...匯總(引腳圖及功能_工作原理及方式_功能結構_參數_應用電路詳解)

　　CD4013是CMOS雙D觸發器，內部集成了兩個性能相同，引腳獨立（電源共用）的D觸發器，採用14引腳雙列直插塑料封裝，是目前設計開發電子電路的一種常用器件，它的使用相當靈活方便且易掌握，受到許多電子愛好者的喜愛。

　　CD4013引腳圖及引腳功能

CD4013引腳圖

　　1Q：邏輯正輸出

　　1Q：邏輯負輸出

　　1CP：時鐘輸入（低到高時鐘觸發沿有效）

　　1CD：異步復位輸入（高電平有效）

　　1D：數據輸入

　　1SD：異步置位輸入（高電平有效）

　　VSS：系統地（0V）

　　2SD：異步置位輸入（高電平有效）

　　2D：數據輸入

　　2CD：異步復位輸入（高電平有效）

　　2CP：時鐘輸入（低到高時鐘觸發沿有效）

　　2Q：邏輯負輸出

　　2Q：邏輯正輸出

　　VDD：系統電源

　　CD4013功能和結構

　　CD4013內部電路圖

　　CD4013是一雙D觸發器，由兩個相同的、相互獨立的數據型觸發器構成。每個觸發器有獨立的數據、置位、復位、時鐘輸入和Q及Q輸出，此器件可用作移位寄存器，且通過將Q輸出連接到數據輸入，可用作計算器和觸發器。在時鐘上升沿觸發時，加在D輸入端的邏輯電平傳送到Q輸出端。置位和復位與時鐘無關，而分別由置位或復位線上的高電平完成。

　　真值表

　　CD4013工作原理

　　邏輯電路圖

　　設電路初始狀態均在復位狀態，Q1、Q2端均為低電平。當fi信號輸入時，由於輸入端異或門的作用（附表是異或門邏輯功能表），其輸出還受到觸發器IC2的Q2端的反饋控制（非門F2是增加的一級延遲門，A點波形與Q2相同）。在第1個fi時鐘脈衝的上升沿作用下，觸發器IC1、IC2均翻轉。由於Q2端的反饋作用使得異或門輸出一個很窄的正脈衝，寬度由兩級D觸發器和反相門的延時決定。當第1個fi脈衝下跳時，異或門輸出又立即上跳，使IC1觸發器再次翻轉，而IC2觸發器狀態不變。這樣在第1個輸入時鐘的半個周期內促使IC1觸發器的時鐘脈衝端CL1有一個完整周期的輸入，但在以後的一個輸入時鐘的作用下，由於IC2觸發器的Q2端為高電平，IC1觸發器的時鐘輸入跟隨fi信號（反相或同相）。本來IC1觸發器輸入兩個完整的輸入脈衝便可輸出一個完整周期的脈衝，現在由於異或門及IC2觸發器Q2端的反饋控制作用，在第1個fi脈衝的作用下得到一個周期的脈衝輸出，所以實現了每輸入一個半時鐘脈衝，在IC1觸發器的Q1端取得一個完整周期的輸出。

　　CD4013主要參數

　　（1）極限參數：除非另有規定，Tamb=25℃，Vss = 0V

　　（2）推薦使用條件：

　　(3）電氣特性

　　直流參數1：除非另有規定，Tamb=25℃，VSS=0V，VI = VSS 或 VDD

　　直流參數2：除非另有規定，VSS=0V，VI = VSS 或 VDD

 

　　交流參數：除非另有規定，Tamb=25℃， 輸入 tr，tf = 20ns，CL = 50pF，RL = 20KΩ

　　CD4013工作方式

　　CD4013有四種基本方式，即數據鎖存器，單穩態工作方式，無穩態工作方式和雙穩態工作方式。

　　（1）數據鎖存方式

　　圖為D觸發器數據鎖存工作方式，也是它的基本功能。由圖可見，在CP作用後（即上升沿），D端數被鎖存到Q端。若將多個D觸發器組合可構成多位數據鎖存器或寄存器。

　　（2）單穩態工作方式

　　圖為D觸發器單穩態工作方式。在CP作用下，Q端由0跳到1，並通過R向電容C充電，當電容C上電壓Vc上升門限電壓VT（≈1/2VDD）時，觸發器被強迫復位，Q端由1自動跳到0，同時，Vc通過二極體VD迅速放電，為下一周期的工作做好準備。

　　在單穩態工作方式中，Q端的0態為穩態，而1態稱為暫穩態，tw為暫穩態寬度，由RC決定：tw=0.693RC。D觸發器構成定時器消抖動電路都工作於單穩態方式。

　　（3）無穩態工作方式                                                            

              擴展閱讀>>>>>>>>cd4013無穩態工作方式及無穩態電路應用

　　圖為D觸發器無穩態工作方式，也稱為多諧振蕩工作方式。其工作過程如下：假設D觸發器的初態Q=1、Q=0，此時Q端通過R1向C1充電，當Vc1充至1/2Vcc時，D觸發器復位，Q端由1變為0，而由Q由0變1，此時Q端通過R2向C2充電，當Vc2充至1/2Vcc時，D觸發器被置位，Q=1Q=0，完成一個工作周期。之後將不斷重複上述工作過程，形成多諧振蕩。振蕩周期T=0.693（R1C1+R2C2）=tw1+tw2，振蕩頻率f=1.433/（R1C1+R2C2），改變R1C1與R2C2即可調節振蕩周期或頻率，並可得到所需要的脈衝佔空比。當R1=R2，C1=C2時，得到的是方波輸出脈衝。

　　（4）雙穩態工作方式

　　圖為D觸發器的雙穩態工作方式。圖中，D與Q相聯，使得Qn+1=Qn。即每有一個CP作用，Q端狀態與原來相反，也稱為計數狀態。

　　CD4013基礎應用電路

　　n級位移寄存器

　　二進位環形加法器

　　改進的環形計數器

　　CD4013應用電路實例

　　（1）基於CD4013樓梯延時照明燈                                        
         詳細電路分析>>>>>>>>cd4013樓梯延時照明燈的應用

　　電路如圖所示。D觸發器工作於單穩態方式，暫穩態寬度（即延時時間）tw≈30S。當按動SB時，Q輸出30S的高電平，使VT飽和導通，J吸合，燈亮30S後自動熄滅。C3、VD2～VD4等構成電容降壓半波整流穩壓電路。VD1用1N4148，VD3和VD4用1N4007，VD2用12V/1W穩壓二級管，C3用1uF/400V電容，VT用β》100的9013，J用12V微型繼電器。

　　（2）基於CD4013模擬式電容量測量儀                          
         詳細電路分析>>>>>>>>>基於cd4013模擬式電容量測量儀

　　電路如圖所示。FF1接成無穩態電路，提供脈衝信號，FF2接成單穩態電路，其暫穩態時間tw與R3～R7及被測電容的容量CX呈線性關係。當R3～R7阻值固定，且電源電壓不變時，在FF2的Q端輸出與CX呈正比例的脈衝電壓，由直流電流表（100μA）測得其平均值，通過刻度指示出CX的數值。

　　（3）基於CD4013方波發生器電路                          
          詳細電路分析>>>>>>>>>>>cd4013產生的方波發生器電路

　　上圖是採用CD4013構成的佔空比為50%的可調頻率方波發生器電路。CD4013中的FF1處于振蕩狀態。接通電源，S1=1，使Q1=1，Q1=0，Q1通過R2向C2充電。當R1=1時，FF1復位，Q1=0，Q1=1，C2通過二極體VD2向Q1放電，同時1通過R1向C1充電。當充到CP1為1時，FF1翻轉，使Q1=1，Q1=0，C1通過二極體VD1向1放電，Q1通過R2又向C2充電。周而復始產生振蕩。可通過改變R1和R2的阻值來調整振蕩頻率。FF2構成T觸發器，FF1每振蕩一個周期FF2翻轉一次，這樣FF2輸出的高電平時間等於低電平時間，即等於FF1的振蕩周期。注意的是，當用R1來調節輸出頻率時，R2C2的乘積應小;當用R2來調節輸出頻率時，R1C1的乘積應小，這樣便於大範圍地改變振蕩頻率。

　　（4）基於CD4013多媒體電腦音頻線路輸出雙路轉換器                          
       詳細電路分析>>>>>>>>CD4013構成音頻線路輸出雙路轉換器

　　上圖是採用CD4013構成音頻線路輸出雙路轉換器。電路中，FF1接成單穩態電路，FF2接成雙穩態電路。三極體VT1等元件構成觸摸電路，當人手指觸及金屬片M時，人體感應的交流信號的第一個負半軸使VT1工作在放大狀態，其集電極輸出高電平信號，送入FF1並使之翻轉。每觸摸一次，FF1輸出一個規則的高電平脈衝，起到整形及消除摸時產生抖動的作用。輸出脈衝寬度由R3、C2的值決定，約為0.7R3C2，按圖中數據，脈衝寬度約為3.5秒，即每隔3.5秒可接受一次觸摸。C1可以濾除一些瞬時幹擾信號。

　　電路接通電源時，由C3R4組成的清零復位電路輸出一個高電平脈衝加到FF2的復位端R2，使FF2復位，輸出端Q2輸出低電平，VT2截止，繼電器J不動作，從音效卡輸入的左右兩路聲音信號分別經繼電器J的兩常閉觸點J1和J2送到CZ1。同時另一輸出端2輸出高電平，點亮發光二極體LED1起指示作用。若用手觸摸一下M，FF1輸出一高電平脈衝，送入FF2，使之翻轉，Q2跳為高電平，VT2飽和導通，J得電動作，常開觸點J1和J2閉合，輸入信號經常開觸點轉接到插座CZ2。同時LED2導通發光指示，而LED1由於Q2跳為低電平熄滅。若再觸摸一下M，則電路又恢復為原來狀態，信號又轉接到CZ1。
         
               更多cd4013應用電路推薦>>>>>>>>>基於CD4013單鍵觸發檯燈的設計

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