实验十七波形产生及单稳态触发器

1、实验十七实验十七 波形产生与单稳态触发器波形产生与单稳态触发器一、实验目的一、实验目的 1.熟悉多谐振荡器的电路特点及振荡频率估算方法。熟悉多谐振荡器的电路特点及振荡频率估算方法。 2.掌握单稳态触发器的使用。掌握单稳态触发器的使用。二、实验设备及器件二、实验设备及器件 1.双踪示波器双踪示波器 1台台 2.现代电子技术实验台现代电子技术实验台 1套套 器件：器件： 74LS00 二输入端四与非门二输入端四与非门 1 片片 (A13-A14) 74LS04 TTL六反相器六反相器 1 片片 (A25) CD4069 COMS六反相器六反相器 1 片片 (A23) 电位器电位器10K 1 只只

2、电阻电阻110、220 各各1只只 电容电容0.1微法、微法、1微法、微法、4.7微法微法 各各1只只二、实验原理二、实验原理 多谐振荡器是一种自激振荡电路，接通电源后无需外接多谐振荡器是一种自激振荡电路，接通电源后无需外接触发信号就能产生一定频率和幅值的矩形脉冲或方波，又称触发信号就能产生一定频率和幅值的矩形脉冲或方波，又称为无稳态电路。为无稳态电路。 实验十七实验十七 波形产生与单稳态触发器波形产生与单稳态触发器 1、用、用 CMOS 非门组成多谐振荡器非门组成多谐振荡器 设电路的初态为设电路的初态为 v O1 =1, v O2 =0 ，这种状态下不可能持久，这种状态下不可能持久维持，因为

3、维持，因为 v O1 的高电平必然通过的高电平必然通过 v O1 R C v O2 向向 C 充电，使充电，使 v I1 不断上升，当不断上升，当 v I1 V T 时，时， G 1 输出低电输出低电平，平， G 2 输出高电平，即输出高电平，即 v O1 =0 ， v O2 =1 。这个状态也不。这个状态也不能持久，因为能持久，因为 v O2 的高电平必然通过的高电平必然通过 v O2 C R v O1 使电容使电容 C 放电，使放电，使 v I1 逐步减少，当逐步减少，当 v I1 V T 时，时， G 1 输出高电平，即又回到输出高电平，即又回到 v O1 =1 ， v O2 =0 的状

4、态，周而复始的状态，周而复始产生方波。产生方波。 由两个非门和电阻，电容组成。由两个非门和电阻，电容组成。 实验十七实验十七 波形产生与单稳态触发器波形产生与单稳态触发器 振荡周期：振荡周期：T= T 1 + T 2 = 2.2 RC 其中 =RC ， v I1 （） =V DD ， v I1 （ 0 ） = 1/2V DD 同理可求得同理可求得 2. 与非门组成积分型单稳态触发器与非门组成积分型单稳态触发器实验十七实验十七 波形产生与单稳态触发器波形产生与单稳态触发器 （1）稳态：）稳态： 稳态下，稳态下，vI=0，G1、G2同时截止同时截止,v01、vA、vO均为高电平。当输均为高电平。当

5、输入正脉冲后，入正脉冲后，G1导通，导通，v01产生负跳变。由于电容产生负跳变。由于电容C上电压不能跳变，上电压不能跳变，G2导通，使导通，使vO=v01,电路进入暂稳态。电路进入暂稳态。 （2）暂稳态）暂稳态: 在暂稳态随着电容放电，当在暂稳态随着电容放电，当vA=Vth后，后，G2截止，截止，vO回到高电平，回到高电平，vA继续下降，待输入信号回到低电平时继续下降，待输入信号回到低电平时,G1又截止，又截止，v01为高电平为高电平,电电容开始充电，经过恢复时间容开始充电，经过恢复时间tre以后，电路达到稳态，以后，电路达到稳态，vA为高电平为高电平。脉冲宽度：脉冲宽度： t V0 tw 实

6、验十七实验十七 波形产生与单稳态触发器波形产生与单稳态触发器积分型单稳态触发器波形积分型单稳态触发器波形 图图3.17.1 CMOS 门构成的多谐振荡器门构成的多谐振荡器实验十七实验十七 波形产生与单稳态触发器波形产生与单稳态触发器三、实验内容及步骤三、实验内容及步骤 1. 多谐振荡器多谐振荡器（1）由）由CMOS 门构成多谐振荡器，电路取值一般门构成多谐振荡器，电路取值一般应满足应满足R1 = (210 ) R2 ，周期，周期T2.2 R2C 。 在实验台上按图在实验台上按图3.17.1 接线，并测试频率范围。接线，并测试频率范围。若若C 不变，要想输出不变，要想输出1KHz 频率频率波形，

7、计算波形，计算R2 的值并验证，的值并验证，分析误差。分析误差。 33K11010KU0表表3.17.1 多谐振荡器数据记录多谐振荡器数据记录实验十七实验十七 波形产生与单稳态触发器波形产生与单稳态触发器 fmin (Hz) fmax (Hz)f=1KHz时时R2测量值测量值 f=1KHz时时R2计算值计算值 若要实现若要实现10KHZ 100KHZ 的频率范围，选的频率范围，选用上述电路并自行设计参数，接线实验并测试。用上述电路并自行设计参数，接线实验并测试。 （2）由）由TTL 门电路构成多谐振荡器门电路构成多谐振荡器 按图按图3.17.2 接线，用示波器测量频率变化范围，接线，用示波器测

8、量频率变化范围，观测观测A、B、V0 各点波形并记录。各点波形并记录。 图图3.17.2 TTL 门电路构成多谐振荡器门电路构成多谐振荡器实验十七实验十七 波形产生与单稳态触发器波形产生与单稳态触发器10K110AB实验十七实验十七 波形产生与单稳态触发器波形产生与单稳态触发器表表3.17.2 TTL多谐振荡器数据记录多谐振荡器数据记录实验十七实验十七 波形产生与单稳态触发器波形产生与单稳态触发器2.单稳态触发器单稳态触发器（1）用一片）用一片74LS00 接成如图接成如图3.17.3 所示电路，输入脉冲用所示电路，输入脉冲用实验台上的可调连续脉冲。实验台上的可调连续脉冲。（2）选两个频率（易

9、于观察）记录）选两个频率（易于观察）记录A、B、C 各点波形。各点波形。并并用示波器用示波器测量测量输出波形宽度输出波形宽度tW，记录于表，记录于表3.17.1中。中。 图图3.17.3 单稳态触发器单稳态触发器220（3）若要改变输出波形宽度（例如增加）应如何改变）若要改变输出波形宽度（例如增加）应如何改变电路参数？用实验验证。电路参数？用实验验证。 实验十七实验十七 波形产生与单稳态触发器波形产生与单稳态触发器 表表3.17.3 单稳态触发器测试记录单稳态触发器测试记录频率频率f(HZ) R()tW (s)B点波形点波形C点波形点波形 1K 220 1K 110 2K 110注意：注意：tW是负脉冲的宽度。是负脉冲的宽度。 tW四、实验报告四、实验报告 1. 整理实验数据及波形。整理实验数据及波形。 2. 画出振荡器与单稳态触发器联调实验电路图。画出振荡器与单稳态触发器联调实验电路图。 3. 写出实验中各电路脉宽估算值，并与实验结果对照分析。写出实验中各电路脉宽估算值，