实验一 触发器实现波形整形

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验一 触发器实现波形整形 及脉冲延时的研究,一、实验目的,1,掌握使用集成门电路构成施密特触发器和单稳态触发器的基本方法。,2,掌握集成施密特触发器在波形整形电路中的作用。,3,掌握集成单稳触发器在脉冲延时电路中的作用。,二、实验原理及内容,1,、施密特触发器,（,1,）双稳态电路的特点,电路具有两个稳定状态：,无外触发信号时，电路保持固有的稳定状态,外加触发信号时，电路才由一个稳定状态转,换到 一稳定状态。,（,2,）工作原理,触发信号不是脉冲触发，而是电位（连续波）,触发。当输入信号达到某一定电压值时，输出,电压会发生突变。,（,3,）应用,波形变换（将正弦波、三角波变换为矩形波）,消除干扰,脉冲幅度鉴别,CMOS,门电路组成的施密特触发器,电路中两个,CMOS,反相器串联，分压电阻,RW1,和,R4,将,输出端的电压反馈到输入端，对电路产生影响。,图,3.34 CMOS,反相器组成的施密特触发器及其逻辑符号,电路中,G1,和,G2,两个,CMOS,反相器可用,CD4069,代替,其引脚图如图 。,由,6,反相器,构成,图,3.35 CD4069,引脚图,补充数字逻辑信号的几个专业术语（书,p35,）,CMOS,反相器的阈值电压,V,th,V,DD,/2,R,W1,应小于,R,4,，电路参数如下：,正向阈值电压,负向阈值电压,回差电压,V,T,=,V,T,+,- V,T-, 2(R,W1,/R,4,),V,th,改变,R,W1,和,R,4,的值可以改变,V,T+,和,V,T-,本实验中：,V,T+,为（,2.5v4.775v,）,V,T-,为（,0.225v2.5v,）,集成施密特触发器,CD40106,图,3.37 CD40106,的引脚图及功能框图,表,3.11 CD40106,阈值数值,图,3.38 CD40106,测试电路,V=,（,10k/16.8k) x 5v =3v,说明,CD4016,的输入信号是叠加在,3v,的直流电平上。,V,第一次实验任务,（,1,）实现图,3.34,所示,CMOS,门电路组成的施密特触发器。输入端接,2KHZ,、,V,p-p,=10v,（带载实测）的三角波信号，改变,R,W1,的值，用双踪示波器观测,两组,U,i,和,U,o,的波形变化情况（测量时将两个波形的参考点调至重合），,画出输入输出波形并标出,V,T+,及,V,T-,。,讨论并说明,RW1,的改变与输出变化的关系。,（,2,）用,CD40106,实现图,3.38,所示集成施密特触发器整形电路。输入端,V,in,接,2KHZ,的正弦波， 按表,3.13,中所给不同幅度的输入情况，观测输出,V,out,，,并将输出结果填入表,3.13,中。讨论并说明输入信号幅度的改变与输出变化的关系。,2,、单稳态触发器,单稳态触发器只有一个稳定的状态。这个稳定,状态要么是,0,，要么是,1,。,（,1,）特点：,在没有受到外界触发脉冲作用的情况下，单稳态触发器保持在稳态；,外加触发脉冲时，从这个稳定状态转换到另一个暂稳状态,由于电路中,RC,延时环节的作用，暂稳态不能长保持,经过一段时间,(,t,W,),后，电路会自动返回到稳态。暂稳态,的持续时间仅取与,RC,参数值有关。,门电路组成的单稳态触发器,MSI,集成单稳态触发器,不可重复触发,单稳态触发器,可重复触发,单稳态触发器,用,555,定时器组成的单稳态触发器,按电路形式不同,(2),单稳态触发器的,分类,工作特点划分,（,3,）用与非门组成的单稳态触发器,微分型单稳态触发器,图,3.40,微分型单稳态触发器,图,3.42,74LS00,引脚图,主要构成：,两个,TTL,与非门；,C,2,和,R,5,构成输入微分电路，作用是将输入的矩形脉冲微分成尖脉冲，用以触发单稳态电路；,R=,（,R,6,+R,W2,）和,C,3,构成微分定时电路，用以调节,t,w,，,t,w, (0.7-1.3)RC3,。,t,1,t,2,0t2K(,开门电阻），相当于门,1,输入高电平（,V,i,为高,），所以门,1,导通，,Va,为低,。,又因为,R0.7K,（关门电阻），相当于门,2,输入低电平（,V,b,为低,），所以门,2,截止，,Vc,为高,。,t,1,t,2,2. t=t,1,时,门,1,由导通转换为截止，,Va,由低电平突跳到高电平，,Vb,也跃升到高电平，使门,2,由截止转为导通，,Vc,为低，电路进入暂稳状态。,t,1,t,2,t,1,t1,后，电容,C3,开始放电。,当,Vb,下降到,Vth,时，门,2,截止，,Vc,为高。电路自动返回到门,1,导通,(,Va,为低）、门,2,截止的稳态。,tt,2,后,C3,开始充电，形成恢复期。电路,回到起始稳定状态。,t,1,t,2,图,3.41,微分型单稳态触发器波形,采用负脉冲触发,积分型单稳态触发器,图,3.43,积分型单稳态触发器,图,3.44,波形图,（,4,）单稳态触发器的应用,1.,定时,该电路可用于频率计,2.,延时,第二次实验任务,（,1,） 用与非门构成图,3.40,所示的微分型单稳态触发器，输入接,20KHZ TTL,信号，改变,R,W2,用双踪示波器观测,V,in,和,V,i,V,a,V,b,V,c,V,Out,的波形变化情况并画出波形图（标出周期、幅度及脉宽）。,（,2,）用与非门构成图,3.43,所示的积分型单稳态触发器,输入接,20KHZ TTL,信号，改变,R,W3,用双踪示波器观测,V,in,和,V,i,V,a,V,b,V,c,V,Out,的波形变化情况。,（,4,）集成单稳态触发器,不可重复触发,：在暂稳态期间不受触发脉冲的影响。,可重复触发：,在暂稳态期间如有触发脉冲作用，电路会重新,被触发，使暂稳态继续延迟一个,t,d,时间,。,不可重复触发的集成单稳触发器,CD4098,CD4098,可以构成脉冲时序电路,单稳态的延时作用常被应用于时序控制。,第三次实验任务,（,1,）设计任务：,通过分析,CD4098,组成的延时电路设计一个延时灯电路，可通过触摸按钮打开指示灯，延时一定时间后使指使灯灭并且延时时间在,10,秒内连续可调。,（,2,）设计要求：,写出实验步骤和测试方法；,分析、总结实验结果。,