实验二触发器实现波形整形及脉冲延时的研究—2

1、实验二实验二 触发器实现波形整形及脉冲延时的研究触发器实现波形整形及脉冲延时的研究-2内容纲要内容纲要1.实验目的2. 实验原理3. 实验内容4. 实验要求掌握使用集成门电路构成单稳态触发器的基本方法。掌握使用集成门电路构成单稳态触发器的基本方法。掌握集成单稳触发器在脉冲延时电路中的作用。掌握集成单稳触发器在脉冲延时电路中的作用。 1、实验实验目的目的工作特点：工作特点：、单稳态触发器只有一个稳定的状态，另一个状态、单稳态触发器只有一个稳定的状态，另一个状态称为暂稳态。称为暂稳态。、在、在触发脉冲触发脉冲的作用下，能从稳态翻转到暂稳态，的作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间后，再

2、在暂稳态维持一段时间后，再自动自动返回稳态。返回稳态。、暂稳态维持时间的长短仅仅取决于单稳触发器电、暂稳态维持时间的长短仅仅取决于单稳触发器电路本身的参数，与触发脉冲无关。路本身的参数，与触发脉冲无关。单稳触发器2、实验原理、实验原理 单稳态触发器广泛应用于脉冲整形、延时和定时单稳态触发器广泛应用于脉冲整形、延时和定时的电路中的电路中 。 脉冲整形：脉冲整形：把不规则的波形转把不规则的波形转换成宽度、幅度都相换成宽度、幅度都相等的波形。等的波形。2、实验原理、实验原理脉冲延时脉冲延时:把输入信号延迟一把输入信号延迟一定时间后输出。定时间后输出。脉冲定时：脉冲定时：输出窄脉冲的时间是输出窄脉冲的

3、时间是单稳输出脉冲单稳输出脉冲U UO O的宽度的宽度t tW W。 2、实验原理、实验原理（1 1）、用与非门组成的单稳态触发器）、用与非门组成的单稳态触发器 微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器 如图所示如图所示, ,负脉冲触发负脉冲触发, ,C C2 2和和R R5 5构成构成输入微分电路输入微分电路 , ,另外，另外，R=(RR=(R6 6+R+RW2W2) )和和 C C3 3 构成构成微分定时电路微分定时电路。利用与非门做开关，依靠定时元件利用与非门做开关，依靠定时元件RCRC的充放电来控制与非门的开启的充放电来控制与非门的开启和关闭。和关闭。 2、实验原理、实验原理微分电路与微分

4、电路与RC耦合电路：耦合电路： 微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波，即只有输入波形发生突变的瞬间才有输出。而对恒定部分则没有输出。输出的尖脉冲波形的宽度与R*C有关（即电路的时间常数），R*C越小，尖脉冲波形越尖，反之则宽。此电路的R*C必须远远少于输入波形的宽度，否则就失去了波形变换的作用，变为一般的RC耦合电路了，一般R*C少于或等于输入波形宽度的1/10就可以了。 一、一、RC电路的过渡过程电路的过渡过程 由于由于C两端电压不能突变，所以在充、两端电压不能突变，所以在充、放电时必须经历一个过渡过程。放电时必须经历一个过渡过程。 实验证明：实验证明：当当t = 0.7 时，充电电压为时，充电

5、电压为VG的一半；放电电压为电容器两端电压的一半；放电电压为电容器两端电压VC的一的一半；当半；当t = (3 5) 时，充放电过程基本结束。时，充放电过程基本结束。 结论：充放电时电容两端电压、电流结论：充放电时电容两端电压、电流呈指数规律变化；充放电的速度与时间常呈指数规律变化；充放电的速度与时间常数数 有关，有关， = R C ，单位为，单位为s。 越大，越大，充放电越慢；充放电越慢； 越小，充放电越快。越小，充放电越快。 RC电路的主要应用：电路的主要应用：波形变换。波形变换。常用电路有微分电路、积分电路。常用电路有微分电路、积分电路。RC微分电路微分电路2电路特点电路特点(1) 输出

6、信号取自输出信号取自RC电路中的电阻电路中的电阻R两端。即两端。即vO = vR；(2) 时间常数时间常数 tp，通常取，通常取 0.2 tp； tp 为输入信号脉宽1电路组成电路组成3电路功能电路功能 将矩形波变换成尖峰波，检出电路的变化量。将矩形波变换成尖峰波，检出电路的变化量。RC微分电路微分电路当0tt1时 ：输入端无信号触发或触发输入输入端无信号触发或触发输入V Vinin为高，为高， 合理选择电路元件参数有合理选择电路元件参数有V V高于高于V VTHTH 、 V Va a为低为低、V Vb b低于低于V VTH TH 、V Vc c为高。为高。G G1 1开，开， G G2 2关

7、。电路处于稳定关。电路处于稳定状态状态。 t1t2VTHVTH2、实验原理、实验原理当t1tt2时： t=tt=t1 1时：时：V VininV Va a ， V Vb b， V Vc c此时此时G G1 1关，关， G G2 2开。即使开。即使V Vinin回回到高，到高，V Vc c低仍将维持。低仍将维持。t t1 1 t t t t2 2时时：电容：电容C C3 3充电，充电，V Vb b下降，下降，但仍高于但仍高于V VTHTH，故，故V Vc c仍为低。电路处于暂稳态。仍为低。电路处于暂稳态。 t1t2VTHVTH2、实验原理、实验原理当t=t2时： V Vb b下降至下降至V VT

8、HTH， G G2 2关闭，关闭，V Vc c为高。为高。 C C3 3电容放电，进入恢复电容放电，进入恢复期期。t1t2VTHVTH2、实验原理、实验原理 R=(100-600)欧;C3=4700PTW=(0.71.3)RC3 =(0.32-3.6) *10 6 S单稳态触发器主要有4个参数：输出脉冲宽度t w、输出脉冲幅度v m、恢复时间t re和分辩时间td。 微分型单稳态触发器波形图t1t2VTHVTH2、实验原理、实验原理集成单稳态触发器有两种类型：可重复触发和不可重复集成单稳态触发器有两种类型：可重复触发和不可重复触发触发（2 2）集成单稳态触发器集成单稳态触发器u不可重复触发不可

9、重复触发触发进入暂稳态时，再加触触发进入暂稳态时，再加触发脉冲无效。发脉冲无效。u可重复触发可重复触发触发进入暂稳态时，再次触发进入暂稳态时，再次触发效，输出脉冲可再维持一触发效，输出脉冲可再维持一个脉宽。个脉宽。2、实验原理、实验原理集成单稳态触发器集成单稳态触发器CD4098CD4098逻辑功能逻辑功能输入输入输出输出功能功能+TR-TRREQ 11上升沿上升沿触发触发 01Q触发沿无效触发沿无效 11Q触发沿无效触发沿无效01下降沿下降沿触发触发XX001复位为初态复位为初态CD4098CD4098是一片双单稳态触发器，每个触发器是一片双单稳态触发器，每个触发器均可单独设置为上升沿触发或

10、下降沿触发。均可单独设置为上升沿触发或下降沿触发。QQQ2、实验原理、实验原理tw1tw2CD4098CD4098实现脉冲延时的原理图实现脉冲延时的原理图电路第一个单稳态设成上升沿触发，第二个单稳态设成下降沿触发。电路第一个单稳态设成上升沿触发，第二个单稳态设成下降沿触发。tWI=K CX1 RX1 决定从触发信号决定从触发信号(U(Ui i) )有效到灯亮的时间。有效到灯亮的时间。tW2=K CX2 RX2 决定灯亮的时间决定灯亮的时间。2、实验原理、实验原理实验底板介绍注意电源的连接2、实验原理、实验原理（1）输入）输入Vin接接TTL信号，当输入信号频信号，当输入信号频率分别为率分别为1

11、00kHz和和5kHz时，观察输入微时，观察输入微分电路的输出分电路的输出Vi 和输入的关系，得出结论；和输入的关系，得出结论；（2）当输入）当输入Vin接接5kHz TTL信号，用双信号，用双踪示波器观测并测试踪示波器观测并测试Vin和和Vi ，Va，Vb，Vc，Vout的波形；的波形；（3）通过改变）通过改变RW2，测试此电路输出，测试此电路输出Vout中暂稳态的最大及最小定时时间中暂稳态的最大及最小定时时间twmin和和twmax。 3、实验内容、实验内容（1）输入）输入Vin接接TTL信号，当输入信号频率信号，当输入信号频率分别为分别为100kHz和和5kHz时，观察输入微分电时，观察

12、输入微分电路的输出路的输出Vi 和输入的关系，得出结论；和输入的关系，得出结论；（2）当输入）当输入Vin接接5kHz TTL信号，用双踪示信号，用双踪示波器观测并测试波器观测并测试Vin和和Vi ，Va，Vb，Vc，Vout的波形；的波形；（3）通过改变）通过改变RW2，测试此电路输出，测试此电路输出Vout中暂稳态的最大及最小定时时间中暂稳态的最大及最小定时时间twmin和和twmax。 t1t2VTHVTH3、实验内容、实验内容注意事项注意事项、测试、测试VTH 时，时，应测试应测试Vc上升沿对应上升沿对应的的Vb值，而不是值，而不是Vb拐拐点值点值t1t2VTHVTH3、实验内容、实验内容1 1设计任务设计任务 （1 1）通过分析）通过分析CD4098CD4098组成的延时电路设计一个延时灯电组成的延时电路设计一个延时灯电路，可通过触摸按钮打开指示灯，延时一定时间后使指使路，可通过触摸按钮打开指示灯，延时一定时间后使指使灯灭并且延时时间在灯灭并且延