【正文】 如何用示波器觀察施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性？二．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)會(huì)集成定時(shí)器（555電路）的邏輯功能的測(cè)試方法。2．熟悉集成定時(shí)器的應(yīng)用：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器。三．實(shí)驗(yàn)原理 集成定時(shí)器是一種模擬、數(shù)字混合型的中規(guī)模集成電路，只要外接適當(dāng)?shù)碾娮桦娙莸仍?，就可方便的?gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生或波形變換電路。定時(shí)器有雙極型和CMOS定時(shí)器兩大類，結(jié)構(gòu)和工作原理基本相似。通常雙極型定時(shí)器具有較大的驅(qū)動(dòng)能力，而CMOS定時(shí)器則具有功耗低，輸入阻抗高等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)產(chǎn)定時(shí)器5G1555和國(guó)外555類同，可互換使用。圖91(a),(b)為集成定時(shí)器內(nèi)部邏輯圖及引腳排列，圖91(b)圖91(a)圖91(a)表91為引腳名。表91引腳號(hào)12345678引腳名GNDOUTUCTHCtUCC地觸發(fā)端輸出端復(fù)位端外電 接壓 控端 制閾值端放電端電源端集成定時(shí)器含有兩個(gè)高精度比較器AA2，一個(gè)基本RS觸發(fā)器及放電晶體管V。比較器的參考電壓由三只5KΩ的電阻組成的分壓提供，它們分別使比較器A1的同相輸入端和A2的反相輸入端的電位為UCC和UCC，如果在控制電壓端UC外加控制電壓，就可以方便的改變兩個(gè)比較器的比較電平，保證參考電壓穩(wěn)定值。比較器A1的反相輸入端接高觸發(fā)端VB，比較器A2的同相輸入端接低觸發(fā)端，TH和控制兩個(gè)比較器工作，而比較器的狀態(tài)決定了基本RS觸發(fā)器的輸出，基本RS觸發(fā)器的輸出一路作為整個(gè)電路的輸出，另一路接晶體管V的基極控制它的導(dǎo)通與截止，當(dāng)V導(dǎo)通時(shí)，給接于晶體管基電極的電容提供低阻放電通路。集成定時(shí)器的典型應(yīng)用 1．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在外來脈沖作用下，能夠輸出一定幅度與寬度的脈沖，輸出脈沖的寬度就是暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間TW。圖93圖92 圖92為由555定時(shí)器和外接定時(shí)元件RT、CT構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。觸發(fā)信號(hào)加于低觸發(fā)端（腳2），輸出信號(hào)UO由第3腳輸出。在Ui端未加觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路處于初始穩(wěn)態(tài)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出UO為低電平。若在Ui端加一個(gè)具有一定幅值的負(fù)脈沖，如圖93所示，于是在2端出現(xiàn)一個(gè)尖脈沖，使該端電位小于UCC從而使比較器A2觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)器的輸出UO從低電平跳變?yōu)楦唠娖?，暫穩(wěn)態(tài)開始。電容CT開始充電，UCT按指數(shù)規(guī)律增加，當(dāng)UCT上升到UCC時(shí)，比較器A1觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)器的輸出UO從高電平跳變?yōu)榈碗娖?，暫穩(wěn)態(tài)終止。同時(shí)內(nèi)部電路使電容CT放電，UCT迅速下降到零，電路回到初始穩(wěn)態(tài)，為下一個(gè)觸發(fā)脈沖的到來做好準(zhǔn)備。 暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間tW決定與外接元件RT、CT的大小 tW= 改變RT、CT可使tW在幾個(gè)微秒到幾十分鐘之間變化。CT盡可能選的小些，以保證通過CT快速放電。 2．多諧振蕩器 和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器相比，多諧振蕩器沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，而且無須用外來觸發(fā)脈沖觸發(fā)，電路能自動(dòng)交替翻轉(zhuǎn)，使兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)輪流出現(xiàn)，輸出矩形脈沖。 圖94所示為555定時(shí)器和外接元件RA、RB、C構(gòu)成的多諧振蕩器，腳6直接相連，它將自激發(fā)，成為多諧振蕩器。外接電容C通過RA+RB充電，再通過RB放電，在這種工作模式中，電容C在UCC和UCC之間充電和放電，其波形如圖95所示。 充電時(shí)間（輸出為高態(tài)）： t1=(RA+RB)C 放電時(shí)間（輸出為低態(tài)）： t2= 周期： T=t1+t2=(RA+2RB)C圖95圖94 振蕩頻率： f==3．施密特觸發(fā)器 圖96為由555定時(shí)器及外接阻容元件構(gòu)成的施密特觸發(fā)器。 設(shè)被變換的電壓US為正弦波，其正半周通過二極管D同時(shí)加到555定時(shí)器的6腳，Ui為半波整流波型。當(dāng)Ui上升到UCC時(shí)，UO從高電平變?yōu)榈碗娖?；?dāng)Ui下降到UCC時(shí)，UO又從低電平變?yōu)楦唠娖?，圖97示出了US,Ui,UO的波形圖?？梢娛┟芴赜|發(fā)器的接通電位UT+為UCC，斷開電位UT為UCC，電壓傳輸特性如圖98所示。圖97圖98圖96四．試驗(yàn)設(shè)備與器件 1．ETL系列電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)或EEL系列數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱 2．示波器 3．信號(hào)源及頻率計(jì) 4．集成定時(shí)器5G15552五．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（1）按圖92電路接線，UCC接+5V電源，輸入信號(hào)Ui由單次脈沖源提供，用雙蹤示波器觀察并記錄Ui、UC、UO波形，標(biāo)出幅度與暫穩(wěn)時(shí)間。（2），輸入端送1KHz連續(xù)脈沖，觀察并記錄Ui、UC、UO波形，標(biāo)出幅度與暫穩(wěn)時(shí)間。2．多諧振蕩器 按圖94電路接線，用示波器觀察并記錄UC、UO波形，標(biāo)出幅度與周期。3．施密特觸發(fā)器按圖96電路接線（1）輸入信號(hào)US由信號(hào)源提供，預(yù)先調(diào)好US頻率為1KHz，接通+UCC（5V）電源后，逐漸加大US幅度，并用示波器觀察US波形，直至US峰峰值為5V左右。用示波器觀察并記錄US、Ui、UO波形，標(biāo)出UC的幅度、接通電位UT+、斷開電位UT及回差電位△U。（2）觀察電壓傳輸特性。4．模擬聲響電路按圖99電路接線，調(diào)節(jié)定時(shí)元件，使振蕩器Ⅰ振蕩頻率較低，并將其輸出（腳3）接到高頻振蕩器Ⅱ的電壓控制端（腳5），則當(dāng)振蕩器Ⅰ輸出高電平時(shí)，振蕩器Ⅱ的振蕩頻率較低；當(dāng)Ⅰ輸出低電平時(shí)，Ⅱ的振蕩頻率高，從而使Ⅱ的輸出端（腳3）所接的揚(yáng)聲器發(fā)出“嘀、嘟…”的間歇聲響。按圖99接好實(shí)驗(yàn)線路，調(diào)換外接阻容元件，試聽音響效果。圖99圖99六．實(shí)驗(yàn)報(bào)告1．定量畫出實(shí)驗(yàn)所要求記錄的各點(diǎn)波形。2．整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果的差異，并進(jìn)行分析討論。實(shí)驗(yàn)十 電子秒表一．預(yù)習(xí)報(bào)告1．復(fù)習(xí)數(shù)字電路中基本RS觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時(shí)鐘發(fā)生器及計(jì)數(shù)器等部分內(nèi)容。2．除了本實(shí)驗(yàn)中所采用的時(shí)鐘源外，選用另外兩種不同類型的時(shí)鐘源，可供本實(shí)驗(yàn)使用。畫出電路圖，選取元器件。3．列出電子秒表各單元的測(cè)試表格。4．列出調(diào)試電子秒表的步驟。二．實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．學(xué)習(xí)數(shù)字電路中基本RS觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時(shí)鐘發(fā)生器及計(jì)數(shù)器、譯碼顯示等單元電路的綜合應(yīng)用。2．學(xué)習(xí)電子秒表的調(diào)試方法。三．實(shí)驗(yàn)原理圖101為電子秒表的原理圖。按功能分成四個(gè)單元電路進(jìn)行分析。圖1011．基本RS觸發(fā)器圖101中單元Ⅰ為用集成與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器。屬低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器，有直接置位和復(fù)位功能。它的一路輸出作為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入，另一路輸出Q作為與非門5的輸入控制信號(hào)。撥動(dòng)數(shù)據(jù)開關(guān)K2（接地），則門1輸出=1，門2輸出Q=0；K2復(fù)位后Q、狀態(tài)保持不變。再撥動(dòng)數(shù)據(jù)開關(guān)K1，則Q由0變?yōu)?，門5開啟，為計(jì)數(shù)啟動(dòng)作好準(zhǔn)備。由1變0，送出負(fù)脈沖，啟動(dòng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作。基本RS觸發(fā)器在電子秒表中的職能是啟動(dòng)和停止秒表的工作。2．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖102圖101中單元Ⅱ?yàn)橛眉膳c非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，圖102為各點(diǎn)波形圖。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入觸發(fā)負(fù)脈沖信號(hào)Ui由基本RS觸發(fā)器端提供，輸出負(fù)脈沖UO則加到計(jì)數(shù)器的消除端。靜態(tài)時(shí)，門4應(yīng)處于截止?fàn)顟B(tài)，故電阻R必須小于門的關(guān)斷電阻Roff。定時(shí)元件RC取值不同，輸出脈沖寬度也不同。當(dāng)觸發(fā)脈沖寬度小于輸出脈沖寬度時(shí)，可以省去輸入微分電路的RP、CP。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在電子秒表中的職能是為計(jì)數(shù)器提供清零信號(hào)。圖1013．時(shí)鐘發(fā)生器圖101中單元Ⅲ為用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，是一種性能較好的時(shí)鐘源。調(diào)節(jié)電位器RW，使在輸出端3獲得頻率為50Hz的矩形波信號(hào)，當(dāng)基本RS觸發(fā)器Q=1時(shí)，門5開啟，此50Hz脈沖信號(hào)通過門5作為計(jì)數(shù)器1的時(shí)鐘輸入CP。4．計(jì)數(shù)及譯碼顯示圖102二—五—十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS196構(gòu)成電子秒表的計(jì)數(shù)單元，如圖101中單元Ⅳ所示。其中計(jì)數(shù)器1接成五進(jìn)制形式，對(duì)頻率為50Hz的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行五分頻，作為計(jì)數(shù)器2的時(shí)鐘輸入，計(jì)數(shù)器2及計(jì)數(shù)器3接成8421碼十進(jìn)制形式，其輸出端與實(shí)驗(yàn)臺(tái)上譯碼顯示單元的相應(yīng)輸入端連接，～。附：74LS196引腳排列及功能。圖103為引腳排列，表101為功能表。表101輸入輸出CT/D3D2D1D0Q3Q2Q1Q00******000010*d3d2d1d0d3d2d1d011****加計(jì)數(shù)異步清除為低電平時(shí)，可完成清除功能，與時(shí)鐘脈沖狀態(tài)無關(guān)。清除功能完成后，應(yīng)置高電平。計(jì)數(shù)/置數(shù) 控制端CT/為低電平時(shí)，輸出端Q3～Q0可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端D3～D0相一致狀態(tài)，而與狀態(tài)無關(guān)。預(yù)置后置高電平。計(jì)數(shù)時(shí)，、CT/置高電平，在下降沿作用下進(jìn)行計(jì)數(shù)。（1）十進(jìn)制數(shù)（8421碼）圖103 與Q0連接，計(jì)數(shù)脈沖由輸入。（2）二—五混合進(jìn)制計(jì)數(shù) 與Q3連接，計(jì)數(shù)脈沖由輸入。（3）二分頻、五分頻計(jì)數(shù)輸入，在Q0得二分頻輸出； 輸入，在Q1～Q3得五分頻輸出。四．實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器件 1．ETL系列電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)或EEL系列數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱 2．示波器 3．直流電壓表 4．?dāng)?shù)字頻率計(jì) 5．74LS002 5G5551 74LS1963五．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由于實(shí)驗(yàn)電路中使用器件較多，實(shí)驗(yàn)前必須合理安排各器件在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的位 置，使電路邏輯清楚，接線最短。實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按照實(shí)驗(yàn)任務(wù)的次序，將各單元電路逐個(gè)進(jìn)行接線和調(diào)試，即分別測(cè)試基本RS觸發(fā)器、時(shí)鐘發(fā)生器及各計(jì)數(shù)器的邏輯功能，待各單元電路工作正常后，再將有關(guān)電路逐級(jí)連接起來進(jìn)行測(cè)試……，直到測(cè)試電子秒表整個(gè)電路的功能。這樣的測(cè)試方法有利于檢查和排除故障，保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。1．基本RS觸發(fā)器測(cè)試測(cè)試方法參考實(shí)驗(yàn)六。2．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的測(cè)試 （1）靜態(tài)測(cè)試 用數(shù)字電壓表A、E、D、F各點(diǎn)電位值，記錄之。 （2）動(dòng)態(tài)測(cè)試 輸入端接1KHz連續(xù)脈沖源，用示波器觀察并描繪D點(diǎn)、F點(diǎn)電壓波形，如單穩(wěn)態(tài)脈沖持續(xù)時(shí)間太短，難以觀察，可適當(dāng)加大微分電容C，待測(cè)試完畢后，再恢復(fù)原值。3．時(shí)鐘發(fā)生器的測(cè)試測(cè)試方法參考實(shí)驗(yàn)九，用示波器觀察輸出電壓波形并測(cè)量其頻率，調(diào)節(jié)RW，使輸出波形短波頻率為50Hz。4．計(jì)數(shù)器的測(cè)試 （1）計(jì)數(shù)器1接成五進(jìn)制形式，、CT/、D3～D0接數(shù)據(jù)開關(guān)，CP1接單次脈沖源，Q3～Q1接實(shí)驗(yàn)臺(tái)上譯碼顯示輸入端C、B、A，按表101逐項(xiàng)測(cè)試其邏輯功能，記錄之。（2）計(jì)數(shù)器2及計(jì)數(shù)器3接成8421碼十進(jìn)制形式，同內(nèi)容1）進(jìn)行邏輯測(cè)試，記錄之。（3）將計(jì)數(shù)器3級(jí)連，進(jìn)行邏輯功能測(cè)試，記錄之。5．電子秒表的整體測(cè)試各單元電路測(cè)試正常后，按圖101把幾個(gè)單元連接起來，進(jìn)行電子秒表的總體測(cè)試。先把數(shù)據(jù)開關(guān)K2撥向低電平，此時(shí)電子秒表不工作，再把數(shù)據(jù)開關(guān)K1撥向低電平，則計(jì)數(shù)器清零后便開始計(jì)時(shí)，觀察數(shù)碼管顯示情況是否正常。如不需要計(jì)時(shí)或暫停計(jì)時(shí)，把數(shù)據(jù)開關(guān)K1撥向高電平，計(jì)時(shí)立即停止，但數(shù)碼管保留所計(jì)時(shí)之值。6．電子秒表準(zhǔn)確度的測(cè)試?yán)秒娮隅姷拿胗?jì)時(shí)對(duì)電子秒表進(jìn)行校準(zhǔn)。六．實(shí)驗(yàn)報(bào)告1．總結(jié)電子秒表整個(gè)調(diào)試過程。2．分析調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題及故障排除方法。實(shí)驗(yàn)十一 D/A、A/D轉(zhuǎn)換器一．預(yù)習(xí)要求1．復(fù)習(xí)A/D、D/A轉(zhuǎn)換器部分內(nèi)容。2．圖112電路中，為什么腳10接+5V電源處？為什么腳118都接地？3．圖114電路中，若改為IN0通道輸入模擬電壓，問電路應(yīng)如何改接？二．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)會(huì)中規(guī)模的D/A和A/D轉(zhuǎn)換器的邏輯功能的測(cè)試方法。2．熟悉D/A和A/D轉(zhuǎn)換器的典型應(yīng)用。三．實(shí)驗(yàn)原理 在數(shù)字電子技術(shù)很多應(yīng)用場(chǎng)合往往需要把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，或把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，完成這一轉(zhuǎn)換功能的轉(zhuǎn)換器有多種型號(hào)，使用者借助于手冊(cè)提供的器件性能指標(biāo)及典型應(yīng)用電路，可正確使用這些器件。本實(shí)驗(yàn)采用大規(guī)模集成電路DAC0832實(shí)現(xiàn)D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換，AD0809實(shí)現(xiàn)A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換。 1．D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832 DAC0832是采用CMOS工藝制成的電流輸出型8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，引腳排列如圖111所示。各引腳含義： D0—D7：數(shù)字信號(hào)輸入端，D7—MSB, D0—LSR。 ILE：輸入寄存器允許，高電平有效。：片選信號(hào)，低電平有效，與ILE信號(hào)合起來共同控制是否起作用。：寫信號(hào)1，低電平有效，用來將數(shù)據(jù)總數(shù)的數(shù)據(jù)輸入鎖存于8位輸入寄存器中，有效時(shí)，必須使和ILE同時(shí)有效。：傳送控制信號(hào)，低電平有效，用來控制是否起作用。：寫信號(hào)2，低電平有效，用來將鎖存于8位輸入寄存器中的數(shù)字傳送到8位DAC寄存器鎖存起來，此時(shí)應(yīng)有效。IOUT1：DAC輸出電流1，當(dāng)輸入數(shù)字量全為1時(shí)，電流值最大。IOUT1：DAC輸出電流2。圖111Rfb：反饋電阻。DAC0832為電流輸出型芯片，可外接運(yùn)算放大器，將電流輸出轉(zhuǎn)換成電壓輸出，