實驗二觸發(fā)器實現(xiàn)波形整形及脈沖延時的研究—2

1、實驗二實驗二 觸發(fā)器實現(xiàn)波形整形及脈沖延時的研究觸發(fā)器實現(xiàn)波形整形及脈沖延時的研究-2內(nèi)容綱要內(nèi)容綱要1.實驗?zāi)康?. 實驗原理3. 實驗內(nèi)容4. 實驗要求掌握使用集成門電路構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的基本方法。掌握使用集成門電路構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的基本方法。掌握集成單穩(wěn)觸發(fā)器在脈沖延時電路中的作用。掌握集成單穩(wěn)觸發(fā)器在脈沖延時電路中的作用。 1、實驗實驗?zāi)康哪康墓ぷ魈攸c(diǎn)：工作特點(diǎn)：、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個穩(wěn)定的狀態(tài)，另一個狀態(tài)、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個穩(wěn)定的狀態(tài)，另一個狀態(tài)稱為暫穩(wěn)態(tài)。稱為暫穩(wěn)態(tài)。、在、在觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖的作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，的作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間后，再

2、在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間后，再自動自動返回穩(wěn)態(tài)。返回穩(wěn)態(tài)。、暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短僅僅取決于單穩(wěn)觸發(fā)器電、暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短僅僅取決于單穩(wěn)觸發(fā)器電路本身的參數(shù)，與觸發(fā)脈沖無關(guān)。路本身的參數(shù)，與觸發(fā)脈沖無關(guān)。單穩(wěn)觸發(fā)器2、實驗原理、實驗原理 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器廣泛應(yīng)用于脈沖整形、延時和定時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器廣泛應(yīng)用于脈沖整形、延時和定時的電路中的電路中 。 脈沖整形：脈沖整形：把不規(guī)則的波形轉(zhuǎn)把不規(guī)則的波形轉(zhuǎn)換成寬度、幅度都相換成寬度、幅度都相等的波形。等的波形。2、實驗原理、實驗原理脈沖延時脈沖延時:把輸入信號延遲一把輸入信號延遲一定時間后輸出。定時間后輸出。脈沖定時：脈沖定時：輸出窄脈沖的時間是輸出窄脈沖的

3、時間是單穩(wěn)輸出脈沖單穩(wěn)輸出脈沖U UO O的寬度的寬度t tW W。 2、實驗原理、實驗原理（1 1）、用與非門組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）、用與非門組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 如圖所示如圖所示, ,負(fù)脈沖觸發(fā)負(fù)脈沖觸發(fā), ,C C2 2和和R R5 5構(gòu)成構(gòu)成輸入微分電路輸入微分電路 , ,另外，另外，R=(RR=(R6 6+R+RW2W2) )和和 C C3 3 構(gòu)成構(gòu)成微分定時電路微分定時電路。利用與非門做開關(guān)，依靠定時元件利用與非門做開關(guān)，依靠定時元件RCRC的充放電來控制與非門的開啟的充放電來控制與非門的開啟和關(guān)閉。和關(guān)閉。 2、實驗原理、實驗原理微分電路與微分

4、電路與RC耦合電路：耦合電路： 微分電路可把矩形波轉(zhuǎn)換為尖脈沖波，即只有輸入波形發(fā)生突變的瞬間才有輸出。而對恒定部分則沒有輸出。輸出的尖脈沖波形的寬度與R*C有關(guān)（即電路的時間常數(shù)），R*C越小，尖脈沖波形越尖，反之則寬。此電路的R*C必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于輸入波形的寬度，否則就失去了波形變換的作用，變?yōu)橐话愕腞C耦合電路了，一般R*C少于或等于輸入波形寬度的1/10就可以了。 一、一、RC電路的過渡過程電路的過渡過程 由于由于C兩端電壓不能突變，所以在充、兩端電壓不能突變，所以在充、放電時必須經(jīng)歷一個過渡過程。放電時必須經(jīng)歷一個過渡過程。 實驗證明：實驗證明：當(dāng)當(dāng)t = 0.7 時，充電電壓為時，充電

5、電壓為VG的一半；放電電壓為電容器兩端電壓的一半；放電電壓為電容器兩端電壓VC的一的一半；當(dāng)半；當(dāng)t = (3 5) 時，充放電過程基本結(jié)束。時，充放電過程基本結(jié)束。 結(jié)論：充放電時電容兩端電壓、電流結(jié)論：充放電時電容兩端電壓、電流呈指數(shù)規(guī)律變化；充放電的速度與時間常呈指數(shù)規(guī)律變化；充放電的速度與時間常數(shù)數(shù) 有關(guān)，有關(guān)， = R C ，單位為，單位為s。 越大，越大，充放電越慢；充放電越慢； 越小，充放電越快。越小，充放電越快。 RC電路的主要應(yīng)用：電路的主要應(yīng)用：波形變換。波形變換。常用電路有微分電路、積分電路。常用電路有微分電路、積分電路。RC微分電路微分電路2電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)(1) 輸出

6、信號取自輸出信號取自RC電路中的電阻電路中的電阻R兩端。即兩端。即vO = vR；(2) 時間常數(shù)時間常數(shù) tp，通常取，通常取 0.2 tp； tp 為輸入信號脈寬1電路組成電路組成3電路功能電路功能 將矩形波變換成尖峰波，檢出電路的變化量。將矩形波變換成尖峰波，檢出電路的變化量。RC微分電路微分電路當(dāng)0tt1時 ：輸入端無信號觸發(fā)或觸發(fā)輸入輸入端無信號觸發(fā)或觸發(fā)輸入V Vinin為高，為高， 合理選擇電路元件參數(shù)有合理選擇電路元件參數(shù)有V V高于高于V VTHTH 、 V Va a為低為低、V Vb b低于低于V VTH TH 、V Vc c為高。為高。G G1 1開，開， G G2 2關(guān)

7、。電路處于穩(wěn)定關(guān)。電路處于穩(wěn)定狀態(tài)狀態(tài)。 t1t2VTHVTH2、實驗原理、實驗原理當(dāng)t1tt2時： t=tt=t1 1時：時：V VininV Va a ， V Vb b， V Vc c此時此時G G1 1關(guān)，關(guān)， G G2 2開。即使開。即使V Vinin回回到高，到高，V Vc c低仍將維持。低仍將維持。t t1 1 t t t t2 2時時：電容：電容C C3 3充電，充電，V Vb b下降，下降，但仍高于但仍高于V VTHTH，故，故V Vc c仍為低。電路處于暫穩(wěn)態(tài)。仍為低。電路處于暫穩(wěn)態(tài)。 t1t2VTHVTH2、實驗原理、實驗原理當(dāng)t=t2時： V Vb b下降至下降至V VT

8、HTH， G G2 2關(guān)閉，關(guān)閉，V Vc c為高。為高。 C C3 3電容放電，進(jìn)入恢復(fù)電容放電，進(jìn)入恢復(fù)期期。t1t2VTHVTH2、實驗原理、實驗原理 R=(100-600)歐;C3=4700PTW=(0.71.3)RC3 =(0.32-3.6) *10 6 S單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器主要有4個參數(shù)：輸出脈沖寬度t w、輸出脈沖幅度v m、恢復(fù)時間t re和分辯時間td。 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形圖t1t2VTHVTH2、實驗原理、實驗原理集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有兩種類型：可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有兩種類型：可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)觸發(fā)（2 2）集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器u不可重復(fù)觸發(fā)不可

9、重復(fù)觸發(fā)觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)時，再加觸觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)時，再加觸發(fā)脈沖無效。發(fā)脈沖無效。u可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)時，再次觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)時，再次觸發(fā)效，輸出脈沖可再維持一觸發(fā)效，輸出脈沖可再維持一個脈寬。個脈寬。2、實驗原理、實驗原理集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CD4098CD4098邏輯功能邏輯功能輸入輸入輸出輸出功能功能+TR-TRREQ 11上升沿上升沿觸發(fā)觸發(fā) 01Q觸發(fā)沿?zé)o效觸發(fā)沿?zé)o效 11Q觸發(fā)沿?zé)o效觸發(fā)沿?zé)o效01下降沿下降沿觸發(fā)觸發(fā)XX001復(fù)位為初態(tài)復(fù)位為初態(tài)CD4098CD4098是一片雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，每個觸發(fā)器是一片雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，每個觸發(fā)器均可單獨(dú)設(shè)置為上升沿觸發(fā)或

10、下降沿觸發(fā)。均可單獨(dú)設(shè)置為上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)。QQQ2、實驗原理、實驗原理tw1tw2CD4098CD4098實現(xiàn)脈沖延時的原理圖實現(xiàn)脈沖延時的原理圖電路第一個單穩(wěn)態(tài)設(shè)成上升沿觸發(fā)，第二個單穩(wěn)態(tài)設(shè)成下降沿觸發(fā)。電路第一個單穩(wěn)態(tài)設(shè)成上升沿觸發(fā)，第二個單穩(wěn)態(tài)設(shè)成下降沿觸發(fā)。tWI=K CX1 RX1 決定從觸發(fā)信號決定從觸發(fā)信號(U(Ui i) )有效到燈亮的時間。有效到燈亮的時間。tW2=K CX2 RX2 決定燈亮的時間決定燈亮的時間。2、實驗原理、實驗原理實驗底板介紹注意電源的連接2、實驗原理、實驗原理（1）輸入）輸入Vin接接TTL信號，當(dāng)輸入信號頻信號，當(dāng)輸入信號頻率分別為率分別為1

11、00kHz和和5kHz時，觀察輸入微時，觀察輸入微分電路的輸出分電路的輸出Vi 和輸入的關(guān)系，得出結(jié)論；和輸入的關(guān)系，得出結(jié)論；（2）當(dāng)輸入）當(dāng)輸入Vin接接5kHz TTL信號，用雙信號，用雙蹤示波器觀測并測試蹤示波器觀測并測試Vin和和Vi ，Va，Vb，Vc，Vout的波形；的波形；（3）通過改變）通過改變RW2，測試此電路輸出，測試此電路輸出Vout中暫穩(wěn)態(tài)的最大及最小定時時間中暫穩(wěn)態(tài)的最大及最小定時時間twmin和和twmax。 3、實驗內(nèi)容、實驗內(nèi)容（1）輸入）輸入Vin接接TTL信號，當(dāng)輸入信號頻率信號，當(dāng)輸入信號頻率分別為分別為100kHz和和5kHz時，觀察輸入微分電時，觀察

12、輸入微分電路的輸出路的輸出Vi 和輸入的關(guān)系，得出結(jié)論；和輸入的關(guān)系，得出結(jié)論；（2）當(dāng)輸入）當(dāng)輸入Vin接接5kHz TTL信號，用雙蹤示信號，用雙蹤示波器觀測并測試波器觀測并測試Vin和和Vi ，Va，Vb，Vc，Vout的波形；的波形；（3）通過改變）通過改變RW2，測試此電路輸出，測試此電路輸出Vout中暫穩(wěn)態(tài)的最大及最小定時時間中暫穩(wěn)態(tài)的最大及最小定時時間twmin和和twmax。 t1t2VTHVTH3、實驗內(nèi)容、實驗內(nèi)容注意事項注意事項、測試、測試VTH 時，時，應(yīng)測試應(yīng)測試Vc上升沿對應(yīng)上升沿對應(yīng)的的Vb值，而不是值，而不是Vb拐拐點(diǎn)值點(diǎn)值t1t2VTHVTH3、實驗內(nèi)容、實驗內(nèi)容1 1設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù) （1 1）通過分析）通過分析CD4098CD4098組成的延時電路設(shè)計一個延時燈電組成的延時電路設(shè)計一個延時燈電路，可通過觸摸按鈕打開指示燈，延時一定時間后使指使路，可通過觸摸按鈕打開指示燈，延時一定時間后使指使燈滅并且延時時間在燈滅并且延