用TTL门构成的施密特触发器

2015-2-10 06:25| 发布者: admin| 查看: 120| 评论:
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摘要: 图1所示为用两个TTL门构成的施密特触发器电路。图中 G1为与非门，G2为反相器，vⅠ通过电阻R1和R2来控制门的状态。因为R1R2值不能取很大，因此串接二极管D,防止vO=VOH时,G2的负载电流过大。 图1 两级TTL门构成 ...


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    图1所示为用两个TTL门构成的施密特触发器电路。图中
 G1为与非门，G2为反相器，vⅠ通过电阻R1和R2来控制门的状态。因为R1R2值不能取很大，因此串接二极管D,防止vO=VOH时,G2的负载电流过大。




图1 两级TTL门构成的施密特触发器

    当输入vⅠ=0时，门G1截止，vO=VOH；门G2导通，输出vO=VOL。当vⅠ逐步上升，使二极管D导通，则:

    式中，VD为二极管D导通压降，VOL≈0.3V≈0V.当v1上升到Vth时，由于G1另一输入端v1＇仍低于Vth，电路状态不变。当vⅠ逐步上升至使v1＇≥Vth(Vth为TTL门阈值电平）时，门G1将由截止转为导通；门G2由导通转为截止，vO=VOH，触发器发生一次翻转。此时vⅠ为上限触发电平,如果忽略v1＇＝Vth时G1的输入电流，则可得到
故得
    只要输入vⅠ>VT+，触发器就处于输出 vO=VOH的稳定状态。

    当输入vⅠ逐步下降时，只要vⅠ≤Vth，门G1将由导通转为截止，vO=VOH；门G2由截止转为导通，vO=VOL，触发器再次发生翻转，此时vⅠ为下限触发电平VT-=Vth，因此，电路的回差电压

     调整电阻R1和R2得分压值，可以改变回差大小。


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一.施密特触发器的应用
1．用于波形变换

三角波、正弦波及其它不规则信号→矩形脉冲。

所示为用施密特触发器将正弦波变换成同周期的矩形脉冲。

 
2．用于脉冲整形

当传输的信号受到干扰而发生畸变时，可利用施密特触发器的回差特性，将受到干扰的信号整形成较好的矩形脉冲，

 
3．用于脉冲幅度鉴别

如输入信号为一组幅度不等的脉冲，可将输入幅度大于 的脉冲信号选出来，而幅度小 的脉冲信号则去掉了。
 


1．用于波形变换

集成门电路与触发器
数字集成电路的分类
半导体器件的开关特性
逻辑门电路
触发器

数字集成电路的分类

依据使用的而半导体器件可以分为：双极性集成电路与单极性集成电路；

双极型集成电路：采用双极型半导体作为元件，主要特点是速度快、负载能力强，但是功耗较大、集成度较低。

单极型集成电路：采用半导体场效应管作为原件，主要特点是结构简单、制造方便、集成度高、功耗低、但速度慢。
双极型集成电路又可进一步分为：TTL、ECL、I2L；

其中TTL电路的性价比最佳，应用最广泛。
MOS集成电路又可进一步分为：PMOS、NMOS、CMOS

其中CMOS电路应用最为普遍，因为它不仅适用于逻辑电路的设计，而且综合性能最好。

根据集成电路规模的大小进行分类：SSI、MSI、LSI、VLSI

半导体器件的开关特性
数字电路中的晶体管、二极管、mos管一般是以开关的方式工作的，其工作状态相当于开关的接通与断开。
下面通过这些器件的精致特性与动态特性研究他们的开关特性。


晶体二极管的开关特性



静态特性：二极管工作在导通与截止两种稳定状态下的特性。




动态特性：二极管在导通与截止两种状态转换过程中的特性，它表示在完成两种状态之间的转换需要一定的时间——反向恢复时间与开通时间。





反向恢复时间：二极管从正向导通到反向截止所需要的时间称为反向恢复时间。


开通时间：二极管从反向截止到正向导通的时间




晶体三极管的开关特性



静态特性：




动态特性：饱和与截止两种状态转换时的特性。



MOS管的开关特性


逻辑门电路

TTL集成逻辑门电路
CMOS集成逻辑门电路
正逻辑和负逻辑

触发器

基本R-S触发器
几种常用的时钟控制的触发器

1）时钟控制R-S触发器

2）D触发器

3）J-K触发器

4）T触发器

	

实验用仪器设备及材料
数字实验箱,数字万用表,双D触发器741LS74,双JK触发器74LS112,TTL四-2输
入与非门741S00。74LS74和741S112的管脚分配图如图4.5.1所示。
设计要求
1.设计任务
设计产生时钟脉冲信号的实验方案。
设计测试JK触发器功能的实验方案。
设计测试D触发器功能的实验方案。
设计用与非门将JK触发器转换成D触发器的电路
设计用与非门将D触发器转换成JK触发器的电路。
2.设计提示
    触发器具有两个稳定状态,用以表示逻辑状态1和0。在一定的外界信号作用下,可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态,它是一个具有记忆功能的二进制信息存储器件,是构成各种时序电路的最基本逻辑单元。
在输入信号为双端的情况下,JK触发器是功能完善、使用灵活和通用性较强的一种触发器。本实验采用741LS112双JK触发器,是下降沿触发的边沿触发器。
JK触发器的特性方程为:Q*=JQ'+K'Q
J和K是数据输入端,是触发器状态更新的依据,若J、K有两个或两个以上输入端时,组成与的关系。Q与Q为两个互补输出端。通常把Q=0、=1的状态定为触发器0状态;而把Q=1,Q=0定为1状态。JK触发器常被用作缓冲存储器、移位寄存器和计数器。JK触发器的逻辑符号如图4.5.2所示
在输入信号为单端的情况下,D触发器用起来最为方便,双D触发器741S74为上升沿触发的边沿触发器,触发器的状态只取决于时钟到来前D端的状态。D触发器的应用很广,可用作数字信号的寄存、移位寄存、分频和波形发生等。D触发器逻辑符号如图4.5,3所示。
D触发器的特性方程为:Q*=D
实验内容、方法及步骤
1.测试双JK触发器74LS112的逻辑功能
(1)测试RD'、SD'的复位、置位功能
任取一只JK触发器,RD'、SD'、J、K端接逻辑开关输出插口,CLK端接单次脉
冲源,Q、Q'端接至逻辑电平显示输入插口。要求改变RD'、SD'(J、K、CLK处于任
意状态),并在RD'=0(SD'=1)或SD'=0(RD'=1)作用期间任意改变J、K及CLK的状态,
观察Q、Q'状态。测试结果记入表4.5.1中。
2)测试JK触发器的逻辑功能
按触发器功能表改变JKCK端状态,观察Q、Q状态变化,观察触发器状
态更新是否发生在CLK脉冲的下降沿,将测试结果记入表4.5.1中。
2.测试双D触发器74LS74的逻辑功能
(1)测试D触发器的逻辑功能
任取一只D触发器,D端接逻辑开关输出插口,CLK端接单次脉冲源,Q、Q'端接至逻辑电平显示输入插口。观察触发器状态更新是否发生在CLK脉冲的
上升沿(即由0→1),测试结果记入表4.5,2中。
3.D触发器转换成JK触发器
用双D触发器74LS74和与非门74LS00构成JK触发器,参考电路如图4.5.7所示,根据JK触发器功能表验证其逻辑功能。
4.用741LS112实现4进制加法(减法)计数器
用双JK触发器74LS112构成4进制加法计数器,参考电路如图4.5.8所示,CLK端接连续脉冲时钟源,Q1、Q0端接至逻辑电平显示输入插口。观察Q1、Q0。状态更新规律画出状态转换图。
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