振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0。
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
二、 由555定时器构成的多谐振荡器
1、555定时器
+VCC 8 5kΩ R 4 C1 G1 & Q G3 & 3 uO
4.5～16V
电压 控制端
CO TH 5 6 2
复位端 低电平有效
+ － 5kΩ + － 5kΩ 1
高电平 触发端
第7章 脉冲信号的产生及波形变换 +V
CC
R 4 G1 G3 & 3
8 5kΩ CO TH 5 6 2 + － 5kΩ + － 5kΩ 1 C2 C1
1
&
Q
0 1
1 0
uO
＜2VCC/3 ＞VCC/3
TR
1
G2 &
Q
0 1
T
7
D
①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。 ②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1， Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。 ③R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=1、C2=1， Q、Q不变，uo不变，T状态不变。
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
7.1 多谐振荡器 7.2 单稳态触发器 7.3 施密特触发器
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
学习要点： • 555定时器的工作原理及逻辑功能 •由555定时器构成单稳、多谐、施密特触 发器的方法
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
7.1 多谐振荡器
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
7.2 单稳态触发器
一、 由门电路构成的单稳态触发器 二、 由555定时器构成的单稳态触发器 三、 单稳态触发器的应用
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
一、 由门电路构成的单稳态触发器
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：
tp1≈0.7(R1+R2)C
第二个暂稳态的脉冲宽度 tp2，即 uc 从 2VCC/3 放电下降到 VCC/3 所需的时间：
tp2≈0.7R2C
振荡周期：T＝tp1＋tp2≈0.7(R1＋2R2)C
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
三、 多谐振荡器的应用
R1
秒 信 号 发 生 器
C2 C1
R2 & &
（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。
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
1、微分型单稳态触发器
ui 0 VDD VDD t uo1 t uA t uo2 tP (b) 波形 t
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
2、由555定时器构成的多谐振荡器
VCC R1 7 R2 6 555 2 1 (a) 电路 5 0.01μ F 8 4 3 2VCC/3 VCC/3 0
uc
uo
t
uc
C
uo
0 tP1 tP2 (b) 工作波形
t
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。
(a) 电路图
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。
若 UT＝0.5VDD，振荡周期为： T≈1.4RC
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
3、石英晶体多谐振荡器
X R1 & (a) C2 C1 R2 & uo 0 电 容 性 (b) f0
电 感 性
f
石英晶体多谐振荡器
石英晶体阻抗频率特性
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。
CC
R 4 G1 G3 & 3
8 5kΩ CO TH 5 6 2 + － 5kΩ + － 5kΩ 1 C2 C1
0
&
Q
0
1
uO
＞2VCC/3 ＞VCC/3
TR
1
G2 &
0
Q T
7
D
①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。 ②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1， Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。
t1
t2
t3
t
ui1
G1 &
ui2
G2 &
uo2 R C (a)
ui3 RS
G3 &
t
uo
t
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
第一暂稳态及其自 动翻转的工作过程
G2 &
ui1
G1 &
ui2
uo2 R C (a) 电路图
ui3 RS
G3 &
uo
uo (ui1 ) 0 ui2 (uo1 ) 0 uo2 0 ui3 UT 0
第7章 脉冲信号的产生及波形变换 +V
CC
R 4 G1 G3 & 3
8 5kΩ CO TH 5 6 2 + － 5kΩ + － 5kΩ 1 C2 C1
1
&
Q
1
0
uO
＜2VCC/3 ＜VCC/3
TR
0
G2 &
1
Q T
7
D
①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。 ②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1， Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。 ③R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=1、C2=1， Q、Q不变，uo不变，T状态不变。 ④R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＜VCC/3时，C1=1、C2=0， Q=0、Q=1，uo=1，T截止。
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
第二暂稳态及其自 动翻转的工作过程
G2 &
ui1
G1 &
ui2
uo2 R C (a) 电路图
ui3 RS
G3 &
uo
uo (ui1 ) 0 ui2 (uo1 ) 0 uo2 0 ui3 UT 0
t1
t2
t3
t
t
t
t (b) 波形图
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。
VDD 第7章 脉冲信号的产生及波形变换 G G2 ui 0 1 R 1 1 C 0 uo2 ≥1 ≥1 uo1 uA (a) 电路
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≈2.2RC
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
2、CMOS多谐振荡器
uo 0 uo ui2 (uo1 ) 0 ui1 UT 0 t1 t2 t3 t
第一暂稳态及其自 动翻转的工作过程
G1 ui1 & uo1 ui2 R G2 & C
t
t (b) 波形图
uo1
R3 7 R4
8 4 3
uo2
C
uo1
6 555Ⅱ 2 1 5
uo2
0.01μ F (b) 工作波形
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。
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
多谐振荡器小结： 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。
&
多 谐 振 荡 器
FF 1 C1 f0 32768Hz
Q1
FF 2 C1
Q2
FF 14 C1
Q 14
FF 15 C1