单稳态触发器和施密特触发器实验doc.docx
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.数字电路
实验十七单稳态触发器与施密特触发器
一、实验目的
1.掌握门电路组成单稳态触发器的方法。
2.熟悉数字单稳态触发器的逻辑功能及其使用方法。
3.熟悉数字集成施密特触发器的性能及其功能。
二、实验原理
1.单稳态触发器具有以下特点:
①电路只有一个稳态、一个暂稳态。
②在外来触发信号的作用下,电路由稳态翻转到暂稳态。
③暂稳态是一个不能长久保持的状态,由于电路中RC延时环节的作用,经过一段时间后,电路会自动返回到原态。
暂稳态的持续时间取决于RC电路的参数值。
由于单稳态触发器具有以上这些特点,它被广泛的应用于脉冲波形的变换与延时中。
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
它的两个逻辑门是由RC耦合的,而RC电路为微分电路的形式,故称为微分型单稳态触发器。
它可由与非门或或非门电路构成,这里我们只看由与非门组成的情况,电路图如下所示:
图17-1微分型单稳态触发器
该电路是负脉冲触发。
其中,Rp、Cp构成输入端微分直流电路。
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、倒相的作用。
下面图17-2为微分型单稳态触发器各点的波形图,一般说来,单稳态触发器有以下几种状态:
①没有触发信号(t ②外加触发信号(t=t1时刻),电路由稳态翻转到暂稳态。 ③持续暂稳态一段时间,t1 ④当t=t2时,电路由暂稳态自动翻转。 ⑤恢复过程(t2 当t>t3后,如果Vi再出现负跳变,则电路将重复上述过程。 如果脉冲宽度较小时,则输入端可省去Rp、Cp微分电路了。 图17-2微分型单稳态触发器各点波形图 (2)积分型单稳态触发器 如下图所示: 图17-3积分型单稳态触发器 电路采用正脉冲触发,触发脉冲宽度大于输出脉冲宽度的情况,其工作波形如图17-4所示。 电路的稳定条件是R≤1KΩ,输出脉冲宽度为tw≈1.1RC。 图17-4积分型单稳态触发器各点波形图 2.施密特触发器 施密特触发器具有以下特点: ①施密特触发器属于电平触发,对于缓慢变化的信号仍然适用,当输入信号达到某一定的电压值时,输出电压会发生突变。 ②输入信号增加和减少时,电路会有不同的阀值电压,它具有图17-5的传输特性。 图17-5施密特触发器的传输特性 有两种典型的施密特触发器电路,如下所示: 图17-6(a)由二极管产生回差的电路 图17-6(b)由电阻产生回差的电路 这里我们分析一下图17-6(a)所示由二极管产生回差的电路,门G1、G2是基本RS触发器,门G3是反相器,二极管起电压平移作用,以产生回差,其基本工作情况为: 设Vi=0,G3截止,R=1,S=0,Q=1,电路处于原态。 Vi由0V上升到电路的接通电位VT时,G3导通,R=0,S=1,触发器翻转为Q=0。 此后,Vi继续上升,而后下降至VT时,电路状态不变。 当Vi继续下降到小于VT时,G3由导通变为截止,而为高电平,因而R=1,S=1,触发器状态仍保持。 只有Vi继续下降到使时,电路才翻回到Q=1的原态。 电路的回差为。 3.集成双单稳态触发器CC14528(CC4098) (1)CC14528的逻辑符号与功能表为: 图17-7CC14528的逻辑符号与功能表 该单稳态触发器的时间周期约为。 所有的输出级都有缓冲级,以提供较大的驱动电流。 (2)应用实例 a.实现脉冲延时,如下图所示: 图17-8脉冲延时 b.实现多谐振荡,如下图所示: 图17-9多谐振荡 4.集成施密特触发器CC40106 其引脚功能为: 图17-10CC40106的引脚功能图 它可用于波形的整形,也可用作反向器或构成单稳态触发器和多谐振荡器。 a.将正弦波转换为方波,如下图所示: 图17-11正弦波转换为方波的波形图与示意图 b.构成多谐振荡器,如下图所示: 图17-12多谐振荡器 c.构成单稳态触发器,如下图所示: 图17-13单稳态触发器 其中,(a)为下降沿触发;(b)为上升沿触发。 三、实验设备与器材 1、数字逻辑电路实验箱。 2、数字逻辑电路实验形扩展板。 3、数字万用表,双踪示波器,脉冲源。 4、芯片CC4011、CC45128、CC40106、二极管IN4148。 5、电阻,电容,电位器若干。 四、实验内容及实验步骤(使用实验箱中的硬件资源在扩展板上搭建电路实现如下内容) 1.按图17-1连线,输入1KHz的连续脉冲,用双踪示波器观测Vi、VP、VA、VB、VD及Vo的波形,记录之。 2.改变C或R的值,重复实验1的内容。 3.按图17-3连线,重复实验1的内容。 4.按图17-6(a)连线,令Vi由0V到5V变化,测量V1、V2的值。 5.按图17-8连线,输入1KHz的连续脉冲,用双踪示波器观测输入、输出波形,测定T1与T2。 6.按图17-9连线,用示波器观测输出波形,测定振荡频率。 7.按图17-12连线,用示波器观测输出波形,测定振荡频率。 8.按图17-11连线,构成整形电路,被整形信号可由音频信号源提供(可以由实验箱信号源部分的正弦波来模拟),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、1.0V、1.5V、2.0V时的输出波形,并记录之。 9.分别按图17-13(a)、(b)连线,进行实验,观察实验现象。 五、实验预习要求 1.复习有关单稳态触发器与施密特触发器的内容。 2.画出实验用的详细线路图。 3.拟定各实验的方法与步骤。 4.拟好实验用的数据、表格等。 六、实验报告要求 1.绘出实验线路图,记录波形。 2.分析各实验结果的波形,验证有关的结论。 3.总结单稳态触发器及施密特触发器的特点及应用。 @: ——73——
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