实验二触发器实现波形整形及脉冲延时的研究

1、关于实验二触发器实现波形整形及脉冲延时的研究第1页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三内容纲要1.实验目的2. 实验原理3. 实验内容4. 实验要求第2页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三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、实验目的第3页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三工作特点：、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

2、，与触发脉冲无关。单稳触发器2、实验原理第4页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三 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、实验原理第5页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三脉冲延时: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、实验原理第6页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三（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 C

3、3 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、实验原理第7页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三微分电路与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。 第8页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三一、R

4、C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。第9页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三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.

5、2 tp； 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。RC微分电路第10页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三当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。 t1t2VTHVTH2、实验原理第11页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三当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。t1 t t2时：电容C3充电，

6、Vb下降，但仍高于VTH，故Vc仍为低。电路处于暂稳态。 t1t2VTHVTH2、实验原理第12页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三当t=t2时： Vb下降至VTH， G2关闭，Vc为高。 C3电容放电，进入恢复期。t1t2VTHVTH2、实验原理第13页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三 R=(100-600)欧;C3=4700PTW=(0.71.3)RC3 =(0.32-3.6) *10 6 S单稳态触发器主要有4个参数：输出脉冲宽度t w、输出脉冲幅度v m、恢复时间t re和分辩时间td。 微分型单稳态触发器波形图t1t2VTHVTH2、实验

7、原理第14页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三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、实验原理第15页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三集成单稳态触发器CD4098逻辑功能输入输出功能+TR-TRREQ 11上升沿触发 01Q触发沿无效 11Q触发沿无效01下降沿触发XX001复位为初态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、实验原理第16页，共25页，2

8、022年，5月20日，22点10分，星期三tw1tw2CD4098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、实验原理第17页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三实验底板介绍注意电源的连接2、实验原理第18页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三（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5kHz TTL信

9、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、实验内容第19页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三（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5kHz TTL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。 t1t2VTHVTH3、实验内容第20页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三注意事项、测试VTH 时，应测试Vc上升沿对应的Vb值，而不是Vb拐点值t1t2VTHVTH3、实验内容第21页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三1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、实验内容第22页，共25页，2022年，5月20日，22点10分，星期三4、实验要求1、按要求完成原始数据记录2、回答实验课后思考题3、总结实验结