数字电路-触发器应用

本内容介绍施密特触发器，D单稳态触发器及其应用电路的工作特性。紫色文字是超链接，点击自动跳转到相关博客。不断更新，原创不容易！

目录：

一、施密特触发器

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一、施密特触发器

1、工作特点

施密特触发电路(Schmitt Trigger)它是脉冲波形变换中常用的电路，有时简称施密特电路。施密特触发电路有两个重要特点：

1)输入信号从低电平上升过程中电路状态转换时对应的输入电平不同于高电平下降过程中对应的输入电平转换电平；

2)当电路状态转换时，输出电压波形的边缘通过电路内部的正反馈过程变得陡峭。

因此，利用以上两个特点不仅能将边沿变化缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波；而且可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。

如下图所示，为分离元器件构成的施密特触发电路示意图和其电压传输特性曲线。其中满足条件：R1>R2。

如下图所示，施密特触发电路的示意图及其图形符号由门电路组成。满足条件：R1

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2、分类

同相输出施密特触发器，反相输出施密特触发器。

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3、应用

1）波形变换

利用施密特触发器电路状态转换过程中的正反馈，将边缘变化缓慢的周期性信号转换为边缘陡峭的矩形脉冲信号。

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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。例如：当传输线上电容较大时，波形的上升沿和下降沿将明显变差；当传输线较长且接收端的阻抗与传输线的阻抗不匹配时，波形的上升沿和下降沿将产生振荡现象；当其他脉冲干扰信号通过导线间分布电容或公共电源线叠加到矩形脉冲信号上时，信号波形上将出现附加的噪声波动。

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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电路的输入端，只有那些幅度大于Vt+的脉冲才会在输出端产生输出信号。因此，施密特触发电路能将幅度大于Vt+的脉冲选出，具有脉冲鉴幅的能力。

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二、D触发器

1、工作特点

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电路采用异步触发形式，各触发器的初始状态不会影响到分频的功能。若要求初始状态为"0"状态，可将D触发器的复位端R引出，接至复位控制电路。

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三、单稳态触发器

1、工作特点

1）电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态；

2）在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转为暂稳态；

3）由于电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长时间保持，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。其暂稳态持续时间取决于RC参数。

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2、各种单稳态触发器

1）微分型单稳态触发器

可以用窄脉冲触发，但是输出脉冲的下降沿较差。下图所示为或非门构成的单稳态触发器，电路由与非门D1，反相器D2，定时电阻R和定时电容C组成。

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单稳态触发器电路处于稳态时，由于反相器D2输入端经R接+VDD，其输出端为0，耦合至D1输入端使D1输出端为1，电容C两端电位相等，无压降。

当在触发端加入触发脉冲时，或非门D1输出端变为0，由于电容两端的电压不能突变，因此D2输入端也变为0，D2输出端变为1，由于输出端电压又反馈到D1输入端形成闭环回路，所以电路一经触发后，即使取消触发脉冲Ui仍能保持暂稳状态，此时，电源+VDD开始经R对C充电。

随着C的充电，D2输入端电位逐渐上升。当达到反相器D2的转换阈值时，D2输出端又变为0。由于闭环回路的正反馈作用，D1输出端随即变为1，电路回复稳态。直至再次被触发，该电路各点波形如下图所示。

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下图所示为与非门构成的单稳态触发器，电路由与非门D1，反相器D2，定时电阻R和定时电容C组成。与利用或非门单稳态触发器不同的是：定时电阻R不是接+VDD，而是接地。该单稳态触发器由负脉冲触发，输出一个脉宽为Tw的负矩形脉冲。

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单稳态触发器电路处于稳态时，由于反相器D2输入端经R接地，其输出端为1，耦合至D1输入端使D1输出端为0，电容C两端电位相等，无压降。

当在触发端加入触发脉冲时，与非门D1输出端变为1，由于电容两端的电压不能突变，因此D2输入端也变为1，D2输出端变为0，电路进入暂稳态，随着C的充电，D2输入端电位逐步下降，当达到反相器D2的转换阈值时，D2输出端又变为1，电路回复稳态。直至再次被触发，该电路各点波形如下图所示。

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2）积分型单稳态电路

具有较强的抗干扰能力，但是其输出波形的边沿比较差；而且触发脉冲宽度必须大于输出脉冲宽度时才能正常工作。

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3）D触发器构成的单稳态触发器(按键)

（1）R为定时电阻，C为定时电容。D触发器的数据端D接1电平(+VDD)，置1端S接地，输出端Q经RC定时网络接至置0端R，触发脉冲从CP端输入，输出信号由Q端输出。该单稳态触发器由正脉冲触发，输出一个脉宽为Tw的正矩形脉冲。

（2）电路处于稳态时，Uo为0，当触发脉冲Ui加至CP端时，Ui上升沿使数据端D的1到达输出端Q，电路转换为暂稳态，Uo=1，并经R向C充电。

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随着充电的进行，当电容C上的电压达到R端的转换电压时，使D触发器置0，Uo=0，电路回复稳态。这时C经R放电，为下一次触发做好准备。该电路各点波形如下如图所示。

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抗干扰长单稳延时