數(shù)字電路波形整形

1、觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)波形整形的研究觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)波形整形的研究現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)1掌握用集成門電路構(gòu)成施密特觸掌握用集成門電路構(gòu)成施密特觸 發(fā)器基本方法。發(fā)器基本方法。2掌握集成施密特觸發(fā)器在波形整掌握集成施密特觸發(fā)器在波形整 形電路中的作用。形電路中的作用。現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 在數(shù)字系統(tǒng)中，在數(shù)字系統(tǒng)中， 通常需要一定幅度和通常需要一定幅度和寬度的矩形脈沖，獲取脈沖信號的方法：寬度的矩形脈沖，獲取脈沖信號的方法： 利用脈沖振蕩器直接產(chǎn)生；利用脈沖振蕩器直接產(chǎn)生； 利用脈沖整形電路將非矩形脈沖變換利用脈沖整形電路將非矩形脈沖變換成符合要求的矩形脈沖。成符合要求

2、的矩形脈沖。現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器是脈沖波形變換中經(jīng)是脈沖波形變換中經(jīng)常使用的一種電路，它是具有滯后特常使用的一種電路，它是具有滯后特性的數(shù)字傳輸門，且受電源限制，可性的數(shù)字傳輸門，且受電源限制，可對輸入波形進(jìn)行變換和整形。閾值電對輸入波形進(jìn)行變換和整形。閾值電壓壓UT1、UT2和回差電壓和回差電壓UT是其主是其主要參數(shù)。要參數(shù)。施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 電路具有兩個(gè)閾值電壓，分別稱為電路具有兩個(gè)閾值電壓，分別稱為正向閾正向閾值電壓值電壓（UT+）和）和負(fù)向閾值電壓負(fù)向閾值電壓（UT-），），二者的差值稱為二者的差值稱為回差電壓回差電壓（UT）。輸出電）。輸

3、出電平的變化滯后于輸入，形成回環(huán)。平的變化滯后于輸入，形成回環(huán)。 不同于其它的各類觸發(fā)器不同于其它的各類觸發(fā)器，施密特觸發(fā)器，施密特觸發(fā)器屬于屬于“電平觸發(fā)電平觸發(fā)”型電路，型電路，觸發(fā)信號觸發(fā)信號Vin可以可以是變化緩慢的模擬信號是變化緩慢的模擬信號, Vin達(dá)某一電平值時(shí)，達(dá)某一電平值時(shí)，輸出電壓輸出電壓VOUT突變。突變。 施密特觸發(fā)器的施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)：特點(diǎn)：現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 輸入信號增加和減小時(shí)，電路有不同的閾輸入信號增加和減小時(shí)，電路有不同的閾值電壓。值電壓。普通反相器和施密特反相器的比較普通反相器和施密特反相器的比較AY1普通反相器普通反相器uAUTHuYTTL：1.4 VCM

4、OS：DD21V施密特反相器施密特反相器AYuAUT+UT上限閾值電壓上限閾值電壓下限閾值電壓下限閾值電壓uY回差電壓：回差電壓： TTTUUU現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)反向傳輸反向傳輸同向傳輸同向傳輸施密特觸發(fā)器的傳輸特性及輸入輸出波形施密特觸發(fā)器的傳輸特性及輸入輸出波形現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)vItOvOtOVTVT用施密特觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)波形變換波形變換波形變換將輸入的正弦波、三角波、鋸齒波等變換成矩形波輸出。將輸入的正弦波、三角波、鋸齒波等變換成矩形波輸出。施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)vItOvOtOVTVT用施密特觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)波形整形(a)vItOvOtOVTVT(b)vItOvOtO

5、VTVT(c)脈沖整形脈沖整形當(dāng)矩形脈沖經(jīng)過傳輸后因以下原因發(fā)生畸變，可通過施密當(dāng)矩形脈沖經(jīng)過傳輸后因以下原因發(fā)生畸變，可通過施密特觸發(fā)器的整形獲得滿意的矩形脈沖波形。特觸發(fā)器的整形獲得滿意的矩形脈沖波形。 (a) 傳輸線上電容較大，波形的上升沿和下降沿變壞；傳輸線上電容較大，波形的上升沿和下降沿變壞；(b) 阻抗不匹配，波形的上升沿和下降沿產(chǎn)生振蕩；阻抗不匹配，波形的上升沿和下降沿產(chǎn)生振蕩；(c) 受到干擾，脈沖波形上疊加有噪聲。受到干擾，脈沖波形上疊加有噪聲?，F(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)用施密特觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)脈沖鑒幅vItOvOtOVTVT 脈沖鑒幅脈沖鑒幅只有當(dāng)輸入脈沖信號的幅度大于施密特觸發(fā)器上限觸發(fā)

6、電只有當(dāng)輸入脈沖信號的幅度大于施密特觸發(fā)器上限觸發(fā)電平時(shí)，在輸出端才產(chǎn)生輸出信號。平時(shí)，在輸出端才產(chǎn)生輸出信號?，F(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)電路中兩級反電路中兩級反相器串聯(lián)，分相器串聯(lián)，分壓電阻壓電阻R RW1W1、R R4 4將輸出端的電將輸出端的電壓反饋到輸入壓反饋到輸入端對電路產(chǎn)生端對電路產(chǎn)生影響。影響。反相器反相器CD4069組成的施密特觸發(fā)器組成的施密特觸發(fā)器 *TH4W1TV)RR1 (VTH4W1TV)RR1 (V本實(shí)驗(yàn)中本實(shí)驗(yàn)中: VT+為為 (2.5V4.775V) VT-為為 (0.225V2.5V)注意：注意： RW1應(yīng)小于應(yīng)小于R4。正向閾值電壓正向閾值電壓負(fù)向閾值電壓負(fù)向閾值電壓

7、 施密特觸發(fā)器的電路實(shí)現(xiàn)施密特觸發(fā)器的電路實(shí)現(xiàn)（1 1）用兩級）用兩級CMOSCMOS反相器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器反相器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器(實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)1)Vin=0，G1、G2門為正反饋，門為正反饋，Vout=VoL=0。Vin=1，G1、G2在正反饋的作用在正反饋的作用下，使電路狀態(tài)下，使電路狀態(tài)迅速變化迅速變化Vout=VoH=1。* 以上施密特觸發(fā)器的閾值電壓可調(diào)嗎？以上施密特觸發(fā)器的閾值電壓可調(diào)嗎？可調(diào)可調(diào)現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)CD4069引腳圖引腳圖六反相器六反相器CD4069現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)CD40106引腳圖引腳圖（六施密特觸發(fā)器）（六施密特觸發(fā)器）現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) CD40106是

8、具有施密特功能的六反相器。是具有施密特功能的六反相器。 施密特施密特觸發(fā)器具有上限閾值電壓和下限閾值電壓的特性，觸發(fā)器具有上限閾值電壓和下限閾值電壓的特性，且受電源限制。在不同的電源電壓下，有不同的閾且受電源限制。在不同的電源電壓下，有不同的閾值。門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器和集成施密特觸發(fā)值。門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器和集成施密特觸發(fā)器根據(jù)其特點(diǎn)不同可以應(yīng)用到不同的場合。器根據(jù)其特點(diǎn)不同可以應(yīng)用到不同的場合。（2 2）集成施密特觸發(fā)器）集成施密特觸發(fā)器CD40106的主要靜態(tài)參數(shù)的主要靜態(tài)參數(shù)電參數(shù)電參數(shù)名稱名稱符號符號測試條件測試條件參參 數(shù)數(shù)單位單位VDD最小值最小值最大值最大值上限閾值上限閾

9、值電壓電壓VT+510152.24.66.83.67.110.8V下限閾值下限閾值電壓電壓VT510150.92.54 2.85.27.4V滯回滯回電壓電壓 VT510150.31.21.61.63.45V現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)CD40106測試電路測試電路*V現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)VDD=+5V， VT+ 為為2.23.6V,典型值為典型值為2.9V ;VT 為為0.92.8V,典型值為典型值為1.9V。實(shí)驗(yàn)中：實(shí)驗(yàn)中：V=(10K/16.8K) 5V 3 V輸入信號疊加在輸入信號疊加在3V直流電平上。提直流電平上。提高觸發(fā)的靈敏度。高觸發(fā)的靈敏度。 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1 1、利用所給器件，實(shí)現(xiàn)

10、利用所給器件，實(shí)現(xiàn)CMOS門電路組成門電路組成的施密特觸發(fā)器。輸入端接的施密特觸發(fā)器。輸入端接2kHz、VPP=10V（帶載實(shí)測）的三角波信號，改變（帶載實(shí)測）的三角波信號，改變RW1的阻值，的阻值，用雙蹤示波器觀測兩組用雙蹤示波器觀測兩組Vin和和Vout的波形變化情的波形變化情況況 (測量時(shí)將兩個(gè)波形的參考點(diǎn)調(diào)至重合）。測量時(shí)將兩個(gè)波形的參考點(diǎn)調(diào)至重合）。畫出輸入、畫出輸入、輸出波形，并標(biāo)出輸出波形，并標(biāo)出VT+及及VT ?，F(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)討論并說明討論并說明RW1的改變與輸出變化的關(guān)系。的改變與輸出變化的關(guān)系。 2 2、用用CD40106CD40106實(shí)現(xiàn)集成施密特觸發(fā)器整形電路。實(shí)現(xiàn)集

11、成施密特觸發(fā)器整形電路。輸入端輸入端V Vinin接接2kHz2kHz的正弦波，按表下中所給不同幅的正弦波，按表下中所給不同幅度的輸入情況，觀測輸出度的輸入情況，觀測輸出V Voutout，并將輸出的結(jié)果，并將輸出的結(jié)果填入表中。填入表中。輸入信號幅度輸入信號幅度（V）（帶載實(shí)測）（帶載實(shí)測）1.64.04.85.666.4輸出信號幅度輸出信號幅度（V） 現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)討論并說明輸入信號幅度的改變與輸出變化的關(guān)系。討論并說明輸入信號幅度的改變與輸出變化的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)電路板實(shí)驗(yàn)電路板現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)注意電源的連接四、注意事項(xiàng)四、注意事項(xiàng)1、正確連接、正確連接10V電源。電源。2、用雙蹤示波器觀測施密特觸發(fā)器閾值電壓時(shí)，、用雙蹤示波器觀測施密特觸發(fā)器閾值電壓時(shí)，使兩個(gè)波形的地線重合可以便于觀測數(shù)據(jù)。使兩個(gè)波形的地線重合可以便于觀測數(shù)據(jù)。3、測試電壓時(shí)應(yīng)注意衰減比例調(diào)整。、測試電壓時(shí)應(yīng)注意衰減比例調(diào)整。 示波器探頭調(diào)在示波器探頭調(diào)在X10擋，衰減比例調(diào)整為擋，衰減比例調(diào)整為10：14、實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)無實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，應(yīng)先檢查電源是否、實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)無實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，應(yīng)先檢查電源是否連接正確，再檢查電路連接是否正確。連接正確，再檢查電路連接是否正確。5、波形圖應(yīng)畫在同一縱坐標(biāo)下。、波形圖應(yīng)畫在同一縱坐標(biāo)下。現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)思考題思考題1 1、施密特觸發(fā)器的閾值電平都是固定施密特觸發(fā)器的閾值