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2.多谐振荡器
和单稳态触发器相比,多谐振荡器没有稳定状态,只有两个暂稳态,而且无须用外来触发脉冲触发,电路能自动交替翻转,使两个暂稳态轮流出现,输出矩形脉冲。
3.施密特触发器
图3-11-4图3-11-5图3-11-6
设被变换的电压us为正弦波,其正半周通过二极管D同时加到555定时器的2
脚和6脚,Ui为半波整流波形。
当ui上升到Ucc时,uo从高电平变为低电平;
当
Ui下降到1/3Ucc时,uo又从低电平变为高电平,图3-11-5示出了us、Ui、uo的波形图。
可见施密特触发器的接通电位Ut+为Ucc,断开电位Ut-为1/3Ucc,
Ut+-Ut=2/3Ucc-1/3Ucc=1/3Ucc,电压传输特性如图3-11-6所示。
三、实验设备与器件
1.EEL—08组件2.示波器3.信号源及频率计
4.EEL—07组件5.集成定时器5G1555X2
四、实验内容
(1)按图3-11-2连接实验线路,Ucc接+5V电源,输入信号ui由单次脉冲源提供,用双踪示波器观察并记录5、uc、uo波形,标出幅度与暂稳时间。
⑵将CT改为0.01,输入端送1KHz连续脉冲,观察并记录ui、uc、uo波形,标出幅
度与暂稳时间。
按图3-11-3连接实验电路。
用示波器观察并记录u。
,uo波形,标出幅度和周期。
按图3-11-4连接实验线路。
(1)输入信号us由信号源提供,予先调好us频率为1KHz,接通+Ucc(5V)电源后,逐渐加大Us幅度,并用示波器观察us波形,直至us峰峰值为5V左右。
用示波器观察并记录us、ui、uo波形,标出uo的幅度、接通电位Ut+、断开电位Ut-及回差电压U。
(2)观察电压传输特性。
4.模拟声响电路。
用两片555定时器构成两个多谐振荡,如图3-11-7所示。
调节定时元件,使振荡器I振荡频率较低,并将其输出(脚3i)接到高频振荡器II的电压控制端(脚5ii),则当振荡器I输出高电平时,振荡器II的振荡频率较低,当I输出低电平时,II的振荡频率高,从而使II的输出端(脚3ii)所接的相声器发出“嘟、嘀……”的间歇响声。
按图3-11-7接好实验线路,调换外接阻容元件,试听音响效果。
五、实验报告
1.定量画出实验所要求记录的各点波形。
2.整理实验数据,分析实验结果与理论计算结果的差异,并进行分析讨论。
六、预习要求
1.列出实验中要求的数据、波形表格。
2.在单稳电路中,若Rt=330KCt=4.7贝Utw=
Rt=330KCt=0.01则tw=
3.单稳电路的输出脉冲宽度tw大于触发信号的周期将会出现什么现象?
4.根据实验2所给的电路参数,计算多谐振荡器的
t1=t2=T=
5.施密特触发器实验中,为使uo为方波,us峰峰值至少为多少?
6.如何用示波器观察施密特触发器的电压传输特性?
注:
CC7555逻辑功能与管脚排列与5G1555相同,可互换使用。
实验十二顺序脉冲发生器
实验目的
1、熟悉集成时序脉冲分配器的使用方法及其应用
2、学习步进电动机的环形脉冲分配器的组成方法
1、脉冲分配器的作用是产生多路顺序脉冲信号,它可以由计数器和译码器组成,也可
以由环形计数器构成。
图3-12-1中CP端上的系列脉冲经N位7进制计数器和相应的泽码
器器,可以转变为2路顺序输出脉冲。
CF
亲祈味冲
图3-12-1脉冲分配器的组成
2、集成时序脉冲分配器CC4017
CC4017是按BCD计数/时序译码器组成的分配器。
其逻辑符号及引脚功能如图
3-12-2所示。
功能如表3-12-1
输入
轴rtU
CR
CO
X
I
Q.
♦
fl
T致膈小为
计畋
1
o
]
Q
K
计敞怵冲为
4
co=o
f
_oJ
CO一进位脉冲输出端
INH一禁止端
CC4017的输出波形如图
图3-12-2CC4017的逻辑符号
CP一时钟输入端CR一消除端
Q0〜Q9一计数脉冲输出端
3-12-3。
CC4017应用十分广泛,可用于十进制计数,分频,1/N计数(N=2〜10只需用一块,
N>
10可用多块器件级连)。
图3-12-4所示为由两片CC4017组成的60分频的电路。
0I231S«
78910111213*•*
f-CP/60
AABBrBCrCrCA
要求步进电机反转时,今控制端X=0,三相统组的通电顺序改为
图3-12-6所示为由三个JK触发器构成的按六拍通电方式的脉冲环形分配器,供参考。
图3-12-6六拍通电方式的脉冲环形分配器逻辑图
要使步进电机反转。
通常应加有正转脉冲输入控制和反转脉冲输入控制端。
A、B、C三相同时通电或同时断电
111和000两种状态,为此,可以给电路加
此外,由于步进电机三相绕组任何时刻都不得出现的情况,所以,脉冲分配器的三路输出不允许出现初态予置环节。
二、实验设备与器
1、CC4017逻辑功能测试
(1)参照图3-12-2(a),EN、CR接逻辑开关的输出插口。
CP按单次脉冲源,0〜9
十个输出端接至逻辑电平显示输入插口,按功能表要求操作各逻辑开关。
清零后。
连续送出
10个脉冲信号,观察十个发光二极管的显示状态,并列表记录。
(2)CP改接为1HZ连续脉冲,观察记录输出状态。
2、按图3-12-4线路接线,自拟实验方案验证60分频电路的正确性。
3、参照图3-12-6的线路,设计一个用环形分配器构成的驱动三相步进电动机可逆运
行的三相六柏环形分配器线路。
要求:
(1)环形分配器用CC4013双D触发器,CC4085与或非门组成。
(2)由于电动机三相绕组在任何时刻都不应出现同时通电同时断电情况,在设计中要做
到这一点。
(3)电路安装好后,先用手控送入CP脉冲进行调试,然后加入系列脉冲进行动态实验。
(4)整理数据、分析实验中出现的问题,作出实验报告。
五、实验预习要求
1、复习有关脉冲分配器的原理;
2、按实验任务要求,设计实验线路,并拟定实验方案及步骤。
六、实验报告
1、画出完整的实验线路;
2、总结分析实验结果。
实验十三利用集成逻辑门构成的脉冲电路
1、掌握使用集成门电路构成单稳态触发器的基本方法
2、熟悉集成单稳态触发器的逻辑功能及其使用方波
3、熟悉集成施密特触发器的性能及其应用
在数字电路中常使用矩形脉冲作为信号。
进行信息传递,或作为时钟信号用来控制和驱动电路,使各部分协调动作。
实验十三是自傲多谐振荡器,它是不需要外加信号触发的矩形波发生器。
另一类是他激多谐振荡器。
有单稳态触发器,它需要在外加触发信号的作用下输出具有一定宽度的矩形脉冲波;
有施密特触发器(整形电路),它对外加输入的正弦波等波
形进行整形。
使电路输出地形脉冲波。
1、用与非门组成单稳态触发器
利用与非门作开关,依靠定时元件RC电路的充放电来控制与非门的启闭。
单稳态电路
有微分型与积分型两大类,这两类触发器对触发脉冲的极性与宽度有不同的要求。
(1)微分型单稳态触发器
如图3-13-1所示
图3-13-1微分型单稳态触发器
该电路为负脉冲触发。
其中RP、CP构成输入端微分隔直电路。
R、C构成微分型定时电路,定时元件R、C的取值不同。
输出脉宽tW也不同。
tW^(0.7〜1.3)RC。
与非门G3起整形、倒相作用。
图3-13-2为微分型单稳态触发器各点波形图,结合波形图说明其工作原理。
1无外介触发脉冲时电路初始稳态tvt1状态
稳态时Vi为高电平。
适当选择电阻R阻值,使与非门G2输入电压VB小于门的关门电平〔VBvVoff〕,贝U门G2关闭,输出VP为高电平。
适当选择电阻RP阻值,使与非门G1的输入电压VP大于门的开门电平(VP>
Von),于是G1的两个输入端全为高电平,则G1开启,输出VA为低电平(为方便计,取Voff=Von=VP)。
2触发翻转t=t1时刻
Vi负跳变,VP也负跳变,门G1输出VA升高,经电容C耦合,VB也升高,门G2输出VP也降低,正反馈到G1输入端,结果使G1输出VA由低电平迅速上跳至高电平,G1迅速关闭:
VB也上跳至高电平,G2输出VD则迅速下跳至低电平,G2迅速开通。
3暂稳状态t1vtvt2
t>
t1以后,G1输出高电平,对电容C充电,VB随之按指数规律下降,但只要VB>
V1,G1关、G1开的状态将维持不变,VA、VD也维持个变。
4自动翻转t=t2
t=t2时刻,VB下降至门的关门电平Vr,G2输出VD升高,G1输出VA降低,正反馈作用使电路迅速翻转至G1开启,G2关闭的初始稳态。
暂稳态时间的长短,决定于电容C充电时间常数t=RC。
5恢复过程t2vtvt3。
电路自动翻转到G1已开启,G2关闭后,VB不是立即回到初始稳态值,这是因为电容
C要有一个放电过程。
t3以后,如Vi再出现负跳变,则电路将重复上述过程。
如果输入脉冲宽度较小时,则输入端可省去RC微分电路了。
(2)积分型单稳态触发器
如图3-13-3所示
通。
R=0、S=1,触发器翻转为Q=0、Q=1的新状态。
此后Vi继续上升。
电路状态不变、
当Vi由最大值下降到VT值的时间内,R仍等于0,S=1,电路状态也不变。
当Vi<
VT时,G3由导通变为截止,而VS=VT+VD为高电平。
因而R=1,S=1,触发器状态仍保持。
只有Vi降至使VS=VT时.电路才翻回到Q=1、Q=0的原态。
电路的回差△V=VD。
(a)由二极管D产生回差的电路(b)由电阻R1、R2产生回差的电路
图3-13-5与非门组成施密特触发器
3、集成双单稳态触发器CC14528(CC4098)
(l)T图3-13-6为CC14528(CC4098)的逻辑符号及功能表
该器件能提供稳定的单脉冲,脉宽由外部电阻RA和外部电容CA决定,调整RA和
CA可使Q端和Q端输出脉冲宽度有一个较宽的范围。
本器件可采用上升沿触发(+TR)也
可用下降沿触发(-TR),为使用带来很大的方便。
在正常工作时,电路应由每一个新脉冲
去触发。
当采用上升沿触发时,为防止重复触发,Q必须连到(-TR)端。
同样,在使用下
降沿触发时,Q端必须连到(+TR)端。
图3-13-6CC14528的逻辑符号及功能表
该单稳态触发器的时间周期约为TX=RXCX
所有的输出级都有缓冲级,以提供较大的驱动电流。
(2)应用举例
a、实现脉冲延退,如图3-13-7所示。
(3)构成单稳态触发器
图3-13-12(a)为下降沿触发;
图3-13-12(b)为上升沿触发
1、十5V直流电源2、双踪示波器3、连续脉冲源4、数字频率计
5、CC4011CC14528CC401062CK15电位器、电阻、电容若干
1、按图3-13-1接线,输入1KHZ连续脉冲,用双踪示波器观测Vi、VP、VA、VB、VD及V0的波形,记录之。
2、改变C或R之值,重复实验1的内容。
3、按图3-13-3接线,重复1的实验内容。
4、按图3-13-5(a)接线,令Vi由0^5V变化,测量V1、V2之值。
5、按图3-13-7接线,输入1KHZ连续脉冲,用双踪示波器观测输入、输出波形,测定T1与T2。
6、按图3-13-8接线,用示波器观测输出波形,测定振荡频率。
7、按图3-13-11接线,用示波器观测输出波形,测定振荡频率。
8、按图3-13-10接线,构成整形电路,被整形信号可由音频信号源提供,图中串联
的2K电阻起限流保护作用。
将正弦信号频率置1KHZ,调节信号电压由低到高观测输出
波形的变化。
记录输入信号为0V,0.25V,0.5V,l.0V,1.5V,2.0V时的输出波形,记录
之。
9、分别按图3-13-12(a)、(b)接线,进行实验。
1、复习有关单稳态触发器和施密特触发器的内容
2、画出实验用的详细线路图
3、拟定各次实验的方法、步骤。
4、拟好记录实验结果所需的数据、表格等。
六、实验报告
1、绘出实验线路图,用方格纸记录波形。
2、分析各次实验结果的波形,验证有关的理论。
3、总结单稳态触发器及施密特触发器的特点及其应用。
实验十四D/A转换器
1.了解D/A转换器的基本结构和性能
2.熟悉D/A转换器的典型应用
在数字电子技术很多应用场合往往需要把模拟量转
t&
—瞄
M
—ZLE
换成数字量,或把数字量转成模拟量,完成这一转换功能
—
—画忠
屿-一
un
的转换器有多种型号,使用者借助于手册提供的器件性能
90^33r
一
5——
—fjr
指标及典型应用电路,可正确使用这些器件。
本实验米用
&
箕一
?
fi
—m
-E
大规模集成电路DAC0832实现D/A(数/模)转换。
膳-
1It
DAC0832是采用CMOS工艺制成的电流输出型8
位数/模转换器引脚排列如图3-14-1所示。
各引脚含义为:
图3-14-1
D0-D7:
数字信号输入端,D7—MSB,D0-LSR。
ILE:
输入寄存器允许,高电平有效。
CS:
片选信号,低电平有效,与ILE信号合起来共同控制WR1是否起作用。
WR1:
写信号1,低电平有效,用来将数据总数的数据输入锁存于8位输入寄存器中,
WRi有效时,必须使CS和ILE同时有效。
XFER:
传送控制信号,低电平有效,用来控制WR2是否起作用。
WR2:
写信号2,低电平有效,用来将锁存于8位输入寄存器中的数字传
送到8位DAC寄存器锁存起来,此时XFER应有效。
Iouti:
DAC输出电流1,当输入数字量全为1时,电流值最大。
IOUT2:
DAC输出电流2
Rfb:
反馈电阻:
DAC0832为电流输出型芯片,可外接运算放大器,将电流输出转换成
电压输出,电阻Rfb是集成在ADC08832内的运算放大器的反馈电阻,并将其一端引出片外,为在片外连接运算放大器提供方便。
当RfL的引出端(脚9)直接与运放的输出端相连接,如
图3-14-2所示,而不另外串联电阻时,则输出电压
Uo
Urefn1d21
ndi2
2i0
Uref:
基准电压,
通过它将外加高精度的电压源接至T型电压网络,电压范围为(一10〜
10)V,也可以接到其它D/A转换器的电压输出端。
Ucc:
电源、电压范围(+5〜+15)V
AGND:
模拟地
DGND:
数字地
可接在一起使用
三、实验设备及器件
四、实验内容
用DAC0832及运算放大器A741组成D/A转换电路
按图3-14-2连接实验电路,输入数字量由逻辑开关提供,输出模拟量用数字电压表测量。
表3-14-1表3-14-2
片选信号CS(脚1)、写信号WR1(脚2)、写信号WR2(脚13)、传送控制信号XFER:
(脚17)接地:
基准电压Uref(脚8)及输入寄存器允许ILE(脚19)接+5V电源;
Iouti(脚11)、Iout2(脚12)接运算放大器A741的反相输入端2及同相输入端3;
Rfb(脚9)通过电阻(或不通过)接运算放大器输出端6。
(1)调零
Do-D7全置0,调节电位器Rw使A741输出为零。
(2)按表3-14-2输入数字量,测量相应的输出模拟量uo,记入表中右方输出模拟电压处。
整理实验数据,分析实验结果。
复习D/A转换器部分内容。
实验十五A/D转换器
一、实验目的
1.了解A/D转换器的基本结构和性能
2.熟悉A/D转换器的典型应用
二、实验原理
在数字电子技术很多应用场合往往需要把模拟量转换成数字量,或把数字量转成模拟
量,完成这一转换功能的转换器有多种型号,使用者借助于手册提供的器件性能指标及典型
应用电路,可正确使用这些器件。
本实验采用大规模集成电路ADC0800实现A/D(模/数)转
换。
ADC0809是采用CMOS工艺制成的8位逐次渐近型模/数转换器,引脚排列如图3-15-1所示。
IN。
一IN7:
8路模拟量输入端;
A2、Ai、Ao:
地址输入端
ALE:
地址锁存允许输入信号,应在此脚施加正脉冲,上升沿有效,此时锁存地址码,从而选通相应的模拟信号通道,以便进行A/D转换。
START:
启动信号输入端,应在此脚施加正脉冲,当上升沿到达到时,内部逐次逼近寄
存器SAR复位,在下降沿到达后,开始A/D转换过程。
fITJ1J..A1JJ67171一土也Juut-nJ阳「
图3-15-1图3-15-2
EOC:
转换结束输出信号(转换结束标志),高电平有效,转换在进行中EOS为低电平,
转换结束EOC自动变为高电平,标志A/D转换已结束。
OUTEN(OE):
输入允许信号,高电平有效,即OE=1时,将输出寄存器中的数据放到
数据总线上。
CP:
时钟信号输入端。
外接时钟脉冲,时钟频率一般为640KHz。
REF(+)、REF(-):
基准电压的正极和负极。
一般Uref(+)接+5V电源,Uref
(一)接地。
D7—Do:
数字信号输出端、D7—MSB、Do—LSB
ADC0809通过引脚IN0—IN7输入8路单边模拟输入电压,ALE将三位地址线A2、Ai、
Ao进行锁存,然后由译码电路选通8路中某一路进行A/D转换。
地址译码与输入选通关系如表3-14-1所示。
1.EEL—08组件
2.直流电压表3.ADC0809X1、A741X1
A/D转换器
按图3-15-3连接电路,输入模拟量接0—+5V直流可调电源(自己设计),输出数字量接0—1指示器。
将三位地址线(脚23、24、25)同时接地,因而选通模拟输入IN0(脚23)通道进行A/D转换;
时钟信号CLOCK(脚10)用f=1KHz连续脉冲源;
启动信号SRART(脚6)和地址锁存信号ALE(脚22)相连于P
点,接单次脉冲;
参考电压Uref(+)(脚12)接+5V电源,Uref
(一)(脚15)接地;
输出允许信
号OE(脚9)固定接高电平。
(1)测试脚6(ALE)、脚22(START)、脚7(OE)的功能。
a、将脚6、脚7连接于P点,接单次脉冲源,调节输入模拟量为某值,按一下P端单
脉冲源按钮,相应的输出数字量便由0—1指示器显示出来,来完成一次A/D转换。
b、断开P点与单脉冲源间连线,将ALE、START与EOC端连接在一起如图3-15-3中虚线所示,则电路处于自动状态,观察A/D转换器的工作情况。
(2)令电路处于自动转换状态。
调节输入模拟量ui,使输出数字量按表3-14-2变化,用数字电压表测量相应的输入模拟量Ui,记入表3-14-2左方输入模拟电压处。
1.复习A/D转换器部分内容。
2.图3-15-2电路中,为什么脚8、10接+5V电源处?
为什么脚1、2、3、10、17、18都接地?
3.图3-15-3电路中,若改为IN8通道输入模拟电压,问电路应如何改接?
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