任务2 波形变换电路产生矩形脉冲信号

数字电路实训指导（含实训工单）职业教育电子信息类专业产教融合新形态教材任务二

波形变换电路产生矩形脉冲信号数字电子技术实验学习目标与工作任务学习目标掌握集成双单稳态触发器MC14528的逻辑功能。掌握集成六施密特触发器CC40106的逻辑功能。工作任务掌握MC14528和CC40106逻辑功能的测试技能。应用仿真软件搭建电路并进行验证。应用嘉立创EDA绘制印制电路板图。硬件功能测试软件仿真验证PCB设计实践基础知识：波形变换的核心电路单稳态触发器(Monostable)特点具有一个稳定状态和一个暂稳状态。工作过程外部触发后进入暂稳态，持续固定时间后自动返回稳态，输出一个固定宽度的矩形脉冲。主要应用脉冲宽度整形、脉冲延时、定时控制等。施密特触发器(Schmitt)特点具有回差特性的电平触发电路，有两个阈值电压。工作过程输入超上限阈值时输出翻转，低于下限阈值时再次翻转，回差特性提供强抗干扰能力。主要应用波形整形、电平比较、幅度鉴别等。集成芯片一：双单稳态触发器(MC14528)简介16引脚CMOS集成电路，芯片内部包含两个完全独立的高精度单稳态触发器。核心特点可重触发暂稳态期间再次触发可延长输出脉冲宽度。灵活触发独立的上升沿(+TR)和下降沿(-TR)触发端。外部定时输出脉冲宽度由外部RC电路精确控制(T≈1.1RC)。异步复位直接复位端(RESET)可随时终止输出脉冲。引脚排列图主要引脚+TR,-TR:正/负脉冲触发输入端RESET:异步复位端(高电平有效)图4-2-1

集成双单稳态触发器MC14528的引脚排列及逻辑符号集成芯片一：双单稳态触发器(MC14528)图4-2-2集成双单稳态触发器MC14528的逻辑示意图表4-2-1集成双单稳态触发器MC14528的引脚功能MC14528典型应用脉冲宽度整形将不规则输入脉冲转换为宽度固定的标准矩形脉冲，用于去除干扰、标准化信号。脉冲延时电路通过级联两个触发器，实现信号的精确延迟输出。多谐振荡器两个触发器互为触发，构成自激振荡电路，产生连续脉冲。图4-2-3利用集成双单稳态触发器MC14528构成的输出脉冲延时电路图4-2-4利用集成双单稳态触发器MC14528构成的多谐振荡器集成芯片二：六施密特触发器(CC40106)简介14引脚CMOS集成电路，内部包含六个完全独立的施密特触发器反相器。核心特点回差特性：抗干扰能力强波形整形：将缓慢信号转为矩形波高速转换：内部正反馈快速翻转主要应用波形变换（正弦波/三角波→方波）模拟与数字信号接口缓冲构成单稳态/多谐振荡器引脚排列图主要引脚1A-6A/1Y-6Y:信号输入/输出端VDD/VSS:电源正负极图4-2-5集成六施密特触发器CC40106的引脚排列及逻辑符号CC40106典型应用应用一：波形整形将非矩形波转换为标准矩形脉冲，利用施密特触发器的回差特性实现边沿陡化。应用二：多谐振荡器与RC电路配合构成自激振荡方波发生器。图4-2-6利用集成六施密特触发器CC40106将正弦波转换为方波图4-2-7利用集成六施密特触发器CC40106构成的多谐振荡器CC40106典型应用应用三：上降沿触发的单稳态触发器将触发脉冲转换为固定宽度的输出脉冲。集成6个独立触发器，可在单芯片上灵活实现多种功能，应用广泛。将触发脉冲转换为固定宽度的输出脉冲。应用四：下降沿触发的单稳态触发器图4-2-8利用集成六施密特触发器CC40106构成的上升沿触发的单稳态触发器图4-2-9利用集成六施密特触发器CC40106构成的下降沿触发的单稳态触发器技能训练：实验内容与器材实验内容测试MC14528双单稳态触发器的逻辑功能及脉冲延时、多谐振荡应用。测试CC40106六施密特触发器的波形整形、多谐振荡和单稳态应用。应用仿真软件搭建电路并验证。应用嘉立创EDA绘制PCB板图。核心器材CMOS集成电路:MC14528×1,CC40106×1实验板、导线、电阻、电容若干数字示波器(核心仪器)数字信号发生器实验步骤一：测试MC14528的脉冲延时电路任务与接线用MC14528内部两个单稳态触发器构成脉冲延时电路。第一级(延时)：上升沿触发,R1=10kΩ,C1=0.1µF。第二级(整形)：下降沿触发,R2=20kΩ,C2=0.1µF。级联：第一级反相输出连接至第二级下降沿触发端(-TR2)。功能测试双踪观测输入与输出脉冲。测量延迟时间T_Delay并与理论值对比。图4-2-3利用集成双单稳态触发器MC14528构成的输出脉冲延时电路实验步骤二：测试CC40106的波形整形功能任务目标使用CC40106中的一个施密特触发器，将输入的正弦波信号转换为稳定的方波信号。接线说明选择通道：任选一个反相器（如1A和1Y）。输入信号：正弦波经100Ω电阻接入1A。输出观测：示波器探头连接到输出端1Y。功能测试设置输入：1kHz，10Vpp正弦波。双踪观测：同时观察输入与输出波形。观察现象：输出方波边沿陡峭，幅度稳定。对比实验：减小输入幅度，体会回差特性。图4-2-6利用集成六施密特触发器CC40106将正弦波转换为方波问题探究与总结问题探究单稳态触发器的输出脉冲宽度由什么决定？它与输入触发信号的宽度和幅度有关吗？施密特触发器的“回差”特性是什么意思？它有什么实际意义？比较用门电路、MC14528和CC40106构成的多谐振荡器，它们各自有什么优缺点？实验总结学习了单稳态触发