实验一 触发器实现波形整形

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 34CMOS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 35CD4069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Vth VDD 2RW1应小于R4 电路参数如下 正向阈值电压 负向阈值电压 回差电压 VT VT VT 2 RW1 R4 Vth 改变RW1和R4的值可以改变VT 和VT 本实验中 VT 为 2 5v 4 775v VT 为 0 225v 2 5v 集成施密特触发器CD40106 图3 37CD40106的引脚图及功能框图 表3 11CD40106阈值数值 图3 38CD40106测试电路 V 10k 16 8k x5v 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 Vp p 10v 带载实测 的三角波信号 改变RW1的值 用双踪示波器观测两组Ui和Uo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VT 及VT 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Vin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Vout 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 tW 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 4274LS00引脚图 主要构成 两个TTL与非门 C2和R5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 R6 RW2 和C3构成微分定时电路 用以调节tw tw 0 7 1 3 RC3 t1 t2 02K 开门电阻 相当于门1输入高电平 Vi 为高 所以门1导通 Va为低 又因为R 0 7K 关门电阻 相当于门2输入低电平 Vb为低 所以门2截止 Vc为高 t1 t2 2 t t1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 t1 t2 t1t1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 t t2后C3开始充电 形成恢复期 电路回到起始稳定状态 t1 t2 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20KHZTTL信号 改变RW2 用双踪示波器观测Vin和Vi Va Vb Vc VOut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20KHZTTL信号 改变RW3 用双踪示波器观测Vin和Vi Va Vb Vc VOut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td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