脉冲波形的产生(chǎnshēng)和变换20.1单稳态及多谐振荡器图20.1矩形脉冲的特性(tèxìng)参数20.1.1单稳态触发器单稳态触发器的工作特性具有如下特点(tèdiǎn)：(1)有稳态和暂态两个工作状态；(2)在外界触发脉冲的作用下，可从稳态转到暂态，在暂态维持一段时间后，再自动返回到稳态；(3)暂态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度无关。1.门电路组成(zǔchénꞬ)的单稳态触发器用CMOS门电路和RC微分电路构成的微分型单稳态触发器如图20.2所示。图20.2微分(wēifēn)型单稳态触发器1.门电路组成的单稳态触发器用CMOS门电路和RC微分电路构成的微分型单稳态触发器如图20.2所示。对于CMOS电路，可近似认为(rènwéi)UOH≈VDD，UOL≈0，在稳态下UI=0，UI2=VDD，UO=0，UO1=VDD，电容上没有电压。当输入触发脉冲UI加到输入端时，由Rd、Cd组成的微分电路的输出端得到一个很窄的正、负脉冲电压Ud，当Ud上升到UTH以后，将引发如下的正反馈过程:Ud↑→UO1↓→UI2↓→UO↑使UO1迅速跳变为低电平。由于电容上的电压不能突变,因此UI2也同时跳变为低电平，并使UO跳变为高电平，电路进入暂态。此时即使(jíshǐ)Ud回到低电平，UO仍将维持高电平。与此同时，电容C开始充电，且随着充电过程的进行，UI2逐渐升高，当升到UI2=UTH时，将引发另一个正反馈过程：UI2↑→UO↓→UO1↑整个过程的波形变化如图20.3所示。图20.3微分(wēifēn)型单稳态触发器波形图各种参数的计算如下(rúxià)：脉冲宽度输出脉冲幅度Um=UOH-UOL≈VDD为了保证单稳态触发器脉冲的宽度准确无误，输入触发脉冲的时间间隔T（重复周期）应满足：T≥TW+Tre其中，电路恢复时间Tre=(3~5)R·C2.集成单稳态触发器集成单稳态触发器的特点是:在TTL和CMOS电路产品(chǎnpǐn)内部具有上升沿与下降沿触发的控制和置零功能，连线较少，采取了温度补偿措施等。常见的型号有74121（TTL型）、74221（TTL型）、74123（TTL型)和CCL14528（CMOS型）等。3.单稳态触发器的应用(1)脉冲形态是指脉冲信号在经过长距离传输后，脉冲波形发生变化，经过单稳电路后，使波形变为符合要求的波形，如图20.4所示。脉冲的宽窄根据具体要求而定。图20.4整形(zhěngxíng)示意图（2）脉冲(màichōng)延时（展宽）如图20.5所示。20.1.2多谐振荡器1.对称式多谐振荡器图20.6所示为对称式多谐振荡器的典型电路。它由反相器G1、G2和耦合电容C1、C2及电阻RF1、RF2组成。其中G1、G2与C1、C2构正反馈电路。RF1、RF2控制G1、G2，使之工作在电压传输特性的转折点。从图20.6可见，该电路是利用(lìyòng)RC的充放电分别控制G1、G2门的开通与关断来实现自激振荡。图20.6对称(duìchèn)式多谐振荡器假如由于某种原因（例如(lìrú)电源或外界的干扰）使UI1有一个微小变化（正跃变），则必然会得到下列的正反馈过程:UI1↑→UO1↓→UI2↓→UO2↑使UO1迅速跳变为低电平，UO2跳变为高电平，电路进入第一个暂稳态。与此同时，UO2开始经RF2向C1充电，C2开始经RF1放电。随着C1的充电，UI2逐渐上升到G2的阈值电压UTH时，UO2开始下降，并引起另一个正反馈过程：UI2↑→UO2↓→UI1↓→UO1↑从而使UO迅速跳变至低电平，电路进入第二个暂态。同时C2开始充电，而C1开始放电。随着C2充电，UI1逐渐升高到G1的UTH后，电路又迅速返回到第一个暂态。因此，电路是不停地在两个(liǎnɡɡè)暂态之间往复转换，在输出端不断地发出矩形电压脉冲,如图20.7所示。图20.7矩形电压脉冲(màichōng)形成示意图从上面的分析(fēnxī)可知，输出脉冲的周期等于两个暂态持续时间之和，每个暂态持续时间与C1、C2的充放电有关。若取RF1=RF2=RF，C1=C2=C，UTH=1.4V，UOL=0V，UOH=3.6V，则振荡周期为T=2TW≈1.4RFC由此可知，改变R和C可改变T。2.石英晶体多谐振荡器石英晶体的符号、电抗频率特性及石英晶体多谐振荡器电路如图20.8所示。图20.8石英晶体(jīngtǐ)符号、电抗频率特性及多振荡器电路