CD4013是CMOS双D触发器,内部集成了两个性能相同,引脚独立(电源共用)的D触发器,采用14引脚双列直插塑料封装,是目前设计开发电子电路的一种常用器件,它的使用相当灵活方便且易掌握,受到许多电子爱好者的喜爱。

  CD4013是一双D触发器,由两个相同的、相互独立的数据型触发器构成。每个触发器有独立的数据、置位、复位、时钟输入和Q及Q输出,此器件可用作移位寄存器,且通过将Q输出连接到数据输入,可用作计算器和触发器。在时钟上升沿触发时,加在D输入端的逻辑电平传送到Q输出端。置位和复位与时钟无关,而分别由置位或复位线上的高电平完成。

  设电路初始状态均在复位状态,Q1、Q2端均为低电平。当fi信号输入时,由于输入端异或门的作用(附表是异或门逻辑功能表),其输出还受到触发器IC2的Q2端的反馈控制(非门F2是增加的一级延迟门,A点波形与Q2相同)。在第1个fi时钟脉冲的上升沿作用下,触发器IC1、IC2均翻转。由于Q2端的反馈作用使得异或门输出一个很窄的正脉冲,宽度由两级D触发器和反相门的延时决定。当第1个fi脉冲下跳时,异或门输出又立即上跳,使IC1触发器再次翻转,而IC2触发器状态不变。这样在第1个输入时钟的半个周期内促使IC1触发器的时钟脉冲端CL1有一个完整周期的输入,但在以后的一个输入时钟的作用下,由于IC2触发器的Q2端为高电平,IC1触发器的时钟输入跟随fi信号(反相或同相)。本来IC1触发器输入两个完整的输入脉冲便可输出一个完整周期的脉冲,现在由于异或门及IC2触发器Q2端的反馈控制作用,在第1个fi脉冲的作用下得到一个周期的脉冲输出,所以实现了每输入一个半时钟脉冲,在IC1触发器的Q1端取得一个完整周期的输出。

  图为D触发器数据锁存工作方式,也是它的基本功能。由图可见,在CP作用后(即上升沿),D端数被锁存到Q端。若将多个D触发器组合可构成多位数据锁存器或寄存器。

  图为D触发器单稳态工作方式。在CP作用下,Q端由0跳到1,并通过R向电容C充电,当电容C上电压Vc上升门限电压VT(1/2VDD)时,触发器被强迫复位,Q端由1自动跳到0,同时,Vc通过二极管VD迅速放电,为下一周期的工作做好准备。

  图为D触发器无稳态工作方式,也称为多谐振荡工作方式。其工作过程如下:假设D触发器的初态Q=1、Q=0,此时Q端通过R1向C1充电,澳门赌场当Vc1充至1/2Vcc时,D触发器复位,Q端由1变为0,而由Q由0变1,此时Q端通过R2向C2充电,当Vc2充至1/2Vcc时,D触发器被置位,Q=1Q=0,完成一个工作周期。之后将不断重复上述工作过程,形成多谐振荡。振荡周期T=0.693(R1C1+R2C2)=tw1+tw2,振荡频率f=1.433/(R1C1+R2C2),改变R1C1与R2C2即可调节振荡周期或频率,并可得到所需要的脉冲占空比。当R1=R2,C1=C2时,得到的是方波输出脉冲。

  图为D触发器的双稳态工作方式。图中,D与Q相联,使得Qn+1=Qn。即每有一个CP作用,Q端状态与原来相反,也称为计数状态。

  电路如图所示。D触发器工作于单稳态方式,暂稳态宽度(即延时时间)tw30S。当按动SB时,Q输出30S的高电平,使VT饱和导通,J吸合,灯亮30S后自动熄灭。C3、VD2~VD4等构成电容降压半波整流稳压电路。VD1用1N4148,VD3和VD4用1N4007,VD2用12V/1W稳压二级管,C3用1uF/400V电容,VT用》100的9013,J用12V微型继电器。

  电路如图所示。FF1接成无稳态电路,提供脉冲信号,FF2接成单稳态电路,其暂稳态时间tw与R3~R7及被测电容的容量CX呈线阻值固定,且电源电压不变时,在FF2的Q端输出与CX呈正比例的脉冲电压,由直流电流表(100A)测得其平均值,通过刻度指示出CX的数值。

  上图是采用CD4013构成的占空比为50%的可调频率方波发生器电路。CD4013中的FF1处于振荡状态。接通电源,S1=1,使Q1=1,Q1=0,Q1通过R2向C2充电。当R1=1时,FF1复位,Q1=0,Q1=1,C2通过二极管VD2向Q1放电,同时1通过R1向C1充电。当充到CP1为1时,FF1翻转,使Q1=1,Q1=0,C1通过二极管VD1向1放电,Q1通过R2又向C2充电。周而复始产生振荡。可通过改变R1和R2的阻值来调整振荡频率。FF2构成T触发器,FF1每振荡一个周期FF2翻转一次,这样FF2输出的高电平时间等于低电平时间,即等于FF1的振荡周期。注意的是,当用R1来调节输出频率时,R2C2的乘积应小;当用R2来调节输出频率时,R1C1的乘积应小,这样便于大范围地改变振荡频率。

  上图是采用CD4013构成音频线路输出双路转换器。电路中,FF1接成单稳态电路,FF2接成双稳态电路。三极管VT1等元件构成触摸电路,当人手指触及金属片M时,人体感应的交流信号的第一个负半轴使VT1工作在放大状态,其集电极输出高电平信号,送入FF1并使之翻转。每触摸一次,FF1输出一个规则的高电平脉冲,起到整形及消除摸时产生抖动的作用。输出脉冲宽度由R3、C2的值决定,约为0.7R3C2,按图中数据,脉冲宽度约为3.5秒,即每隔3.5秒可接受一次触摸。C1可以滤除一些瞬时干扰信号。

  电路接通电源时,由C3R4组成的清零复位电路输出一个高电平脉冲加到FF2的复位端R2,使FF2复位,输出端Q2输出低电平,VT2截止,继电器J不动作,从声卡输入的左右两路声音信号分别经继电器J的两常闭触点J1和J2送到CZ1。同时另一输出端2输出高电平,点亮发光二极管LED1起指示作用。若用手触摸一下M,FF1输出一高电平脉冲,送入FF2,使之翻转,Q2跳为高电平,VT2饱和导通,J得电动作,常开触点J1和J2闭合,输入信号经常开触点转接到插座CZ2。同时LED2导通发光指示,而LED1由于Q2跳为低电平熄灭。若再触摸一下M,则电路又恢复为原来状态,信号又转接到CZ1。