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实验七 波形产生及单稳态触发器

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实验七 波形产生及单稳态触发器
班级： 姓名： 学号： 实验台： 实验日期：
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1-1
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。
二、实验仪器及器件
1.仪器：数字电路学习机，双踪示波器
2.器件：74LS00 二输入四与非门 1片
CD4069 六反相器 1片
三、实验内容
1.多谐振荡器的测试
按图7.1构成多谐振荡器，并测试频率范围。若
C不改变，要想输出频率为1KHz的波形，计算R2
的值并验证，分析误差。
输出频率的理论值为T=2.2 (R2+R3)C
频率范围：
输出频率为1KHz时：
实测R2=
理论R2=
误差分析：
2.单稳态触发器
用1片7400按图7.2构成单稳态触
发器，输入脉冲由上图的输出提供。
记录1KHz时A、B、C各点波形。
若要改变单稳态触发器输出波形的宽
度，应如何改变电路参数？用实验验证。
该触发器是积分型触发器。常态时，输入为0，输出为1；
当触发脉冲到来时，输入为1，输
出为0，此为暂态；经电容放电后，输
出恢复常态。
暂态宽度为TW=RC
实测TW=
理论TW=
（关于改变输出宽度的实验内容可写在
报告背面）
四、思考题
改变输入信号的频率对该单稳态触
发器的暂态宽度有何影响？

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单稳态触发器

单稳态触发器


同时输出返回到
的状态。
此后电容C通过电阻R和G2门的导通电路放电， 最终使电容C上的电压恢复到稳定状态时的初始 值，电路从暂稳态回复到稳态。
2．电路波形 uI
0 uO1
uI02 UDD UTH
0
uO
tw
tw
0
t1 t2
t
t UDD+ΔU
t
t
由波形图可知，若uI的正脉宽大于暂态脉宽tw，在电 路由暂态返回到稳态时，由于门G1被uI封锁住了， 会使输出uO的下降沿变缓，波形质量下降。 此时可以在单稳态触发器的输入端加一个RC微分电路，
当输入触发脉冲uI上升到G1门的阈值电压UTH，电路中 将产生如下正反馈过程： uI↑→ uO1↓→ uI2↓→ uO↑ 则门G1迅速导通，uO1很快 从高电平跳变为低电平 ，而由于电容C两端的电压不能 突变，所以uI2也同时跳变为低电平，门G2截止，输出 uO跳变为高电平。
此时即使触发信号uI撤除（即uI变为低电平），uO仍维 持高电平。 但电路的这种状态不能长久保持，所以叫做暂稳态。
数字电子技术基础
单稳态触发器
单稳态触发器
1.1 门电路构成的单稳态触发器 1.2 集成单稳态触发器
单稳态触发器--只有一个稳定状态的触发器。
特点：在未加触发脉冲前，电路处于稳定状态； 在触发脉冲到来时，电路由稳定状态翻转为暂 稳定状态，停留一段时间后，电路又自动返回 稳定状态。
暂稳定状态维持的时间长短，取决于电路的 参数（RC），与触发脉冲无关。
另外要注意，对于不同逻辑门组成的单稳态触发器， 电路的触发信号和输出脉冲是不一样的。
3．电路主要参数计算
（1）输出脉冲宽度tw。 由波形图知，输出脉冲宽度tw为电容C充电过程。 即uI2从0V上升到UTH所需的时间。
单稳态触发-74LS123

单稳态触发-74LS123


t t t t
（6-8）
u3
u1
1
G2 u2 A
G3
1
1
R RS
u3 0
u1
C
0
u2
当uA=UT 时，u3、
0
u1、u2反转
uA
UT
0
2021/4/9
t t t t
（6-9）
G1 u1
1
G2 u2 A
G3
1
1
R RS
C
由于u1上跳，电容电压不 能突变，所以uA上跳，然
后uA下降，进入下一个周 期。
2021/4/9
（6-13）
16.1.2 由门电路构成的单稳态触发器
单稳态触发器: 输出端只有一个稳定状态, 另一 个状态则是暂稳态。加入触发信号后，它可以由 稳定状态转入暂稳态，经过一定时间以后，它又 会自动返回原来的稳定状态。
由外部触发后，由稳 定状态变为暂稳态
经延时电路延时后，
暂稳态 又自动返回稳定状态
u’i
0
t1
ui
ui,
&
R& 1
ui 1 u1
A u2
C
u3
0
u1
t1
0
uA
UT
特点: 输出脉冲宽度不受 输入脉冲宽度的影响
0
u2
2021/4/9
0
t t t t t（6-19）
二、由门电路构成的微分型单稳态触发器(略)
2021/4/9
（6-20）
16.2 集成单稳态触发器74LS123 16.2.1 集成单稳态触发器74LS123的功能
Q端得到负脉冲
RT/CT CT
A
第7章脉冲波形

第7章脉冲波形


1、组成
1 UO1 1 UO2 1 UO3
利用门电路的传输延迟时间tpd ， G1
G2
G3
将奇数个反相器首尾相接。
2、工作波形
UO1 tpd
3、计算
TW = ntpd ；
UO2
t
n是门的数目。
UO3
t
T=2TW ； f =1/T
TW
一般，tpd =
TTL类几十 ns CMOS类几百ns
（所以，环形振荡器 t 的振荡频率f 特别高）
vO VOH
VOL
0
VT-
VT+
vI
图7.5 施密特触发器的传输特性和电路符号
7-3-1 用门电路构成施密特触发器
一、构成（用CMOS非门）
R1
二、工作原理
UI
R2
G1
1
UI’
UO1
G2 1
UO
UI =0 UI上升 过程中
UI下降 过程中
UI
0
<VT+ =>VT+ =VT+ >VT+
>VT=>VT=VT<VT-
A1 (3)
A2 (4)
1
B (5)
RINT (9) CEXT (10)
REXT/CEXT (11)
(6)
Q
TR_A (3) ≥1 & 1
TR_B (4)
(6) Q
TR+ (5)
RINT (9)
(1)
Q
RI
CEXT (10)
CX
REXT/CEXT (11) RI/ CX
(1)
Q
7-4-4 单稳态触发器的应用
数字电子技术之波形产生

数字电子技术之波形产生


vO G1 ≥1
vI
1 C R
G2
VD
Cd
Rd VDD
8.1.2 集成单稳态触发器
没有被重复触发
不可重复触发
vI
tw
vO
(a)
tw
被重复触发 可重复触发
vI
tw
vO
(b)
tw
1. 不可重复触发的集成单稳态触发器 74121
Cext Rext Rext/Cext G4 & a A1 A2 G1 & G2 & G5 & ≥1 Rint Rint B G6 & G7 1 G8 1 G9 1
R1 )V TH R2
vI
1
vo
G1 vI R1 1
R2 G2 1 vO vO1
vI1
vI VT＋ VT－ vO VDD O VDD
t
vO
O 工作波形
t
O
VT－ VT＋ 传特性曲线
vI
1
8.2.2 集成施密特触发器
vI
vO
VDD TP1 vS2 TP2 vI TN5 vS5 TN4 施密特电路 TN6 VDD TP7 TN8 vO
8.2 施密特触发 器
8.2.1 用门电路组成的施密特触发器
8.2.2 集成施密特触发器
8.2.3 施密特触发器的应用
1、施密特触发器电压传输特性及工作特点：
① 施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到某一定电 压值时，输出电压会发生突变。 ② 电路有两个阈值电压。 输入信号增加和减少时，电路的阈值
Q
G3 &
Q
触发信号控制电路
微分型单稳态触发器
(a) 逻辑图