当前课程知识点：数字电子技术基础 > 第十周 > 10.1-2-10.2.1 门电路组成的施密特触发器 > Video
脉冲波形可以既由发生电路产生
也可以采用整形电路
获得理想的脉冲波形
下边我们来看一下这个电路
这个电路是我们熟悉的
CMOS反相器和电阻构成
如果现在我用两个CMOS反相器
搭建了这么一个电路
它的条件如图中给出来的
理想的高低电平分别是VDD和0
对于这两个反相器来讲
它的电压传输特性如图所示
在图中我们能看到
它的电压传输特性当中
给出了它的电压的门槛值
也就是我们说的电压输入
在高低电平转换的时候
引起输出变化的那个关键词
是二分之一VDD
在这个图当中电阻R1
是小于R2
如果我们问大家
这个电路在工作的时候
它的输入和输出之间的
电压关系是什么
输入 输出的电压关系
也就是我们说的电压转移特性曲线
我们看这个图
如果让大家分析这个电路图的话
大家可以看到
每一个门电路
它都尊崇左下角的这个
电压转移特性曲线
两个电阻
一个电阻是接入了输入信号
还有一个电阻将输出反馈到了输入
那在分析这个电路的时候
我们说你有理论的分析方法
也可以既由实验的方法
我们先来看一下理论的分析方法
在这个电路当中
如果我的输入是低电平的时候
我们分析一下它的输出是什么
如果输入是理想的低电平
VI等于0的话
VI等于O
由于CMOS反相器输入不取电流
输入不取电流
意味着输入的这个电平
可以直接加在了VA上
那低电平取反高电平
再次取反VO是低电平
低电平通过R2回来
叠加在VA上
还是低电平
VI为0的时候 VO为0
是一个稳定的状态
我们说当你需要求出
它的电压转移特性曲线的时候
意味着你关注的是
输入电压变化的过程当中
输出是怎么变的
我们现在看如果输入
从刚才的低电平开始上升
会发生什么事情
输入VI从低电平开始往上升
也就是我从0开始往上升
当我从0往上升的时候
VO现在是低电平
当我在上升的过程当中
它会带动我的VA
也是往上升的
因为由于我的VO是0
VI在上升过程当中
VA这点的电压
是VI在R1 R2上的分压
如果VI上升
VA会随之上升
上升到什么时候
会推动整个电路的输出
发生转变呢
VA如果要推动后续电路
电平的变化
那么它一定是要
使得VI上升
使得它到达门槛电压附近
也就是VTH附近
到达VTH附近之后
我们看到对于第一个门电路
对于G1来讲
这个时候由于输入到达了
二分之一VDD附近
所以输出会迅速下降
也就是进入了传输特性的放大区
那么VA上升到VTH
会引起VO1下降
而VO1的下降
又会使得我的VO上升
这个上升通过R2回来
叠加在VA上
那整个的这个变化
就形成了一个反馈
我们来看一下
输入的上升
引起了VA的上升
VA的上升引起VO1的下降
而VO1的下降
引起VO的上升
在通过R2叠加在VA上
我们看到了反馈回来了极性
和你输入变化的极性是相同的
那么这是一个正反馈
当正反馈出现的时候
在电路当中
它会迅速的推动这个变化
那么这个变化会让电路
变成什么呢
会让电路变成
VO变成高电平
而VO1变成低电平
在这个变化过程当中
如果VI从0往上变
它没有使得VA靠近VTH的话
这个正反馈是不会发生的
因为每一个门电路
都有自己的噪声容限
我们看到当你的输入
在门电路的噪声容限当中
变化的时候
你的输出是稳定的
是不会变化的
只有当你的输入进入到了
传输特性的放大区的时候
才会引起这一系列的正反馈
也就是说如果我的输入变化
在上升过程当中
变到某一个电压值的时候
它会使我的输出
从刚才的低电平变为高电平
那么这个值是多少
我们看到这个值
是刚才我们提到了
是当你在输入是低电平
输出是低电平的时候
输入上升过程当中
在R1 R2的分压引起的
我们能够写出来
VA等于VTH
就是使得整个电路
变化的这个关键值
是源于谁呢
源于VI在R1 R2上的分压带来的
那我们就可以反推出来
如果VA在VTH的时候
会引起这一系列的变化
而VA又是因为VI变化
那VI的变化是多少呢
VI从0开始上升
一直要上升到1加R2分之R1 VTH
当它上升到这个值的时候
它使得VA进入了传输特性的放大区
带动了这一系列的变化
也就是说VI从0
从低电平往上升的过程当中
它引起电路变化的
那个门槛电压值
我们说VT正等于
式子当中所表达的
我们之所以叫VT正
原因是这个正号
表达的是VI的变化方向
是从0往高电平变的过程当中
它遇到的这个门槛电压值
那我们分析出来了
在你VI从低电平
往高电平变化过程当中
如果你小于我们给出来的
这个值的话
我的输出是稳定的
就是低电平
但是当你输入电压
变到这个值的时候
上升上升到这个值的时候
它会使我的输出发生变化
变成高电平
那如果我们现在
再来分析另一端
那我们看输入是高电平的时候
对于这个电路来讲
当我输入VI是高电平
是逻辑一的时候
输出是什么
由于CMOS门电路是不取电流的
我们能够看到
高电平可以直接到达G1门
输出VO1是0
VO1是逻辑0的话
输出VO就是1
对于这个电路来讲
输入是高电平的时候
输出也是高电平
我们分析出来之后来看
输入如果从高电平
往低电平变化
我们看它什么时候
能够让我电路的输出
变成低电平
当我的输入从高电平
往低电平变化的时候
由于我的门电路
是有噪声容限的
也就是VI在一定范围内
变化的时候
并不能推动我电路
后续电平的变化
那什么时候它可以
使得电路发生转换呢
VI的高电平往低电平变
也就是我们说的下降
当它下降到
使得VA达到
传输特性曲线的放大区
也就是转折区的时候
这个时候输出会发生变化
这个变化是VI如果下降
使得VA下降到VTH附近
如果在这个基础上
你接着还往下走
接着往下走
VA由于进入了传输特性的
放大区 转折区
VA的下降
会引起VO1的上升
而VO1的上升
会引起VO的下降
VO的下降通过R2
再反馈到了VA这一点
这样一来就形成了一个正反馈
这个正反馈是VA的下降
也就是输入信号的下降
会引起我输出信号的下降
然后通过这个反馈通路R2
再叠加回来
如果正反馈一旦出现
它会推动整个变化迅速发展
那使电路跳变成什么呢
我们看在这个正反馈当中
它推动的是VO下降
VO1上升
在数字电路你下降到最后
也就是逻辑低电平
也就是会使得我的G2的
门电路的输出变为低电平
而VO1就是第一个门的输出
变成高电平
所以从这个分析当中
我们可以看到
VI从高电平到低电平
变化的过程当中
它也会有一个门槛值
这个值是说
当我输入从高电平
往低电平变化的过程当中
如果变到这个值了
会推动电路整个的变化
我们看到这个关键值
是VA等于VTH的时候
而VA等于VTH
也就是VA等于门电路
G1的门槛电压VTH的时候
是由于怎么来的呢
这个值
这个值是当初VI和VO
都在高电平
然后VI从高电平往低电平变化
那我们看由于CMOS门电路
不取电路
那是不是对于这个电路的
电路分析
就可以简化成整个的
应该是VO和VI
两个电压值在VA上的叠加
也可以用分压的原理
这个分压原理是说
VO与VA的压差
在R1 R2上的分压
再加上你的基准
如果从VI算的话
那从VI开始
我们把这个式子稍作整理
可以得到这样的式子
VA就等于输出和输入电压的压差
在两个电阻之间的分压
再加上你的基准电压值VI
那么有了这个式子之后
我们说当VA等于VTH的时候
整个变化会发生
那我已知VA等于VTH了
我就可以反推
从这个式子反推整理出来
VI到底是变到哪个值
我们把这个式子整理一下
可以得到VT负
等于我们看到的这个逻辑表达式
1减去R2分之R1 括号
乘上一个VTH
比对刚才我们说的
那个VT正的 正号的含义
那个正号表达的是输入信号
从0往上升的
变化过程当中它用正号
那这个负号在此
也就是对应的是
我输入信号
是从低电平往高电平变化过程当中
是这样的一个负号
是表达的是变化极性
那我们现在看见了一件事情
它是表达了这么一件事儿
说输入信号
从高电平往低电平变化的时候
它的门槛电压VT负等于这个值
而我们也可以回顾一下
刚才我们也求出来
输入信号
如果从低电平往高电平变化的时候
它的门槛电压是这个值
我们比对一下这两个式子
你会发现这两个值不一样
这两个值不一样
是有别于我们前边
对数字电路门电路的经验的
因为在门电路当中
刚才我们看到
CMOS反相器
它的电压传输特性曲线当中
它无论输入电平从高到低
还是从低到高
遇到的门槛电压值都是一个
那有了这样的一个
不同的电压传输特性曲线
当中的门槛值
我们说如果把这个曲线
画出来的话
是这样的一个曲线
对于这个电路
当输入是低电平的时候
输出就是低电平
输入从低电平
往高电平变化之后
电路会到高电平
这个值变化的这个门槛值
就是VT正
而我的输入如果是高电平的时候
我的输出也是高电平
那我的输入从高电平
往低电平变化的过程当中
使得电路返回低电平的
那个门槛值是VT负
这两个值
和刚才我们所（14：44）理论分析
用曲线
就是我们的电压传输特性曲线
表达出来的话
就是这样的一个
带有滞环特性的曲线
我们分析了半天
用两个门电路和两个电阻
搭建了这么一个电路
如果把这个电路封装起来
我们把它整个的整合起来
我们说这个电路是有名字的
它的名字是施密特触发器
这是最常用的一类脉冲整形电路
那我们刚才讲到的
这是用门电路组建的
如果你这个电路是具备
施密特滞环特性的
我们在画图的时候
是在中间用这个符号
用一个滞环的这个标志来表达
这个特性
和我们在门电路当中
介绍过的OC门 OD门
以及三态门
它在门电路当中做的标识
是一个类型
一个类型的意思是
这些标识
比方说像这个滞环特性
比方说我们前边讲过的
OC门 OD门的标志
比方说我们前边讲过的
三态门的标志
它不会独立存在
它一定是附加在我们
某一个门电路
某一个逻辑器件上的
这就是我们说的
用门电路组成的施密特触发器
-0.1 数字量和模拟量
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-0.2 电子技术的发展历程
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-0.3 课程的基本任务
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-1.1 信息与编码
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-1.2 二进制的补码
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-1.3 二进制补码运算的符号位
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-1.4 二进制的编码
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-1.5 用电压来表达信息
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-1.6 电压信号的离散化
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-2.1 逻辑代数概述
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-2.2 逻辑代数的三种基本运算
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-第一周--第一周作业
-2.3 几种常用的复合逻辑运算
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-2.4 逻辑代数的基本公式和常用公式
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-2.5 逻辑代数的基本定理
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-2.6 逻辑函数及其表示方法
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-2.7 逻辑函数形式的变换
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-2.8 逻辑函数的化简
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-2.9 逻辑函数的最小项之和
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-2.10 逻辑函数的最大项之积
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-2.11 最小项和最大项的关系
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-2.12 逻辑函数的卡诺图
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-2.13 卡诺图化简法
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-2.14 具有无关项的逻辑函数及其化简
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-2.15 逻辑函数的机器化化简法
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-第二周--第二周作业
-3.0 门电路概述
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-3.1-1 半导体二极管的开关特性
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-3.1-2 二极管与门
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-3.1-3 二极管或门
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-3.1-4 二极管门电路的缺点
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-3.2-1 MOS管的基本构造和工作原理
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-3.2-2 MOS管的开关特性
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-3.2-3 MOS管的工作特性曲线
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-3.3-1 CMOS反相器的电路结构和工作原理
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-3.3-2 CMOS反相器的电压电流传输特性
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-3.3-3 CMOS反相器的静态输入输出特性
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-3.3-4 CMOS反相器的动态特性
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-3.3-5 CMOS反相器的总功耗
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-第三周--第三周作业
-3.4-1 其他逻辑功能的CMOS门电路
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-3.4-2 带缓冲级的CMOS门电路
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-3.4-3 漏极开路的门电路
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-3.4-4 CMOS传输门和三态门
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-3.5-1-1 双极型三极管的输入输出特性
--Video
-3.5-1-2 双极型三极管的基本开关电路
--Video
-3.5-1-3 双极型三极管的开关等效电路、三极管反相器
--Video
-第四周--第四周作业
-3.5-2-1 TTL反相器的电路结构
--Video
-3.5-2-2 TTL反相器的工作原理
--Video
-3.5-2-3 TTL反相器中的几个 问题和输入噪声容限
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-3.5-3-1 TTL反相器的输入输出特性
--Video
-3.5-3-2 TTL反相器的输入端负载特性
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-3.5-3-3 TTL反相器的扇出系数
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-3.5-4-1 TTL反相器的传输延迟时间
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-3.5-4-2 TTL反相器的交流噪声容限
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-3.5-4-3 电源的动态尖峰电流
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-3.5-5-1 其他逻辑功能的TTL门电路
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-3.5-5-2 集电极开路输出的门电路
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-3.5-5-3 三态输出门
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-实验一：与非门电压传输特性曲线的观测
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-实验二：与非门传输延迟时间的测量
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-第五周--第五周作业
-4.1 组合逻辑电路的特点
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-4.2-1 组合逻辑电路的分析方法
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-4.2-2 组合逻辑电路的设计方法
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-4.3-1-1 若干常用组合逻辑电路：普通编码器
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-4.3-1-2-1 优先编码器
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-4.3-1-2-2 优先编码器的扩展
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-4.3-1-3 二-十进制优先编码器
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-4.3-2-1 译码器
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-4.3-2-2 二进制译码器的扩展
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-4.3-2-3-1 显示译码器
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-4.3-2-3-2 显示译码器附加控制端的作用
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-4.3-2-4 用译码器设计组合逻辑电路
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-4.3-3-1 数据选择器
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-4.3-3-2 用数据选择器设计组合电路
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-4.3-4-1 加法器
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-4.3-4-2 多位加法器
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-4.3-4-3 用加法器设计组合电路
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-4.3-5 数值比较器
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-4.4-1_4.4-2 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象
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-4.4-3 消除竞争-冒险现象的方法
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-第六周--第六周作业
-4.5 可编程器件及EDA1
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-5.0 触发器的由来
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-5.1 门电路与触发器的关系
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-5.2 基本RS锁存器
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-5.3-1 电平触发的SR触发器
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-5.3-2 电平触发的D触发器1
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-5.3-3 电平触发的D触发器2
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-5.4-1-1 脉冲触发的触发器--主从D触发器
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-5.4-1-2 脉冲触发的触发器--主从SR触发器
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-5.4-1-3 脉冲触发的触发器--主从JK触发器
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-5.4-2 脉冲触发方式的动作特点
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-5.5 边沿触发的触发器
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-5.6-1 触发器的逻辑功能及其描述方法--SR触发器
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-5.6-2触发器的逻辑功能及其描述方法--JK触发器、T触发器、D触发器
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-第七周--第七周作业
-5.7-1 触发器的动态特性1
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-5.7-2 触发器的动态特性2
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-5.7-3 触发器的动态特性3
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-6.1-1 时序逻辑电路概述
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-6.1-2 时序电路的一般结构形式与功能描述方法
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-6.1.3 时序电路的分类
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-6.2.1-1 同步时序电路的分析方法1
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-6.2.1-2 同步时序电路的分析方法2
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-6.2.3 异步时序电路的分析方法
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-6.3.1-1 寄存器
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-6.3.1-2 移位寄存器1
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-6.3.1-3 移位寄存器2
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-6.3.1-4 移位寄存器扩展应用
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-6.3.2-1-1-1 计数器概述、同步二进制加法计数器
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-6.3.2-1-1-2 同步二进制减法计数器
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-6.3.2-1-1-3 同步加减计数器
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-6.3.2-1-2-1 同步十进制加法计数器
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-6.3.2-1-2-2 同步十进制减法计数器、十进制可逆计数器
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-6.3.2-2 异步计数器
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-第八周--第八周作业
-6.3.2-3-1-1 任意进制计数器的构成方法
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-6.3.2-3-1-2 任意进制计数器的构成方法--举例(N>M)
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-6.3.2-3-1-3 任意进制计数器的构成方法--举例(N<M)
--Video
-6.3.2-4 计数器应用举例
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-6.4.1-1 时序逻辑电路的设计方法
--Video
-6.4.1-2 时序逻辑电路的设计方法--举例
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-6.4.2 时序逻辑电路的动态特性分析
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-7.0 半导体存储器绪论
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-7.1 半导体存储器概述和分类
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-7.2-1 ROM的结构和工作原理
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-7.2-2 可编程ROM1
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-7.2-3 可编程ROM2
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-7.3 RAM的结构和工作原理
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-7.4-1 存储器容量的扩展-位扩展
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-7.4-2 存储器容量的扩展-字扩展
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-7.5 用存储器实现组合逻辑电路
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-第九周--第九周作业
-8.1 可编程逻辑器件概述
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-8.2-8.3-8.4 可编程逻辑器件-FPLA/PAL/GAL
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-8.5-8.6-8.7 可编程逻辑器件-EPLD/CPLD/FPGA
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-8.8-8.9 可编程逻辑器件-ISPGDS、PLD的使用
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-10.1-1 脉冲波形的产生和整形概述
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-10.1-2-10.2.1 门电路组成的施密特触发器
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-10.2.2 集成施密特触发器
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-10.2.3 施密特触发器的主要特点和应用
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-10.3.1-1-1 积分型单稳态触发器--结构和工作原理
--Video
-10.3.1-1-2 积分型单稳态触发器--性能参数计算
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-10.3.1-2-1 微分型单稳态触发器--结构和工作原理
--Video
-10.3.1-2-2 微分型单稳态触发器--性能参数计算
--Video
-10.3.2 集成单稳态触发器
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-10.4.1 用施密特触发器构成的多谐振荡器
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-10.4.2 对称式多谐振荡器
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-10.4.3 非对称式多谐振荡器
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-第十周--第十周作业
-10.4.4 环形振荡器
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-10.4.5 石英晶体多谐振荡器
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-10.5 脉冲电路的分析方法
--Video
-10.6.1 555定时器电路的结构与功能
--Video
-10.6.2 用555定时器接成施密特触发器
--Video
-10.6.3 用556定时器接成单稳态触发器
--Video
-10.6.4 用557定时器接成多谐振荡器
--Video
-11.1 数模和模数转换概述
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-11.2.1 权电阻网络D/A转换器
--Video
-11.2.2 倒T型电阻网络D/A转换器
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-11.2.3 具有双极性输出的电阻网络D/A转换器
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-11.2.4 D/A转换器的转换精度和速度
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-11.3.1 A/D转换的基本原理
--Video
-11.3.2 采样保持电路
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-11.3.3 并联比较型A/D转换器
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-11.3.4-1 反馈比较型A/D转换器--计数型
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-11.3.4-2 反馈比较型A/D转换器--逐次渐进型
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-11.3.5 双积分型和V-F型A/D转换器
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-第十一周--第十一周作业
-I-概述、电路设计及功能仿真
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-II-指定芯片及时序仿真
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-III-选外设（自动化）、锁定引脚并生成下载文件
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-IV-电路扩展设计
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-V-用Verilog描述状态机电路
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