8、波形产生及单稳态触发器

实验八 波形产生及单稳态触发器

实验八 波形产生及单稳态触发器一、实验目的1、熟悉多谐振荡器的电路特点 及振荡频率估算方法。 2、掌握单稳态触发器的使用。

实验八 波形产生及单稳态触发器

二、实验仪器1、数字电路实验箱一台

2、双踪示波器3、器件74LS00 CD4069 74LS04 二输入端四与非门 1片 六反相器 1片 六反相器 1片1只

电位器10KΩ

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数字电路区别于模拟电路的主要特点之 一是：它的工作信号 是离散的脉冲信号。最常用的脉冲信号是方波 ( 矩形波)。如何 产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本实验讨论的重点。

脉冲波形和参数1、脉冲是突然变化的、间断的电压或电流。 2、产生、变换、传输和测量各种脉冲信号的电路——脉冲电路； 直接产生所需要的矩形脉冲的电路——脉冲振荡电路。

把非矩形信号变成矩形信号的电路——脉冲整形电路

实验八 波形产生及单稳态触发器 3、脉冲波形的参数 Um 0.1Um tr tf (1)脉冲幅度Um:脉冲从起始值到峰值之间的变化幅度； (2)脉冲前沿时间tr:脉冲从0.1Um变到0.9Um所需要的时间； (3)脉冲后沿时间tf:脉冲从0.9Um变到0.1Um所需要的时间； 0.9Um tw

(4)脉冲宽度tW:脉冲半高处的宽度；(5)脉冲重复的频率f和周期T: (6)脉冲空度D:脉冲周期与宽度之比 占空比q:脉冲空度的倒数 q=1/D D=T/tw

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多谐振荡器多谐振荡器无需外加触发信号就能周期性地自动翻转，产生幅值 和宽度一定的矩形脉冲，因而又称为无稳态电路。它可由分立元 件、集成运放以及门电路组成。 多谐振荡器的特点：电路无稳态，但有两个暂稳态，这两个暂稳 态每隔一定时间就自动地，周期性地交替转换，从而形成周期性 矩形脉冲，每一暂稳态的持续时间，由电路本身的参数决定。

多谐振荡器的逻辑符号

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门电路组成的多谐振荡器的结构① RC环形振荡器:利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数个与 非门首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡器:

& 1

uo1 1 0

& 2

uo2 0 1

& 3

uo3 0 1

设Uo3为高电平，它反馈到G1门的输入端，经G1门延迟Tpd后产生 一个负跳变Uo1;再经G2延迟后产生一个正跳变Uo2;最后经G3延 迟使Uo3为负电平；这个负电平反馈到G1门的输入端，延迟3Tpd 又使Uo3为正。如此往复形成振荡。 优点: 电路结构简单,所用元件少。 缺点: 频率太高,并且不可调整。其振荡周期为6tpd

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门电路组成的多谐振荡器的结构②带有RC电路的环形多谐振荡器 :在原电路的基础上添加RC延时

电路,便可以克服上图的不足:

uo11 2

uo2R

A RS3

uo

注意：R不能太大，否则会使门3始终处于导通状态，导致电路 不能起振。

实验八 波形产生及单稳态触发器 单稳态触发器的特点： ①电路有一个稳态、一个暂稳态； ②在外来触发信号的作用下，电路由稳态翻转到暂稳态； ③暂稳态是一个不能长久保持的状态。暂稳态的持续时间取决于 RC电路的参数值。

单稳态触发器：只有一个稳定状态。这个稳定状态不是“0”,就是“1”。

单稳态触发器的逻辑符号

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门电路组成的单稳态触发器的结构①微分型单稳态触发器 u1 ui Cr uo1 C u2 R

1Rr

2

uo

②积分型单稳态触发器

ui

1

uo1 R

C

A

2 u o2

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单稳态触发器的应用① 定时：由于单稳态电路能够产生一定宽度tW的矩形脉冲，利 用这个矩形脉冲去控制某个电路，则可以使其在时间tW内动 作(或不动作),例如，利用宽度为tW的正矩形脉冲作为与 门输入的信号之一，则只有这个矩形波存在的时间内，信号 才有可能通过与门。 ② 延时：利用单稳可以取得延时作用,延长的时间可以通过 R、 C调节。

& uA

tW单稳电路

延迟时间

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单稳态触发器的应用③ 脉冲的整形： 脉宽不同 脉宽相同 ④ 方波发生器: ui1=uo2 ui1 ui2

单稳电路

uo1=ui2

单稳电路

uo2 红：自动返回 蓝：触发翻转

注：合理调节两电路的参数，可得到符合要求的输出脉冲。

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多谐振荡器、单稳态触发器用途比较① 多谐振荡器主要用于 a.直接产生符合要求的矩形脉冲； b.是通过整形电路对已有的波形进行整形、变换， 使之符合系统的要求。 ②单稳态触发器主要用于 将脉冲宽度不符合要求的脉冲变换成符合要求的脉冲宽 度；

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现代电子技术实验

四、实验内容1.多谐振荡器

六反相器CD4069引脚图

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现代电子技术实验

四、实验内容1.多谐振荡器 (1)由CMOS门构成多谐振荡器

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现代电子技术实验

四、实验内容1.多谐振荡器输出的频率为1KHZ,波形图如下： Vi

Vo

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四、实验内容1.多谐振荡器R2(k ) f (kHz) C( F)

理论值

测量值

1

0.1

10

0.01

实验八 波形产生及单稳态触发器 R为限流电 阻 1.多谐振荡器：由TTL门电路构成 R2

四、实验内容

用于输出波形整形

电路利用电容C的充放电过程，控制A点电压VA,从而控制非门的自 动启闭，形成多谐振荡，电容C的充电时间tw1、放电时

间tw2和总 的振荡周期T分别为:tw1≈0.94R2C, tw2≈1.26R2C, T ≈2.2R2C 调节R2和C的大小可改变电路输出的振荡频率。

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四、实验内容A A

B B

Vo Vo

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四、实验内容2.单稳态触发器