CMOS施密特触发器的设计与仿真
CMOS施密特触发器的设计与仿真
施密特触发器的设计与仿真
3.用门电路组成的施密特触发器
3.1简介门电路组成的施密特触发器
1、电路组成
图6用CMOS反相器构成的施密特触发器电路图
2、工作原理
假定：νTH≈V DD
2
，R1 VΙ1=R2 R1+R2νΙ+R1 R1+R2 ν0 (1) 当VΙ1=0，υ0=0 V (1) VΙ上升只要VΙ1<νTH，则保持υ0=0 V (2)当VΙ1=νTH,电路发生正反馈： 则υ0=υOH 正向阈值电压(V T+): υI 值在增加过程中，使输出电压产生跳变时所对应υI 的值。 VΙ1=R2 R1+R2νΙ+R1 R1+R2 ν0(2) v v O v O1 VΙ1=νTH=R2 R1+R2 νT+(3) νT+=(1+R1 R2 )νTH(4) (3) VΙ1>νTH电路,维持υ0=υOH不变 (4)当VΙ下降,VΙ1也下降,只要VΙ1>νTH，则保持υ0=υOH 当VΙ1=νTH，电路产生如下正反馈:则υ0=υOL VΙ1≈νTH=R2 R1+R2νTH+R1 R1+R2 V DD(5) νT?=(1?R1 R2 )νTH(6) ?V T=νT+?νT?≈2R1 R2νTH=R1 R2 V DD(7) 则其工作波形有如下图7： 其中如果R1>R2,则可得νT?<0,而νi是从0～V DD，当νi是从V DD下降到0时，V0始终为高电平，不会改为低电平，输出不会发生状态翻转，电路进入自锁状态，电路的电压传输特性不具有施密特触发特性，所以电路布能正常工作，故R1必须小于R2。 图7 施密特触发器传输特性 3.2Proteus简单的门电路施密特触发器仿真 电路图如下： 图8 用Proteus设计的施密特触发器 其中R1=22KΩR2=11KΩ。U1，U2为反相器。 输入为正弦波。则示波器中的输出为： 图9 图8电路图的仿真输出 最上面的为输入信号，为一正弦波。 中间的波形为V01的输出波形。 最下面的波形是V0的输出波形。 这里只是简单的用已有的非门进行仿真，波形和施密特触发器的理论相差无几，由于这里不知道所选的非门中CMOS管的型号与电压具体值，就不做过多的探讨。下面就是自己设计的CMOS施密特触发器。 4.CMOS施密特触发器的仿真 4.1 MOSFET 绝缘栅型场效应管的栅极与源极、栅极与漏极之间均采用SiO2绝缘层隔离，因此而得名，又因栅极为金属铝(现在用的是多晶硅)，故又称为MOS管，它的栅极和源极间的电阻比结型场效应管大得多，可达1010Ω以上，还因为它比结型场效应管温度稳定性好，集成化时工艺简单，而广泛用于大规模和超大规模集成电路中。 N沟道增强型MOS管的结构如上图2所示，它以一块低掺杂的P型硅片为衬底，利用扩散工艺制作两个高掺杂的N+区，并引出两个电极，分别为源极S和漏极d，半导体之上制作一层SiO2绝缘层，再在SiO2之上制作一层金属铝，引出电极，作为栅极g，通常将衬底与源极接在一起使用，这样，栅极和衬底各相当于一个极板，中间是绝缘层。形成电容，当栅源电压变化时，将改变衬底靠近绝缘层处感应电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 工作原理分析 当栅—源之间不加电压时，漏—源之间是两只背向的PN结，不存在导电沟道，因此即使漏源之间加电压，也不会有漏极电流。 当u DS=0且u GS>0时，由于SiO2的存在，栅极电流为零，但是金属层经聚集正电荷，它们将排斥P型衬底靠近SiO2一侧的空穴，使之剩下不能移动的负离子区，形成耗尽层，当u GS增大时，一方面耗尽层增宽，另一方面将衬底的自由电子吸引到耗尽层与绝缘层之间，形成一个N型薄层，称为反型层。这个反型层就构成了漏—源之间的导电沟道，是沟道刚刚形成的栅源电压称为开启电压U GS(th), u GS愈大，反型层愈厚，导电沟道电阻愈小。 当u GS是大于U GS(th)的一个确定值时，若在d—s之间加正向电压时，则将产生一定的漏极电流，此时，u DS的变化对导电沟道的影响与结型场效应管相似，即当u DS较小时，u DS的增大使i D线性增大，沟道沿源—漏方向逐渐变窄，如图10(a)所示，一旦u DS增大到使u DS=U GS(th)时，沟道在漏极一侧出现夹断 点，称为预夹断，如图10(b)所示，如果u DS继续增大，夹断区随之延长，如图10(c)所示，而且u DS的增大部分几乎全部用于克服夹断区对漏极电流的阻力。从外部看，i D几乎不因u DS的增大而变化，管子进入恒流区，i D几乎仅决定于u GS。 在u DS>u GS?U GS(th)时，对应于每一个u GS就有一个确定的i D，此时，可将i D视为电压u GS控制的电流源[3]。 (a) (b) (c) 图10 u GS为大于U GS(th)的某一值时u DS对i D影响特性曲线与电流方程 图11所示分别为N沟道增强型MOS管的转移特性曲线和输出特性曲线，他们之间的关系见图中标注，与结型场效应管一样，MOS管也有三个工作区域：可变电阻区，恒流区及夹断区，如图中所标注。 (a) (b) 图11 N沟道增强型MOS管的特性曲线 4.2用Pspice仿真的CMOS施密特触发器 Pspice的软件介绍： 用于模拟电路仿真的SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）软件于1972年由美国加州大学伯克利分校的计算机辅助设计小组利用FORTR AN语言开发而成，主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。SPICE的正式版SPICE 2G在1975年正式推出，但是该程序的运行环境至少为小型机。1985年，加州大学伯克利分校用C语言对SPICE软件进行了改写，并由MICROSIM公司推出。1988年SPICE被定为美国国家工业标准。与此同时，各种以SPICE为核心的商用模拟电路仿真软件，在SPICE的基础上做了大量实用化工作，从而使SPICE成为最为流行的电子电路仿真软件。 (1)图形界面友好，易学易用，操作简单 由Dos版本的PSPICE到Windows版本的PSPICE，使得该软件由原来单一的文本输入方式而更新升级为输入原理图方式，使电路设计更加直观形象。PSPICE 6．0以上版本全部采用菜单式结构，只要熟悉Windows操作系统就很容易学，利用鼠标和热键一起操作，既提高了工作效率，又缩短了设计周期。即使没有参考书，用户只要具备一定的英语基础就可以通过实际操作很快掌握该软件。 (2)实用性强，仿真效果好 在PSPICE中，对元件参数的修改很容易，它只需存一次盘、创建一次连接表，就可以实现一个复杂电路的仿真。如果用Protel等软件进行参数修改仿真，则过程十分繁琐。在改变一个参数时，哪怕是一个电阻阻值的大小都需要重新建立网络表的连接，设置其他参数更为复杂。 (3)功能强大，集成度高 在PSPICE内集成了许多仿真功能，如：直流分析、交流分析、噪声分析、温度分析等，用户只需在所要观察的节点放置电压（电流）探针，就可以在仿真结果图中观察到其“电压（或电流）-时间图”。而且该软件还集成了诸多数学运算，不仅为用户提供了加、减、乘、除等基本的数学运算，还提供了正弦、余弦、绝对值、对数、指数等基本的函数运算，这些都是其他软件所无法比拟的。 另外，用户还可以对仿真结果窗口进行编辑，如添加窗口、修改坐标、叠加图形等，还具有保存和打印图形的功能，这些功能都给用户提供了制作所需图形的一种快捷、简便的方法。因此，Windows版本的PSPICE更优于Dos版本的PSPICE，它不但可以输入原理图方式，而且也可以输入文本方式。无疑是广大电子电路设计师的好帮手[4]。 其Pspice中电路图如下 图12 COMS集成施密特触发器 4.2.1电路理论分析 电路如图所示，主要是由M1~M6组成的施密特触发器。如果没有M3和M6的存在，那么M1、M2、M4、和M5仅仅是一个反相器，无论输入信 V DD附近。 号υ1从高电平降低时还是从低电平升高时转换电平均在υ1=1 2 但是接入M3和M6以后的情况就不相同了。设P沟道MOS管的开启电压为V tp，N沟道MOS管的开启电压为V tn。当υ1=0时M1、M2导通而M4、M5截止，这是显而易见的。此刻，υ0为高电平（υ0≈V DD）,它使M3截止、M6导通并工作在源极输出状态。因此，M5源极的电位υS5较高，υS5≈V DD?V tn。 在υ1逐渐升高的过程中，当υ1>V tn以后，M4导通。但由于υS5很高，即V DD，M5仍然不会导通。当υ1继续升高，直到M1、M2的栅源电使当υ1>1 2 压υGS1、υGS2减小到M1、M2趋于截止是，M1、M2的内阻开始急剧增大， 从而使υ0和υS5开始下降，最终达到υ1?υS5≥V tn，于是M5开始导通并引起 如下正反馈过程 υ0↓→υS5↓→υGS5↓→R on5（M5的导通内阻） 从而使M5迅速导通并进入低压降的电阻区。与此同时，随着υ0的下降M3导通，并使M1、M2截止，υ0下降为低电平。 V DD 因此，在V DD?V tn+V tp的条件下，υ1上升过程的转换电平V T+要比1 2 搞得多。而且，V DD越高V T+也随之升高。 同理，在V DD?V tn+V tp的条件下，υ1下降过程中的转换电平V T?要比 1 V DD低的多，其转换过程与υ1上升时的情况类似[2]。 2 下面具体分析： I0 图13 COMS集成施密特触发器 当电压υ0非常小时，M6将会是截止，M1、M2处导通状态，则电流I0的方程是 I0=2K4（V1?V tn）V n(8) 这是只对管M4得出的。再对管M5有方程 I0=2K5(V1?V n?V tn)（V0?V n）(9) 其中K i=0.5(u n c ox)（W L?)，V tn为N沟道MOS管的开启电压。由（8）和（9）式可以化简： I0=2K5（V1?V tn）（V0?V n）（10）从式（8）和（10） V n=V0K5 K4+K5 （11） 和I0=2K5K4（V1?V tn） K4+K5 V0（12）当V0上升时M5趋近于饱和，则I0是定值，其值取决于MOS管则有：I0= 2K4(V1?V n2??V tn)V n(13) 或I0=K5（V1?V n?V tn）2 （14） 从（13）和（14）可以得到 V n=(V0?V tn)（1?√K4 K4+K5 ）（15）当V0=V1?V tn时候，则电流变为 I0=K4K5 K4+K5 （V1?V tn）2（16）随着V0的继续上升，当其值为 V0=V1?（V1?V tn）√K4 K4+K5 （17）则这时候M6将会导通，V n的值也上升，则电流I0会减小。当V0的值变为V0= V1+（V1?V tn）√K4 K6 （18）此时MOS管M5会截止，而且I0的值会变成0.此时，电压V n的值将变成V1?V tn 而且M4趋近于饱和。则MOS管M4的电流为 I n=K4（V1?V tn）2（19） 故由上面所示的式子（19）得出：K4 K5=（V DD?V? V??V tn ） 2 则可以得出 V T+=V DD+V tn√K4 K6 √K4 K6 +1 （20） 同理： V T?=（V DD?V tp)√K1 K3 √K1 K3 +1 （21） 从图中的CMOS模型可知nMOS管全部是一个型号，pMOS管也是全部一个型号。其Pspice模型为： 图14 COMS集成施密特触发器中pMOS管Pspice模型 其nMOS管的Pspice模型为： 图15 COMS集成施密特触发器中nMOS管的Pspice模型从上面的模型和上面的电路图可以知道, V DD=10 V，K4=K6，V tn= 2.831 V，K1=K3，V tp=? 3.67 V。 则从上式（20）、（21）可以得出V T+和V T?的理论值为：V T+=6.4155V，V T?=3.165V。 4.2.2电路仿真输出 电路输出静态仿真 1、当将输入电压V1的值设为0 V的时候，即输入为低电平。 则输出的波形为： 图16 当图13电路图加低电压（0V）时输出波形 图形中和10 V刻度线重合的是输出电压。等于加的V DD，和理论值符合。 2、当将输入电压V1的值设为10 V的时候，即输入为高电平。 则输出的波形为： 图17 当图13电路图加低电压（0V）时输出波形图形中和1.8 uV刻度线重合的是输出电压，即为低电平。 电路输出静态扫描仿真 由Pspice对输入电压线性上升的静态扫描仿真波形为： 图18 对图13电路图仿真的参数设定 可以看到输入电压是从0V线性上升到10V。 图19 当输入为图18时的输出波形 上图蓝色线为输入电压V1的波形，其输入初始为0 V，结束为10 V，红色的线为输出电压V0的波形。由上图可看出V T+的值大约等于6.40 V，而理论值为6.4155 V，和计算结果很接近。 由Pspice对输入电压线性下降的静态仿真波形为： 图20 对图13电路图仿真的参数设定 可以看到输入电压是从10 V线性下降到0 V。 图21 当输入为图20时的输出波形 上图蓝色线为输入电压V1的波形，其输入初始为10 V，结束为0 V，红色的线为输出电压V0的波形。 由上图可看出V T?的值大约等于3.05 V，和计算结果3.165 V也非常的接近。和理论值出现偏差可能是理论计算的时忽略了体效应和沟道长度调制效应。输出的是肉眼看的，是一个估计值，其输出的误差为： (6.4155?6.40) ?=0.24%同理V T?误差为3.63%。 6.4155 现将输入电压换成直流偏置为5 V，幅值也为5 V的正弦波输入的时候则： 图22 改换电压后的的参数设定 从图中可以看见输出是瞬时，终止时间是100 us，设100 us是让能多看几个周输出周期。 图23 当输入为图22时的输出波形 波形还是一如既往的好，如上直流时候的V T+、V T?都非常的吻合。而且电路波形和理论波形非常吻合。和开始输入线性电压时候一样。只是由于极间电容的存在，所以出现了延时，但是延时很小，在接受范围内。 其上图中的网表为： 图24 为电路图的输入网表 温度分析 温度分析是一种通用的参数扫描的功能，可以与任何一种分析类型，对于温度变化对电路性能的影响非常方便。 为了设置元件的温度系数，Pspice提供了一个专门的元件库breakout.olb，库中元件的名称为其关键字后加break. 则修改后的电路图如下： 图25 将电路中的元件改为breakout.olb库中的 设置参数如下： 从下图中可以看出设置的温度有-10、20、50、100、150度。设置的温度范围很广，考虑使用的地域。 图26 对温度参数的设置 输入电源在上述温度参数下的波形图： 图27 电源波形在不同温度下的显示 图中显示出输入电压随温度的变化，说明温度对输入电压是有一定的影响的。输出电压V0在上述温度参数下的波形： 图28 在上述温度和输入中的电路输出波形 从波形中可以看出，在温度变化较大的情况下，电路的输出结果相差不大，所以电路对温度的适应还是很好的。但是和前面在25o的时候还是有一点出入。 分析其中的原因首先有电压先受温度的影响，导致输入电压失真，再次 当温度变化的时候MOS管的特性会发生变化，MOS管的热噪声，和MOS 管晶体管的欧姆区也有热噪声，因为栅、源、漏材料都有一定的电阻，因而产生噪声。电路图中有6个MOS管，于是当温度不同的时候输出波形有一定的出入。 傅立叶分析 参数设定为： 图29 傅立叶分析的参数设定 输出电压V0的波形为： 图30 傅立叶输出的波形 图31 傅立叶输出的输出网表 从图29可以看出参数，图30则是傅立叶输出的波形。图31则是傅立叶 输出的网表。从图31中可以得出直流分量是9.999994 V以外，还给出了基波和2至8次谐波的幅度、相位值以及归一化的幅值、相位值。最下面一行还给出了总的谐波失真系数D=65.37724%。 4.2.3仿真结果讨论 从上面所示输出图形中的波形，其中不管是电压值还是波形都和理论值非常地相吻合，符合预期的结果。虽然有一点小的出入，但都是在允许的范围内。还有由于能力有限，误差的出现有可能是我在计算过程中没有考虑周全。整体来说，所设计的施密特触发器具有比较好的电压传输特性，能够用于大多数电路中。 附录 **** INCLUDING https://www.wendangku.net/doc/b22692956.html, **** * source CYH V_V3 N02080 0 10Vdc M_M4 N02053 V1 0 0 IRF150 M_M5 V0 V1 N02053 N02053 IRF150 M_M6 N02080 V0 N02053 N02053 IRF150 M_M1 N02059 V1 N02080 N02080 IRF9140 M_M2 V0 V1 N02059 N02059 IRF9140 M_M3 0 V0 N02059 N02059 IRF9140 V_V2 V1 0 **** INCLUDING cyh-SCHEMATIC1.als **** .ALIASES V_V3 V3(+=N02080 -=0 ) M_M4 M4(d=N02053 g=V1 s=0 s=0 ) M_M5 M5(d=V0 g=V1 s=N02053 s=N02053 ) M_M6 M6(d=N02080 g=V0 s=N02053 s=N02053 ) M_M1 M1(d=N02059 g=V1 s=N02080 s=N02080 ) M_M2 M2(d=V0 g=V1 s=N02059 s=N02059 ) M_M3 M3(d=0 g=V0 s=N02059 s=N02059 ) V_V2 V2(+=V1 -=0 ) _ _(V0=V0) _ _(V1=V1) .ENDALIASES **** MOSFET MODEL PARAMETERS **************************************************************************** ** IRF150 IRF9140 NMOS PMOS LEVEL 3 3 L 2.000000E-06 2.000000E-06 W .3 1.9 VTO 2.831 -3.67 KP 20.530000E-06 10.150000E-06 GAMMA 0 0 PHI .6 .6 LAMBDA 0 0 RD 1.031000E-03 .06066 RS 1.624000E-03 .0706 RG 13.89 .811 RDS 444.400000E+03 444.400000E+03 IS 194.000000E-18 52.230000E-18 JS 0 0 N 2 PB .8 .8 PBSW .8 .8 CBD 3.229000E-09 2.141000E-09 CJ 0 0 CJSW 0 0 TT 288.000000E-09 140.000000E-09 CGSO 9.027000E-09 877.200000E-12 CGDO 1.679000E-09 369.300000E-12 CGBO 0 0 TOX 100.000000E-09 100.000000E-09 XJ 0 0 UO 300 UCRIT 10.000000E+03 10.000000E+03 DELTA 0 0 装饰材料购销合同 简单电路设计设计大全 1．保密室有两道门，只有当两道门都关上时（关上一道门相当于闭合一个开关），值班室内的指示灯才会发光，表明门都关上了．下图中符合要求的电路是 2．小轿车上大都装有一个指示灯，用它来提醒司机或乘客车门是否关好。四个车门中只要有一个车门没关好（相当于一个开关断开），该指示灯就会发光。下图为小明同学设计的模拟电路图，你认为最符合要求的是 3．中考试卷库大门控制电路的两把钥匙分别有两名工作人员保管，单把钥匙无法打开，如图所示电路中符合要求的是 ”表示）击中乙方的导电服时，电路导通，4.击剑比赛中，当甲方运动员的剑（图中用“S 甲 乙方指示灯亮。下面能反映这种原理的电路是 5．家用电吹风由电动机和电热丝等组成，为了保证电吹风的安全使用，要求：电动机不工作时，电热丝不能发热；电热丝发热和不发热时，电动机都能正常工作。如图所示电路中符合要求的是( ) 6.一辆卡车驾驶室内的灯泡，由左右两道门上的开关S l、S2和车内司机右上方的开关S3共同控制。S1和S2分别由左右两道门的开、关来控制：门打开后，S1和S2闭合，门关上后，S l和S2断开。S3是一个单刀三掷开关，根据需要可将其置于三个不同位置。在一个电路中，要求在三个开关的共同控制下，分别具有如下三个功能：(1)无论门开还是关，灯都不亮； (2)打开两道门中的任意一道或两道都打开时，灯就亮，两道门都关上时，灯不亮；(3)无论门开还是关，灯都亮。如图所示的四幅图中，符合上述要求的电路是 A.图甲 B.图乙 C.图丙 D.图丁 7．教室里投影仪的光源是强光灯泡,发光时必须用风扇给予降温。为了保证灯泡不被烧坏,要求:带动风扇的电动机启动后,灯泡才能发光;风扇不转,灯泡不能发光。则在如图3所示的四个电路图中符合要求的是 ( ) 8.一般家用电吹风机都有冷热两挡，带扇叶的电动机产生风，电阻R产生热。冷热风能方便转换，下面图3中能正确反应电吹风机特点的电路图是 ( ) 9．飞机黑匣子的电路等效为两部分。一部分为信号发射电路，可用等效电阻R1表示，用开关S1控制，30天后自动断开，R1停止工作。另一部分为信息存储电路，可用等效电阻R2表示，用开关S2控制， 使用ＣＭＯＳ集成电路需注意的几个问题 集成电路按晶体管的性质分为ＴＴＬ和ＣＭＯＳ两大类，ＴＴＬ以速度见长，ＣＭＯＳ以功耗低而著称，其中ＣＭＯＳ电路以其优良的特性成为目前应用最广泛的集成电路。在电子制作中使用ＣＭＯＳ集成电路时，除了认真阅读产品说明或有关资料，了解其引脚分布及极限参数外，还应注意以下几个问题： １、电源问题 （１）ＣＭＯＳ集成电路的工作电压一般在３－１８Ｖ，但当应用电路中有门电路的模拟应用（如脉冲振荡、线性放大）时，最低电压则不应低于４．５Ｖ。由于ＣＭＯＳ集成电路工作电压宽，故使用不稳压的电源电路ＣＭＯＳ集成电路也可以正常工作，但是工作在不同电源电压的器件，其输出阻抗、工作速度和功耗是不相同的，在使用中一定要注意。 （２）ＣＭＯＳ集成电路的电源电压必须在规定围，不能超压，也不能反接。因为在制造过程中，自然形成许多寄生二极管，如图１所示为反相器电路，在正常电压下，这些二极管皆处于反偏，对逻辑功能无影响，但是由于这些寄生二极管的存在，一旦电源电压过高或电压极性接反，就会使电路产生损坏。 ２、驱动能力问题 ＣＭＯＳ电路的驱动能力的提高，除选用驱动能力较强的缓冲器来完成之外，还可将同一个芯片几个同类电路并联起来提高，这时驱动能力提高到Ｎ倍（Ｎ为并联门的数量）。如图２所示。 ３、输入端的问题 （１）多余输入端的处理。ＣＭＯＳ电路的输入端不允许悬空，因为悬空会使电位不定，破坏正常的逻辑关系。另外，悬空时输入阻抗高，易受外界噪声干扰，使电路产生误动作，而且也极易造成栅极感应静电而击穿。所以“与”门，“与非”门的多余输入端要接高电平，“或”门和“或非”门的多余输入端要接低电平。若电路的工作速度不高，功耗也不需特别考虑时，则可以将多余输入端与使用端并联。 （２）输入端接长导线时的保护。在应用中有时输入端需要接长的导线，而长输入线必然有较大的分布电容和分布电感，易形成ＬＣ振荡，特别当输入端一旦发生负电压，极易破坏ＣＭＯＳ中的保护二极管。其保护办法为在输入端处接一个电阻，如图３所示，Ｒ＝ＶＤＤ／１ｍＡ。 （３）输入端的静电防护。虽然各种ＣＭＯＳ输入端有抗静电的保护措施，但仍需小心对待，在存储和运输中最好用金属容器或者导电材料包装，不要放在易产生静电高压的化工材料或化纤织物中。组装、调试时，工具、仪表、工作台等均应良好接地。要防止操作人员的静电干扰造成的损坏，如不宜穿尼龙、化纤衣服，手或工具在接触集成块前最好先接一下地。对器件引线矫直弯曲或人工焊接时，使用的设备必须良好接地。 （４）输入信号的上升和下降时间不易过长，否则一方面容易造成虚假触发而导致器件失去正常功能，另一方面还会造成大的损耗。对于７４ＨＣ系列限于０．５ｕｓ以。若不满足此要求，需用施密特触发器件进行输入整形，整形电路如图４所示。 （５）ＣＭＯＳ电路具有很高的输入阻抗，致使器件易受外界干扰、冲击和静电击穿，所以为了保护ＣＭＯＳ管的氧化层不被击穿，一般在其部输入端接有二极管保护电路，如图５所示。 其中Ｒ约为１．５－２．５ＫΩ。输入保护网络的引入使器件的输入阻抗有一定下降，但仍在１０８Ω以上。这样也给电路的应用带来了一些限制： （Ａ）输入电路的过流保护。ＣＭＯＳ电路输入端的保护二极管，其导通时电流容限一般为１ｍＡ在可能出现过大瞬态输入电流（超过１０ｍＡ）时，应串接输入保护电阻。例如，当输入端接的信号，其阻很小、或引线很长、或输入电容较大时，在接通和关断电源时，就容易产生较大的瞬态输入电流，这时必须接输入保护电阻，若ＶＤＤ＝１０Ｖ，则取限流电阻为１０ＫΩ即可。 （Ｂ）输入信号必须在ＶＤＤ到ＶＳＳ之间，以防二极管因正向偏置电流过大而烧坏。因此在 施密特触发器和比较器的区别 案场各岗位服务流程 销售大厅服务岗： 1、销售大厅服务岗岗位职责： 1)为来访客户提供全程的休息区域及饮品; 2)保持销售区域台面整洁; 3)及时补足销售大厅物资,如糖果或杂志等; 4)收集客户意见、建议及现场问题点； 2、销售大厅服务岗工作及服务流程 阶段工作及服务流程 班前阶段1）自检仪容仪表以饱满的精神面貌进入工作区域 2）检查使用工具及销售大厅物资情况，异常情况及时登记并报告上级。 班中工作程序服务 流程 行为 规范 迎接 指引 递阅 资料 上饮品 （糕点） 添加茶水 工作 要求 1）眼神关注客人，当客人距3米距离 时，应主动跨出自己的位置迎宾，然后 侯客迎询问客户送客户 注意事项 15度鞠躬微笑问候：“您好！欢迎光临！”2）在客人前方1-2米距离领位，指引请客人向休息区，在客人入座后问客人对座位是否满意：“您好！请问坐这儿可以吗？”得到同意后为客人拉椅入座“好的，请入座！” 3）若客人无置业顾问陪同，可询问：请问您有专属的置业顾问吗？，为客人取阅项目资料，并礼貌的告知请客人稍等，置业顾问会很快过来介绍，同时请置业顾问关注该客人； 4）问候的起始语应为“先生-小姐-女士早上好，这里是XX销售中心，这边请”5）问候时间段为8:30-11:30 早上好11:30-14:30 中午好 14:30-18:00下午好 6）关注客人物品，如物品较多，则主动询问是否需要帮助（如拾到物品须两名人员在场方能打开，提示客人注意贵重物品）； 7）在满座位的情况下，须先向客人致歉，在请其到沙盘区进行观摩稍作等 待； 阶段工作及服务流程 班中工作程序工作 要求 注意 事项 饮料（糕点服务） 1）在所有饮料（糕点）服务中必须使用 托盘； 2）所有饮料服务均已“对不起，打扰一 下，请问您需要什么饮品”为起始； 3）服务方向：从客人的右面服务； 4）当客人的饮料杯中只剩三分之一时， 必须询问客人是否需要再添一杯，在二 次服务中特别注意瓶口绝对不可以与 客人使用的杯子接触； 5）在客人再次需要饮料时必须更换杯 子； 下班程 序1）检查使用的工具及销售案场物资情况，异常情况及时记录并报告上级领导； 2）填写物资领用申请表并整理客户意见；3）参加班后总结会； 4）积极配合销售人员的接待工作，如果下班时间已经到，必须待客人离开后下班； 《电子线路CAD》课程论文题目：简易门铃电路的设计 1 电路功能和性能指标 简易门铃是一种简单的门铃电路，它由分立元件和中规模集成芯片的构成，主要采用NE555定时器电路和扬声器组成门铃，利用多谐振荡电路来制作一简易单音门铃电路。它主要由一个NE555、一个47uf的电容、一个0.047uf电容、一个0.01uf电容、一个36kΩ的电阻、一个30kΩ的电阻、两个22k电阻、一个喇叭、两个IN4148高速开关二极管、一个9013三极管、一个开关和一个6v电源组成。NE555作为多谐振荡器，发出脉冲波。与传统的门铃相比，其可靠性、抗干扰性都较好，应用领域也相对较广泛。 2 原理图设计 2.1原理图元器件制作 方法和步骤： ①右键点击项目文件，选择追加新文件到项目中，在二级菜单下选择Schematic Library。 ②在放置菜单中，选择放置矩形。 ③在放置菜单中选择放置引脚。 ④在放置引脚时，按Tab键，选择引脚属性。 图1 注：在放置引脚的过程中，引脚有一端会附带着一个×形灰色的标记，该标记表示引脚端是用来连接外围电路的，所以该端方向一定要朝外，而不能向着矩形的方向。若需要调整引脚的方向，可按键盘撒花上的空格键，每按一次，可将引脚逆时针旋转90°。 2.2 原理图设计 步骤： ①创建PCB工程项目，执行File→New→Project→PCB Project，在弹出对话框中选择Protle Pcb类型并点击OK。将新建默认名为“PCB Project1.PrjPCB”的项目保存，命名为“简易门铃”。 ②创建原理图，在该项目文件名上点击右键，选择追加新文件到项目中，在二级菜单下选择Schematic。 ③保存项目目录下默认名为“Sheet1.SchDOC”的原理图文件。并命名为“简易门铃”。 ⑤绘图环境其他参数采用默认设置。 图2 编译原理图步骤： ①在原理图编辑页面，执行“Project→Compile PCB Project 简易门铃.PRJPCB” 菜单命令。 ②在Messages工作面板中，出现提醒为“Warning”的检查结果可以忽略。 图3 正反相施密特触发器电路的工作原理详解 什么叫触发器 施密特触发电路（简称）是一种波形整形电路，当任何波形的信号进入电路时，输出在正、负饱和之间跳动，产生方波或脉波输出。不同于比较器，施密特触发电路有两个临界电压且形成一个滞后区，可以防止在滞后范围内之噪声干扰电路的正常工作。如遥控接收线路，传感器输入电路都会用到它整形。 施密特触发器 一般比较器只有一个作比较的临界电压，若输入端有噪声来回多次穿越临界电压时，输出端即受到干扰，其正负状态产生不正常转换，如图1所示。 图1 (a)反相比较器 (b)输入输出波形 施密特触发器如图2 所示，其输出电压经由R1、R2分压后送回到运算放大器的非反相输入端形成正反馈。因为正反馈会产生滞后（Hysteresis）现象，所以只要噪声的大小在两个临界电压（上临界电压及下临界电压）形成的滞后电压范围内，即可避免噪声误触发电路，如表1 所示 图2 (a)反相斯密特触发器 (b)输入输出波形 表1 反相施密特触发器 电路如图2 所示，运算放大器的输出电压在正、负饱和之间转换: νO= ±Vsat。输出电压经由R1 、R2分压后反馈到非反相输入端：ν+= βνO， 其中反馈因数= 当νO为正饱和状态（+Vsat）时，由正反馈得上临界电压 当νO为负饱和状态（- Vsat）时，由正反馈得下临界电压 V TH与V TL之间的电压差为滞后电压：2R1 图3 (a)输入、输出波形 (b)转换特性曲线 输入、输出波形及转换特性曲线如图3(b)所示。 当输入信号上升到大于上临界电压V TH时，输出信号由正状态转变为 负状态即：νI ＞V TH→νo = - Vsat 当输入信号下降到小于下临界电压V TL时，输出信号由负状态转变为 正状态即：νI ＜V TL→νo = + Vsat 输出信号在正、负两状态之间转变，输出波形为方波。 非反相施密特电路 图4 非反相史密特触发器 非反相施密特电路的输入信号与反馈信号均接至非反相输入端，如图4所示。 由重迭定理可得非反相端电压 反相输入端接地：ν-= 0，当ν+ = ν- = 0时的输入电压即为临界电压。将ν+ = 0代入上式得 整理后得临界电压 当νo为负饱和状态时，可得上临界电压 当νo为正饱和状态时，可得下临界电压， V TH与V TL之间的电压差为滞后电压： 施密特触发器简单介绍 本文来自: https://www.wendangku.net/doc/b22692956.html, 原文网址：https://www.wendangku.net/doc/b22692956.html,/sch/test/0083158.html 我们知道，门电路有一个阈值电压，当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上 升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压（），在输入信号从 高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压（）。正向 阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压（）。普通门电路的电压传输特性曲线是单调的，施密特触发器的电压传输特性曲线则是滞回的[图6.2.2(a)(b)]。 图6.2.1 用CMOS反相器构成的施密特触发器 （a）电路（b）图形符号 图6.2.2 图6.2.1电路的电压传输特性 （a）同相输出（b）反相输出 用普通的门电路可以构成施密特触发器[图6.2.1]。因为CMOS门的输入电阻很高，所以 的输入端可以近似的看成开路。把叠加原理应用到和构成的串联电路上，我们可以推导出 这个电路的正向阈值电压和负向阈值电压。当时，。当从0逐渐上升到时， 从0上升到，电路的状态将发生变化。我们考虑电路状态即将发生变化那一时刻的情况。 因为此时电路状态尚未发生变化，所以仍然为0，， 于是，。与此类似，当时，。当从逐渐下降到 时，从下降到，电路的状态将发生变化。我们考虑电路状态即将发生变化那一时刻 的情况。因为此时电路状态尚未发生变化，所以仍然为， ，于是， 。通过调节或，可以调节正向阈值电压和反向阈值电压。不过，这个 电路有一个约束条件，就是。如果，那么，我们有及 斯密特触发器 斯密特触发器又称斯密特与非门，是具有滞后特性的数字传输门. ①电路具有两个阈值电压,分别称为正向阈值电压和负向阈值电压②与双稳态触发器和单稳态触发器不同,施密特触发器属于"电平触发"型电路,不依赖于边沿陡峭的脉冲.它是一种阈值开关电路，具有突变输入——输出特性的门电路.这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起的输出电压的改变.当输入电压由低向高增加，到达V+时，输出电压发生突变，而输入电压Vi由高变低，到达V-，输出电压发生突变，因而出现输出电压变化滞后的现象，可以看出对于要求一定延迟启动的电路，它是特别适用的.从IC内部的逻辑符号和“与非”门的逻辑符号相比略有不同，增加了一个类似方框的图形，该图形正是代表斯密特触发器一个重要的滞后特性。当把输入端并接成非门时，它们的输入、输出特性是：当输入电压V1上升到VT＋电平时，触发器翻转，输出负跳变；过了一段时间输入电压回降到VT＋电平时，输出并不回到初始状态而需输入V1继续下降到VT－电平时，输出才翻转至高电平（正跳变），这种现象称它为滞后特性，VT＋—VT－=△VT。△VT称为斯密特触发器的滞后电压。△VT与IC的电源电压有关，当电源电压提高时，△VT略有增加，一般△VT 值在3V左右。因斯密特触发器具有电压的滞后特性，常用它对脉冲波形整形，使波形的上升沿或下降沿变得陡直；还可以用它作电压幅度鉴别。在数字电路中它也是很常用的器件。 施密特触发器 施密特波形图 施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。 门电路有一个阈值电压，当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。它是一种阈值开关电路，具有突变输入——输出特性的门电路。这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起的输出电压的改变。利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。输入的信号只要幅度大于vt+，即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。当输入电压由低向高增加，到达V+时，输出 目录 摘要 (3) 前言 (4) 第一章理论分析 1.1 设计方案 (5) 1.2 设计目的 (5) 1.3 设计指标 (6) 1.4 工作原理及其组成框图 (6) 第二章系统设计 2.1 多谐振荡器 (8) 2.2 计数器 (10) 2.3 六十进制电路 (12) 2.4 译码与LED显示器 (13) 2.5 校时电路 (14) 2.6 电子时钟原理图 (15) 2.7 仿真与检测 (16) 2.8 部分元器件芯片结构图 (18) 2.9 误差分析 (19) 第三章小结 心得体会 (20) 致谢 (21) 参考文献 (22) 摘要 时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。在这次的毕业设计中,针对一系列问题,设计了如下电子钟。 本系统由555多谐振荡器，分频器，计数器，译码器，LED显示器和校时电路组成，采用了CMOS系列（双列直插式）中小规模集成芯片。总体方案手机由主题电路和扩展电路两大分组成。 其中主体电路完成数字钟的基本功能，扩展电路完成数字钟的扩展功能，进行了各单元设计，总体调试。 关键词：555多谐振荡器;分频器；计数器；译码器；LED显示器 前言 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、集成电路有体积小、功耗小、功能多、携带方便等优点，因此在许多电子设备中被广泛使用。 电子钟是人们日常生活中常用的计时工具，而数字式电子钟又有其体积小、重量轻、走时准确、结构简单、耗电量少等优点而在生活中被广泛应用，因此本次设计就用数字集成电路和一些简单的逻辑门电路来设计一个数字式电子钟，使其完成时间及星期的显示功能。 本次设计以数字电子为主，分别对1S时钟信号源、秒计时显示、分计时显示、小时计时显示、整点报时及校时电路进行设计，然后将它们组合，来完成时、分、秒的显示并且有走时校准的功能。并通过本次设计加深对数字电子技术的理解以及更熟练使用计数器、触发器和各种逻辑门电路的能力。电路主要使用集成计数器，例如CD4060、CD4518，译码集成电路，例如CD4511，LED数码管及各种门电路和基本的触发器等，电路使用5号电池共电，很适合在日常生活中使用。 第5章 电路级设计与仿真 电路设计技术是EDA 技术的核心和基础。电路设计可以分为数字电路、模拟电路、常规电路和集成电路。现代EDA 与传统的电路CAD 相比其主要区别是比较多地依赖于电路描述语言，常用的电路描述语言有描述模拟电路的SPICE （Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis ）语言，描述数字电路的硬件描述语言。弄清电路结构形式与语言的关系以及各种语言的基本功能是学习EDA 技术非常重要的环节，这也是本章的主要目的所在。 本章将从最基本的数学和物理模型出发，引入程序化模型，介绍模拟电路与仿真、数字电路与仿真。从一般的设计原理上讲，常规电路与集成电路并没有本质的区别，本章采用的例子主要以常规电路为主，其基本设计原理也同样适合于相应的集成电路，关于集成电路设计将在后续章节中详细介绍。 5.1模拟电路模型与SPICE 程序 5.1.1 模拟电路模型 电路的物理模型是指利用电路元件（如：电阻、电容、电感等无源元件，三极管、集成电路等有源元件）按照一定的电路连接方式进行连接的图形描述方法。其中电路元件是器件的物理模型，器件模型的建立以及器件的连接是按照电学参数和基本电路功能的描述为依据的。这种电路的物理模型也叫做等效电路模型，也就是我们常说的电路。 电路的物理模型是一种简化了的直观的电路图，可以十分方便地反映电路的连接关系和基本功能，但是这个模型并不能进行直接分析，如果要对电路进行分析，还需要建立电路的数学模型。电路数学模型是根据电路的物理模型和电路分析原理得到的电路行为特性及各参数之间的数学关系。 我们在《电路分析原理》中已经建立起这样的概念，这个概念是基于一些基本的电路定律和基本定理，例如基尔霍夫定律、叠加定理、代文宁定理、欧姆定律等。 基尔霍夫定律：； 0i n 1k k =∑=0v n 1k k =∑=欧姆定律：V=IR 对于特定的电路，这些定律和定理构成了电路中物理参数之间的特定关系，这种特定关系是约束电路的基本数学模型。不同的元件具有不同的参数运算或转换关系，这种关系如表5-1所示，这是一些最基本和最简单的元件及其数学模型，复杂元件的数学模型也是由这些简单的元件按照功能需求组成的。因此，描述模拟电路的数学模型是微分方程或代数方程。 《电路分析基础》课程就是在建立了这些电路模型的基础上对电路进行分析，不论是建立电路模型或者是分析运算，电路分析是在基于电压、电流的等效模型进行的。 表5-1 电路元件及其数学描述 电路元件 符号 物理模型 数学模型(VI 关系) R v = R·i C i = C·dv/dt v = L t ·di/d v = v s , i 电阻电容电感 L 电压源 Vs 103 电子电路设计与仿真工具 我们大家可能都用过试验板或者其他的东西制作过一些电子制做来进行实践。但是有的时候，我们会发现做出来的东西有很多的问题，事先并没有想到，这样一来就浪费了我们的很多时间和物资。而且增加了产品的开发周期和延续了产品的上市时间从而使产品失去市场竞争优势。有没有能够不动用电烙铁试验板就能知道结果的方法呢？结论是有，这就是电路设计与仿真技术。 说到电子电路设计与仿真工具这项技术，就不能不提到美国，不能不提到他们的飞机设计为什么有很高的效率。以前我国定型一个中型飞机的设计，从草案到详细设计到风洞试验再到最后出图到实际投产，整个周期大概要10年。而美国是1年。为什么会有这样大的差距呢？因为美国在设计时大部分采用的是虚拟仿真技术，把多年积累的各项风洞实验参数都输入电脑，然后通过电脑编程编写出一个虚拟环境的软件，并且使它能够自动套用相关公式和调用长期积累后输入电脑的相关经验参数。这样一来，只要把飞机的外形计数据放入这个虚拟的风洞软件中进行试验，哪里不合理有问题就改动那里，直至最佳效果，效率自然高了，最后只要再在实际环境中测试几次找找不足就可以定型了，从他们的波音747到 F16都是采用的这种方法。空气动力学方面的数据由资深专家提供，软件开发商是IBM，飞行器设计工程师只需利用仿真软件在计算机平台上进行各种仿真调试工作即可。同样，他们其他的很多东西都是采用了这样类似的方法，从大到小，从复杂到简单，甚至包括设计家具和作曲，只是具体软件内容不同。其实，他们发明第一代计算机时就是这个目的（当初是为了高效率设计大炮和相关炮弹以及其他计算量大的设计）。 电子电路设计与仿真工具包括SPICE/PSPICE；multiSIM7；Matlab；SystemView；MMICAD LiveWire、Edison、Tina Pro Bright Spark等。下面简单介绍前三个软件。 ①SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）：是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件， 成绩评定表 I 课程设计任务书 II 摘要 施密特触发器（Schmitt Trigger）是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。利用它所具有的电位触发特性，可以进行脉冲整形，把边沿不够规则的脉冲整形为边沿陡峭的矩形脉冲；通过它可以进行波形变换，把正弦波变换成矩形波；另一个重要用途就是进行信号幅度鉴别，只要信号幅度达到某一设定值，触发器就翻转。本次课程设计是在cadence公司的全定制平台IC5141下，完成了施密特触发器的全定制电路设计。根据施密特触发器在性能上的特点以及设计要求，采用180nmpdk工艺库并用CMOS工艺实现。实现施密特触发器的关键是反馈电路的构建，最简单的方法是采用电阻反馈的方式。首先，根据电路图进行原理图的绘制，然后进行电路测试。在版图部分要对N管和P管进行例化。最后，进行DRC和LVS验证。 IC5141工具主要包括集成平台design frame work II、原理图编辑工具virtuoso schematic editor、仿真工具spectre、版图编辑工具virtuoso layout editor、以及物理验证工具diva。 关键字：施密特触发器；全定制；物理验证； III 目录 1 电路设计 (1) 1.1 原理分析 (1) 1.2 施密特触发器电路 (1) 2 施密特原理图输入 (3) 2.1 建立设计库 (3) 2.2 电路原理图输入 (4) 3电路仿真与分析 (5) 3.1 创建symbol (5) 3.2 创建仿真电路图 (5) 3.3 电路仿真与分析 (6) 4 电路版图设计 (9) 4.1 建立pCell库版图 (9) 4.2 pCell库器件参数化 (11) 4.3 器件板图绘制 (14) 5物理验证 (17) 5.1 设计规则检查DRC (17) 5.2 LVS检查 (17) 结论 (21) 参考文献 (22) IV VHDL与集成电路CAD 实验四十二简单逻辑电路设计与仿真 验项目名称：简单逻辑电路设计与仿真 实验项目性质：普通实验 所属课程名称：VHDL与集成电路CAD 实验计划学时：2学时 一．实验目的 1.学习并掌握MAX+PLUSⅡ的基本操作； 2.学习在MAX+PLUSⅡ下设计简单逻辑电路与功能仿真的方法。 二．实验要求 1.MAX+PLUSⅡ使用的相关内容； 2.阅读并熟悉本次实验的内容； 3.用图形输入方式完成电路设计； 4.分析器件的延时特性。 三．实验主要仪器设备和材料 1.PC机。 2.MAX+PLUSⅡ软件。 四．实验内容及参考实验步骤 1．用D触发器设计一个4进制加法计数器并进行功能仿真。 (1)开机，进入MAX+PLUSⅡ系统。 (2)点击File菜单Project子菜单之Name项，出现Project Name 对话框。为当 前的实验选择恰当的路径并创建项目名称(注意MAX+PLUSⅡ不识别中文 路径)。 (3)点击File菜单之New项，出现对话框，选择Graphic Editor File输入方式。 出现图形编辑窗口（注意界面发生了一定变化）。 (4)双击空白编辑区，出现Enter Symbol 对话框（或点击Symbol 菜单Enter Symbol项）从Symbol Libraries项中选择mf子目录（双击），然后在 Symbol File 中选择7474元件（双D触发器）；在prim子目录中选择电源 vcc、输入脚input 和输出引脚output。（或直接在Symbol Name 中输入所 需元件的名称回车亦可）。 (5)在图形编辑窗口中的左侧点击连线按钮(draws a horizontal or vertical line)， 并完成对电路的连线。各元件布置在合适的位置上（参考电路如图1）。 (6)在引脚的PIN_NAME处左键双击使之变黑，键入引脚名称。 (7)点击File菜单Project子菜单之set project to current file，也可点击工具栏中 施密特触发器原理图解详细分析 重要特性：施密特触发器具有如下特性：输入电压有两个阀值VL、VH，VL 施密特触发器通常用作缓冲器消除输入端的干扰。 施密特波形图 施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。 门电路有一个阈值电压，当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。 它是一种阈值开关电路，具有突变输入——输出特性的门电路。这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起的输出电压的改变。 利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。输入的信号只要幅度大于vt+，即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。 当输入电压由低向高增加，到达V+时，输出电压发生突变，而输入电 压Vi由高变低，到达V-，输出电压发生突变，因而出现输出电压变化滞后的现象，可以看出对于要求一定延迟启动的电路，它是特别适用的. 从传感器得到的矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。当传输线上的电容较大时，波形的上升沿将明显变坏；当传输线较长，而且接受端的阻抗与传输 科技学院 《模拟电子技术》课程设计 题目简易门铃 学生梦蔚 专业班级11级电科一班 学号201131002 院（系）电气工程学院 指导教师月英 完成时间 2013年5月16日 目录 1 课程设计的目的 (1) 2 课程设计的任务与要求 (1) 3 实验设计方案及论证 (1) 3.1方案一 (1) 3.2方案二 (2) 3.3两种方案的比较 (3) 4 设计原理及功能说明 (4) 5硬件的制作与调试 (6) 6 总结 (12) 参考文献 (13) 附录1：总体电路原理图 (14) 附录2：元器件清单 (15) 1 课程设计的目的 ?通过该项目的学习，学生应当能够读懂项目任务书，看懂任务书中的电路原理图，分析电路工作原理，根据项目实训评价明确制考核要求和评分标准。 ?能熟练运用万用表检测各元器件的质量。 ?能熟练使用各焊接工具按照电路原理较长和工艺要求完成电路的连接。 ?熟练运用电子测量工具完成电路的调试和故障的排除。 ?具备一定的团队合作开发能力。 2 课程设计的任务与要求 ?设计一个门铃电路，两端接6v的电压，设置一个按钮开关，当按下开关时发出门铃在任听觉围的“铃”声，松开开关，则声音消失。 ?其中先设计出电路图，再通过电路图演示软件演示出其可用性，最后进行实际操作进行电路元件的选择与焊接。 ?要求用部中断实现，当按下门铃时，门铃发出响声，直到释放。 3 实验设计方案及论证 3.1 方案一 图3-1 原理图 电路原理： 由VT1、VT2及相关元件组成多谐振荡器，用以控制两种音调转换，由VT3、VT4等组成音频振荡器，当VT2导通时，相当于R1与R2并联，这时产生一种音调，当VT2截止时，只有R1参与音频振荡器工作，因此产生的是另外一种声音,电路中的R1、R2和C5的值决定了音调的高低当按下门铃开关后，门铃便会交替产生二种不同音调的声音。 3.2 方案二 CD4047BE 单稳态触发器原理及应用 多谐振荡器是一种自激振荡电路。因为没有稳定的工作状态，多谐振荡器也称为无稳态电路。具体地说，如果一开始多谐振荡器处于0状态，那么它于0状态停留一段时间后将自动转入1状态，于1状态停留一段时间后又将自动转入0状态，如此周而复始，输出矩形波。 图6.4.1对称式多谐振荡器电路 对称式多谐振荡器是一个正反馈振荡电路[图6.4.1，]。和是两个反相器，和是两个耦合电容，和是两个反馈电阻。只要恰当地选取反馈电阻的阻值，就可以使反相器的静态工作点位于电压传输特性的转折区。上电时，电容器两端的电压和均为0。假设某种扰动使有微小的正跳变，那么经过一个正反馈过程，迅速跳变为，迅速跳变为，迅速跳变为，迅速跳变为，电路进入第一个暂稳态。电容和开始充电。的充电电流方向与参考方向相同， 正向增加；的充电电流方向与参考方向相反，负向增加。随着的正向增加，从逐渐上升；随着的负向增加，从逐渐下降。因为经和两条支路充电而经一条支路充电，所以充电速度较快，上升到时还没有下降到。上升到使跳变为。理论上，向下跳变，也将向下跳变。考虑到输入端钳位二极管的影响，最多跳变到。下降到使跳变为，这又使从向上跳变，即变成，电路进入第二个暂稳态。经一条支路反向充电（实际上先放电再 反向充电），逐渐下降。经和两条支路反向充电（实际上先放电再反向充电），逐渐 上升。的上升速度大于的下降速度。当上升到时，电路又进入第一个暂稳态。此后，电路 将于两个暂稳态之间来回振荡。 非对称式多谐振荡器是对称式多谐振荡器的简化形式[图6.4.6]。这个电路只有一个反馈电阻和一个耦合电容。反馈电阻使的静态工作点位于电压传输特性的转折区，就是说，静态时，的输入电 平约等于，的输出电平也约等于。因为的输出就是的输入，所以静态时也被迫工 作于电压传输特性的转折区。 图6.4.6非对称是多谐振荡器电路 环形振荡器[图6.4.10]不是正反馈电路，而是一个具有延迟环节的负反馈电路。 图6.4.10最简单的环形振荡器 四输入与非门课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: CMOS四输入与非门电路设计 初始条件： 计算机、ORCAD软件、L-EDIT软件 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：2周 2、技术要求： （1）学习ORCAD软件、L-EDIT软件。 （2）设计一个CMOS四输入与非门电路。 （3）利用ORCAD软件、L-EDIT软件对该电路进行系统设计、电路设计和版图设计，并进行相应的设计、模拟和仿真工作。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 2013.11.22布置课程设计任务、选题；讲解课程设计具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课程设计答疑事项。 2013.11.25-11.27学习ORCAD软件、L-EDIT软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。 2013.11.28-12.5对CMOS四输入与非门电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2013.12.6 提交课程设计报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 摘要........................................................................ I Abstract ................................................................... II 1 绪论 (1) 2 设计内容及要求 (2) 2.1 设计的目的及主要任务 (2) 2.2 设计思想 (2) 3软件介绍 (3) 3.1 OrCAD简介 (3) 3.2 L-Edit简介 (4) 4 COMS四输入与非门电路介绍 (5) 4.1 COMS四输入与非门电路组成 (5) 4.2 四输入与非门电路真值表 (6) 5 Cadence中四输入与非门电路的设计 (7) 5.1 四输入与非门电路原理图的绘制 (7) 5.2 四输入与非门电路的仿真 (8) 6 L-EDIT中四输入与非门电路版图的设计 (10) 6.1 版图设计的基本知识 (10) 6.2 基本MOS单元的绘制 (11) 6.3 COMS四输入与非门的版图设计 (13) 7课程设计总结 (14) 参考文献 (15) 施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。见图6-2： 解释：当输入信号Vi减小至低于负向阀值时，输出电压Vo翻转为高电平VoH；而输入信号Vi增大至高于正向阀值时，输出电压Vo才翻转为低电平VoL。这种滞后的电压传输特性称回差特性，其值-称为回差电压。 一、用555定时器构成的施密特触发器 1.电路组成: 将555定时器的阀值输入端Vi1（6脚）、触发输入端Vi2（2脚）相连作为输入端Vi，由Vo（3脚）或Vo’（7脚）挂接上拉电阻Rl及电源VDD作为输出端，便构成了如图6-3所示的施密特触发器电路。 2.工作原理：如图所示，输入信号Vi，对应的输出信号为Vo，假设未接控制输入Vm 。 ①当Vi=0V时，即Vi1<2/3Vcc、Vi2<1/3Vcc,此时Vo=1。以后Vi逐渐上升,只要不高于阀值电压(2/3Vcc),输出Vo维持1不变。 ②当Vi上升至高于阀值电压（2/3Vcc）时，则Vi1>2/3Vcc、Vi2>1/3Vcc，此时定时器状态翻转为0，输出Vo=0，此后Vi继续上升，然后下降，只要不低于触发电位（1/3Vcc），输出维持0不变。 ③当Vi继续下降，一旦低于触发电位（1/3Vcc）后，Vi1<2/3Vcc、Vi2<1/3Vcc，定时器状态翻转为1，输出Vo=1。 总结：未考虑外接控制输入Vm时，正负向阀值电压=2/3Vcc、=1/3Vcc，回差电压△ V=1/3Vcc。若考虑Vm，则正负向阀值电压=Vm、=1/2Vm，回差电压△V=1/2Vm。由此，通过调节外加电压Vm可改变施密特触发器的回差电压特性，从而改变输出脉冲的宽度。 二、施密特触发器的应用举例 1.波形变换： 施密特触发器可用以将模拟信号波形转换成矩形波，如图6-4所示将正弦波信号同相转换成矩形波的例子，输出脉冲宽度tpo可通过回差电压加以调节。 2.波形整形 若数字信号在传输过程中受到干扰变成如图6-5（a)所示的不规则波形， 集成电路设计实习Integrated Circuits Design Labs I t t d Ci it D i L b 单元实验一（第二次课） 基本门电路设计－－版图设计 2006-2007 Institute of Microelectronics Peking University 实验目的及时间安排 z内容一： z掌握基本门电路的版图设计 z熟悉Cadence版图设计、版图验证工具的使用 z内容二： z完成2与非门的设计，包括原理图输入、电路仿真、版图设计、版图 验证 Institute of Microelectronics, Peking University集成电路设计实习－单元实验一Page2 1. 版图图层 z本课程中使用CSMC双硅三铝混合信号工艺，主要的设计层包括 z TB：tub，n阱，作为pmos器件衬底 z TO：Thin Oxide，有源区，作为mos的源漏区 Thin Oxide z GT：gate，多晶硅1，作为mos栅极 z SP：P＋注入区 z SN：N＋注入区 z W1：接触孔，金属1到多晶硅和有源区的接触孔 z A1：铝1，第一层金属 z W2：通孔1，金属1和金属2的接触孔 z A2：铝2，第二层金属 z W3：通孔2，金属2和金属3的接触孔 z CP：bond pad，pad开孔 z IM：第二层多晶硅电阻阻挡层 z PC：poly Cap，用作多晶硅电容上极板和多晶硅电阻的第二层多晶硅 l C z PT：p tub，p阱，作为nmos器件衬底 z详细的工艺信息请参考设计规则（在CSMC05MS/docs目录下） Institute of Microelectronics, Peking University集成电路设计实习－单元实验一Page3 课程设计任务书 学生班级：学生姓名：学号 设计名称：应用555定时器组成施密特触发器 起止日期：指导教师： 摘要 施密特触发器是一种用途十分广泛的脉冲单元电路。利用它所具有的电位触发特性，可以进行脉冲整形，把边沿不够规则的脉冲整形为边沿陡峭的矩形脉冲(图4)；通过它可以进行波形变换，把正弦波变换成矩形波；另一个重要用途就是进行信号幅度鉴别，只要信号幅度达到某一设定值，触发器就翻转，所以常称它为鉴幅器。用施密特触发器还能组成多谐振荡器和单稳态触发器。施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。为此，同学们通过书籍查阅了解到有多种方法可以组成施密特触发器，然后通过比较各种方案后，用555定时器组成施密特触发器，并通过去实验室实验和老师的指导了解到⑴施密特触发器有两个稳定状态，其维持和转换完全取决于输入电压的大小。⑵电压传输特性特殊，有两个不同的阈值电压（正向阈值电压和负向阈值电压。⑶状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡峭的矩形脉冲 关键词：施密特触发器，555定时器，阈值电压。 目录 一：绪论 (4) 二：555定时器组成施密特触发器 2.1设计任务、要求及目的 (5) 2.2 555定时器 (5) 2.3 设计施密特触发器的方案 (7) 2.4 主要参数 (8) 2.5 制作原理图 (8) 2.6制作PCB版 (9) 2.6.1 制作步骤 2.6.2 制作过程中遇到的问题、原因及解决办法 三：结论 (10) 四：参考文献 (11) 五：附录 (11)简单电路设计设计大全
施密特触发器工作原理
施密特触发器和比较器的区别
简易门铃电路设计
正反相施密特触发器电路的工作原理详解
施密特触发器原理简介
斯密特触发器
数字钟的设计与仿真
第5章 电路级设计与仿真
电子电路设计与仿真工具
全定制施密特触发器汇总
简单逻辑电路设计与仿真
施密特触发器和比较器的区别
模电课程设计简易门铃
(最新经营)单稳态触发器与施密特触发器原理及应用
电路四输入与非门设计 - 副本
用555定时器构成的施密特触发器[新版].doc
1.2基本门电路设计-版图绘制
应用555定时器组成施密特触发器