1、觸發器實現波形整形的研究觸發器實現波形整形的研究現代電子技術實驗1掌握用集成門電路構成施密特觸掌握用集成門電路構成施密特觸 發器基本方法。發器基本方法。2掌握集成施密特觸發器在波形整掌握集成施密特觸發器在波形整 形電路中的作用。形電路中的作用。現代電子技術實驗 一、實驗目的一、實驗目的 二、實驗原理二、實驗原理 在數字系統中，在數字系統中， 通常需要一定幅度和通常需要一定幅度和寬度的矩形脈沖，獲取脈沖信號的方法：寬度的矩形脈沖，獲取脈沖信號的方法： 利用脈沖振蕩器直接產生；利用脈沖振蕩器直接產生； 利用脈沖整形電路將非矩形脈沖變換利用脈沖整形電路將非矩形脈沖變換成符合要求的矩形脈沖。成符合要求

2、的矩形脈沖。現代電子技術實驗 施密特觸發器施密特觸發器是脈沖波形變換中經是脈沖波形變換中經常使用的一種電路，它是具有滯后特常使用的一種電路，它是具有滯后特性的數字傳輸門，且受電源限制，可性的數字傳輸門，且受電源限制，可對輸入波形進行變換和整形。閾值電對輸入波形進行變換和整形。閾值電壓壓UT1、UT2和回差電壓和回差電壓UT是其主是其主要參數。要參數。施密特觸發器施密特觸發器現代電子技術實驗 電路具有兩個閾值電壓，分別稱為電路具有兩個閾值電壓，分別稱為正向閾正向閾值電壓值電壓（UT+）和）和負向閾值電壓負向閾值電壓（UT-），），二者的差值稱為二者的差值稱為回差電壓回差電壓（UT）。輸出電）。輸

3、出電平的變化滯后于輸入，形成回環。平的變化滯后于輸入，形成回環。 不同于其它的各類觸發器不同于其它的各類觸發器，施密特觸發器，施密特觸發器屬于屬于“電平觸發電平觸發”型電路，型電路，觸發信號觸發信號Vin可以可以是變化緩慢的模擬信號是變化緩慢的模擬信號, Vin達某一電平值時，達某一電平值時，輸出電壓輸出電壓VOUT突變。突變。 施密特觸發器的施密特觸發器的特點：特點：現代電子技術實驗 輸入信號增加和減小時，電路有不同的閾輸入信號增加和減小時，電路有不同的閾值電壓。值電壓。普通反相器和施密特反相器的比較普通反相器和施密特反相器的比較AY1普通反相器普通反相器uAUTHuYTTL：1.4 VCM

4、OS：DD21V施密特反相器施密特反相器AYuAUT+UT上限閾值電壓上限閾值電壓下限閾值電壓下限閾值電壓uY回差電壓：回差電壓： TTTUUU現代電子技術實驗反向傳輸反向傳輸同向傳輸同向傳輸施密特觸發器的傳輸特性及輸入輸出波形施密特觸發器的傳輸特性及輸入輸出波形現代電子技術實驗vItOvOtOVTVT用施密特觸發器實現波形變換波形變換波形變換將輸入的正弦波、三角波、鋸齒波等變換成矩形波輸出。將輸入的正弦波、三角波、鋸齒波等變換成矩形波輸出。施密特觸發器的應用施密特觸發器的應用現代電子技術實驗vItOvOtOVTVT用施密特觸發器實現波形整形(a)vItOvOtOVTVT(b)vItOvOtO

5、VTVT(c)脈沖整形脈沖整形當矩形脈沖經過傳輸后因以下原因發生畸變，可通過施密當矩形脈沖經過傳輸后因以下原因發生畸變，可通過施密特觸發器的整形獲得滿意的矩形脈沖波形。特觸發器的整形獲得滿意的矩形脈沖波形。 (a) 傳輸線上電容較大，波形的上升沿和下降沿變壞；傳輸線上電容較大，波形的上升沿和下降沿變壞；(b) 阻抗不匹配，波形的上升沿和下降沿產生振蕩；阻抗不匹配，波形的上升沿和下降沿產生振蕩；(c) 受到干擾，脈沖波形上疊加有噪聲。受到干擾，脈沖波形上疊加有噪聲。現代電子技術實驗用施密特觸發器實現脈沖鑒幅vItOvOtOVTVT 脈沖鑒幅脈沖鑒幅只有當輸入脈沖信號的幅度大于施密特觸發器上限觸發

6、電只有當輸入脈沖信號的幅度大于施密特觸發器上限觸發電平時，在輸出端才產生輸出信號。平時，在輸出端才產生輸出信號。現代電子技術實驗電路中兩級反電路中兩級反相器串聯，分相器串聯，分壓電阻壓電阻R RW1W1、R R4 4將輸出端的電將輸出端的電壓反饋到輸入壓反饋到輸入端對電路產生端對電路產生影響。影響。反相器反相器CD4069組成的施密特觸發器組成的施密特觸發器 *TH4W1TV)RR1 (VTH4W1TV)RR1 (V本實驗中本實驗中: VT+為為 (2.5V4.775V) VT-為為 (0.225V2.5V)注意：注意： RW1應小于應小于R4。正向閾值電壓正向閾值電壓負向閾值電壓負向閾值電壓

7、 施密特觸發器的電路實現施密特觸發器的電路實現（1 1）用兩級）用兩級CMOSCMOS反相器構成的施密特觸發器反相器構成的施密特觸發器(實驗重點實驗重點1)Vin=0，G1、G2門為正反饋，門為正反饋，Vout=VoL=0。Vin=1，G1、G2在正反饋的作用在正反饋的作用下，使電路狀態下，使電路狀態迅速變化迅速變化Vout=VoH=1。* 以上施密特觸發器的閾值電壓可調嗎？以上施密特觸發器的閾值電壓可調嗎？可調可調現代電子技術實驗CD4069引腳圖引腳圖六反相器六反相器CD4069現代電子技術實驗CD40106引腳圖引腳圖（六施密特觸發器）（六施密特觸發器）現代電子技術實驗 CD40106是

8、具有施密特功能的六反相器。是具有施密特功能的六反相器。 施密特施密特觸發器具有上限閾值電壓和下限閾值電壓的特性，觸發器具有上限閾值電壓和下限閾值電壓的特性，且受電源限制。在不同的電源電壓下，有不同的閾且受電源限制。在不同的電源電壓下，有不同的閾值。門電路構成的施密特觸發器和集成施密特觸發值。門電路構成的施密特觸發器和集成施密特觸發器根據其特點不同可以應用到不同的場合。器根據其特點不同可以應用到不同的場合。（2 2）集成施密特觸發器）集成施密特觸發器CD40106的主要靜態參數的主要靜態參數電參數電參數名稱名稱符號符號測試條件測試條件參參 數數單位單位VDD最小值最小值最大值最大值上限閾值上限閾

9、值電壓電壓VT+510152.24.66.83.67.110.8V下限閾值下限閾值電壓電壓VT510150.92.54 2.85.27.4V滯回滯回電壓電壓 VT510150.31.21.61.63.45V現代電子技術實驗CD40106測試電路測試電路*V現代電子技術實驗VDD=+5V， VT+ 為為2.23.6V,典型值為典型值為2.9V ;VT 為為0.92.8V,典型值為典型值為1.9V。實驗中：實驗中：V=(10K/16.8K) 5V 3 V輸入信號疊加在輸入信號疊加在3V直流電平上。提直流電平上。提高觸發的靈敏度。高觸發的靈敏度。 三、實驗內容三、實驗內容 1 1、利用所給器件，實現

10、利用所給器件，實現CMOS門電路組成門電路組成的施密特觸發器。輸入端接的施密特觸發器。輸入端接2kHz、VPP=10V（帶載實測）的三角波信號，改變（帶載實測）的三角波信號，改變RW1的阻值，的阻值，用雙蹤示波器觀測兩組用雙蹤示波器觀測兩組Vin和和Vout的波形變化情的波形變化情況況 (測量時將兩個波形的參考點調至重合）。測量時將兩個波形的參考點調至重合）。畫出輸入、畫出輸入、輸出波形，并標出輸出波形，并標出VT+及及VT 。現代電子技術實驗討論并說明討論并說明RW1的改變與輸出變化的關系。的改變與輸出變化的關系。 2 2、用用CD40106CD40106實現集成施密特觸發器整形電路。實現集

11、成施密特觸發器整形電路。輸入端輸入端V Vinin接接2kHz2kHz的正弦波，按表下中所給不同幅的正弦波，按表下中所給不同幅度的輸入情況，觀測輸出度的輸入情況，觀測輸出V Voutout，并將輸出的結果，并將輸出的結果填入表中。填入表中。輸入信號幅度輸入信號幅度（V）（帶載實測）（帶載實測）1.64.04.85.666.4輸出信號幅度輸出信號幅度（V） 現代電子技術實驗討論并說明輸入信號幅度的改變與輸出變化的關系。討論并說明輸入信號幅度的改變與輸出變化的關系。實驗電路板實驗電路板現代電子技術實驗注意電源的連接四、注意事項四、注意事項1、正確連接、正確連接10V電源。電源。2、用雙蹤示波器觀測施密特觸發器閾值電壓時，、用雙蹤示波器觀測施密特觸發器閾值電壓時，使兩個波形的地線重合可以便于觀測數據。使兩個波形的地線重合可以便于觀測數據。3、測試電壓時應注意衰減比例調整。、測試電壓時應注意衰減比例調整。 示波器探頭調在示波器探頭調在X10擋，衰減比例調整為擋，衰減比例調整為10：14、實驗中出現無實驗結果時，應先檢查電源是否、實驗中出現無實驗結果時，應先檢查電源是否連接正確，再檢查電路連接是否正確。連接正確，再檢查電路連接是否正確。5、波形圖應畫在同一縱坐標下。、波形圖應畫在同一縱坐標下。現代電子技術實驗思考題思考題1 1、施密特觸發器的閾值電平都是固定施密特觸發器的閾值