實驗一 觸發(fā)器實現(xiàn)波形整形

實驗一觸發(fā)器實現(xiàn)波形整形及脈沖延時的研究 一 實驗?zāi)康? 掌握使用集成門電路構(gòu)成施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的基本方法 2 掌握集成施密特觸發(fā)器在波形整形電路中的作用 3 掌握集成單穩(wěn)觸發(fā)器在脈沖延時電路中的作用 二 實驗原理及內(nèi)容 1 施密特觸發(fā)器 1 雙穩(wěn)態(tài)電路的特點電路具有兩個穩(wěn)定狀態(tài) 無外觸發(fā)信號時 電路保持固有的穩(wěn)定狀態(tài)外加觸發(fā)信號時 電路才由一個穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到一穩(wěn)定狀態(tài) 2 工作原理觸發(fā)信號不是脈沖觸發(fā) 而是電位 連續(xù)波 觸發(fā) 當(dāng)輸入信號達(dá)到某一定電壓值時 輸出電壓會發(fā)生突變 3 應(yīng)用波形變換 將正弦波 三角波變換為矩形波 消除干擾脈沖幅度鑒別 CMOS門電路組成的施密特觸發(fā)器 電路中兩個CMOS反相器串聯(lián) 分壓電阻RW1和R4將輸出端的電壓反饋到輸入端 對電路產(chǎn)生影響 圖3 34CMOS反相器組成的施密特觸發(fā)器及其邏輯符號 電路中G1和G2兩個CMOS反相器可用CD4069代替 其引腳圖如圖 由6反相器構(gòu)成 圖3 35CD4069引腳圖 補(bǔ)充數(shù)字邏輯信號的幾個專業(yè)術(shù)語 書p35 CMOS反相器的閾值電壓Vth VDD 2RW1應(yīng)小于R4 電路參數(shù)如下 正向閾值電壓 負(fù)向閾值電壓 回差電壓 VT VT VT 2 RW1 R4 Vth 改變RW1和R4的值可以改變VT 和VT 本實驗中 VT 為 2 5v 4 775v VT 為 0 225v 2 5v 集成施密特觸發(fā)器CD40106 圖3 37CD40106的引腳圖及功能框圖 表3 11CD40106閾值數(shù)值 圖3 38CD40106測試電路 V 10k 16 8k x5v 3v 說明CD4016的輸入信號是疊加在3v的直流電平上 V 第一次實驗任務(wù) 1 實現(xiàn)圖3 34所示CMOS門電路組成的施密特觸發(fā)器 輸入端接2KHZ Vp p 10v 帶載實測 的三角波信號 改變RW1的值 用雙蹤示波器觀測兩組Ui和Uo的波形變化情況 測量時將兩個波形的參考點調(diào)至重合 畫出輸入輸出波形并標(biāo)出VT 及VT 討論并說明RW1的改變與輸出變化的關(guān)系 2 用CD40106實現(xiàn)圖3 38所示集成施密特觸發(fā)器整形電路 輸入端Vin接2KHZ的正弦波 按表3 13中所給不同幅度的輸入情況 觀測輸出Vout 并將輸出結(jié)果填入表3 13中 討論并說明輸入信號幅度的改變與輸出變化的關(guān)系 2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個穩(wěn)定的狀態(tài) 這個穩(wěn)定狀態(tài)要么是0 要么是1 1 特點 在沒有受到外界觸發(fā)脈沖作用的情況下 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器保持在穩(wěn)態(tài) 外加觸發(fā)脈沖時 從這個穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個暫穩(wěn)狀態(tài)由于電路中RC延時環(huán)節(jié)的作用 暫穩(wěn)態(tài)不能長保持 經(jīng)過一段時間 tW 后 電路會自動返回到穩(wěn)態(tài) 暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間僅取與RC參數(shù)值有關(guān) 門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 MSI集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 用555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 按電路形式不同 2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的分類 工作特點劃分 3 用與非門組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 圖3 40微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 圖3 4274LS00引腳圖 主要構(gòu)成 兩個TTL與非門 C2和R5構(gòu)成輸入微分電路 作用是將輸入的矩形脈沖微分成尖脈沖 用以觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路 R R6 RW2 和C3構(gòu)成微分定時電路 用以調(diào)節(jié)tw tw 0 7 1 3 RC3 t1 t2 02K 開門電阻 相當(dāng)于門1輸入高電平 Vi 為高 所以門1導(dǎo)通 Va為低 又因為R 0 7K 關(guān)門電阻 相當(dāng)于門2輸入低電平 Vb為低 所以門2截止 Vc為高 t1 t2 2 t t1時門1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)換為截止 Va由低電平突跳到高電平 Vb也躍升到高電平 使門2由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通 Vc為低 電路進(jìn)入暫穩(wěn)狀態(tài) t1 t2 t1t1后 電容C3開始放電 當(dāng)Vb下降到Vth時 門2截止 Vc為高 電路自動返回到門1導(dǎo)通 Va為低 門2截止的穩(wěn)態(tài) t t2后C3開始充電 形成恢復(fù)期 電路回到起始穩(wěn)定狀態(tài) t1 t2 圖3 41微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形 采用負(fù)脈沖觸發(fā) 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 圖3 43積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 圖3 44波形圖 4 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用 1 定時 該電路可用于頻率計 2 延時 第二次實驗任務(wù) 1 用與非門構(gòu)成圖3 40所示的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 輸入接20KHZTTL信號 改變RW2 用雙蹤示波器觀測Vin和Vi Va Vb Vc VOut的波形變化情況并畫出波形圖 標(biāo)出周期 幅度及脈寬 2 用與非門構(gòu)成圖3 43所示的積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 輸入接20KHZTTL信號 改變RW3 用雙蹤示波器觀測Vin和Vi Va Vb Vc VOut的波形變化情況 4 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 不可重復(fù)觸發(fā) 在暫穩(wěn)態(tài)期間不受觸發(fā)脈沖的影響 可重復(fù)觸發(fā) 在暫穩(wěn)態(tài)期間如有觸發(fā)脈沖作用 電路會重新被觸發(fā) 使暫穩(wěn)態(tài)繼續(xù)延遲一個td時間 不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)觸發(fā)器CD4098 CD4098可以構(gòu)成脈沖時序電路 單穩(wěn)態(tài)的延時作用常被應(yīng)用于時序控制 第三次