7.1 多谐振荡器
7.2 单稳态触发器
7.3 施密特触发器退出第 7章 脉冲信号的产生与整形
7.1 多谐振荡器
7.1.1 由门电路构成的多谐振荡器
7.1.2 由 555定时器构成的多谐振荡器
7.1.3 多谐振荡器的应用退出
7.1.1 由门电路构成的多谐振荡器能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。
1,RC环形多谐振荡器
0
(a ) 电路图
& &
u
i 1
u
i 2
u
o 2
u
i 3
u
o
R
R
S
C
u
o
( u
i 1
)
u
o2
u
i 3
t
t
t
t
(b ) 波形图
0
0
0
G
1
G
2
&
G
3
u
i 2
( u
o1
)
U
T
t
1
t
2
t
3
0
( a ) 电路图
& &
u
i 1
u
i 2
u
o 2
u
i 3
u
o
R
R
S
C
u
o
( u
i 1
)
u
o2
u
i 3
t
t
t
t
( b ) 波形图
0
0
0
G
1
G
2
&
G
3
u
i 2
( u
o1
)
U
T
t
1 t 2 t 3
在 t1时刻,ui1（ uo） 由 0变为 1,于是 uo1（ ui2） 由 1变为 0,uo2由 0变为 1。 由于电容电压不能跃变,故 ui3必定跟随 ui2发生负跳变 。 这个低电平保持 uo为 1,以维持已进入的这个暂稳态 。
在这个暂稳态期间,uo2（ 高电平 ） 通过电阻 R对电容 C充电,使
ui3逐渐上升 。 在 t2时刻,ui3上升到门电路的阈值电压 UT,使 uo
（ ui1） 由 1变为 0,uo1（ ui2） 由 0变为 1,uo2由 1变为 0。 同样由于电容电压不能跃变,故 ui3跟随 ui2发生正跳变 。 这个高电平保持 uo为 0。
至此,第一个暂稳态结束,电路进入第二个暂稳态 。
第一暂稳态及其自动翻转的工作过程
0
( a ) 电路图
& &
u
i 1
u
i 2
u
o 2
u
i 3
u
o
R
R
S
C
u
o
( u
i 1
)
u
o2
u
i 3
t
t
t
t
( b ) 波形图
0
0
0
G
1
G
2
&
G
3
u
i 2
( u
o1
)
U
T
t
1 t 2 t 3
第二暂稳态及其自动翻转的工作过程在 t2时刻,uo2变为低电平,电容 C开始通过电阻 R放电 。 随着放电的进行,ui3逐渐下降 。 在 t3时刻,ui3下降到 UT,使 uo（ ui1） 又由 0变为 1,第二个暂稳态结束,电路返回到第一个暂稳态,又开始重复前面的过程 。
造成振荡器自动翻转的原因是电容 C 的充放电。
振荡周期为,T ≈ 2,2 RC
u
i 1
u
o 1
u
i 2
u
o
0
(a ) 电路图
& &
R
C
u
o
u
i 1
t
t
t
(b) 波形图
0
0
G
1
G
2
u
i 2
( u
o1
)
U
T
t
1 t 2 t 3
2,CMOS多谐振荡器在 t1时刻,uo由 0变为 1,由于电容电压不能跃变,故 ui1必定跟随
uo发生正跳变,于是 ui2（ uo1） 由 1变为 0。 这个低电平保持 uo为 1，
以维持已进入的这个暂稳态 。 在这个暂稳态期间,电容 C通过电阻 R放电,使 ui1逐渐下降 。 在 t2时刻,ui1上升到门电路的开启电压 UT,使 uo1（ ui2） 由 0变为 1,uo由 1变为 0。 同样由于电容电压不能跃变,故 ui1跟随 uo发生负跳变,于是 ui2（ uo1） 由 0变为 1。 这个高电平保持 uo为 0。 至此,第一个暂稳态结束,电路进入第二个暂稳态 。
第一暂稳态及其自动翻转的工作过程
u
i 1
u
o 1
u
i 2
u
o
0
(a ) 电路图
& &
R
C
u
o
u
i 1
t
t
t
(b) 波形图
0
0
G
1
G
2
u
i 2
( u
o1
)
U
T
t
1 t 2 t 3
第二暂稳态及其自动翻转的工作过程在 t2时刻,uo1变为高电平,这个高电平通过电阻 R对电容 C充电 。
随着放电的进行,ui1逐渐上升 。 在 t3时刻,ui1上升到 UT,使 uo
（ ui1） 又由 0变为 1,第二个暂稳态结束,电路返回到第一个暂稳态,又开始重复前面的过程 。
若 U T ＝ 0,5 V DD,振荡周期为：
T ≈ 1,4 RC
& &
R
1
C
2
R
2
C
1
u
o
f
(a ) 石英晶体多谐振荡器 (b ) 石英晶体阻抗频率特性
0
X
f
0
电容性电感性
3,石英晶体 多谐振荡器电阻 R1,R2的作用是保证两个反相器在静态时都能工作在线性放大区 。 对 TTL反相器,常取 R1＝ R2＝ R＝ 0.7 kΩ～ 2kΩ,而对于 CMOS门,则常取 R1＝ R2＝ R＝ 10kΩ～ 100kΩ； C1＝ C2＝ C
是耦合电容,它们的容抗在石英晶体谐振频率 f0时可以忽略不计；石英晶体构成选频环节 。
振荡频率等于石英晶体的谐振频率 f0。
7.1.2 由 555定时器构成的多谐振荡器
1,555定时器
1
&
& &
CO
TH
TR
+ V
CC
u
O
D
5k Ω
5k Ω
5k Ω
C
1
C
2
G
1
G
2
G
3
T
+
+
－
－
2
6
5
8 4
3
7
R
Q
Q
低 电平触发端高 电平触发端电压控制端复位端低 电平有效放电端
7.5～ 16V
1
&
& &
CO
TH
TR
+ V
CC
u
O
D
5k Ω
5k Ω
5k Ω
C
1
C
2
G
1
G
2
G
3
T
+
+
－
－
2
6
5
8 4
3
7
R
Q
Q
0
0
1
① R=0时,Q=1,uo=0,T导通。
1
&
& &
CO
TH
TR
+ V
CC
u
O
D
5k Ω
5k Ω
5k Ω
C
1
C
2
G
1
G
2
G
3
T
+
+
－
－
2
6
5
8 4
3
7
R
Q
Q
① R=0时,Q=1,uo=0,T饱和导通。
② R=1,UTH＞ 2VCC/3,UTR＞ VCC/3时,C1=0,C2=1，
Q=1,Q=0,uo=0,T饱和导通。
＞ 2VCC/3
＞ VCC/3
0 0
01
1
1
&
& &
CO
TH
TR
+ V
CC
u
O
D
5k Ω
5k Ω
5k Ω
C
1
C
2
G
1
G
2
G
3
T
+
+
－
－
2
6
5
8 4
3
7
R
Q
Q
① R=0时,Q=1,uo=0,T饱和导通。
② R=1,UTH＞ 2VCC/3,UTR＞ VCC/3时,C1=0,C2=1，
Q=1,Q=0,uo=0,T饱和导通。
＜ 2VCC/3
＞ VCC/3
1 0
01
1
③ R=1,UTH＜ 2VCC/3,UTR＞ VCC/3时,C1=1,C2=1，
Q,Q不变,uo不变,T状态不变。
1
1
0
1
&
& &
CO
TH
TR
+ V
CC
u
O
D
5k Ω
5k Ω
5k Ω
C
1
C
2
G
1
G
2
G
3
T
+
+
－
－
2
6
5
8 4
3
7
R
Q
Q
① R=0时,Q=1,uo=0,T饱和导通。
② R=1,UTH＞ 2VCC/3,UTR＞ VCC/3时,C1=0,C2=1，
Q=1,Q=0,uo=0,T饱和导通。
＜ 2VCC/3
＜ VCC/3
1 1
10
0
③ R=1,UTH＜ 2VCC/3,UTR＞ VCC/3时,C1=1,C2=1，
Q,Q不变,uo不变,T状态不变。
④ R=1,UTH＜ 2VCC/3,UTR＜ VCC/3时,C1=1,C2=0，
Q=0,Q=1,uo=1,T截止。
C
R
1
u
c
8 4
7 3
6 5 5 5
2 5
1
0,0 1 μ F
u
o
V
CC
R
2
u
c
u
o
t
t
t
P1
t
P2
0
V
CC
/ 3
2 V
CC
/ 3
0
(a ) 电路 (b ) 工作波形
2、由 555定时器构成的多谐振荡器接通 VCC后,VCC经 R1和 R2对 C充电 。 当 uc上升到 2VCC/3时,uo=0，
T导通,C通过 R2和 T放电,uc下降 。 当 uc下降到 VCC/3时,uo又由 0
变为 1,T截止,VCC又经 R1和 R2对 C充电 。 如此重复上述过程,在输出端 uo产生了连续的矩形脉冲 。
C
R
1
u
c
8 4
7 3
6 5 5 5
2 5
1
0,0 1 μ F
u
o
V
CC
R
2
u
c
u
o
t
t
t
P1
t
P2
0
V
CC
/ 3
2 V
CC
/ 3
0
(a ) 电路 (b ) 工作波形第一个暂稳态的脉冲宽度 t p1,即 u c 从 V CC /3 充电上升到 2V CC /3 所需的时间：
t p1 ≈ 0,7 ( R 1 + R 2 ) C
第二个暂稳态的脉冲宽度 t p2,即 u c 从 2V CC /3 放电下降到 V CC /3 所需的时间：
t p2 ≈ 0,7 R 2 C
振荡周期,T ＝ t p1 ＋ t p2 ≈ 0,7 ( R 1 ＋ 2 R 2 ) C
& &
R
1
C
2
R
2
C
1
&
f
0
f
1
f
2
f
1 4
f
327 68H z 163 84H z 819 2H z 2H z 1H z
C1 C1 C1 C1
FF
1
FF
2
FF
1 4
FF
15
Q
1
Q
2
Q
1 4
Q
15
7.1.3 多谐振荡器的应用秒信号发生器多谐振荡器分频电路
C
1
R
1
u
o1
8 4
7 3
6 5 5 5 Ⅰ
2 5
1
0,0 1 μ F
u
o1
V
CC
R
2
( a ) 电路
( b ) 工作波形
C
2
R
3
u
o2
8 4
7 3
6 5 5 5 Ⅱ
2 5
1
0,0 1 μ F
u
o2
R
4
C
模拟声响电路将振荡器 Ⅰ 的输出电压 uo1，接到振荡器 Ⅱ 中 555定时器的复位端（ 4脚），当 uo1为高电平时振荡器 Ⅱ 振荡，为低电平时
555定时器复位，振荡器 Ⅱ 停止震荡。
本节小结多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。
多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由 555定时器构成。由门电路构成的多谐振荡器和基本 RS触发器在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同。
RS触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路。
在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态，其,触发,信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外加触发脉冲。多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。
555定时器是一种应用广泛、使用灵活的集成器件，
多用于脉冲产生、整形及定时等。
7.2 单稳态触发器
7.2.1 由门电路构成的单稳态触发器
7.2.2 由 555定时器构成的单稳态触发器
7.2.3 单稳态触发器的应用退出单稳态触发器在数字电路中一般用于 定时 （ 产生一定宽度的矩形波 ）,整形 （ 把不规则的波形转换成宽度,幅度都相等的波形 ）
以及 延时 （ 把输入信号延迟一定时间后输出 ）
等 。
单稳态触发器具有下列特点：
（ 1）电路有一个稳态和一个暂稳态。
（ 2）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。
（ 3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。
7.2.1 由门电路构成的单稳态触发器
u
i
C
u
A
≥ 1
(a ) 电路
(b ) 波形
u
o2
R
G
1
G
2
u
o1
V
DD
u
i
u
o1
u
A
u
o2
t
t
t
t
V
DD
V
DD
0
0
0
0
t
P
≥ 1
1,微分型单稳态触发器
（ 1） 没有触发信号时电路工作在稳态当没有触发信号时,ui为低电平 。 因为门 G2的输入端经电阻 R接至 VDD,VA为高电平,因此 uo2为低电平；门 G1的两个输入均为 0，
其输出 uo1为高电平,电容 C两端的电压接近为 0。 这是电路的稳态,在触发信号到来之前,电路一直处于这个状态,uo1＝ 1,uo2
＝ 0。
0 01 1
u
i
C
u
A
≥ 1
(a ) 电路
(b ) 波形
u
o2
R
G
1
G
2
u
o1
V
DD
u
i
u
o1
u
A
u
o2
t
t
t
t
V
DD
V
DD
0
0
0
0
t
P
≥ 1
1 10
（ 2） 外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态当正触发脉冲 ui到来时,门 G1输出 uo1由 1变为 0。 由于电容电压不能跃变,uA也随之跳变到低电平,使门 G2的输出 uO2变为 1。 这个高电平反馈到门 G1的输入端,此时即使 ui的触发信号撤除,仍能维持门 G1的低电平输出 。 但是电路的这种状态是不能长久保持的,
所以称为暂稳态 。 暂稳态时,uo1＝ 0,uo2＝ 1。
u
i
C
u
A
≥ 1
(a ) 电路
(b ) 波形
u
o2
R
G
1
G
2
u
o1
V
DD
u
i
u
o1
u
A
u
o2
t
t
t
t
V
DD
V
DD
0
0
0
0
t
P
≥ 1
0 01 1
（ 3） 电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态在暂稳态期间,VDD经 R和 G1的导通工作管对 C充电,随着充电的进行,C上的电荷逐渐增多,使 uA升高 。 当 uA上升到阈值电压 UT
时,G2的输出 uo2由 1变为 0。 由于这时 G1输入触发信号已经过去,
G1的输出状态只由 uo2决定,所以 G1又返回到稳定的高电平输出 。
uA随之向正方向跳变,加速了 G2的输出向低电平变化 。 最后使电路退出暂稳态而进入稳态,此时 uo1＝ 1,uo2＝ 0。
脉冲宽度,tp=0.7RC
u
i
C
u
A
≥ 1 ≥ 1
u
o2
R
G
1
G
2
u
o1
V
DD
C
1
R
1
电路的改进当 ui的宽度很宽时,可在单稳态触发器的输入端加一个
RC微分电路,否则,在电路由暂稳态返回到稳态时,
由于门 G1被 ui封住了,会使 uo2的下降沿变缓 。
u
A
u
o2
u
i
C
≥ 1
≥ 1
( a ) 电路
( b ) 波形
R
G
1 G
2
u
o1
V
DD
u
i
u
o1
u
A
u
o2
t
t
t
t
V
DD
V
T
0
0
0
0
t
P
2,积分型单稳态触发器稳态时,ui＝ 1,G1,G2均导通 。 uo1＝ 0,uA＝ 0,uo2＝ 0。
ui负跳变到 0时,G1截止,uo1随之跳变到 1。 由于电容电压不能跃变,uA仍为 0,故门 G2截止,uo2跳变到 1。 在 G1,G2截止时,
C通过 R和 G1的导通管放电,使 uA逐渐上升 。 当 uA上升到管子的开启电压 UT时,如果 ui仍为低电平,G2导通,uo2变为 0。 当 ui回到高电平后,G1导通,C又通过 R和 G1的导通管充电,电路恢复到稳定状态 。
3,集成单稳态触发器
( a ) 74 12 1 的引脚排列图
14 13 1 2 1 1 1 0 9 8
74121
1 2 3 4 5 6 7
R
e x t
/ C
e x t
V
CC
NC
NC
C
e x t
R
in
NC
Q N C T R
- Ａ
TR
-B
T R
+
Q G N D
TR-A,TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端,TR+是上升沿有效的触发信号输入端 。
Q和是两个状态互补的输出端 。
Rext/Cext,Cext是外接定时电阻和电容的连接端,外接定时电阻 R（ R=1.4kΩ～ 40kΩ） 接在 VCC和 Rext/Cext之间,外接定时电容 C（ C=10pF～ 10μF）
接在 Cext（ 正 ） 和 Rext/Cext之间 。
74121内部已设置了一个 2kΩ
的定时电阻,Rin是其引出端,
使用时只需将 Rin与 VCC连接起来即可,不用时则应将 Rin开路 。74121的输出脉冲宽度,t
p≈0.7RC
14 13 1 2 1 1 1 0 9 8
74122
1 2 3 4 5 6 7
(b ) 7 4 1 2 2 的引脚排列图
T R
- Ａ
TR
-B
T R
+ A
T R
+ B
R
D
Q
G N D
R
e x t
/ C
e x t
V
CC
NC
C
e x t
N C R
in
Q
TR-A,TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端,TR+A、
TR+B是两个上升沿有效的触发信号输入端 。 Q和是两个状 态 互 补 的 输 出 端 。
Rext/Cext,Cext,Rin3个引出端是供外接定时元件使用的,
外接定时电阻 R（ R=5kΩ～
50kΩ）,电容 C（ 无限制 ）
的接法与 74121相同 。 RD为直接复位输入端,低电平有效 。
当定时电容 C＞ 1000pF时,
74122的输出脉冲宽度：
tp≈0.32RC
7.2.2 由 555定时器构成的单稳态触发器
C
R
u
i
8 4
7 3
6 5 5 5
2 5
1
0.01 μ F
u
o
V
CC
u
i
u
o
t
t
t
P
0
0
(a ) 电路 (b ) 工作波形
u
c
t0
2 V
CC
/3
输出脉冲宽度 t p 。
t p ≈ 1,1 RC
C
R
u
i
8 4
7 3
6 5 5 5
2 5
1
0,0 1 μ F
u
o
V
CC
u
i
u
o
t
t
t
P
0
0
u
c
t0
2 V
CC
/3
接通 VCC后瞬间,VCC通过 R对 C充电,当 uc上升到 2VCC/3时,
比较器 C1输出为 0,将触发器置 0,uo＝ 0。 这时 Q=1,放电管 T导通,C通过 T放电,电路进入稳态 。
ui到来时,因为 ui＜ VCC/3,使 C2＝ 0,触发器置 1,uo又由 0变为 1,电路进入暂稳态 。 由于此时 Q=0,放电管 T截止,VCC经 R对
C充电 。 虽然此时触发脉冲已消失,比较器 C2的输出变为 1,但充电继续进行,直到 uc上升到 2VCC/3时,比较器 C1输出为 0,将触发器置 0,电路输出 uo＝ 0,T导通,C放电,电路恢复到稳定状态 。
u
o
&
u
i
u
A
u '
o
(a ) 电路示意图 (b) 波形图单稳态触发器
u
o
u '
o
u
i
u
A
t
p
7.2.３ 单稳态触发器的应用
u i
u o t p
延迟与定时整形本节小结单稳态触发器具有一个稳态。由门电路构成的单稳态触发器和基本 RS触发器在结构上也极为相似，只有用于反馈的耦合网络不同。
单稳态触发器可以由门电路构成，也可以由
555定时器构成。在单稳态触发器中，由一个暂稳态过渡到稳态，其,触发,信号也是由电路内部电容充（放）电提供的，暂稳态的持续时间即脉冲宽度也由电路的阻容元件决定。
单稳态触发器不能自动地产生矩形脉冲，但却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，用途很广。
7.3 施密特触发器
7.3.1 由门电路构成的施密特触发器
7.3.2 由 555定时器构成的施密特触发器
7.3.3 施密特触发器的应用退出
7.3.1 由门电路构成的施密特触发器施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路 。1
&
&
D
u
i
u
o
R
S
(a ) 电路 (b) 工作波形
u
o
u
i
(V )
U
T+
U
T －
t
t
0
0
1.4
0.7
G
1 G
2
G
3
（ 1 ） u i ＝ 0 时,R ＝ 1,S ＝ 0,u o 为高电平，这是第一种稳态。
0
0
1
1
1
&
&
D
u
i
u
o
R
S
(a ) 电路 (b) 工作波形
u
o
u
i
(V )
U
T+
U
T －
t
t
0
0
1.4
0.7
G
1 G
2
G
3
0
1
1
1
（ 2 ） u i ＝ U D = 0,7 V 时,R ＝ 1,S ＝ 1,RS 触发器不翻转,u o 仍为高电平，电路仍维持在第一种稳态。
（ 1 ） u i ＝ 0 时,R ＝ 1,S ＝ 0,u o 为高电平，这是第一种稳态。
1
&
&
D
u
i
u
o
R
S
(a ) 电路 (b) 工作波形
u
o
u
i
(V )
U
T+
U
T －
t
t
0
0
1.4
0.7
G
1 G
2
G
3
1
1
0
0
（ 2 ） u i 上升到 U D = 0,7 V 时,R ＝ 1,S ＝ 1,RS 触发器不翻转,u o 仍为高电平，电路仍维持在第一种稳态。
（ 3 ） u i 继续上升到 U T+ =U T = 1,4V 时,R ＝ 0,S ＝ 1,RS 触发器翻转，
u o 为低电平，这是第二种稳态。电路翻转后 u i 再上升，电路状态不变。
（ 1 ） u i ＝ 0 时,R ＝ 1,S ＝ 0,u o 为高电平，这是第一种稳态。
1
&
&
D
u
i
u
o
R
S
(a ) 电路 (b) 工作波形
u
o
u
i
(V )
U
T+
U
T －
t
t
0
0
1.4
0.7
G
1 G
2
G
3
0
1
1
0
（ 2 ） u i 上升到 U D = 0,7 V 时,R ＝ 1,S ＝ 1,RS 触发器不翻转,u o 仍为高电平，电路仍维持在第一种稳态。
（ 3 ） u i 继续上升到 U T+ =U T = 1,4V 时,R ＝ 0,S ＝ 1,RS 触发器翻转，
u o 为低电平，这是第二种稳态。电路翻转后 u i 再上升，电路状态不变。
（ 4 ） u i 上升到最大值后下降时，若 u i 下降到 U T,R ＝ 1 。S =1,RS 触发器不翻转，电路仍维持在第二种稳态。
（ 1 ） u i ＝ 0 时,R ＝ 1,S ＝ 0,u o 为高电平，这是第一种稳态。
1
&
&
D
u
i
u
o
R
S
(a ) 电路 (b) 工作波形
u
o
u
i
(V )
U
T+
U
T －
t
t
0
0
1.4
0.7
G
1 G
2
G
3
（ 1 ） u i ＝ 0 时,R ＝ 1,S ＝ 0,u o 为高电平，这是第一种稳态。
0
0
1
1
（ 2 ） u i 上升到 U D = 0,7 V 时,R ＝ 1,S ＝ 1,RS 触发器不翻转,u o 仍为高电平，电路仍维持在第一种稳态。
（ 3 ） u i 继续上升到 U T+ =U T = 1,4V 时,R ＝ 0,S ＝ 1,RS 触发器翻转，
u o 为低电平，这是第二种稳态。电路翻转后 u i 再上升，电路状态不变。
（ 4 ） u i 上升到最大值后下降时，若 u i 下降到 U T,R ＝ 1 。S =1,RS 触发器不翻转，电路仍维持在第二种稳态。
（ 5 ） u i 继续下降到 U T - =U T - U D = 0,7V 时,R ＝ 1,S ＝ 0,RS 触发器翻转,u o 为高电平，电路返回到第一种稳态。
u
ou i
(b) 逻辑符号(a ) 传输特性
u
i
u
o
U
T － U T+
0
下限阈值电压 上限阈值电压回差电压 （ 滞后电压 ）,
ΔUT＝ UT＋ － UT－
前面介绍的施密特触发器的回差电压为：
ΔUT＝ UT＋ － UT－ ＝ UT－ (UT－ UD)＝ UD＝ 0.7V
缺点是回差太小,且不能调整 。
( a ) 4 0 1 0 6 的引脚排列图
14 13 1 2 1 1 1 0 9 8
40106
1 2 3 4 5 6 7
V
DD
4 A
4 Y
5 A
5 Y
6 A
6 Y
1 A 1 Y 2 A 2 Y 3 A 3 Y V
SS
14 13 1 2 1 1 1 0 9 8
4093
1 2 3 4 5 6 7
( b ) 4 0 9 3 的引脚排列图
V
DD
3 A
3 B
3 Y
4 Y
4 B
4 A
1 A 1 B 1 Y 2 Y 2 B 2 A V
SS
( a ) 74 14 的引脚排列图
14 13 1 2 1 1 1 0 9 8
7414
1 2 3 4 5 6 7
V
CC
4 A
4 Y
5 A
5 Y
6 A
6 Y
1 A 1 Y 2 A 2 Y 3 A 3 Y G N D
14 13 1 2 1 1 1 0 9 8
74132
1 2 3 4 5 6 7
( b) 74 13 2 的引脚排列图
V
CC
3 A
3 B
3 Y
4 A
4 B
4 Y
1 A 1 B 1 Y 2 A 2 B 2 Y G N D
集成施密特触发器
7.3.2 由 555定时器构成的施密特触发器
R
u
i
8 4
6 7
5 5 5 3
2 5
1
u
o1
+ V
CC
u
i
u
o
t
t
0
0
(a ) 电路 (b ) 工作波形
+ V
CC1
u
o
u
CO
U
T+
U
T －
2 V
CC
/ 3
V
CC
/ 3
控制电压调节回差
（ 1 ）当 u i ＝ 0 时，由于比较器 C 1 =1,C 2 =0,触发器置 1,即 Q ＝ 1,0?Q,
u o1 ＝ u o ＝ 1 。 u i 升高时，在未到达 2V CC /3 以前,u o1 ＝ u o ＝ 1 的状态不会改变。
R
u
i
8 4
6 7
5 5 5 3
2 5
1
u
o1
+ V
CC
u
i
u
o
t
t
0
0
(a ) 电路 (b ) 工作波形
+ V
CC1
u
o
u
CO
U
T+
U
T －
2 V
CC
/ 3
V
CC
/ 3
控制电压调节回差
（ 1 ）当 u i ＝ 0 时，由于比较器 C 1 =1,C 2 =0,触发器置 1,即 Q ＝ 1,0?Q,
u o1 ＝ u o ＝ 1 。 u i 升高时，在未到达 2V CC /3 以前,u o1 ＝ u o ＝ 1 的状态不会改变。
（ 2 ） u i 升高到 2V CC /3 时，比较器 C 1 输出为 0,C 2 输出为 1,触发器置 0,即
Q ＝ 0,1?Q,u o1 = u o =0 。此后,u i 上升到 V CC,然后再降低，但在未到达
V CC /3 以前,u o1 ＝ u o ＝ 0 的状态不会改变。
R
u
i
8 4
6 7
5 5 5 3
2 5
1
u
o1
+ V
CC
u
i
u
o
t
t
0
0
(a ) 电路 (b ) 工作波形
+ V
CC1
u
o
u
CO
U
T+
U
T －
2 V
CC
/ 3
V
CC
/ 3
控制电压调节回差
（ 1 ）当 u i ＝ 0 时，由于比较器 C 1 =1,C 2 =0,触发器置 1,即 Q ＝ 1,0?Q,
u o1 ＝ u o ＝ 1 。 u i 升高时，在未到达 2V CC /3 以前,u o1 ＝ u o ＝ 1 的状态不会改变。
（ 2 ） u i 升高到 2V CC /3 时，比较器 C 1 输出为 0,C 2 输出为 1,触发器置 0,即
Q ＝ 0,1?Q,u o1 = u o =0 。此后,u i 上升到 V CC,然后再降低，但在未到达
V CC /3 以前,u o1 ＝ u o ＝ 0 的状态不会改变。
（ 3 ） u i 下降到 2V CC /3 时，比较器 C 1 输出为 1,C 2 输出为 0,触发器置 1,
即 Q ＝ 1,0?Q,u o1 = u o =1 。此后,u i 继续下降到 0,但 u o1 ＝ u o ＝ 1 的状态不会改变。
7.3.3 施密特触发器的应用
CM O S
M O C 等正弦波振荡器
1
1
(a ) 慢输入波形的 TTL 系统接口 (b ) 整形电路的输入、输出波形输入输出
U T+
U T
－
1
输入输出
U T+
U T
－
(c ) 幅度鉴别的输入、输出波形 (d) 多谐振荡器
C
R
u c
u' o
u o
本节小结施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路 。 而且由于具有滞回特性,
所以抗干扰能力也很强 。
施密特触发器可以由分立元件构成,
也可以由门电路及 555定时器构成 。
施密特触发器在脉冲的产生和整形电路中应用很广 。
7.2 单稳态触发器
7.3 施密特触发器退出第 7章 脉冲信号的产生与整形
7.1 多谐振荡器
7.1.1 由门电路构成的多谐振荡器
7.1.2 由 555定时器构成的多谐振荡器
7.1.3 多谐振荡器的应用退出
7.1.1 由门电路构成的多谐振荡器能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。
1,RC环形多谐振荡器
0
(a ) 电路图
& &
u
i 1
u
i 2
u
o 2
u
i 3
u
o
R
R
S
C
u
o
( u
i 1
)
u
o2
u
i 3
t
t
t
t
(b ) 波形图
0
0
0
G
1
G
2
&
G
3
u
i 2
( u
o1
)
U
T
t
1
t
2
t
3
0
( a ) 电路图
& &
u
i 1
u
i 2
u
o 2
u
i 3
u
o
R
R
S
C
u
o
( u
i 1
)
u
o2
u
i 3
t
t
t
t
( b ) 波形图
0
0
0
G
1
G
2
&
G
3
u
i 2
( u
o1
)
U
T
t
1 t 2 t 3
在 t1时刻,ui1（ uo） 由 0变为 1,于是 uo1（ ui2） 由 1变为 0,uo2由 0变为 1。 由于电容电压不能跃变,故 ui3必定跟随 ui2发生负跳变 。 这个低电平保持 uo为 1,以维持已进入的这个暂稳态 。
在这个暂稳态期间,uo2（ 高电平 ） 通过电阻 R对电容 C充电,使
ui3逐渐上升 。 在 t2时刻,ui3上升到门电路的阈值电压 UT,使 uo
（ ui1） 由 1变为 0,uo1（ ui2） 由 0变为 1,uo2由 1变为 0。 同样由于电容电压不能跃变,故 ui3跟随 ui2发生正跳变 。 这个高电平保持 uo为 0。
至此,第一个暂稳态结束,电路进入第二个暂稳态 。
第一暂稳态及其自动翻转的工作过程
0
( a ) 电路图
& &
u
i 1
u
i 2
u
o 2
u
i 3
u
o
R
R
S
C
u
o
( u
i 1
)
u
o2
u
i 3
t
t
t
t
( b ) 波形图
0
0
0
G
1
G
2
&
G
3
u
i 2
( u
o1
)
U
T
t
1 t 2 t 3
第二暂稳态及其自动翻转的工作过程在 t2时刻,uo2变为低电平,电容 C开始通过电阻 R放电 。 随着放电的进行,ui3逐渐下降 。 在 t3时刻,ui3下降到 UT,使 uo（ ui1） 又由 0变为 1,第二个暂稳态结束,电路返回到第一个暂稳态,又开始重复前面的过程 。
造成振荡器自动翻转的原因是电容 C 的充放电。
振荡周期为,T ≈ 2,2 RC
u
i 1
u
o 1
u
i 2
u
o
0
(a ) 电路图
& &
R
C
u
o
u
i 1
t
t
t
(b) 波形图
0
0
G
1
G
2
u
i 2
( u
o1
)
U
T
t
1 t 2 t 3
2,CMOS多谐振荡器在 t1时刻,uo由 0变为 1,由于电容电压不能跃变,故 ui1必定跟随
uo发生正跳变,于是 ui2（ uo1） 由 1变为 0。 这个低电平保持 uo为 1，
以维持已进入的这个暂稳态 。 在这个暂稳态期间,电容 C通过电阻 R放电,使 ui1逐渐下降 。 在 t2时刻,ui1上升到门电路的开启电压 UT,使 uo1（ ui2） 由 0变为 1,uo由 1变为 0。 同样由于电容电压不能跃变,故 ui1跟随 uo发生负跳变,于是 ui2（ uo1） 由 0变为 1。 这个高电平保持 uo为 0。 至此,第一个暂稳态结束,电路进入第二个暂稳态 。
第一暂稳态及其自动翻转的工作过程
u
i 1
u
o 1
u
i 2
u
o
0
(a ) 电路图
& &
R
C
u
o
u
i 1
t
t
t
(b) 波形图
0
0
G
1
G
2
u
i 2
( u
o1
)
U
T
t
1 t 2 t 3
第二暂稳态及其自动翻转的工作过程在 t2时刻,uo1变为高电平,这个高电平通过电阻 R对电容 C充电 。
随着放电的进行,ui1逐渐上升 。 在 t3时刻,ui1上升到 UT,使 uo
（ ui1） 又由 0变为 1,第二个暂稳态结束,电路返回到第一个暂稳态,又开始重复前面的过程 。
若 U T ＝ 0,5 V DD,振荡周期为：
T ≈ 1,4 RC
& &
R
1
C
2
R
2
C
1
u
o
f
(a ) 石英晶体多谐振荡器 (b ) 石英晶体阻抗频率特性
0
X
f
0
电容性电感性
3,石英晶体 多谐振荡器电阻 R1,R2的作用是保证两个反相器在静态时都能工作在线性放大区 。 对 TTL反相器,常取 R1＝ R2＝ R＝ 0.7 kΩ～ 2kΩ,而对于 CMOS门,则常取 R1＝ R2＝ R＝ 10kΩ～ 100kΩ； C1＝ C2＝ C
是耦合电容,它们的容抗在石英晶体谐振频率 f0时可以忽略不计；石英晶体构成选频环节 。
振荡频率等于石英晶体的谐振频率 f0。
7.1.2 由 555定时器构成的多谐振荡器
1,555定时器
1
&
& &
CO
TH
TR
+ V
CC
u
O
D
5k Ω
5k Ω
5k Ω
C
1
C
2
G
1
G
2
G
3
T
+
+
－
－
2
6
5
8 4
3
7
R
Q
Q
低 电平触发端高 电平触发端电压控制端复位端低 电平有效放电端
7.5～ 16V
1
&
& &
CO
TH
TR
+ V
CC
u
O
D
5k Ω
5k Ω
5k Ω
C
1
C
2
G
1
G
2
G
3
T
+
+
－
－
2
6
5
8 4
3
7
R
Q
Q
0
0
1
① R=0时,Q=1,uo=0,T导通。
1
&
& &
CO
TH
TR
+ V
CC
u
O
D
5k Ω
5k Ω
5k Ω
C
1
C
2
G
1
G
2
G
3
T
+
+
－
－
2
6
5
8 4
3
7
R
Q
Q
① R=0时,Q=1,uo=0,T饱和导通。
② R=1,UTH＞ 2VCC/3,UTR＞ VCC/3时,C1=0,C2=1，
Q=1,Q=0,uo=0,T饱和导通。
＞ 2VCC/3
＞ VCC/3
0 0
01
1
1
&
& &
CO
TH
TR
+ V
CC
u
O
D
5k Ω
5k Ω
5k Ω
C
1
C
2
G
1
G
2
G
3
T
+
+
－
－
2
6
5
8 4
3
7
R
Q
Q
① R=0时,Q=1,uo=0,T饱和导通。
② R=1,UTH＞ 2VCC/3,UTR＞ VCC/3时,C1=0,C2=1，
Q=1,Q=0,uo=0,T饱和导通。
＜ 2VCC/3
＞ VCC/3
1 0
01
1
③ R=1,UTH＜ 2VCC/3,UTR＞ VCC/3时,C1=1,C2=1，
Q,Q不变,uo不变,T状态不变。
1
1
0
1
&
& &
CO
TH
TR
+ V
CC
u
O
D
5k Ω
5k Ω
5k Ω
C
1
C
2
G
1
G
2
G
3
T
+
+
－
－
2
6
5
8 4
3
7
R
Q
Q
① R=0时,Q=1,uo=0,T饱和导通。
② R=1,UTH＞ 2VCC/3,UTR＞ VCC/3时,C1=0,C2=1，
Q=1,Q=0,uo=0,T饱和导通。
＜ 2VCC/3
＜ VCC/3
1 1
10
0
③ R=1,UTH＜ 2VCC/3,UTR＞ VCC/3时,C1=1,C2=1，
Q,Q不变,uo不变,T状态不变。
④ R=1,UTH＜ 2VCC/3,UTR＜ VCC/3时,C1=1,C2=0，
Q=0,Q=1,uo=1,T截止。
C
R
1
u
c
8 4
7 3
6 5 5 5
2 5
1
0,0 1 μ F
u
o
V
CC
R
2
u
c
u
o
t
t
t
P1
t
P2
0
V
CC
/ 3
2 V
CC
/ 3
0
(a ) 电路 (b ) 工作波形
2、由 555定时器构成的多谐振荡器接通 VCC后,VCC经 R1和 R2对 C充电 。 当 uc上升到 2VCC/3时,uo=0，
T导通,C通过 R2和 T放电,uc下降 。 当 uc下降到 VCC/3时,uo又由 0
变为 1,T截止,VCC又经 R1和 R2对 C充电 。 如此重复上述过程,在输出端 uo产生了连续的矩形脉冲 。
C
R
1
u
c
8 4
7 3
6 5 5 5
2 5
1
0,0 1 μ F
u
o
V
CC
R
2
u
c
u
o
t
t
t
P1
t
P2
0
V
CC
/ 3
2 V
CC
/ 3
0
(a ) 电路 (b ) 工作波形第一个暂稳态的脉冲宽度 t p1,即 u c 从 V CC /3 充电上升到 2V CC /3 所需的时间：
t p1 ≈ 0,7 ( R 1 + R 2 ) C
第二个暂稳态的脉冲宽度 t p2,即 u c 从 2V CC /3 放电下降到 V CC /3 所需的时间：
t p2 ≈ 0,7 R 2 C
振荡周期,T ＝ t p1 ＋ t p2 ≈ 0,7 ( R 1 ＋ 2 R 2 ) C
& &
R
1
C
2
R
2
C
1
&
f
0
f
1
f
2
f
1 4
f
327 68H z 163 84H z 819 2H z 2H z 1H z
C1 C1 C1 C1
FF
1
FF
2
FF
1 4
FF
15
Q
1
Q
2
Q
1 4
Q
15
7.1.3 多谐振荡器的应用秒信号发生器多谐振荡器分频电路
C
1
R
1
u
o1
8 4
7 3
6 5 5 5 Ⅰ
2 5
1
0,0 1 μ F
u
o1
V
CC
R
2
( a ) 电路
( b ) 工作波形
C
2
R
3
u
o2
8 4
7 3
6 5 5 5 Ⅱ
2 5
1
0,0 1 μ F
u
o2
R
4
C
模拟声响电路将振荡器 Ⅰ 的输出电压 uo1，接到振荡器 Ⅱ 中 555定时器的复位端（ 4脚），当 uo1为高电平时振荡器 Ⅱ 振荡，为低电平时
555定时器复位，振荡器 Ⅱ 停止震荡。
本节小结多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。
多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由 555定时器构成。由门电路构成的多谐振荡器和基本 RS触发器在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同。
RS触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路。
在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态，其,触发,信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外加触发脉冲。多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。
555定时器是一种应用广泛、使用灵活的集成器件，
多用于脉冲产生、整形及定时等。
7.2 单稳态触发器
7.2.1 由门电路构成的单稳态触发器
7.2.2 由 555定时器构成的单稳态触发器
7.2.3 单稳态触发器的应用退出单稳态触发器在数字电路中一般用于 定时 （ 产生一定宽度的矩形波 ）,整形 （ 把不规则的波形转换成宽度,幅度都相等的波形 ）
以及 延时 （ 把输入信号延迟一定时间后输出 ）
等 。
单稳态触发器具有下列特点：
（ 1）电路有一个稳态和一个暂稳态。
（ 2）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。
（ 3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。
7.2.1 由门电路构成的单稳态触发器
u
i
C
u
A
≥ 1
(a ) 电路
(b ) 波形
u
o2
R
G
1
G
2
u
o1
V
DD
u
i
u
o1
u
A
u
o2
t
t
t
t
V
DD
V
DD
0
0
0
0
t
P
≥ 1
1,微分型单稳态触发器
（ 1） 没有触发信号时电路工作在稳态当没有触发信号时,ui为低电平 。 因为门 G2的输入端经电阻 R接至 VDD,VA为高电平,因此 uo2为低电平；门 G1的两个输入均为 0，
其输出 uo1为高电平,电容 C两端的电压接近为 0。 这是电路的稳态,在触发信号到来之前,电路一直处于这个状态,uo1＝ 1,uo2
＝ 0。
0 01 1
u
i
C
u
A
≥ 1
(a ) 电路
(b ) 波形
u
o2
R
G
1
G
2
u
o1
V
DD
u
i
u
o1
u
A
u
o2
t
t
t
t
V
DD
V
DD
0
0
0
0
t
P
≥ 1
1 10
（ 2） 外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态当正触发脉冲 ui到来时,门 G1输出 uo1由 1变为 0。 由于电容电压不能跃变,uA也随之跳变到低电平,使门 G2的输出 uO2变为 1。 这个高电平反馈到门 G1的输入端,此时即使 ui的触发信号撤除,仍能维持门 G1的低电平输出 。 但是电路的这种状态是不能长久保持的,
所以称为暂稳态 。 暂稳态时,uo1＝ 0,uo2＝ 1。
u
i
C
u
A
≥ 1
(a ) 电路
(b ) 波形
u
o2
R
G
1
G
2
u
o1
V
DD
u
i
u
o1
u
A
u
o2
t
t
t
t
V
DD
V
DD
0
0
0
0
t
P
≥ 1
0 01 1
（ 3） 电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态在暂稳态期间,VDD经 R和 G1的导通工作管对 C充电,随着充电的进行,C上的电荷逐渐增多,使 uA升高 。 当 uA上升到阈值电压 UT
时,G2的输出 uo2由 1变为 0。 由于这时 G1输入触发信号已经过去,
G1的输出状态只由 uo2决定,所以 G1又返回到稳定的高电平输出 。
uA随之向正方向跳变,加速了 G2的输出向低电平变化 。 最后使电路退出暂稳态而进入稳态,此时 uo1＝ 1,uo2＝ 0。
脉冲宽度,tp=0.7RC
u
i
C
u
A
≥ 1 ≥ 1
u
o2
R
G
1
G
2
u
o1
V
DD
C
1
R
1
电路的改进当 ui的宽度很宽时,可在单稳态触发器的输入端加一个
RC微分电路,否则,在电路由暂稳态返回到稳态时,
由于门 G1被 ui封住了,会使 uo2的下降沿变缓 。
u
A
u
o2
u
i
C
≥ 1
≥ 1
( a ) 电路
( b ) 波形
R
G
1 G
2
u
o1
V
DD
u
i
u
o1
u
A
u
o2
t
t
t
t
V
DD
V
T
0
0
0
0
t
P
2,积分型单稳态触发器稳态时,ui＝ 1,G1,G2均导通 。 uo1＝ 0,uA＝ 0,uo2＝ 0。
ui负跳变到 0时,G1截止,uo1随之跳变到 1。 由于电容电压不能跃变,uA仍为 0,故门 G2截止,uo2跳变到 1。 在 G1,G2截止时,
C通过 R和 G1的导通管放电,使 uA逐渐上升 。 当 uA上升到管子的开启电压 UT时,如果 ui仍为低电平,G2导通,uo2变为 0。 当 ui回到高电平后,G1导通,C又通过 R和 G1的导通管充电,电路恢复到稳定状态 。
3,集成单稳态触发器
( a ) 74 12 1 的引脚排列图
14 13 1 2 1 1 1 0 9 8
74121
1 2 3 4 5 6 7
R
e x t
/ C
e x t
V
CC
NC
NC
C
e x t
R
in
NC
Q N C T R
- Ａ
TR
-B
T R
+
Q G N D
TR-A,TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端,TR+是上升沿有效的触发信号输入端 。
Q和是两个状态互补的输出端 。
Rext/Cext,Cext是外接定时电阻和电容的连接端,外接定时电阻 R（ R=1.4kΩ～ 40kΩ） 接在 VCC和 Rext/Cext之间,外接定时电容 C（ C=10pF～ 10μF）
接在 Cext（ 正 ） 和 Rext/Cext之间 。
74121内部已设置了一个 2kΩ
的定时电阻,Rin是其引出端,
使用时只需将 Rin与 VCC连接起来即可,不用时则应将 Rin开路 。74121的输出脉冲宽度,t
p≈0.7RC
14 13 1 2 1 1 1 0 9 8
74122
1 2 3 4 5 6 7
(b ) 7 4 1 2 2 的引脚排列图
T R
- Ａ
TR
-B
T R
+ A
T R
+ B
R
D
Q
G N D
R
e x t
/ C
e x t
V
CC
NC
C
e x t
N C R
in
Q
TR-A,TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端,TR+A、
TR+B是两个上升沿有效的触发信号输入端 。 Q和是两个状 态 互 补 的 输 出 端 。
Rext/Cext,Cext,Rin3个引出端是供外接定时元件使用的,
外接定时电阻 R（ R=5kΩ～
50kΩ）,电容 C（ 无限制 ）
的接法与 74121相同 。 RD为直接复位输入端,低电平有效 。
当定时电容 C＞ 1000pF时,
74122的输出脉冲宽度：
tp≈0.32RC
7.2.2 由 555定时器构成的单稳态触发器
C
R
u
i
8 4
7 3
6 5 5 5
2 5
1
0.01 μ F
u
o
V
CC
u
i
u
o
t
t
t
P
0
0
(a ) 电路 (b ) 工作波形
u
c
t0
2 V
CC
/3
输出脉冲宽度 t p 。
t p ≈ 1,1 RC
C
R
u
i
8 4
7 3
6 5 5 5
2 5
1
0,0 1 μ F
u
o
V
CC
u
i
u
o
t
t
t
P
0
0
u
c
t0
2 V
CC
/3
接通 VCC后瞬间,VCC通过 R对 C充电,当 uc上升到 2VCC/3时,
比较器 C1输出为 0,将触发器置 0,uo＝ 0。 这时 Q=1,放电管 T导通,C通过 T放电,电路进入稳态 。
ui到来时,因为 ui＜ VCC/3,使 C2＝ 0,触发器置 1,uo又由 0变为 1,电路进入暂稳态 。 由于此时 Q=0,放电管 T截止,VCC经 R对
C充电 。 虽然此时触发脉冲已消失,比较器 C2的输出变为 1,但充电继续进行,直到 uc上升到 2VCC/3时,比较器 C1输出为 0,将触发器置 0,电路输出 uo＝ 0,T导通,C放电,电路恢复到稳定状态 。
u
o
&
u
i
u
A
u '
o
(a ) 电路示意图 (b) 波形图单稳态触发器
u
o
u '
o
u
i
u
A
t
p
7.2.３ 单稳态触发器的应用
u i
u o t p
延迟与定时整形本节小结单稳态触发器具有一个稳态。由门电路构成的单稳态触发器和基本 RS触发器在结构上也极为相似，只有用于反馈的耦合网络不同。
单稳态触发器可以由门电路构成，也可以由
555定时器构成。在单稳态触发器中，由一个暂稳态过渡到稳态，其,触发,信号也是由电路内部电容充（放）电提供的，暂稳态的持续时间即脉冲宽度也由电路的阻容元件决定。
单稳态触发器不能自动地产生矩形脉冲，但却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，用途很广。
7.3 施密特触发器
7.3.1 由门电路构成的施密特触发器
7.3.2 由 555定时器构成的施密特触发器
7.3.3 施密特触发器的应用退出
7.3.1 由门电路构成的施密特触发器施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路 。1
&
&
D
u
i
u
o
R
S
(a ) 电路 (b) 工作波形
u
o
u
i
(V )
U
T+
U
T －
t
t
0
0
1.4
0.7
G
1 G
2
G
3
（ 1 ） u i ＝ 0 时,R ＝ 1,S ＝ 0,u o 为高电平，这是第一种稳态。
0
0
1
1
1
&
&
D
u
i
u
o
R
S
(a ) 电路 (b) 工作波形
u
o
u
i
(V )
U
T+
U
T －
t
t
0
0
1.4
0.7
G
1 G
2
G
3
0
1
1
1
（ 2 ） u i ＝ U D = 0,7 V 时,R ＝ 1,S ＝ 1,RS 触发器不翻转,u o 仍为高电平，电路仍维持在第一种稳态。
（ 1 ） u i ＝ 0 时,R ＝ 1,S ＝ 0,u o 为高电平，这是第一种稳态。
1
&
&
D
u
i
u
o
R
S
(a ) 电路 (b) 工作波形
u
o
u
i
(V )
U
T+
U
T －
t
t
0
0
1.4
0.7
G
1 G
2
G
3
1
1
0
0
（ 2 ） u i 上升到 U D = 0,7 V 时,R ＝ 1,S ＝ 1,RS 触发器不翻转,u o 仍为高电平，电路仍维持在第一种稳态。
（ 3 ） u i 继续上升到 U T+ =U T = 1,4V 时,R ＝ 0,S ＝ 1,RS 触发器翻转，
u o 为低电平，这是第二种稳态。电路翻转后 u i 再上升，电路状态不变。
（ 1 ） u i ＝ 0 时,R ＝ 1,S ＝ 0,u o 为高电平，这是第一种稳态。
1
&
&
D
u
i
u
o
R
S
(a ) 电路 (b) 工作波形
u
o
u
i
(V )
U
T+
U
T －
t
t
0
0
1.4
0.7
G
1 G
2
G
3
0
1
1
0
（ 2 ） u i 上升到 U D = 0,7 V 时,R ＝ 1,S ＝ 1,RS 触发器不翻转,u o 仍为高电平，电路仍维持在第一种稳态。
（ 3 ） u i 继续上升到 U T+ =U T = 1,4V 时,R ＝ 0,S ＝ 1,RS 触发器翻转，
u o 为低电平，这是第二种稳态。电路翻转后 u i 再上升，电路状态不变。
（ 4 ） u i 上升到最大值后下降时，若 u i 下降到 U T,R ＝ 1 。S =1,RS 触发器不翻转，电路仍维持在第二种稳态。
（ 1 ） u i ＝ 0 时,R ＝ 1,S ＝ 0,u o 为高电平，这是第一种稳态。
1
&
&
D
u
i
u
o
R
S
(a ) 电路 (b) 工作波形
u
o
u
i
(V )
U
T+
U
T －
t
t
0
0
1.4
0.7
G
1 G
2
G
3
（ 1 ） u i ＝ 0 时,R ＝ 1,S ＝ 0,u o 为高电平，这是第一种稳态。
0
0
1
1
（ 2 ） u i 上升到 U D = 0,7 V 时,R ＝ 1,S ＝ 1,RS 触发器不翻转,u o 仍为高电平，电路仍维持在第一种稳态。
（ 3 ） u i 继续上升到 U T+ =U T = 1,4V 时,R ＝ 0,S ＝ 1,RS 触发器翻转，
u o 为低电平，这是第二种稳态。电路翻转后 u i 再上升，电路状态不变。
（ 4 ） u i 上升到最大值后下降时，若 u i 下降到 U T,R ＝ 1 。S =1,RS 触发器不翻转，电路仍维持在第二种稳态。
（ 5 ） u i 继续下降到 U T - =U T - U D = 0,7V 时,R ＝ 1,S ＝ 0,RS 触发器翻转,u o 为高电平，电路返回到第一种稳态。
u
ou i
(b) 逻辑符号(a ) 传输特性
u
i
u
o
U
T － U T+
0
下限阈值电压 上限阈值电压回差电压 （ 滞后电压 ）,
ΔUT＝ UT＋ － UT－
前面介绍的施密特触发器的回差电压为：
ΔUT＝ UT＋ － UT－ ＝ UT－ (UT－ UD)＝ UD＝ 0.7V
缺点是回差太小,且不能调整 。
( a ) 4 0 1 0 6 的引脚排列图
14 13 1 2 1 1 1 0 9 8
40106
1 2 3 4 5 6 7
V
DD
4 A
4 Y
5 A
5 Y
6 A
6 Y
1 A 1 Y 2 A 2 Y 3 A 3 Y V
SS
14 13 1 2 1 1 1 0 9 8
4093
1 2 3 4 5 6 7
( b ) 4 0 9 3 的引脚排列图
V
DD
3 A
3 B
3 Y
4 Y
4 B
4 A
1 A 1 B 1 Y 2 Y 2 B 2 A V
SS
( a ) 74 14 的引脚排列图
14 13 1 2 1 1 1 0 9 8
7414
1 2 3 4 5 6 7
V
CC
4 A
4 Y
5 A
5 Y
6 A
6 Y
1 A 1 Y 2 A 2 Y 3 A 3 Y G N D
14 13 1 2 1 1 1 0 9 8
74132
1 2 3 4 5 6 7
( b) 74 13 2 的引脚排列图
V
CC
3 A
3 B
3 Y
4 A
4 B
4 Y
1 A 1 B 1 Y 2 A 2 B 2 Y G N D
集成施密特触发器
7.3.2 由 555定时器构成的施密特触发器
R
u
i
8 4
6 7
5 5 5 3
2 5
1
u
o1
+ V
CC
u
i
u
o
t
t
0
0
(a ) 电路 (b ) 工作波形
+ V
CC1
u
o
u
CO
U
T+
U
T －
2 V
CC
/ 3
V
CC
/ 3
控制电压调节回差
（ 1 ）当 u i ＝ 0 时，由于比较器 C 1 =1,C 2 =0,触发器置 1,即 Q ＝ 1,0?Q,
u o1 ＝ u o ＝ 1 。 u i 升高时，在未到达 2V CC /3 以前,u o1 ＝ u o ＝ 1 的状态不会改变。
R
u
i
8 4
6 7
5 5 5 3
2 5
1
u
o1
+ V
CC
u
i
u
o
t
t
0
0
(a ) 电路 (b ) 工作波形
+ V
CC1
u
o
u
CO
U
T+
U
T －
2 V
CC
/ 3
V
CC
/ 3
控制电压调节回差
（ 1 ）当 u i ＝ 0 时，由于比较器 C 1 =1,C 2 =0,触发器置 1,即 Q ＝ 1,0?Q,
u o1 ＝ u o ＝ 1 。 u i 升高时，在未到达 2V CC /3 以前,u o1 ＝ u o ＝ 1 的状态不会改变。
（ 2 ） u i 升高到 2V CC /3 时，比较器 C 1 输出为 0,C 2 输出为 1,触发器置 0,即
Q ＝ 0,1?Q,u o1 = u o =0 。此后,u i 上升到 V CC,然后再降低，但在未到达
V CC /3 以前,u o1 ＝ u o ＝ 0 的状态不会改变。
R
u
i
8 4
6 7
5 5 5 3
2 5
1
u
o1
+ V
CC
u
i
u
o
t
t
0
0
(a ) 电路 (b ) 工作波形
+ V
CC1
u
o
u
CO
U
T+
U
T －
2 V
CC
/ 3
V
CC
/ 3
控制电压调节回差
（ 1 ）当 u i ＝ 0 时，由于比较器 C 1 =1,C 2 =0,触发器置 1,即 Q ＝ 1,0?Q,
u o1 ＝ u o ＝ 1 。 u i 升高时，在未到达 2V CC /3 以前,u o1 ＝ u o ＝ 1 的状态不会改变。
（ 2 ） u i 升高到 2V CC /3 时，比较器 C 1 输出为 0,C 2 输出为 1,触发器置 0,即
Q ＝ 0,1?Q,u o1 = u o =0 。此后,u i 上升到 V CC,然后再降低，但在未到达
V CC /3 以前,u o1 ＝ u o ＝ 0 的状态不会改变。
（ 3 ） u i 下降到 2V CC /3 时，比较器 C 1 输出为 1,C 2 输出为 0,触发器置 1,
即 Q ＝ 1,0?Q,u o1 = u o =1 。此后,u i 继续下降到 0,但 u o1 ＝ u o ＝ 1 的状态不会改变。
7.3.3 施密特触发器的应用
CM O S
M O C 等正弦波振荡器
1
1
(a ) 慢输入波形的 TTL 系统接口 (b ) 整形电路的输入、输出波形输入输出
U T+
U T
－
1
输入输出
U T+
U T
－
(c ) 幅度鉴别的输入、输出波形 (d) 多谐振荡器
C
R
u c
u' o
u o
本节小结施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路 。 而且由于具有滞回特性,
所以抗干扰能力也很强 。
施密特触发器可以由分立元件构成,
也可以由门电路及 555定时器构成 。
施密特触发器在脉冲的产生和整形电路中应用很广 。
