实验二 触发器实现波形整形及脉冲延时的研究—2

实验二触发器实现波形整形及脉冲延时的研究 2 内容纲要 1 实验目的 2 实验原理 3 实验内容 4 实验要求 掌握使用集成门电路构成单稳态触发器的基本方法 掌握集成单稳触发器在脉冲延时电路中的作用 1 实验目的 工作特点 单稳态触发器只有一个稳定的状态 另一个状态称为暂稳态 在触发脉冲的作用下 能从稳态翻转到暂稳态 在暂稳态维持一段时间后 再自动返回稳态 暂稳态维持时间的长短仅仅取决于单稳触发器电路本身的参数 与触发脉冲无关 单稳触发器 2 实验原理 单稳态触发器广泛应用于脉冲整形 延时和定时的电路中 脉冲整形 把不规则的波形转换成宽度 幅度都相等的波形 2 实验原理 脉冲延时 把输入信号延迟一定时间后输出 脉冲定时 输出窄脉冲的时间是单稳输出脉冲UO的宽度tW 2 实验原理 1 用与非门组成的单稳态触发器 微分型单稳态触发器 如图所示 负脉冲触发 C2和R5构成输入微分电路 另外 R R6 RW2 和C3构成微分定时电路 利用与非门做开关 依靠定时元件RC的充放电来控制与非门的开启和关闭 2 实验原理 微分电路与RC耦合电路 微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波 即只有输入波形发生突变的瞬间才有输出 而对恒定部分则没有输出 输出的尖脉冲波形的宽度与R C有关 即电路的时间常数 R C越小 尖脉冲波形越尖 反之则宽 此电路的R C必须远远少于输入波形的宽度 否则就失去了波形变换的作用 变为一般的RC耦合电路了 一般R C少于或等于输入波形宽度的1 10就可以了 一 RC电路的过渡过程 由于C两端电压不能突变 所以在充 放电时必须经历一个过渡过程 实验证明 当t 0 7 时 充电电压为VG的一半 放电电压为电容器两端电压VC的一半 当t 3 5 时 充放电过程基本结束 结论 充放电时电容两端电压 电流呈指数规律变化 充放电的速度与时间常数 有关 R C 单位为s 越大 充放电越慢 越小 充放电越快 RC电路的主要应用 波形变换 常用电路有微分电路 积分电路 RC微分电路 2 电路特点 1 输出信号取自RC电路中的电阻R两端 即vO vR 2 时间常数 tp 通常取 0 2tp tp为输入信号脉宽 1 电路组成 3 电路功能将矩形波变换成尖峰波 检出电路的变化量 当0 t t1时 输入端无信号触发或触发输入Vin为高 合理选择电路元件参数有V 高于VTH Va为低 Vb低于VTH Vc为高 G1开 G2关 电路处于稳定状态 2 实验原理 当t1 t t2时 t t1时 Vin V i Va Vb Vc 此时 G1关 G2开 即使Vin回到高 Vc低仍将维持 t1 t t2时 电容C3充电 Vb下降 但仍高于VTH 故Vc仍为低 电路处于暂稳态 2 实验原理 当t t2时 Vb下降至VTH G2关闭 Vc为高 C3电容放电 进入恢复期 2 实验原理 R 100 600 欧 C3 4700PTW 0 7 1 3 RC3 0 32 3 6 10 6S单稳态触发器主要有4个参数 输出脉冲宽度tw 输出脉冲幅度vm 恢复时间tre和分辩时间td 微分型单稳态触发器波形图 2 实验原理 集成单稳态触发器有两种类型 可重复触发和不可重复触发 2 集成单稳态触发器 不可重复触发触发进入暂稳态时 再加触发脉冲无效 可重复触发触发进入暂稳态时 再次触发效 输出脉冲可再维持一个脉宽 2 实验原理 集成单稳态触发器CD4098逻辑功能 CD4098是一片双单稳态触发器 每个触发器均可单独设置为上升沿触发或下降沿触发 2 实验原理 CD4098实现脉冲延时的原理图 电路第一个单稳态设成上升沿触发 第二个单稳态设成下降沿触发 tWI K CX1 RX1决定从触发信号 Ui 有效到灯亮的时间 tW2 K CX2 RX2决定灯亮的时间 2 实验原理 实验底板介绍 注意电源的连接 2 实验原理 1 输入Vin接TTL信号 当输入信号频率分别为100kHz和5kHz时 观察输入微分电路的输出Vi 和输入的关系 得出结论 2 当输入Vin接5kHzTTL信号 用双踪示波器观测并测试Vin和Vi Va Vb Vc Vout的波形 3 通过改变RW2 测试此电路输出Vout中暂稳态的最大及最小定时时间twmin和twmax 3 实验内容 1 输入Vin接TTL信号 当输入信号频率分别为100kHz和5kHz时 观察输入微分电路的输出Vi 和输入的关系 得出结论 2 当输入Vin接5kHzTTL信号 用双踪示波器观测并测试Vin和Vi Va Vb Vc Vout的波形 3 通过改变RW2 测试此电路输出Vout中暂稳态的最大及最小定时时间twmin和twmax 3 实验内容 注意事项 测试VTH时 应测试Vc上升沿对应的Vb值 而不是Vb拐点值 3 实验内容 1 设计任务 1 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 趣味实验