数字电路波形整形

1、触发器实现波形整形的研究触发器实现波形整形的研究现代电子技术实验1掌握用集成门电路构成施密特触掌握用集成门电路构成施密特触 发器基本方法。发器基本方法。2掌握集成施密特触发器在波形整掌握集成施密特触发器在波形整 形电路中的作用。形电路中的作用。现代电子技术实验 一、实验目的一、实验目的 二、实验原理二、实验原理 在数字系统中，在数字系统中， 通常需要一定幅度和通常需要一定幅度和宽度的矩形脉冲，获取脉冲信号的方法：宽度的矩形脉冲，获取脉冲信号的方法： 利用脉冲振荡器直接产生；利用脉冲振荡器直接产生； 利用脉冲整形电路将非矩形脉冲变换利用脉冲整形电路将非矩形脉冲变换成符合要求的矩形脉冲。成符合要求

2、的矩形脉冲。现代电子技术实验 施密特触发器施密特触发器是脉冲波形变换中经是脉冲波形变换中经常使用的一种电路，它是具有滞后特常使用的一种电路，它是具有滞后特性的数字传输门，且受电源限制，可性的数字传输门，且受电源限制，可对输入波形进行变换和整形。阈值电对输入波形进行变换和整形。阈值电压压UT1、UT2和回差电压和回差电压UT是其主是其主要参数。要参数。施密特触发器施密特触发器现代电子技术实验 电路具有两个阈值电压，分别称为电路具有两个阈值电压，分别称为正向阈正向阈值电压值电压（UT+）和）和负向阈值电压负向阈值电压（UT-），），二者的差值称为二者的差值称为回差电压回差电压（UT）。输出电）。输

3、出电平的变化滞后于输入，形成回环。平的变化滞后于输入，形成回环。 不同于其它的各类触发器不同于其它的各类触发器，施密特触发器，施密特触发器属于属于“电平触发电平触发”型电路，型电路，触发信号触发信号Vin可以可以是变化缓慢的模拟信号是变化缓慢的模拟信号, Vin达某一电平值时，达某一电平值时，输出电压输出电压VOUT突变。突变。 施密特触发器的施密特触发器的特点：特点：现代电子技术实验 输入信号增加和减小时，电路有不同的阈输入信号增加和减小时，电路有不同的阈值电压。值电压。普通反相器和施密特反相器的比较普通反相器和施密特反相器的比较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上限阈值电压上限阈值电压下限阈值电压下限阈值电压uY回差电压：回差电压： TTTUUU现代电子技术实验反向传输反向传输同向传输同向传输施密特触发器的传输特性及输入输出波形施密特触发器的传输特性及输入输出波形现代电子技术实验vItOvOtOVTVT用施密特触发器实现波形变换波形变换波形变换将输入的正弦波、三角波、锯齿波等变换成矩形波输出。将输入的正弦波、三角波、锯齿波等变换成矩形波输出。施密特触发器的应用施密特触发器的应用现代电子技术实验vItOvOtOVTVT用施密特触发器实现波形整形(a)vItOvOtOVTVT(b)vItOvOtO

5、VTVT(c)脉冲整形脉冲整形当矩形脉冲经过传输后因以下原因发生畸变，可通过施密当矩形脉冲经过传输后因以下原因发生畸变，可通过施密特触发器的整形获得满意的矩形脉冲波形。特触发器的整形获得满意的矩形脉冲波形。 (a) 传输线上电容较大，波形的上升沿和下降沿变坏；传输线上电容较大，波形的上升沿和下降沿变坏；(b) 阻抗不匹配，波形的上升沿和下降沿产生振荡；阻抗不匹配，波形的上升沿和下降沿产生振荡；(c) 受到干扰，脉冲波形上叠加有噪声。受到干扰，脉冲波形上叠加有噪声。现代电子技术实验用施密特触发器实现脉冲鉴幅vItOvOtOVTVT 脉冲鉴幅脉冲鉴幅只有当输入脉冲信号的幅度大于施密特触发器上限触发

6、电只有当输入脉冲信号的幅度大于施密特触发器上限触发电平时，在输出端才产生输出信号。平时，在输出端才产生输出信号。现代电子技术实验电路中两级反电路中两级反相器串联，分相器串联，分压电阻压电阻R RW1W1、R R4 4将输出端的电将输出端的电压反馈到输入压反馈到输入端对电路产生端对电路产生影响。影响。反相器反相器CD4069组成的施密特触发器组成的施密特触发器 *TH4W1TV)RR1 (VTH4W1TV)RR1 (V本实验中本实验中: VT+为为 (2.5V4.775V) VT-为为 (0.225V2.5V)注意：注意： RW1应小于应小于R4。正向阈值电压正向阈值电压负向阈值电压负向阈值电压

7、 施密特触发器的电路实现施密特触发器的电路实现（1 1）用两级）用两级CMOSCMOS反相器构成的施密特触发器反相器构成的施密特触发器(实验重点实验重点1)Vin=0，G1、G2门为正反馈，门为正反馈，Vout=VoL=0。Vin=1，G1、G2在正反馈的作用在正反馈的作用下，使电路状态下，使电路状态迅速变化迅速变化Vout=VoH=1。* 以上施密特触发器的阈值电压可调吗？以上施密特触发器的阈值电压可调吗？可调可调现代电子技术实验CD4069引脚图引脚图六反相器六反相器CD4069现代电子技术实验CD40106引脚图引脚图（六施密特触发器）（六施密特触发器）现代电子技术实验 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。 施密特施密特触发器具有上限阈值电压和下限阈值电压的特性，触发器具有上限阈值电压和下限阈值电压的特性，且受电源限制。在不同的电源电压下，有不同的阈且受电源限制。在不同的电源电压下，有不同的阈值。门电路构成的施密特触发器和集成施密特触发值。门电路构成的施密特触发器和集成施密特触发器根据其特点不同可以应用到不同的场合。器根据其特点不同可以应用到不同的场合。（2 2）集成施密特触发器）集成施密特触发器CD40106的主要静态参数的主要静态参数电参数电参数名称名称符号符号测试条件测试条件参参 数数单位单位VDD最小值最小值最大值最大值上限阈值上限阈

9、值电压电压VT+510152.24.66.83.67.110.8V下限阈值下限阈值电压电压VT510150.92.54 2.85.27.4V滞回滞回电压电压 VT510150.31.21.61.63.45V现代电子技术实验CD40106测试电路测试电路*V现代电子技术实验VDD=+5V， VT+ 为为2.23.6V,典型值为典型值为2.9V ;VT 为为0.92.8V,典型值为典型值为1.9V。实验中：实验中：V=(10K/16.8K) 5V 3 V输入信号叠加在输入信号叠加在3V直流电平上。提直流电平上。提高触发的灵敏度。高触发的灵敏度。 三、实验内容三、实验内容 1 1、利用所给器件，实现

10、利用所给器件，实现CMOS门电路组成门电路组成的施密特触发器。输入端接的施密特触发器。输入端接2kHz、VPP=10V（带载实测）的三角波信号，改变（带载实测）的三角波信号，改变RW1的阻值，的阻值，用双踪示波器观测两组用双踪示波器观测两组Vin和和Vout的波形变化情的波形变化情况况 (测量时将两个波形的参考点调至重合）。测量时将两个波形的参考点调至重合）。画出输入、画出输入、输出波形，并标出输出波形，并标出VT+及及VT 。现代电子技术实验讨论并说明讨论并说明RW1的改变与输出变化的关系。的改变与输出变化的关系。 2 2、用用CD40106CD40106实现集成施密特触发器整形电路。实现集

11、成施密特触发器整形电路。输入端输入端V Vinin接接2kHz2kHz的正弦波，按表下中所给不同幅的正弦波，按表下中所给不同幅度的输入情况，观测输出度的输入情况，观测输出V Voutout，并将输出的结果，并将输出的结果填入表中。填入表中。输入信号幅度输入信号幅度（V）（带载实测）（带载实测）1.64.04.85.666.4输出信号幅度输出信号幅度（V） 现代电子技术实验讨论并说明输入信号幅度的改变与输出变化的关系。讨论并说明输入信号幅度的改变与输出变化的关系。实验电路板实验电路板现代电子技术实验注意电源的连接四、注意事项四、注意事项1、正确连接、正确连接10V电源。电源。2、用双踪示波器观测施密特触发器阈值电压时，、用双踪示波器观测施密特触发器阈值电压时，使两个波形的地线重合可以便于观测数据。使两个波形的地线重合可以便于观测数据。3、测试电压时应注意衰减比例调整。、测试电压时应注意衰减比例调整。 示波器探头调在示波器探头调在X10挡，衰减比例调整为挡，衰减比例调整为10：14、实验中出现无实验结果时，应先检查电源是否、实验中出现无实验结果时，应先检查电源是否连接正确，再检查电路连接是否正确。连接正确，再检查电路连接是否正确。5、波形图应画在同一纵坐标下。、波形图应画在同一纵坐标下。现代电子技术实验思考题思考题1 1、施密特触发器的阈值电平都是固定施密特触发器的阈值