基于cd4013模擬式電容量測量儀

　　一、CD4013結構組成

　　CD4013由兩個相同的、相互獨立的數(shù)據型觸發(fā)器構成。每個觸發(fā)器有獨立的數(shù)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(shù)據輸入，可用作計數(shù)器和觸發(fā)器。在時鐘上升沿觸發(fā)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。

　　二、CD4013引腳圖

　　1D、2D：數(shù)據輸入端

　　1CP、2CP：時鐘輸入端

　　1Q、2Q：原碼輸出端

　　1 /Q、2 /Q：反碼輸出端

　　1SD、2SD：直接置位端

　　1RD、2RD：直接復位端

　　VDD：電源正

　　VSS：地

　　三、CD4013工作原理

　　設電路初始狀態(tài)均在復位狀態(tài)，Q1、Q2端均為低電平。當fi信號輸入時，由于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(fā)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時鐘脈沖的上升沿作用下，觸發(fā)器IC1、IC2均翻轉。由于Q2端的反饋作用使得異或門輸出一個很窄的正脈沖，寬度由兩級D觸發(fā)器和反相門的延時決定。當?shù)?個fi脈沖下跳時，異或門輸出又立即上跳，使IC1觸發(fā)器再次翻轉，而IC2觸發(fā)器狀態(tài)不變。這樣在第1個輸入時鐘的半個周期內促使IC1觸發(fā)器的時鐘脈沖端CL1有一個完整周期的輸入，但在以后的一個輸入時鐘的作用下，由于IC2觸發(fā)器的Q2端為高電平，IC1觸發(fā)器的時鐘輸入跟隨fi信號（反相或同相）。本來IC1觸發(fā)器輸入兩個完整的輸入脈沖便可輸出一個完整周期的脈沖，現(xiàn)在由于異或門及IC2觸發(fā)器Q2端的反饋控制作用，在第1個fi脈沖的作用下得到一個周期的脈沖輸出，所以實現(xiàn)了每輸入一個半時鐘脈沖，在IC1觸發(fā)器的Q1端取得一個完整周期的輸出。

　　四、cd4013電容量測量電路應用

　　1、用CD4013組成的模擬式電容測量儀

　　如圖所示為模擬式電容測量儀電路。用一只雙D觸發(fā)器CD4013，用其中的一個觸發(fā)器與被測電容器組成一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使其產生輸出脈沖，該輸出脈沖的脈寬及其電流平均值與被測電容的容量成正比。用其中另一個觸發(fā)器組成一個多諧振蕩器，用來產生觸發(fā)脈沖。一塊IC就可組成一個簡易的電容測量儀。其測量范圍為：l00pF～lμF。

　　2、模擬式電容測試儀

　　帶防抖動開關的水位自MBR20H100CTF-E1動控制器電路。CD4013的數(shù)據輸入端D和時鐘脈沖輸入端CP均接地置“0”，這樣當S及R端均為低電平時，輸出端Q與D端狀態(tài)相同，即同為低電平；當S=l、R=O時，Q=l；當S=l、R=l時，Qi=o。因此，當水箱中的水位下降到KR1所處位置時，干簧繼電器KR1在磁環(huán)磁力的作用下吸合，S端即得到一個置位脈沖，Q端由“0”跳變到“1”而輸出高

　　帶防抖動開關的水位自MBR20H100CTF-E1動控制器電路。CD4013的數(shù)據輸入端D和時鐘脈沖輸入端CP均接地置“0”，這樣當S及R端均為低電平時，輸出端Q與D端狀態(tài)相同，即同為低電平；當S=l、R=O時，Q=l；當S=l、R=l時，Qi=o。因此，當水箱中的水位下降到KR1所處位置時，干簧繼電器KR1在磁環(huán)磁力的作用下吸合，S端即得到一個置位脈沖，Q端由“0”跳變到“1”而輸出高電平，使VT1導通。LED1烹亮，繼電器Kl吸合，其觸點Kl-l閉合，水泵得電工作向水箱注水并保持這種狀態(tài)不變。當水位上升到高水位KR2所處位置時，KR2導通，R端得到復位脈沖，強制Q端由“1”跳變?yōu)椤?”，Q端變?yōu)榈碗娖剑琕T1截止，Kl釋放，Kl-l觸點斷開，水泵停止抽水。與此同時，IClb的Q端變?yōu)榈碗娖?，Q端變?yōu)楦唠娖?，故LED1熄滅，LED2點亮，以指示電路的工作狀態(tài)。

　　模擬式電容測試儀。模擬式電容測試儀電路如圖所示。D觸發(fā)器1被接成無穩(wěn)態(tài)工作方式，也稱為多諧振蕩工作方式，向電路提供脈沖信號。D觸發(fā)器2接成單穩(wěn)態(tài)電路，其暫態(tài)時間與R3～R7及被測電容CX呈線性關系。當R3～R7固定且電源電壓不變時，在D觸發(fā)器輸出的與Cx成正比的脈沖電壓，由直流電流表測得其平均值，通過表頭的刻度指示出Cx的容量大小。