含有丰富的谐波分量,故称作多谐振荡器 。
6.4 多谐振荡器
6.4.1 对称式多谐振荡器
1,电路组成由两个 TTL反相器经电容交叉耦合而成 。
通常令 C1=C2=C,R1=R2=RF。
为了使静态时反相器工作在转折区,具有较强的放大能力,应满足 ROFF＜ RF＜ RON的条件 。
图 6-20 对称式多谐振荡器
2009-7-29 54
2,工作原理假定接通电源后，由于某种原因使 uI1有微小正跳变，则必然会引起如下的正反馈过程,
使 uO1迅速跳变为低电平,uO2迅速跳变为高电平，电路进入第一暂稳态。
此后,uO2的高电平对 C1电容充电使 uI2升高，电容 C2放电使 uI1降低。由于充电时间常数小于放电时间常数，所以充电速度较快,uI2首先上升到 G2的阈值电压 UTH，并引起如下的正反馈过程：
2009-7-29 55
使 uO2迅速跳变为低电平,uO1迅速跳变为高电平，电路进入第二暂稳态。
此后,C1放电,C2充电,C2充电使 uI1上升，会引起又一次正反馈过程，电路又回到第一暂稳态。
这样，周而复始，电路不停地在两个暂稳态之间振荡，输出端产生了矩形脉冲。
2009-7-29 56
图 6-21 对称式多谐振荡器的工作波形
2009-7-29 57
3,主要参数矩形脉冲的振荡周期为
T≈1.4RFC
当取 RF＝ 1kΩ,C＝ I00 pF～ 100 μF时，则该电路的振荡频率可在几赫到几兆赫的范围内变化 。
2009-7-29 58
6.4.2 环形振荡器
1,最简单的环形振荡器图 6-22最简单的环形振荡器
(a) 电路 (b) 工作波形利用集成门电路的传输延迟时间,将奇数个反相器首尾相连便可构成最简单的环形振荡器 。
该电路没有稳定状态 。
如此周而复始,便产生了自激振荡 。
振荡周期
T=6tpd。
2009-7-29 59
2,RC环形振荡器最简单的环形振荡器构成十分简单,但是并不实用 。 因为集成门电路的延迟时间 tpd极短,而且振荡周期不便调节 。
图 6-23 RC环形振荡器利用电容 C的充放电,改变 uI3的电平 (因为 RS
很小,在分析时往往忽略它 。 )来控制 G3周期性的导通和截止,在输出端产生矩形脉冲 。
RS 是限流电阻
（ 保护 G3 ）,通常选 100Ω左右 。
增加 RC延迟环节,即可组成 RC环形振荡器电路 。
2009-7-29 60
图 6-24 RC环形振荡器的工作波形电路的振荡周期为
T≈2.2RC
R不能选得太大 （ 一般 1kΩ左右 ）,否则电路不能正常振荡 。 。
2009-7-29 61
3,CMOS反相器构成的多谐振荡器
R的选择应使 G1工作在电压传输特性的转折区 。
此时,由于 uO1即为 uI2,G2也工作在电压传输特性的转折区,若 uI有正向扰动,必然引起下述正反馈过程：
图 6-25 CMOS反相器构成的多谐振荡器
2009-7-29 62
使 uO1迅速变成低电平,而 uO2迅速变成高电平,
电路进入第一暂稳态 。 此时,电容 C通过 R放电,然后 uO2向 C反向充电 。 随着电容 C的的放电和反向充电,uI不断下降,达到 uI＝ UTH时,电路又产生一次正反馈过程：
从而使 uO1迅速变成高电平,uO2迅速变成低电平,
电路进入第二暂稳态 。 此时,uO1通过 R向电容 C充电 。
2009-7-29 63
随着电容 C的不断充电,uI不断上升,当 uI≥UTH
时,电路又迅速跳变为第一暂稳态 。 如此周而复始,
电路不停地在两个暂稳态之间转换,电路将输出矩形波 。
振荡周期为 T＝ 1.4RC
图 6-26 CMOS反相器构成多谐振荡器的工作波形
2009-7-29 64
6.4.3 石英晶体振荡器前面介绍的多谐振荡器的一个共同特点就是 振荡频率不稳定,容易受温度、电源电压波动和 RC参数误差的影响。
而在数字系统中，矩形脉冲信号常用作时钟信号来控制和协调整个系统的工作。因此，控制信号频率不稳定会直接影响到系统的工作，显然，前面讨论的多谐振荡器是不能满足要求的，必须采用 频率稳定度很高的石英晶体多谐振荡器 。
2009-7-29 65
石英晶体的阻抗频率特性图石英晶体具有很好的 选频特性 。当振荡信号的频率和石英晶体的固有谐振频率 fo相同时，
石英晶体呈现很低的阻抗，信号很容易通过，
而其它频率的信号则被衰减掉。
2009-7-29 66
因此，将石英晶体串接在多谐振荡器的回路中就可组成石英晶体振荡器，这时，振荡频率只取决于石英晶体的固有谐振频率 fo，而与 RC无关。
图 6-27 石英晶体振荡器电路在对称式多谐振荡器的基础上,串接一块石英晶体,就可以构成一个石英晶体振荡器电路。该电路将产生稳定度极高的矩形脉冲，其 振荡频率由石英晶体的串联谐振频率 fo决定 。
2009-7-29 67
目前，家用电子钟几乎都采用具有石英晶体振荡器的矩形波发生器。由于它的频率稳定度很高，
所以走时很准。
通常选用 振荡频率为 32768HZ的石英晶体谐振器，因为 32768＝ 215，将 32768HZ经过 15次二分频,
即可得到 1HZ的时钟脉冲作为计时标准。
2009-7-29 68
作业题
6-4
2009-7-29 69
6.5.1 555定时器
6.5 555定时器及其应用
6.5.2 555定时器的应用举例本章小结结束放映
2009-7-29 70
复习多谐振荡器 的特点？
多谐振荡器的 主要参数？
若要求频率稳定性高，需采用怎样的 多谐振荡器？
2009-7-29 71
为 数字 — 模拟混合 集成电路 。
可产生精确的时间延迟和振荡,内部有 3个 5KΩ的电阻分压器,故称 555。
在波形的产生与变换,测量与控制,家用电器,
电子玩具等许多领域中都得到了 应用 。
6.5 555定时器及其应用
2009-7-29 72
各公司生产的 555定时器的 逻辑功能 与 外引线排列 都完全相同 。
双极型产品 CMOS产品单 555型号的最后几位数码 555 7555
双 555型号的最后几位数码 556 7556
优点 驱动能力较大 低功耗、高输入阻抗电源电压工作范围 5~16V 3~18V
负载电流 可达 200mA 可达 4mA
6.5.1 555定时器
1,电路组成图 6-28 555定时器
(a) 原理图 (b)外引线排列图电阻分压器电压比较器基本 RS触发器放电管 T
缓冲器
2009-7-29 74
（ 1） 电阻分压器由 3个 5kΩ的电阻 R组成,为电压比较器 C1和 C2
提供基准电压 。
2009-7-29 75
（ 2） 电压比较器
C1和 C2。 当 U＋ ＞ U－ 时,UC输出高电平,反之则输出低电平 。
2009-7-29 76
CO为控制电压输入端 。
当 CO悬空时,UR1＝ 2/3VCC,UR2＝ 1/3VCC。
当 CO＝ UCO时,UR1＝ UCO,UR2＝ 1/2UCO
2009-7-29 77
TH称为高触发端,TR 称为低触发端 。
2009-7-29 78
（ 3） 基本 RS触发器其置 0和置 1端为低电平有效触发 。
R是低电平有效的复位输入端 。
正常工作时,必须使 R处于高电平 。
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（ 4） 放电管 T
T是集电极开路的三极管 。 相当于一个受控电子开关 。
输出为 0时,T导通,输出为 1时,T截止 。
2009-7-29 80
（ 5） 缓冲器缓冲器由 G3和 G4构成,用于提高电路的负载能力 。
2009-7-29 81
2,工作原理
TH接至反相输入端，当 TH＞ UR1时,UC1输出低电平，使触发器置 0，故称为 高触发端（有效时置 0） ；
TR接至同相输入端，当 TR＜ UR2时,UC2输出低电平，使触发器置 1，故称为 低触发端（有效时置
1） 。
表 6-2 555定时器的功能表
2009-7-29 82
6.5.2 555定时器的应用举例
1,构成施密特触发器思考：施密特触发器的特点？
回差特性：上升过程和下降过程有不同的转换电平 UT＋ 和 UT－ 。
如何与 555定时器发生联系？
内部比较器有两个不同的基准电压 UR1和 UR2。
2009-7-29 83
1,构成施密特触发器图 6-29 555定时器构成的施密特触发器
（ a）电路 （ b）工作波形如果在 UIC加上控制电压,
则可以改变电路的 UT+和 UT－ 。
2009-7-29 84
2,构成单稳态触发器
（ 1） 得到负脉冲外触发：使高触发置 0端 TH有效 → 暂稳态 0
自动返回：通过电容 C的充放电使低触发置 1端
TR有效 → 稳态 1
思路：外触发 → 自动返回
（ 2） 得到正脉冲外触发：使低触发置 1端 TR有效 → 暂稳态 1
自动返回：通过电容 C的充放电使高触发置 0端
TH有效 → 稳态 0
2009-7-29 85
图 6-30 555定时器构成的单稳态触发器
（ a）电路 （ b）工作波形工作原理：
稳态为 0
低触发有效置 1
T截止,C充电自动高触发返 0
提高基准电压稳定性的滤波电容输出脉冲的宽度 tw≈1.1RC。
当触发脉冲 uI为高电平时,VCC通过 R对 C充电，
当 TH = uC≥2/3VCC时，高触发端 TH有效置 0；此时，
放电管导通,C放电,TH = uC =0。稳态为 0状态。此时放电管 T截止,VCC通过 R对 C充电。当 TH = uC≥2/3VCC时，使高触发端 TH有效，置0状态，电路自动返回稳态，此时放电管 T导通。电路返回稳态后,C通过导通的放电管 T放电，使电路迅速恢复到初始状态。
2009-7-29 86
2009-7-29 87
工作原理：
当触发脉冲 uI下降沿到来时，低触发端 TR有效置 1状态，电路进入暂稳态。
当触发脉冲 uI为高电平时,VCC通过 R对 C充电，
当 TH = uC≥2/3VCC时，高触发端 TH有效置 0；此时，
放电管导通,C放电,TH = uC =0。稳态为 0状态。
此时放电管 T截止,VCC通过 R对 C充电。
当 TH = uC≥2/3VCC时，使高触发端 TH有效，置
0状态，电路自动返回稳态，此时放电管 T导通。
电路返回稳态后,C通过导通的放电管 T放电，
使电路迅速恢复到初始状态。
2009-7-29 88
3,构成多谐振荡器设计思想：是无稳态电路,两个暂稳态不断地交替 。
利用放电管 T作为一个 受控电子开关,使 电容充电,
放电 而改变 TH=TR,则交替置 0,置 1。
图 6-29 555定时器构成的多谐振荡器
（ a） 电路 （ b） 工作波形电容 C充电
τ充 =( R1+R2)C
电容 C放电
τ放 = R2C
振荡器输出脉冲 uO的工作周期为,
T≈0.7(R1+2R2)C
2009-7-29 89
本章介绍了各种 产生和变换矩形脉冲 的电路。
施密特触发器 有两种稳态,但状态的维持与翻转受输入信号电平的控制,所以输出脉冲的宽度是由输入信号决定的 。
单稳态触发器 只有一个稳态，在外加触发脉冲作用下，能够从稳态翻转为暂稳态。但暂稳态的持续时间取决于电路内部的元件参数，与输入信号无关。因此，单稳态触发器可以用于产生脉宽固定的矩形脉冲波形。
本章小结
2009-7-29 90
多谐振荡器 没有稳态，只有两个暂稳态。两个暂稳态之间的转换，是由电路内部电容的充、放电作用自动进行的，所以它不需要外加触发信号，只要接通电源就能自动产生矩形脉冲信号。
555定时器 是一种用途很广的集成电路，除了能构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器以外，还可以接成各种应用电路。读者可参阅有关书籍自行设计出所需的电路。
2009-7-29 91
作业题
6-6
第 6章 脉冲波形的产生与变换
6.1.1 常用脉冲波形及参数
6.1 RC电路
6.2.1 用集成门电路构成的施密特触发器
6.2.2 集成施密特触发器
6.1.2 RC电路的应用
6.2 施密特触发器
6.2.3 施密特触发器的应用结束放映
2009-7-29 2
第 6章 脉冲波形的产生与变换脉冲信号：指突然变化的电压或电流 。
脉冲电路的研究重点：波形分析 。
数字电路的研究重点：逻辑功能 。
获得脉冲波形的方法主要有两种：
1,利用脉冲振荡电路产生；
2,是通过整形电路对已有的波形进行整形,变换,使之符合系统的要求 。
2009-7-29 3
以下主要讨论几种常用脉冲波形的产生与变换电路,（ 功能,特点及其主要应用简介 ）
1,RC电路,对矩形波进行微分,积分变换,
或作脉冲分压器；
2,施密特触发器,主要用以将非矩形脉冲变换成上升沿和下降沿都很陡峭的矩形脉冲；
3,单稳态触发器,主要用以将脉冲宽度不符合要求的脉冲变换成脉冲宽度符合要求的矩形脉冲；
4,多谐振荡器,产生矩形脉冲；
5,555定时器 。
6.1.1 常用脉冲波形及参数
1,常见的脉冲波形脉冲波形是指突变的电流和电压的波形。
6.1 RC电路图 6-1 常见的脉冲波形图
2009-7-29 5
2,矩形波及其参数图 6-2 非周期性和周期性矩形波
(a) 非周期性 (b) 周期性数字电路中用得最多的是矩形波。矩形波有周期性与非周期性两种。
2009-7-29 6
图 6-3 矩形波的主要参数周期性矩形波的周期用 T表示,有时也用频率 f表示 （ f =1/
T） 。
矩形波的另外几个主要参数：
（ 1） 脉冲幅度 Um
（ 2） 脉冲宽度 tw
（ 3） 上升时间 tr
（ 4） 下降时间 tf
（ 5） 占空比 q =t w /T 。 通常 q用百分比表示,如果
q =50%,则称为对称方波 。
2009-7-29 7
6.1.2 RC电路的应用可对矩形波进行变换,常用的有微分电路,积分电路和脉冲分压器 。
图 6-4 微分电路
1,微分电路可将矩形波变换为尖峰波（条件 RC＜＜ tw）。由于电路的输出 uO只反映输入波形 uI的突变部分，故称为微分电路。
2009-7-29 8
2,积分电路图 6-5 积分电路（ b）可将矩形波变换为三角波。
（条件 RC＞＞ tw）
（ c） 输出波形 uO的边沿变差了。
（如果 RC＜＜ t w，即不满足积分电路的条件）
2009-7-29 9
3,脉冲分压器在模拟电路中,常用电阻分压器来实现正弦波信号的无失真传输 。
但是,对脉冲信号的传输,不能采用简单的电阻分压器,因为分布电容的影响,会使输出波形的 边沿发生畸变 。
2009-7-29 10
图 6-6 脉冲分压器为了实现脉冲信号的无畸变传输,需要采用脉冲分压器 。
各种示波器的输入衰减器采用的就是这种脉冲分压器 。
只要满足条件 C1R1 =C2R2,则可实现脉冲信号的无畸变传输 。
2009-7-29 11
6.2 施密特触发器主要用途：把变化缓慢的信号波形变换为边沿陡峭的矩形波,可以清除噪声 。
特点：
⑴ 电路有 两种稳定状态 。 两种稳定状态的维持和转换完全取决于外加触发信号 。 触发方式：电平触发 。
⑵ 电压传输特性特殊,电路有 两个转换电平
（ 上限触发转换电平 UT+和下限触发转换电平 UT－ ） 。
⑶ 状态翻转时有正反馈过程,从而输出 边沿陡峭 的矩形脉冲 。
2009-7-29 12
6.2.1 用集成门电路构成的施密特触发器
1,电路组成两个 CMOS反相器，两个分压电阻。
图 6-7 用集成门电路构成的施密特触发器
（ a） 电路 （ b）逻辑符号
2009-7-29 13
2,工作原理
（ 1）工作过程设 CMOS反相器的阈值电压 UTH=VDD/2，输入信号 uI为三角波。
2009-7-29 14
当 uI=0V时,G1截止,G2导通，输出为 UOL，
即 uO=0V。只要满足 uI1＜ UTH，电路就会处于这种状态（第一稳态）。
当 uI上升，使得 uI1 =UTH时，电路会产生如下正反馈过程：
2009-7-29 15
电路会迅速转换为 G1导通,G2截止,输出为
UOH,即 uO=VDD的状态 （ 第二稳态 ） 。 此时的 uI值称为施密特触发器的上限触发转换电平 UT+。 显然,
uI继续上升,电路的状态不会改变 。
2009-7-29 16
如果 uI下降,uI1也会下降 。 当 uI1下降到 UTH时,
电路又会产生以下的正反馈过程：
电路会迅速转换为 G1截止,G2导通、输出为
UOL的第一稳态。此时的 uI值称为施密特触发器的下限触发转换电平 UT－ 。 uI再下降，电路将保持状态不变。
2009-7-29 17
（ 2） 工作波形与电压传输特性施密特触发器将三角波 uI变换成矩形波 uO。
图 6-8 施密特触发器的工作波形及电压传输特性
（ a）工作波形 （ b）电压传输特性
3,重要参数上限触发转换电平 UT+
下限触发转换电平 UT－
回差 ΔUT = UT+－ UT－ （通常 UT+＞ UT－ ）
改变 R1和 R2的大小可以改变回差 ΔUT
2009-7-29 18
同相输出反相输出偏移部分电压值较高，加入电平反相”输出加推拉式输出级“
输入加“与门”
附加部分：
OLV?
6.2.2 集成施密特触发器 器件实例 74 13
2009-7-29 20
10.2.2 集成施密特触发器一、双极型 IC
1.
43
4
22
210
RR
R
VVV
VVTTV
CESCCE
OLOI
)(
饱和导通，截止，时，
EBE
CCCI
EII
VV
iViV
TVVVV
1
211
12 70 导通，并引起时，，至当,
OHO VVTT 截止导通，迅速转为 21
42
4
112 RR
RVVVV
CESccEE )(
VVOL 91,
2009-7-29 21
42
4
11
211
RR
RVVV
VVTTV
CESCCE
OHOI
)(
截止，饱和，时，
EBE
CCCI
EII
VV
iViV
TVVVV
1
211
11 70 脱离饱和，并引起时，，至当,
OLO VVTT 导通截止，迅速转为 21
43
4221
RR
RVVVV
CESccEE )(
V.VV ET 702
V.VV ET 701
42
411
RR
RVVV
C E SccE )(
2009-7-29 22
集成施密特触发器的 UT+和 UT－ 的具体数值可从集成电路手册中查到。
如 CT74132的 UT+＝ 1.7 V,UT－ ＝ 0.9 V，所以，
ΔUT＝ UT+— UT－ ＝ 1.7 V— 0.9 V＝ 0.8 V。
1,施密特反相器
TTL的 74LS14和 CMOS的 CC40106均为六施密特触发的反相器。
下面以 CC40106为例说明其功能。
2009-7-29 23
图 6-9 施密特触发反相器
(a) 原理框图 (b) 电压传输特性 (c) 逻辑符号为了提高电路的性能，电路在施密特触发器的基础上，增加了整形级和输出级。
整形级 可以使输出波形的边沿更加陡峭，
输出级 可以提高电路的负载能力。
2009-7-29 24
2,施密特触发与非门电路为了对输入波形进行整形，许多集成门电路采用了施密特触发形式。
比如 CMOS的 CC4093和 TTL的 74LS13就是施密特触发的与非门电路。
图 6-10 施密特触发与非门的逻辑符号
2009-7-29 25
1,波形变换将 变化缓慢的波形 变换成矩形波（如将三角波或正弦波变换成同周期的矩形波）。
图 6-11 波形变换
6.2.3 施密特触发器的应用
2009-7-29 26
2,脉冲整形在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生 波形畸变,或者 边沿产生振荡 等。通过施密特触发器整形，可以获得比较理想的矩形脉冲波形。
图 6-12 脉冲整形波形畸变边沿振荡
2009-7-29 27
3,脉冲鉴幅将一系列幅度各异的脉冲信号加到施密特触发器的输入端，只有那些 幅度大于 UT+的脉冲才会在输出端产生输出信号。可见，施密特触发器具有脉冲鉴幅能力。
图 6-13 脉冲鉴幅
2009-7-29 28
6.3.1 用集成门电路构成的单稳态触发器
6.3 单稳态触发器
6.3.2 集成单稳态触发器
6.3.3 单稳态触发器的应用结束放映
2009-7-29 29
复习脉冲电路的研究重点与数字电路有何不同？
常用脉冲波形的产生与变换电路有哪些？
周期性矩形波的主要参数？
施密特触发器的特点和主要应用？
2009-7-29 30
工作特点：
第一,它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态；
第二,在外加脉冲作用下,触发器能从稳态翻转到暂稳态；
第三,在暂稳态维持一段时间后,将 自动返回 稳态,暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数,
与外加触发信号无关 。
6.3 单稳态触发器
6.3.1 用集成门电路构成的单稳态触发器
1,电路组成及工作原理暂稳态是靠 RC电路的充放电过程来维持的 。
由于图示电路的 RC电路接成微分电路形式，
故该电路又称为 微分型 单稳态触发器。
图 6-14 集成门电路构成的单稳态触发器
2009-7-29 32
（ 1） 输入信号 uI为 0时，电路处于稳态。
uI2=VDD,uO=UOL =0,uO1＝ UOH =VDD。
（ 2）外加触发信号，电路翻转到暂稳态。
当 uI产生正跳变时,uO1产生负跳变，经过电容 C
耦合，使 uI2产生负跳变,G2输出 uO产生正跳变； uO
的正跳变反馈到 G1输入端，从而导致如下正反馈过程：
2009-7-29 33
使电路迅速变为 G1导通,G2截止的状态，此时，
电路处于 uO1=UOL,uO=uO2=UOH的状态。然而这一状态是不能长久保持的，故称为暂稳态。
2009-7-29 34
（ 3）电容 C充电，电路由暂稳态自动返回稳态。
在暂稳态期间,VDD经 R对 C充电，使 uI2上升。
当 uI2上升达到 G2的 UTH时，电路会发生如下正反馈过程：
2009-7-29 35
使电路迅速由暂稳态返回稳态,uO1=UOH,uO=
uO2=UOL。
从暂稳态自动返回稳态之后，电容 C将通过电阻 R放电，使电容上的电压恢复到稳态时的初始值。
2009-7-29 36图 6-15 单稳态触发器工作波形
2009-7-29 37
2,主要参数
（ 1）输出脉冲宽度 tw
输出脉冲宽度 tw,就是暂稳态的维持时间 。 根据
uI2的波形可以计算出：
tw ≈0.7RC
（ 2） 恢复时间 tre
暂稳态结束后，电路需要一段时间恢复到初始状态。一般，恢复时间 tre为（ 3~5）放电时间常数（通常放电时间常数远小于 RC）。
2009-7-29 38
设触发信号的时间间隔为 T,为了使单稳态触发器能够正常工作,应当满足 T＞ tw +tre的条件,即
Tmin= tw +tre。 因此,单稳态触发器的最高工作频率为
fmax = 1/ Tmin = 1/（ tw +tre）
在使用微分型单稳态触发器时,输入触发脉冲 uI的宽度 tw1应小于输出脉冲的宽度 tw,即 tw1＜ tw,否则电路不能正常工作 。
如出现 tw1＞ tw的情况时,可在触发信号源 uI和 G1
输入端之间接入一个 RC微分电路 。
3,对输入触发脉冲宽度的要求
（ 3）最高工作频率 fmax（或最小工作周期 Tmin）
2009-7-29 39
二、积分型
G1和 G2为 TTL门
1、原理分析
2009-7-29 40；稳态下,OHAOHOOI VVVVVV ),(,,* 110
开始放电；进入暂稳态，后,CVVV OOI,,* 00 1
返回稳态；后，当放至,* 1 OTHA VVV
恢复初始态；重新充电至后，,* OHI VCV?
2009-7-29 41
2,性能参数计算输出脉宽：
TH
OH
t
w V
VRC
VV
VVRCt lnln
)()(
)0()(?
reTRd
Ore
ttt
CRRt
))(~( 53
的时间。放电至从时间）等于输出脉冲宽度（ THOHAO VVVV 0?
2009-7-29 42
6.3.2 集成单稳态触发器用集成门电路构成的单稳态触发器虽然电路简单,但输出脉冲宽度的稳定性较差,调节范围小,
而且触发方式单一 。 因此实际应用中常采用集成单稳态触发器 。
1,输入脉冲触发方式上升沿触发下降沿触发
2009-7-29 43
2,不可重复触发型与可重复触发型图 （ a） 为不可重复型触发单稳态触发器该电路在触发进入暂稳态期间如再次受到触发,对原暂稳态时间没有影响,输出脉冲宽度
tw仍从第一次触发开始计算 。
图 （ b） 为可重复触发型单稳态触发器该电路在触发进入暂稳态期间如再次被触发,则输出脉冲宽度可在此前暂稳态时间的基础上再展宽 tw。因此,采用可重复触发单稳态触发器时能比较方便地得到持续时间更长的输出脉冲宽度 。
2009-7-29 44
3,TTL集成单稳态触发器电路 74121的功能及其应用
74121是一种不可重复触发的单稳态触发器,它既可采用上升沿触发,又可采用下降沿触发,其内部还设有定时电阻 Rint(约为 2kΩ)。
表 6-1 74121电路的功能表图 6-16 74121的电路符号触发输入端 输出端外接定时元件引脚 内部电阻引脚
2009-7-29 45
功能,（ 1） 触发方式：
2009-7-29 46
图 6-17 74121应用电路
（ 2） 定时元件接法：
输出脉冲 uO的宽度,tw ≈ 0.7RCext
外接电容 Cext一般取值范围为 10 pF～ 10μF,在要求不高的情况下最大值可达 1000μF。
图 (a)：外接电阻
R=Rext（ 1.4~40kΩ）。
图 (b)：用内部电阻
R＝ Rint (约为 2kΩ)。
2009-7-29 47
6.3.3 单稳态触发器的应用
1,脉冲延时单稳态触发器的主要应用是整形、定时和延时。
图 6-18 单稳电路的延时作用如果需要延迟脉冲的触发时间，可利用单稳电路来实现。
uO的下降沿比 uI的下降沿延迟了 tw的时间 。
2009-7-29 48
2,脉冲定时单稳态触发器能够产生一定宽度 tw的矩形脉冲，
利用这个脉冲去控制某一电路，则可使它在 tw时间内动作 (或者不动作 )。
图 6-19 脉冲定时
2009-7-29 49
作业题
6-3
2009-7-29 50
6.4.1 对称式多谐振荡器
6.4 多谐振荡器
6.4.2 环形振荡器
6.4.3 石英晶体振荡器结束放映
2009-7-29 51
复习单稳态触发器的工作特点？
主要参数？
主要应用？
2009-7-29 52
1,多谐振荡器 没有稳定状态,只有两个暂稳态 。
2,通过电容的充电和放电,使两个暂稳态相互交替,从而产生 自激振荡,无需外触发 。
3,输出周期性的 矩形脉冲信号,由于含有丰富的谐波分量,故称作多谐振荡器 。
6.4 多谐振荡器
6.4.1 对称式多谐振荡器
1,电路组成由两个 TTL反相器经电容交叉耦合而成 。
通常令 C1=C2=C,R1=R2=RF。
为了使静态时反相器工作在转折区,具有较强的放大能力,应满足 ROFF＜ RF＜ RON的条件 。
图 6-20 对称式多谐振荡器
2009-7-29 54
2,工作原理假定接通电源后，由于某种原因使 uI1有微小正跳变，则必然会引起如下的正反馈过程,
使 uO1迅速跳变为低电平,uO2迅速跳变为高电平，电路进入第一暂稳态。
此后,uO2的高电平对 C1电容充电使 uI2升高，电容 C2放电使 uI1降低。由于充电时间常数小于放电时间常数，所以充电速度较快,uI2首先上升到 G2的阈值电压 UTH，并引起如下的正反馈过程：
2009-7-29 55
使 uO2迅速跳变为低电平,uO1迅速跳变为高电平，电路进入第二暂稳态。
此后,C1放电,C2充电,C2充电使 uI1上升，会引起又一次正反馈过程，电路又回到第一暂稳态。
这样，周而复始，电路不停地在两个暂稳态之间振荡，输出端产生了矩形脉冲。
2009-7-29 56
图 6-21 对称式多谐振荡器的工作波形
2009-7-29 57
3,主要参数矩形脉冲的振荡周期为
T≈1.4RFC
当取 RF＝ 1kΩ,C＝ I00 pF～ 100 μF时，则该电路的振荡频率可在几赫到几兆赫的范围内变化 。
2009-7-29 58
6.4.2 环形振荡器
1,最简单的环形振荡器图 6-22最简单的环形振荡器
(a) 电路 (b) 工作波形利用集成门电路的传输延迟时间,将奇数个反相器首尾相连便可构成最简单的环形振荡器 。
该电路没有稳定状态 。
如此周而复始,便产生了自激振荡 。
振荡周期
T=6tpd。
2009-7-29 59
2,RC环形振荡器最简单的环形振荡器构成十分简单,但是并不实用 。 因为集成门电路的延迟时间 tpd极短,而且振荡周期不便调节 。
图 6-23 RC环形振荡器利用电容 C的充放电,改变 uI3的电平 (因为 RS
很小,在分析时往往忽略它 。 )来控制 G3周期性的导通和截止,在输出端产生矩形脉冲 。
RS 是限流电阻
（ 保护 G3 ）,通常选 100Ω左右 。
增加 RC延迟环节,即可组成 RC环形振荡器电路 。
2009-7-29 60
图 6-24 RC环形振荡器的工作波形电路的振荡周期为
T≈2.2RC
R不能选得太大 （ 一般 1kΩ左右 ）,否则电路不能正常振荡 。 。
2009-7-29 61
3,CMOS反相器构成的多谐振荡器
R的选择应使 G1工作在电压传输特性的转折区 。
此时,由于 uO1即为 uI2,G2也工作在电压传输特性的转折区,若 uI有正向扰动,必然引起下述正反馈过程：
图 6-25 CMOS反相器构成的多谐振荡器
2009-7-29 62
使 uO1迅速变成低电平,而 uO2迅速变成高电平,
电路进入第一暂稳态 。 此时,电容 C通过 R放电,然后 uO2向 C反向充电 。 随着电容 C的的放电和反向充电,uI不断下降,达到 uI＝ UTH时,电路又产生一次正反馈过程：
从而使 uO1迅速变成高电平,uO2迅速变成低电平,
电路进入第二暂稳态 。 此时,uO1通过 R向电容 C充电 。
2009-7-29 63
随着电容 C的不断充电,uI不断上升,当 uI≥UTH
时,电路又迅速跳变为第一暂稳态 。 如此周而复始,
电路不停地在两个暂稳态之间转换,电路将输出矩形波 。
振荡周期为 T＝ 1.4RC
图 6-26 CMOS反相器构成多谐振荡器的工作波形
2009-7-29 64
6.4.3 石英晶体振荡器前面介绍的多谐振荡器的一个共同特点就是 振荡频率不稳定,容易受温度、电源电压波动和 RC参数误差的影响。
而在数字系统中，矩形脉冲信号常用作时钟信号来控制和协调整个系统的工作。因此，控制信号频率不稳定会直接影响到系统的工作，显然，前面讨论的多谐振荡器是不能满足要求的，必须采用 频率稳定度很高的石英晶体多谐振荡器 。
2009-7-29 65
石英晶体的阻抗频率特性图石英晶体具有很好的 选频特性 。当振荡信号的频率和石英晶体的固有谐振频率 fo相同时，
石英晶体呈现很低的阻抗，信号很容易通过，
而其它频率的信号则被衰减掉。
2009-7-29 66
因此，将石英晶体串接在多谐振荡器的回路中就可组成石英晶体振荡器，这时，振荡频率只取决于石英晶体的固有谐振频率 fo，而与 RC无关。
图 6-27 石英晶体振荡器电路在对称式多谐振荡器的基础上,串接一块石英晶体,就可以构成一个石英晶体振荡器电路。该电路将产生稳定度极高的矩形脉冲，其 振荡频率由石英晶体的串联谐振频率 fo决定 。
2009-7-29 67
目前，家用电子钟几乎都采用具有石英晶体振荡器的矩形波发生器。由于它的频率稳定度很高，
所以走时很准。
通常选用 振荡频率为 32768HZ的石英晶体谐振器，因为 32768＝ 215，将 32768HZ经过 15次二分频,
即可得到 1HZ的时钟脉冲作为计时标准。
2009-7-29 68
作业题
6-4
2009-7-29 69
6.5.1 555定时器
6.5 555定时器及其应用
6.5.2 555定时器的应用举例本章小结结束放映
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复习多谐振荡器 的特点？
多谐振荡器的 主要参数？
若要求频率稳定性高，需采用怎样的 多谐振荡器？
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为 数字 — 模拟混合 集成电路 。
可产生精确的时间延迟和振荡,内部有 3个 5KΩ的电阻分压器,故称 555。
在波形的产生与变换,测量与控制,家用电器,
电子玩具等许多领域中都得到了 应用 。
6.5 555定时器及其应用
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各公司生产的 555定时器的 逻辑功能 与 外引线排列 都完全相同 。
双极型产品 CMOS产品单 555型号的最后几位数码 555 7555
双 555型号的最后几位数码 556 7556
优点 驱动能力较大 低功耗、高输入阻抗电源电压工作范围 5~16V 3~18V
负载电流 可达 200mA 可达 4mA
6.5.1 555定时器
1,电路组成图 6-28 555定时器
(a) 原理图 (b)外引线排列图电阻分压器电压比较器基本 RS触发器放电管 T
缓冲器
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（ 1） 电阻分压器由 3个 5kΩ的电阻 R组成,为电压比较器 C1和 C2
提供基准电压 。
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（ 2） 电压比较器
C1和 C2。 当 U＋ ＞ U－ 时,UC输出高电平,反之则输出低电平 。
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CO为控制电压输入端 。
当 CO悬空时,UR1＝ 2/3VCC,UR2＝ 1/3VCC。
当 CO＝ UCO时,UR1＝ UCO,UR2＝ 1/2UCO
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TH称为高触发端,TR 称为低触发端 。
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（ 3） 基本 RS触发器其置 0和置 1端为低电平有效触发 。
R是低电平有效的复位输入端 。
正常工作时,必须使 R处于高电平 。
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（ 4） 放电管 T
T是集电极开路的三极管 。 相当于一个受控电子开关 。
输出为 0时,T导通,输出为 1时,T截止 。
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（ 5） 缓冲器缓冲器由 G3和 G4构成,用于提高电路的负载能力 。
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2,工作原理
TH接至反相输入端，当 TH＞ UR1时,UC1输出低电平，使触发器置 0，故称为 高触发端（有效时置 0） ；
TR接至同相输入端，当 TR＜ UR2时,UC2输出低电平，使触发器置 1，故称为 低触发端（有效时置
1） 。
表 6-2 555定时器的功能表
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6.5.2 555定时器的应用举例
1,构成施密特触发器思考：施密特触发器的特点？
回差特性：上升过程和下降过程有不同的转换电平 UT＋ 和 UT－ 。
如何与 555定时器发生联系？
内部比较器有两个不同的基准电压 UR1和 UR2。
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1,构成施密特触发器图 6-29 555定时器构成的施密特触发器
（ a）电路 （ b）工作波形如果在 UIC加上控制电压,
则可以改变电路的 UT+和 UT－ 。
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2,构成单稳态触发器
（ 1） 得到负脉冲外触发：使高触发置 0端 TH有效 → 暂稳态 0
自动返回：通过电容 C的充放电使低触发置 1端
TR有效 → 稳态 1
思路：外触发 → 自动返回
（ 2） 得到正脉冲外触发：使低触发置 1端 TR有效 → 暂稳态 1
自动返回：通过电容 C的充放电使高触发置 0端
TH有效 → 稳态 0
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图 6-30 555定时器构成的单稳态触发器
（ a）电路 （ b）工作波形工作原理：
稳态为 0
低触发有效置 1
T截止,C充电自动高触发返 0
提高基准电压稳定性的滤波电容输出脉冲的宽度 tw≈1.1RC。
当触发脉冲 uI为高电平时,VCC通过 R对 C充电，
当 TH = uC≥2/3VCC时，高触发端 TH有效置 0；此时，
放电管导通,C放电,TH = uC =0。稳态为 0状态。此时放电管 T截止,VCC通过 R对 C充电。当 TH = uC≥2/3VCC时，使高触发端 TH有效，置0状态，电路自动返回稳态，此时放电管 T导通。电路返回稳态后,C通过导通的放电管 T放电，使电路迅速恢复到初始状态。
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工作原理：
当触发脉冲 uI下降沿到来时，低触发端 TR有效置 1状态，电路进入暂稳态。
当触发脉冲 uI为高电平时,VCC通过 R对 C充电，
当 TH = uC≥2/3VCC时，高触发端 TH有效置 0；此时，
放电管导通,C放电,TH = uC =0。稳态为 0状态。
此时放电管 T截止,VCC通过 R对 C充电。
当 TH = uC≥2/3VCC时，使高触发端 TH有效，置
0状态，电路自动返回稳态，此时放电管 T导通。
电路返回稳态后,C通过导通的放电管 T放电，
使电路迅速恢复到初始状态。
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3,构成多谐振荡器设计思想：是无稳态电路,两个暂稳态不断地交替 。
利用放电管 T作为一个 受控电子开关,使 电容充电,
放电 而改变 TH=TR,则交替置 0,置 1。
图 6-29 555定时器构成的多谐振荡器
（ a） 电路 （ b） 工作波形电容 C充电
τ充 =( R1+R2)C
电容 C放电
τ放 = R2C
振荡器输出脉冲 uO的工作周期为,
T≈0.7(R1+2R2)C
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本章介绍了各种 产生和变换矩形脉冲 的电路。
施密特触发器 有两种稳态,但状态的维持与翻转受输入信号电平的控制,所以输出脉冲的宽度是由输入信号决定的 。
单稳态触发器 只有一个稳态，在外加触发脉冲作用下，能够从稳态翻转为暂稳态。但暂稳态的持续时间取决于电路内部的元件参数，与输入信号无关。因此，单稳态触发器可以用于产生脉宽固定的矩形脉冲波形。
本章小结
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多谐振荡器 没有稳态，只有两个暂稳态。两个暂稳态之间的转换，是由电路内部电容的充、放电作用自动进行的，所以它不需要外加触发信号，只要接通电源就能自动产生矩形脉冲信号。
555定时器 是一种用途很广的集成电路，除了能构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器以外，还可以接成各种应用电路。读者可参阅有关书籍自行设计出所需的电路。
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作业题
6-6
