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数字电路与系统

数字电路与系统. 第十章 脉冲波形的产生和整形 Part 2. 第五版 10.4; 10.6; 10.9; 10.10 10.8; 10.11; 10.13; 10.15 10.17; 10.18; 10.19; 10.22; 10.26. 第四版 6.3; 6.6; 6.9; 6.10 6.11; 6.12; 6.14; 6.16 6.18; 6.20; 6.25; 6.29; 6.31. 第十章 @ 第五版 习题. §10.1 概述 §10.2 施密特触发器 §10.3 单稳态触发器 §10.4 多谐振荡器

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Presentation Transcript

  1. 数字电路与系统 第十章 脉冲波形的产生和整形 Part 2

  2. 第五版 10.4; 10.6; 10.9; 10.10 10.8; 10.11; 10.13; 10.15 10.17; 10.18; 10.19; 10.22; 10.26 第四版 6.3; 6.6; 6.9; 6.10 6.11; 6.12; 6.14; 6.16 6.18; 6.20; 6.25; 6.29; 6.31 第十章@第五版 习题

  3. §10.1 概述 §10.2 施密特触发器 §10.3 单稳态触发器 §10.4 多谐振荡器 §10.5 555定时器电路 目录 Part 02

  4. §6.3 多谐振荡器 • 对称式多谐振荡器 • 非对称式多谐振荡器 • 环形多谐振荡器 • 用施密特触发器构成的多谐振荡器 • 石英晶体多谐振荡器 Multi-Vibrator [vai’breit]

  5. 所谓“多谐” • harmonious

  6. §10.4 多谐振荡器 • 对称式多谐振荡器

  7. §10.4.1 对称式多谐振荡器 (1) 静态（无稳态电路） • G1和G2分别被反馈电阻偏置到放大状态，输入电压有极微小的扰动，就会引起自激振荡。 由叠加原理 （由教材 第三版、第四版）

  8. §10.4.1 对称式多谐振荡器 (1) 静态（无稳态电路） • G1和G2分别被反馈电阻偏置到放大状态，输入电压有极微小的扰动，就会引起自激振荡。 由叠加原理 其实不用这么费解，…

  9. §10.4.1 对称式多谐振荡器 ~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ vI轴的截距 vI轴- vO轴 的斜率 线性区 静态工作点P，电压放大倍数 转折区 外电路负载特性曲线 对于74系列门电路，RF的阻值应取0.5k~1.9k 反相器传输特性曲线

  10. §10.4.1 对称式多谐振荡器 (2-1) 从不稳定平衡态到暂稳态的状态转换 vO1↓L， vO2↑ H；进入第一个暂稳态，同时电容C1开始充电，C2开始放电 • 如何观察到所谓的“充”、“放”电？ • 根据 逻辑门的输入输出的设计（输入阻抗大，输出阻坑小）， • 所以，从输出级“找电源”。 • 对于输入级的处理，电流是否可以被忽略？

  11. §10.4.1 对称式多谐振荡器 (2-2) 暂稳态 ——电路等效 C1充电的等效电路 戴维南定理等效得：

  12. §10.4.1 对称式多谐振荡器 (2-2) 暂稳态电路等效（续） C2放电的等效电路

  13. 第一 第二 §10.4.1 对称式多谐振荡器 (2-3)两个暂稳态之间的状态转换 由于C1经过R1和RF2两条支路充电，充电速度较快，vI2首先到达G2的阈值VTH，引起了正反馈 vO1↑H， vO2↓L；进入第二个暂稳态，同时电容C2 开始充电， C1开始放电

  14. §10.4.1 对称式多谐振荡器 (2-4) 各点电压的波形

  15. §10.4.1 对称式多谐振荡器 (3) 定量计算：振荡周期 第一个暂稳态的持续时间 T1 等于 vI2从C1开始充电到上升到 VTH 的时间 由于电路完全对称，总振荡周期T=2T1

  16. §10.4 多谐振荡器 • 非对称式多谐振荡器 • G1被偏置在转折区，则其输出馈入G2的输入，也将G2偏置到转折区。 • 讨论：振荡电路对储能元件的要求 • 注意保护电阻… • CMOS门电路构成的非对称式多谐振荡器

  17. §10.4.2 非对称式多谐振荡器 由于某种原因使得vI1有微小正跳变时，发生正反馈 使得vO1低，vO2高，进入第一个暂稳态，同时C开始放电 随着C的放电，vI1下降，当vI1=VTH，引起 使得vO2低，vO1高，进入第二个暂稳态， 同时C开始充电, 当vI1=VTH电路返回到vO1低，vO2高，又回到第一个暂稳态 思考：如何确定是充电还是放电?

  18. 放电时间（考察 暂稳态一） • 充电时间（考察 暂稳态二） • 振荡周期 • 讨论：TTL非对称式多谐振荡器

  19. §10.4 多谐振荡器 • 环形多谐振荡器 • 利用延迟负反馈产生振荡 • 奇数个反相器首尾相连 • 振荡周期为T=2 n tpd（n为奇数） • 传输延迟时间极短，振荡频率太高，而且不易调节 • 讨论：实用性，所谓“线速”…

  20. §10.4.3 环形多谐振荡器 • 附加RC充放电延迟环节 • 加入积分器，在工作状态…RC的充放电情况 • 问题… • 改进，对C能够“大幅度（压降）”地充放电，

  21. §10.4.3 环形多谐振荡器

  22. §10.4.3 环形多谐振荡器 • 充电时间 • 放电时间 • 振荡周期（简化后） 另外，实际上，阈值由于Rs的存在而偏小一些。

  23. §10.4.3 环形多谐振荡器 • 频率可调范围：…； • 缺点：对于TTL与非门，R一般 1k Ohm左右，不能过大； • 改进电路 • 电路中增加一级射级输出； • 缓冲隔离，可扩大R的取值范围到10 kΩ • 频率调节范围扩大10倍

  24. §10.4 多谐振荡器 • 用施密特触发器构成的多谐振荡器 积分器 • 振荡周期

  25. §10.4.4 用施密特触发器构成多谐振荡器

  26. §10.4 多谐振荡器 • 石英晶体多谐振荡器 • 普通多谐波振荡器的问题：转换电平不稳定，转换电平微小的变化或者轻微的干扰都会严重影响振荡周期，易受干扰 • 频率稳定性不高 • 石英晶体的谐振频率由石英晶体的结晶方向和外形尺寸决定，具有极高的频率稳定性 • 频率稳定度可达10－10～10－11（未考虑温度漂移） • 石英晶体多谐振荡器的振荡频率取决于石英晶体的固有谐波频率f0，而与外接电阻电容无关。（讨论：受迫振动）

  27. ? … ? 课程信息 • 教师：xxxx • 新主楼 F • e-Mail: （可预约答疑） • 电话: 8233… • 教辅 • xx班：（新主F-） • xx班：（新主F-） • 周一下午交上一周作业

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