【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．實驗目的1．學會集成定時器（555電路）的邏輯功能的測試方法。2．熟悉集成定時器的應用：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器。三．實驗原理 集成定時器是一種模擬、數字混合型的中規(guī)模集成電路，只要外接適當的電阻電容等元件，就可方便的構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器等脈沖產生或波形變換電路。定時器有雙極型和CMOS定時器兩大類，結構和工作原理基本相似。通常雙極型定時器具有較大的驅動能力，而CMOS定時器則具有功耗低，輸入阻抗高等優(yōu)點。國產定時器5G1555和國外555類同，可互換使用。圖91(a),(b)為集成定時器內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12345678引腳名GNDOUTUCTHCtUCC地觸發(fā)端輸出端復位端外電 接壓 控端 制閾值端放電端電源端集成定時器含有兩個高精度比較器AA2，一個基本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電路的輸出，另一路接晶體管V的基極控制它的導通與截止，當V導通時，給接于晶體管基電極的電容提供低阻放電通路。集成定時器的典型應用 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)時間TW。圖93圖92 圖92為由555定時器和外接定時元件RT、CT構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。觸發(fā)信號加于低觸發(fā)端（腳2），輸出信號UO由第3腳輸出。在Ui端未加觸發(fā)信號時，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端加一個具有一定幅值的負脈沖，如圖93所示，于是在2端出現一個尖脈沖，使該端電位小于UCC從而使比較器A2觸發(fā)翻轉，觸發(fā)器的輸出UO從低電平跳變?yōu)楦唠娖剑瑫悍€(wěn)態(tài)開始。電容CT開始充電，UCT按指數規(guī)律增加，當UCT上升到UCC時，比較器A1觸發(fā)翻轉，觸發(fā)器的輸出UO從高電平跳變?yōu)榈碗娖剑瑫悍€(wěn)態(tài)終止。同時內部電路使電容CT放電，UCT迅速下降到零，電路回到初始穩(wěn)態(tài)，為下一個觸發(fā)脈沖的到來做好準備。 暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間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)，電路能自動交替翻轉，使兩個暫穩(wěn)態(tài)輪流出現，輸出矩形脈沖。 圖94所示為555定時器和外接元件RA、RB、C構成的多諧振蕩器，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。 充電時間（輸出為高態(tài)）： t1=(RA+RB)C 放電時間（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定時器及外接阻容元件構成的施密特觸發(fā)器。 設被變換的電壓US為正弦波，其正半周通過二極管D同時加到555定時器的6腳，Ui為半波整流波型。當Ui上升到UCC時，UO從高電平變?yōu)榈碗娖?；當Ui下降到UCC時，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．試驗設備與器件 1．ETL系列電子技術實驗臺或EEL系列數字電子技術實驗箱 2．示波器 3．信號源及頻率計 4．集成定時器5G15552五．實驗內容 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，標出幅度與暫穩(wěn)時間。（2），輸入端送1KHz連續(xù)脈沖，觀察并記錄Ui、UC、UO波形，標出幅度與暫穩(wěn)時間。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US由信號源提供，預先調好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，調節(jié)定時元件，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），則當振蕩器Ⅰ輸出高電平時，振蕩器Ⅱ的振蕩頻率較低；當Ⅰ輸出低電平時，Ⅱ的振蕩頻率高，從而使Ⅱ的輸出端（腳3）所接的揚聲器發(fā)出“嘀、嘟…”的間歇聲響。按圖99接好實驗線路，調換外接阻容元件，試聽音響效果。圖99圖99六．實驗報告1．定量畫出實驗所要求記錄的各點波形。2．整理實驗數據，分析實驗結果與理論計算結果的差異，并進行分析討論。實驗十 電子秒表一．預習報告1．復習數字電路中基本RS觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時鐘發(fā)生器及計數器等部分內容。2．除了本實驗中所采用的時鐘源外，選用另外兩種不同類型的時鐘源，可供本實驗使用。畫出電路圖，選取元器件。3．列出電子秒表各單元的測試表格。4．列出調試電子秒表的步驟。二．實驗目的 1．學習數字電路中基本RS觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時鐘發(fā)生器及計數器、譯碼顯示等單元電路的綜合應用。2．學習電子秒表的調試方法。三．實驗原理圖101為電子秒表的原理圖。按功能分成四個單元電路進行分析。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。撥動數據開關K2（接地），則門1輸出=1，門2輸出Q=0；K2復位后Q、狀態(tài)保持不變。再撥動數據開關K1，則Q由0變?yōu)?，門5開啟，為計數啟動作好準備。由1變0，送出負脈沖，啟動單穩(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為用集成與非門構成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，圖102為各點波形圖。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入觸發(fā)負脈沖信號Ui由基本RS觸發(fā)器端提供，輸出負脈沖UO則加到計數器的消除端。靜態(tài)時，門4應處于截止狀態(tài)，故電阻R必須小于門的關斷電阻Roff。定時元件RC取值不同，輸出脈沖寬度也不同。當觸發(fā)脈沖寬度小于輸出脈沖寬度時，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數器提供清零信號。圖1013．時鐘發(fā)生器圖101中單元Ⅲ為用555定時器構成的多諧振蕩器，是一種性能較好的時鐘源。調節(jié)電位器RW，使在輸出端3獲得頻率為50Hz的矩形波信號，當基本RS觸發(fā)器Q=1時，門5開啟，此50Hz脈沖信號通過門5作為計數器1的時鐘輸入CP。4．計數及譯碼顯示圖102二—五—十進制加法計數器74LS196構成電子秒表的計數單元，如圖101中單元Ⅳ所示。其中計數器1接成五進制形式，對頻率為50Hz的時鐘脈沖進行五分頻，作為計數器2的時鐘輸入，計數器2及計數器3接成8421碼十進制形式，其輸出端與實驗臺上譯碼顯示單元的相應輸入端連接，～。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****加計數異步清除為低電平時，可完成清除功能，與時鐘脈沖狀態(tài)無關。清除功能完成后，應置高電平。計數/置數 控制端CT/為低電平時，輸出端Q3～Q0可預置成與數據輸入端D3～D0相一致狀態(tài)，而與狀態(tài)無關。預置后置高電平。計數時，、CT/置高電平，在下降沿作用下進行計數。（1）十進制數（8421碼）圖103 與Q0連接，計數脈沖由輸入。（2）二—五混合進制計數 與Q3連接，計數脈沖由輸入。（3）二分頻、五分頻計數輸入，在Q0得二分頻輸出； 輸入，在Q1～Q3得五分頻輸出。四．實驗設備及器件 1．ETL系列電子技術實驗臺或EEL系列數字電子技術實驗箱 2．示波器 3．直流電壓表 4．數字頻率計 5．74LS002 5G5551 74LS1963五．實驗內容由于實驗電路中使用器件較多，實驗前必須合理安排各器件在實驗臺上的位 置，使電路邏輯清楚，接線最短。實驗時，應按照實驗任務的次序，將各單元電路逐個進行接線和調試，即分別測試基本RS觸發(fā)器、時鐘發(fā)生器及各計數器的邏輯功能，待各單元電路工作正常后，再將有關電路逐級連接起來進行測試……，直到測試電子秒表整個電路的功能。這樣的測試方法有利于檢查和排除故障，保證實驗順利進行。1．基本RS觸發(fā)器測試測試方法參考實驗六。2．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的測試 （1）靜態(tài)測試 用數字電壓表A、E、D、F各點電位值，記錄之。 （2）動態(tài)測試 輸入端接1KHz連續(xù)脈沖源，用示波器觀察并描繪D點、F點電壓波形，如單穩(wěn)態(tài)脈沖持續(xù)時間太短，難以觀察，可適當加大微分電容C，待測試完畢后，再恢復原值。3．時鐘發(fā)生器的測試測試方法參考實驗九，用示波器觀察輸出電壓波形并測量其頻率，調節(jié)RW，使輸出波形短波頻率為50Hz。4．計數器的測試 （1）計數器1接成五進制形式，、CT/、D3～D0接數據開關，CP1接單次脈沖源，Q3～Q1接實驗臺上譯碼顯示輸入端C、B、A，按表101逐項測試其邏輯功能，記錄之。（2）計數器2及計數器3接成8421碼十進制形式，同內容1）進行邏輯測試，記錄之。（3）將計數器3級連，進行邏輯功能測試，記錄之。5．電子秒表的整體測試各單元電路測試正常后，按圖101把幾個單元連接起來，進行電子秒表的總體測試。先把數據開關K2撥向低電平，此時電子秒表不工作，再把數據開關K1撥向低電平，則計數器清零后便開始計時，觀察數碼管顯示情況是否正常。如不需要計時或暫停計時，把數據開關K1撥向高電平，計時立即停止，但數碼管保留所計時之值。6．電子秒表準確度的測試利用電子鐘的秒計時對電子秒表進行校準。六．實驗報告1．總結電子秒表整個調試過程。2．分析調試過程中發(fā)現的問題及故障排除方法。實驗十一 D/A、A/D轉換器一．預習要求1．復習A/D、D/A轉換器部分內容。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，問電路應如何改接？二．實驗目的1．學會中規(guī)模的D/A和A/D轉換器的邏輯功能的測試方法。2．熟悉D/A和A/D轉換器的典型應用。三．實驗原理 在數字電子技術很多應用場合往往需要把模擬量轉換成數字量，或把數字量轉換成模擬量，完成這一轉換功能的轉換器有多種型號，使用者借助于手冊提供的器件性能指標及典型應用電路，可正確使用這些器件。本實驗采用大規(guī)模集成電路DAC0832實現D/A（數/模）轉換，AD0809實現A/D（模/數）轉換。 1．D/A轉換器DAC0832 DAC0832是采用CMOS工藝制成的電流輸出型8位數/模轉換器，引腳排列如圖111所示。各引腳含義： D0—D7：數字信號輸入端，D7—MSB, D0—LSR。 ILE：輸入寄存器允許，高電平有效。：片選信號，低電平有效，與ILE信號合起來共同控制是否起作用。：寫信號1，低電平有效，用來將數據總數的數據輸入鎖存于8位輸入寄存器中，有效時，必須使和ILE同時有效。：傳送控制信號，低電平有效，用來控制是否起作用。：寫信號2，低電平有效，用來將鎖存于8位輸入寄存器中的數字傳送到8位DAC寄存器鎖存起來，此時應有效。IOUT1：DAC輸出電流1，當輸入數字量全為1時，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，可外接運算放大器，將電流輸出轉換成電壓輸出，