实验二 触发器实现波形整形及脉冲延时的研究-2

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1 实验二 触发器实现波形整形及脉冲延时的研究-2
实验二 触发器实现波形整形及脉冲延时的研究-2

2 内容纲要 1.实验目的 2. 实验原理 3. 实验内容 4. 实验要求

3  1、实验目的 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。

4 单稳触发器 2、实验原理 ①、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。
　　工作特点： 　　①、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。 　　②、在触发脉冲的作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间后，再自动返回稳态。 　　③、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。

5 2、实验原理 单稳态触发器广泛应用于脉冲整形、延时和定时的电路中 。 脉冲整形： 　　把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形。

6 2、实验原理 脉冲延时: 　　把输入信号延迟一定时间后输出。 脉冲定时： 　　输出窄脉冲的时间是单稳输出脉冲UO的宽度tW。

7 2、实验原理 （1）、用与非门组成的单稳态触发器 ① 微分型单稳态触发器
　　利用与非门做开关，依靠定时元件RC的充放电来控制与非门的开启和关闭。 ①     微分型单稳态触发器 如图所示,负脉冲触发, 　　C2和R5构成输入微分电路 ,另外，R=(R6+RW2)和 C3 构成微分定时电路。

8 2、实验原理 t1 t2 VTH 当0≤t＜t1时 ： 　　输入端无信号触发或触发输入Vin为高， 合理选择电路元件参数有V’高于VTH 、 Va为低、Vb低于VTH 、Vc为高。G1开， G2关。电路处于稳定状态。

9 2、实验原理 t1 t2 VTH 当t1≤t＜t2时： 　　 t=t1时：Vin↓， V’i↓， Va ↑， Vb↑， Vc↓。此时，G1关， G2开。即使Vin回到高，Vc低仍将维持。 　　t1 ＜ t ＜ t2时：电容C3充电，Vb下降，但仍高于VTH，故Vc仍为低。电路处于暂稳态。

10 2、实验原理 t1 t2 VTH 当t=t2时： 　　Vb下降至VTH， G2关闭，Vc为高。 C3电容放电，进入恢复期。

11 2、实验原理 微分型单稳态触发器波形图 单稳态触发器主要有4个参数：
t1 t2 VTH R=( )欧;C3=4700P TW=(0.7—1.3)RC3 =( ) *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

12 2、实验原理 （2）﹑集成单稳态触发器 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． 不可重复触发
　　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． 不可重复触发 　　触发进入暂稳态时，再加触发脉冲无效。 可重复触发 　　触发进入暂稳态时，再次触发效，输出脉冲可再维持一个脉宽。

13 2、实验原理 集成单稳态触发器CD4098逻辑功能 输入 输出 功能 Q
+TR -TR RE Q ↑ 1 上升沿 触发 触发沿无效 ↓ 下降沿 X 复位为初态 CD4098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下降沿触发。

14 2、实验原理 CD4098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。
tw1 tw2 tWI=K ∙ CX1 ∙ RX1 　　决定从触发信号(Ui)有效到灯亮的时间。 tW2=K ∙ CX2 ∙ RX 决定灯亮的时间。

15 微分电路与RC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。

16 由于C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。
一、RC电路的过渡过程 由于C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。 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数有关， = R  C ，单位为s。越大，充放电越慢； 越小，充放电越快。 实验证明：当t = 0.7时，充电电压为VG的一半；放电电压为电容器两端电压VC的一半；当t = (3~ 5)时，充放电过程基本结束。 RC电路的主要应用：波形变换。 常用电路有微分电路、积分电路。

17 (1) 输出信号取自RC电路中的电阻R两端。即vO = vR；
1．电路组成 2．电路特点 (1) 输出信号取自RC电路中的电阻R两端。即vO = vR； (2) 时间常数  <<tp，通常取  0.2 tp； tp 为输入信号脉宽 3．电路功能 将矩形波变换成尖峰波，检出电路的变化量。

18 2、实验原理 实验底板介绍 注意电源的连接

19 3、实验内容 （1）输入Vin接TTL信号，当输入信号频率分别为100kHz和5kHz时，观察输入微分电路的输出Vi和输入的关系，得出结论； （2）当输入Vin接5kHz TTL信号，用双踪示波器观测并测试Vin和Vi，Va，Vb，Vc，Vout的波形； （3）通过改变RW2，测试此电路输出Vout中暂稳态的最大及最小定时时间twmin和twmax。

20 3、实验内容 t1 t2 VTH （1）输入Vin接TTL信号，当输入信号频率分别为100kHz和5kHz时，观察输入微分电路的输出Vi和输入的关系，得出结论； （2）当输入Vin接5kHz TTL信号，用双踪示波器观测并测试Vin和Vi，Va，Vb，Vc，Vout的波形； （3）通过改变RW2，测试此电路输出Vout中暂稳态的最大及最小定时时间twmin和twmax。

21 3、实验内容 t1 t2 VTH 注意事项 　　１、测试VTH 时，应测试Vc上升沿对应的Vb值，而不是Vb拐点值

22 3、实验内容 趣味实验 1．设计任务 （1）通过分析CD4098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灯灭并且延时时间在10秒内连续可调。

23 4、实验要求 1、按要求完成原始数据记录 2、回答实验课后思考题 3、总结实验结论 4、完成实验报告

24 下次实验预习要求 1、预习：实验三 555集成定时器的应用-1 2、完成实验报告上的预习思考题

25 Thank You !