單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器實驗doc

1、. 數(shù)字電路實驗十七 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與施密特觸發(fā)器一、實驗目的1. 掌握門電路組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的方法。2. 熟悉數(shù)字單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的邏輯功能及其使用方法。3. 熟悉數(shù)字集成施密特觸發(fā)器的性能及其功能。二、實驗原理1. 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有以下特點：電路只有一個穩(wěn)態(tài)、一個暫穩(wěn)態(tài)。在外來觸發(fā)信號的作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)是一個不能長久保持的狀態(tài)，由于電路中RC延時環(huán)節(jié)的作用，經(jīng)過一段時間后，電路會自動返回到原態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間取決于RC電路的參數(shù)值。由于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有以上這些特點，它被廣泛的應用于脈沖波形的變換與延時中。單穩(wěn)態(tài)電路有微分型與積分型兩大類，這兩類觸發(fā)器對觸發(fā)脈沖的極性與寬度

2、有不同的要求。 （1）微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器它的兩個邏輯門是由RC耦合的，而RC電路為微分電路的形式，故稱為微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。它可由與非門或或非門電路構成，這里我們只看由與非門組成的情況，電路圖如下所示：圖17-1 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器該電路是負脈沖觸發(fā)。其中，Rp、Cp構成輸入端微分直流電路。R、C構成微分型定時電路，定時元件R、C的取值不同，輸出脈寬tw也不同，tw（0.71.3）RC。與非門，G3起整形、倒相的作用。下面圖17-2為微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器各點的波形圖，一般說來，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有以下幾種狀態(tài)：沒有觸發(fā)信號（tt1）時，電路處于初始穩(wěn)態(tài)。外加觸發(fā)信號（t=t1時刻），電路由穩(wěn)態(tài)翻轉到暫

3、穩(wěn)態(tài)。持續(xù)暫穩(wěn)態(tài)一段時間， t1tt2。當t=t2時，電路由暫穩(wěn)態(tài)自動翻轉?；謴瓦^程（t2tt3后，如果Vi再出現(xiàn)負跳變，則電路將重復上述過程。如果脈沖寬度較小時，則輸入端可省去Rp、Cp微分電路了。圖17-2 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器各點波形圖 (2) 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如下圖所示：圖17-3 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路采用正脈沖觸發(fā)，觸發(fā)脈沖寬度大于輸出脈沖寬度的情況，其工作波形如圖17-4所示。電路的穩(wěn)定條件是R1K，輸出脈沖寬度為tw1.1RC。圖17-4 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器各點波形圖2. 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器具有以下特點： 施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)，對于緩慢變化的信號仍然適用，當輸入信號達

4、到某一定的電壓值時，輸出電壓會發(fā)生突變。輸入信號增加和減少時，電路會有不同的閥值電壓，它具有圖17-5的傳輸特性。圖17-5 施密特觸發(fā)器的傳輸特性有兩種典型的施密特觸發(fā)器電路，如下所示：圖17-6（a） 由二極管產(chǎn)生回差的電路圖17-6（b） 由電阻產(chǎn)生回差的電路這里我們分析一下圖17-6（a）所示由二極管產(chǎn)生回差的電路，門G1、G2是基本RS觸發(fā)器，門G3是反相器，二極管起電壓平移作用，以產(chǎn)生回差，其基本工作情況為：設Vi=0，G3截止，R=1，S=0，Q=1，電路處于原態(tài)。Vi由0V上升到電路的接通電位VT時，G3導通，R=0，S=1，觸發(fā)器翻轉為Q=0。此后，Vi繼續(xù)上升，而后下降至V

5、T時，電路狀態(tài)不變。當Vi繼續(xù)下降到小于VT時，G3由導通變?yōu)榻刂?，而為高電平，因而R=1，S=1，觸發(fā)器狀態(tài)仍保持。只有Vi繼續(xù)下降到使時，電路才翻回到Q=1的原態(tài)。電路的回差為。 3. 集成雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CC14528(CC4098)(1) CC14528的邏輯符號與功能表為：圖17-7 CC14528的邏輯符號與功能表該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的時間周期約為。所有的輸出級都有緩沖級，以提供較大的驅動電流。（2）應用實例a. 實現(xiàn)脈沖延時，如下圖所示：圖17-8 脈沖延時b. 實現(xiàn)多諧振蕩，如下圖所示：圖17-9 多諧振蕩4. 集成施密特觸發(fā)器CC40106其引腳功能為：圖17-10 CC40106的

6、引腳功能圖它可用于波形的整形，也可用作反向器或構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。a. 將正弦波轉換為方波，如下圖所示：圖17-11 正弦波轉換為方波的波形圖與示意圖b. 構成多諧振蕩器，如下圖所示：圖17-12 多諧振蕩器c. 構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，如下圖所示：圖17-13 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器其中，(a)為下降沿觸發(fā)；(b)為上升沿觸發(fā)。三、實驗設備與器材 1、數(shù)字邏輯電路實驗箱。 2、數(shù)字邏輯電路實驗形擴展板。3、數(shù)字萬用表，雙蹤示波器，脈沖源。4、芯片CC4011、CC45128、CC40106、二極管IN4148。5、電阻，電容，電位器若干。四、實驗內容及實驗步驟（使用實驗箱中的硬件資源在擴展板上搭建

7、電路實現(xiàn)如下內容）1. 按圖17-1連線，輸入1KHz的連續(xù)脈沖，用雙蹤示波器觀測Vi、VP、VA、VB、VD及Vo的波形，記錄之。2. 改變C或R的值，重復實驗1的內容。3. 按圖17-3連線，重復實驗1的內容。4. 按圖17-6（a）連線，令Vi由0V到5V變化，測量V1、V2的值。5. 按圖17-8連線，輸入1KHz的連續(xù)脈沖，用雙蹤示波器觀測輸入、輸出波形，測定T1與T2。6. 按圖17-9連線，用示波器觀測輸出波形，測定振蕩頻率。7. 按圖17-12連線，用示波器觀測輸出波形，測定振蕩頻率。8. 按圖17-11連線，構成整形電路，被整形信號可由音頻信號源提供（可以由實驗箱信號源部分的正弦波來模擬），圖中串聯(lián)的2K電阻起限流保護作用。將正弦信號頻率置1KHz，調節(jié)信號電壓由低到高觀測輸出波形的變化。記錄輸入信號為0V、0.25V、0.5V、1.0V、1.5V、2.0V時的輸出波形，并記錄之。9. 分別按圖17-13 (a)、(b) 連線，進行實驗，觀察實驗現(xiàn)象。五、實驗預習要求1. 復習有關單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與施密特觸發(fā)器的內容。2