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文本内容:
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__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__(tt1)时,电路处于初始稳态
②外加触发__(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,t1tt2
④当t=t2时,电路由暂稳态自动翻转
⑤恢复过程(t2tt3),自动翻转时电路不是立即回到初始稳态值,而是要有一段恢复时间的当tt3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__仍然适用,当输入__达到某一定的电压值时,输出电压会发生突变
②输入__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G
1、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CC14528CC40981CC14528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CC
4011、CC
45128、CC
40106、二极管IN
41485、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V
1、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T
26.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__可由音频__源提供(可以由实验箱__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__频率置1KHz,调节__电压由低到高观测输出波形的变化记录输入__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17-13a、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——67——。