实验二 触发器实现波形整形及脉冲延时的研究演示幻灯片

1,实验二触发器实现波形整形及脉冲延时的研究-2,2,内容纲要,1.实验目的,2.实验原理,3.实验内容,4.实验要求,3,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,4,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,5,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,6,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,7,（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,8,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。,9,一、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=(35)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，=RC，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。,10,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。,11,当0tt1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,12,当t1tt2时：t=t1时：Vin，Vi，Va，Vb，Vc。此时，G1关，G2开。即使Vin回到高，Vc低仍将维持。t1tt2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,13,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,14,R=(100-600)欧;C3=4700PTW=(0.71.3)RC3=(0.32-3.6)*106S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,15,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,16,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,17,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=KCX1RX1决定从触发信号(Ui)有效到灯亮的时间。tW2=KCX2RX2决定灯亮的时间。,2、实验原理,18,实验底板介绍,注意电源的连接,2、实验原理,19,（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,20,（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,21,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,22,1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,3、实验内容,