触发器实现波形 整形及脉冲延时的研究 实验目的 实验原理 实验内容 注意事项

一、实验目的 1．掌握使用集成门电路构成施密特触发器和单稳态触发器的基本方法。 2．掌握集成施密特触发器在波形整形电路中的作用。  一、实验目的  1．掌握使用集成门电路构成施密特触发器和单稳态触发器的基本方法。 2．掌握集成施密特触发器在波形整形电路中的作用。 3．掌握集成单稳触发器在脉冲延时电路中的作用。 实验目的 实验原理 实验内容 注意事项

二、实验原理 1、施密特触发器 施密特触发器具有幅值比较功能并且输出波形边沿陡峭，所以常用于脉冲幅度鉴别、脉冲整形和脉冲变换等。施密特触发器不同于其它的各类触发器，它具有以下特点： ① 施密特触发器属于电平触发，对于缓慢变化的信号仍然适用，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。 ② 输入信号增加和减小时，电路有不同的阈值电压，它具有如下页右图所示的传输特性。 实验目的 实验原理 实验内容 注意事项

VOUT VIN 5.0 2.1 2.9 VT+ VT- VOUT VIN 5.0 1.5 3.5 输 入 VT+ VT- 施密特触发电路电压传输特性 VT+ VT- VOUT VIN 5.0 1.5 3.5 采用内部反馈，边沿更陡 输 入 VT+ VT- CMOS非门电压传输特性 VTH=VDD/2 回差电压：两个门限电压之差

同向传输 施密特触发器的输入输出波形 反向传输

（1）门电路组成的施密特触发器 反相器CD4069组成的施密特触发器及其引脚图 本实验中: VT+为 (2.5V~4.775V) 电路中两个反相器串联，分压电阻RW1、R4将输出端的电压反馈到输入端对电路产生影响。 实验目的 实验原理 实验内容 注意事项 反相器CD4069组成的施密特触发器及其引脚图 改变RW1及R4的值可改变VT+、 VT- 。注意： RW1应小于R4。 本实验中: VT+为 (2.5V~4.775V) VT-为 (0.225V~2.5V)

（2）集成施密特触发器CD40106 参数名称 最小值/ V 最大值/ V 典型值 VDD / V VT+ 上限阈值电压 VT- 5 10 15 2.2 4.6 6.8 3.6 7.1 10.8 2.9 5.9 8.8 VT- 下限阈值电压 0.9 2.5 4 2.8 5.2 7.4 1.9 3.9 5.8 △VT 滞回电压 0.3 1.2 1.6 3.4 5.0 2.3 3.5

2、单稳触发器 ①、它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。 单稳态触发器只有一个稳定的状态。这个稳定状态要么是0，要么是1。单稳态触发器的工作特点是： ①、它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。 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。

整形（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形） 单稳态触发器广泛应用于脉冲整形、延时和定时的电路中 : 整形（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形） 延时（把输入信号延迟一定时间后输出） 定时（产生一定宽度的矩形波）

① 微分型单稳态触发器 （1）、用与非门组成的单稳态触发器 如图所示,负脉冲触发, C2和R5构成输入微分电路 ①     微分型单稳态触发器 74LS00引脚图 如图所示,负脉冲触发, C2和R5构成输入微分电路 R=(R6+RW2)和 C3 构成微分定时电路。输出脉宽tw≈(0.7-1.3)RC3。

微分型单稳态触发器波形图 t1 t2 R=(100----600)欧; C3=4700P TW=(0.7—1.3)RC3 VTH R=(100----600)欧; C3=4700P TW=(0.7—1.3)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

静止期：0~t1，输入端无信号触发，Vin为高，Va、Vb为低、Vc为高。G1开， G2关。电路处于稳定状态。 VTH 静止期：0~t1，输入端无信号触发，Vin为高，Va、Vb为低、Vc为高。G1开， G2关。电路处于稳定状态。 工作期：t2>t≥t1。 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。 t2>t>t1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。 恢复期：t=t2时， Vb下降至VTH， G2关闭，Vc为高。 C3电容放电，进入恢复期。

TW=1.1RC4 R=R7+RW3=(100---600)欧; C4=4700P TW=(0.52—3.1) us ②积分型单稳触发器 VTH 采用正脉冲触发。 TW=1.1RC4 R=R7+RW3=(100---600)欧; C4=4700P TW=(0.52—3.1) us 工作波形图

(2)、集成单稳态触发器 输入 输出 功能 +TR -TR RE Q ↑ 1 上升沿 连续触发 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。当选择上升沿触发时，触发脉冲由＋TR端输入，－TR端接正电源；选择下降沿触发时，触发脉冲由－TR端输入，＋TR端接地。

CD4098实现脉冲延时的原理图 TWI=CX1*RX1 决定从触发信号(Ui)有效 到 灯亮的时间 TW2=CX2*RX2 决定灯亮的时间 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。

三、实验内容 1、利用所给器件，实现图3.34所示CMOS门电路组成的施密特触发器。输入端接2kHz、VPP=10V（带载实测）的三角波信号，改变RW1的值，用双踪示波器观测两组Vi和Vout的波形变化情况（测量时将两个波形的参考点调至重合，注意测试的是哪一个源），画出输入、输出并标出VT+及VT。讨论并说明RW1的改变与输出变化的关系。   2、用CD40106实现图3.38所示集成施密特触发器整形电路。输入端Vin接2kHz的正弦波，按表3.13中所给不同幅度的输入情况，观测输出Vout，并将输出的结果填入表3.13中。讨论并说明输入信号幅度的改变与输出变化的关系。 实验目的 实验原理 实验内容 注意事项

3、用与非门构成图3.40所示的微分型单稳态触发器，输入Vin接20kHz TTL信号，改变RW2，用双踪示波器观测Vin和Vi，Va，Vb，Vc，Vout的波形变化情况（定量记录Vin、Vc、Vout波形，标出周期、幅度及脉宽）。 （二）设计性实验 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。

思考题? 1． 施密特触发器的阈值电平都是固定的吗？ 1．  施密特触发器的阈值电平都是固定的吗？ 3. 实验中CD4098集成单稳态触发器组成图3.2.7 的延时电路中，若使输出脉冲宽度为3ms，RX2应为多少？

常见问题回答 施密特触发器与反相器的区别？

施密特触发器的作用？