【精品课件】数字逻辑课件第十章

2 3
U D D ，比较器B的 ，改变5脚的接法可
改变A、B的基准电平。
2.比较器
比较器A、B是两个结构完全相同的
高精度电压比较器。A的输入端为引脚6
高 出 时A触为输发高出端电为，平低，当电即平逻，U辑6即“ 逻231U”辑D；D “当0U时”。6 AB端23的U输D输D
入端为引脚2低触发端，当
C
K
+
K
①
②
R U 0
（a）
R C＜＜K T
R +
C U 0
-
RC＜＜ TK
（b）
RC＞＞T K
图10.1.1 RC暂态电路波形
惰性电路产生的暂态过程，对一 阶问题而言，可用三要素法来描述，获 得电压或电流随时间变化的方程，该方 程是脉冲波形计算的重要依据。三要素 或即起始值X(0+)、趋向值X(∞)和时间常数 τ，若三要素已知，则得方程
uC (0 ) 0
uC
(
)
U
DD
RC
由于比较器A、B的存在，Q uC0不可能充 u至时态放C U， ， 电23DU即 管UDADQ仍。D==U处当1B、于u均C23截U为充止D 低D至，电,大电电平于路容，1仍3 继UR处D续SQD 于触充 ，1u发电O但器；=小高处当于电于平保，持
图10.1.1(b)组成积分电路，当 RC<<TK时，在电容上可得矩形波；而 RC>>TK时，在电容上又可得线性扫描的 波形。由上可看出脉冲形成电路的组成应 有两大部分，惰性电路和开关。开关是用 来破坏稳态，使惰性电路产生暂态的。开 关可用不同的电子器件来完成，如可用运 算放大器，可用分立器件晶体三极管或场 效应管，也可以用逻辑门。目前用得较多 的是555定时电路。
复位端R ，当
时，经反相后将或非门封
锁输出为0。 R 0
4.开关放电管和输出缓冲级
放电管V，它是N沟道增强型的MOS管， 其控制栅为0电平时截止；当为1电平时导通。
两级反相器构成输出缓冲级，反相
器的设计考虑了有较大的电流驱动能力， 一般可驱动两个TTL门电路。同时，输出 级还起隔离负载对定时器影响的作用。
USS-0.5V≤UI≤UDD+0.5V
555定时电路除了CMOS型之外，还有 TTL型如5G555(NE555)，它的工作原理与 CC7555没有本质区别，但其驱动电流可达 200mA。
10.3 单稳态电路
单稳态触发器只有一个稳定状态和 一个暂稳态，在外界触发脉冲的作用下， 电路从稳态翻转到暂态，然后在暂稳态停 留一段时间TW后又自动返回到稳态，并 在输出端产生一个宽度为TW的矩形脉冲。 TW只与电路本身的参数有关，而与触发 脉冲无关。通常把TW称为脉冲宽度。
1
Q ≥1
1
uo
1 3
UDD
2 3
UDD
UDD
0.01μF
uI
1 3
UDD
C
＋ －
∞ A
UB
≥1 Q
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V
（ a）
uC TW
uO
（ b）
图10.3.1 CC7555构成的单稳态触发器
10.3.2 工作原理
静止期：触发信号uI处于高电平，电路 处于稳态，根据555工作原理知道uO为低电平， 放电管V导通，定时电容C两端电压uC=0。工 作期：外界触发信号uI加进来，要求为负脉冲 且平低，U电A平为应低电平，使uO比13 为U 较D高D 器电输平出，U且B为放高电电管 截止，电源UDD通过定时电阻R对定时电容充 电，这是一个暂态问题，只要写出三要素即可。
10.3.1 电路组成
图10.3.1(a)是用CC7555构成的单 稳态电路，图10.3.1(b)是其工作波形。 图中R、C为外接定时元件，输入触发信 号uI加至低触发 T R 端，由OUT端给出 输出信号，控制端CO不用时一般均通 过0.01μF接地，以防干扰。
UDD
uI
R
1
＋ －
∞ A
UA
≥1
10.2.2 工作原理及特点
综上所述，我们根据图10.2.1所示 电路结构图可以很容易得到CC7555定时 器的功能表，如表10.2.1所示。
表10.2.1 555定时器功能表
CC7555定时器电路具有静态电流较小 (80μA左右)，输入阻抗极高(输入电流仅为 0.1μA左右)，电源电压范围较宽(在3V~18V内 均正常工作)等特点。最大功耗为300mW，和 所有CMOS集成电路一样，在使用时输入电压 uI应确保在安全范围之内，即满足下式条件：
10.2.1 基本组成
555集成电路主要由3个5kΩ电阻组 成的分压器、两个高精度电压比较器、 一个基本RS触发器、一个作为放电通路 的管子及输出驱动电路组成，其结构框 图如图10.2.1所示。
(8 ) UDD R
(4 ) R 1
(6 )
TH
＋ －
∞ A
UA
≥1
CO
(5 )
R
(2 )
＋∞ －B
UB
10.1 概 述
在电路基础课程中我们知道，含有惰
性元件C或L的电路存在暂态过程，即有充 放电现象。脉冲波形就是利用惰性电路的充 放电而形成的。由于RC电路用得较多，下 面就以RC惰性电路为例。我们控制开关位 置及时间常数RC，即可得到不同的脉冲波 形。如图7.1.1(a)所示，当时间常数RC大大 小于开关转换时间TK,则组成微分电路，在 电阻上可得窄脉冲输出。
≥1
TR
≥1
1
OU T
1
（ 3）
USS 1
8 UDD
TR 2
7D
OUT 3
6 TH
R 4
CO 5
（ b）
R
D V
(7 )
(1 )
USS
（ a）
图10.2.1 CC7555集成定时电路
1.分压器
由3个5kΩ电阻组成，它为两个比
较器提供基准电平。如5脚悬空，则比较
器A的基准电平为
基准电平为
1 3
U
DD
U2
1U 3
DD
时B输出为低电平，即逻辑“0”；当U 2
时B输出为高电平，即逻辑“1”。A、B
1 3
U
DD
的输出直接控制基本RS触发器的动作。
3.基本RS触发器
RS触发器由两个或非门组成，它的状态 由两个比较器输出控制，根据基本RS触发器 的工作原理，就可以决定触发器输出端的状态。
是专门设置的可从外部进行置“0”的
t
X(t) X()[X(0)X()]e
t ln X()X(0)
X()X(t)
10.2 555定时电路
555定时电路是目前应用十分广泛 的一种器件，本章仅介绍它在脉冲形成方 面的基本电路。555定时电路有TTL集成 定时电路和CMOS集成定时电路，功能完 全一样，不同之处是前者驱动能力大于后 者，我们以CMOS集成定时器CC7555为 例进行介绍。