实验一 触发器实现波形整形及脉冲延时的研究-1

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1 实验一 触发器实现波形整形及脉冲延时的研究-1
实验一 触发器实现波形整形及脉冲延时的研究-1

2 内容纲要 1.实验课程简介 2. 实验目的 3. 实验原理 4. 实验内容 5. 实验要求

3 1. 实验课程简介 课程名称：电子技术应用实验2 （数字电路综合实验） 课程要求：20学时 ，1学分，必修课
课程要求：20学时 ，1学分，必修课 教材：《电子技术应用实验教程》（二）综合篇 陈瑜主编 电子科技大学出版社 2012年 考核方式： 总成绩=平时成绩（50%）+考试成绩（50%） 平时成绩=实验操作成绩（10%）+实验报告成绩（90%） 考试成绩=考试演示操作成绩（50%） +考试测试参数成绩（ 20%） +考试实验技能与实验理论成绩（30%）

4 课程要求 本课程要求重点在于提高发现问题、分析及判断问题以及解决问题的能力，要加强课前预习，逐步掌握一定的故障判断和排除的方法，学习对数字电路的综合运用能力。 根据下次实验要求预习实验原理，熟悉测试方案。请将实验教材中实验内容前的预习思考题提前回答在实验报告上。

5 实验内容与顺序 1、 实验一 触发器实现波形整形及脉冲延时的研究-1 2、 实验二 触发器实现波形整形及脉冲延时的研究-2
1、 实验一 触发器实现波形整形及脉冲延时的研究-1 2、 实验二 触发器实现波形整形及脉冲延时的研究-2 3、 实验三 555定时器的应用-1 4、 实验四 555定时器的应用-2 5、 实验五 数据选择和译码显示-1 6、 实验六 数据选择和译码显示-2 7、 实验八 电子秒表-1 8、 实验九 电子秒表-2 9、 综合训练 10、综合测试

6 如何取得优异的平时成绩? 1、按时上课。 2、课上认真进行实验操作，完成数据的原始记录， 并由教师检查。 3、保持实验室整洁，下课前整理好实验平台。 4、按要求撰写实验报告。

7  2、实验目的 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。 掌握集成施密特触发器在波形整形电路中的作用。

8 3、实验原理 施密特触发器

9 3、实验原理

10 3、实验原理 施密特触发器具有以下特点： ①施密特触发器不同于其它的各类触发器， 施密特触发器属于“电平触发”型电路。
触发信号UIN可以是变化缓慢的模拟信号, UIN达某一电平值时，输出电压UOUT突变。 ② 输入信号增加和减小时，电路有不同的阈值电压。

11 3、实验原理 施密特触发器的输入输出波形 同相传输 反相传输

12 3、实验原理 施密特触发电路的应用 用于脉冲鉴幅： 用于波形变换: 用于脉冲整形：

13 3、实验原理 （1）门电路组成的施密特触发器 改变RW1及R4的值可改变VT+、 VT- 。 注意： RW1应小于R4。
　　电路中两个CMOS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。 （1）门电路组成的施密特触发器 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 (0.267V~2.5V)

14 3、实验原理 假定电路中CMOS反相器的阈值电压Vth≈VDD/2，RW1< R4,且输入信号vI为三角波，下面分析电路的工作过程。     由电路不难看出，G1门的输入电平vⅠ1决定着电路的状态，根据叠加原理有： 当vin=0V时，输出端vOut=0V。此时vⅠ1≈0V。 当输入信号电压从0V逐渐增加，只要vⅠ1< Vth，则电路保持vOut=0V不变。 当vin上升使得vⅠ1=Vth时，使电路产生如下正反馈过程： 这样，电路状态很快转换为vOut≈VDD， 此时Vin的值即为施密特触发器在输入信号正向增加时的阈值电压，称为正向阈值电压，用VT+表示。即由下式可计算。

15 3、实验原理 当vⅠ1>Vth时，电路状态维持vOut=VDD不变。vⅠ继续上升至最大值后开始下降，当vⅠ1=Vth时，电路产生如下正反馈过程： 这样电路又迅速转换为vO≈0V的状态，此时的输入电平为vⅠ减小时的阈值电压，称为负向阈值电压，用VT-表示。将VDD=2Vth代入，根据下式 可算出。 只要满足vⅠ< VT-， 施密特电路就稳定在vO≈0V的状态。 可求 得回差电压为 ΔVT=VT+-VT-      上式表明，回差电压的大小可以通过改变RW1、R4的比值来调节。 电路工作波形及传输特性如右图所示。

16 3、实验原理 （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 5 2.2 3.6 2.9 0.9 2.8
VDD / V 最小值/ V 最大值/ V 典型值 VT+ 上限阈值电压 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

17 3、实验原理 CD40106测试电路 V’ V’=(10K/16.8K) ×5V 　≈3 V

18 3、实验原理 电源VDD=5V时, VT+为(2.2—3.6)V,典型值为2.9V; VT-为(0.9—2.8)V,典型值为1.9V
本实验中: V’=(10K/16.8K) *5V 约= 3 V 输入信号叠加在3V直流电平上,如图所示

19 4、实验内容 　　1、测试由CMOS门电路组成的如图2.1.4的施密特触发器电路。输入端Vin接2kHz、直流偏置为0，,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Vin和Vout的波形变化情况，分别画出两组输入、输出波形并标出VT+及VT。讨论并说明RW1的改变与输出变化的关系。

20 4、实验内容 测试照片

21 4、实验内容 　2．测试用CD40106实现的如图2.1.8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2.1.3中所给不同幅度的输入情况，观测输出信号Vout，将所测输出信号的幅度填入表2.1.3中，并画出输入Vin为6V时的Vi’和输出Vout的波形图，实测此时电路的VT+以及VT-，与理论值相比较。讨论并说明输入信号幅度的改变对输出波形的影响。 表 集成施密特触发器实验电路测试表 输入信号幅度 （带载实测） 1.6V 2.0V 4.5V 5.6V 6V 6.4V 输出信号幅度 　讨论并说明输入信号幅度的改变与输出变化的关系。

22 4、实验内容 注意电源 的连接 稳压输出 指示灯 实验底板介绍

23 4、实验内容 测试注意事项 １、应先检查电源是否连接正确，再检查电路连接是否正确。 2．所有测试输入幅度均要求带载实测。
3、注意故障判断。并不是所有无脉冲输出的电路都存在故障，应分析其工作状态。

24 5、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

25 下次实验预习要求 1、预习：实验二 触发器实现波形整形及脉冲延时的研究—2 2、完成实验报告上的预习思考题

26 Thank You !