CD4013是CMOS雙D觸發(fā)器，內(nèi)部集成了兩個性能相同，引腳獨立（電源共用）的D觸發(fā)器，采用14引腳雙列直插塑料封裝，是目前設(shè)計開發(fā)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(fā)沿有效）

　　1CD：異步復位輸入（高電平有效）

　　1D：數(shù)據(jù)輸入

　　1SD：異步置位輸入（高電平有效）

　　VSS：系統(tǒng)地（0V）

　　2SD：異步置位輸入（高電平有效）

　　2D：數(shù)據(jù)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(fā)沿有效）

　　2Q：邏輯負輸出

　　2Q：邏輯正輸出

　　VDD：系統(tǒng)電源

　　CD4013功能和結(jié)構(gòu)

　　CD4013內(nèi)部電路圖

　　CD4013是一雙D觸發(fā)器，由兩個相同的、相互獨立的數(shù)據(jù)型觸發(fā)器構(gòu)成。每個觸發(fā)器有獨立的數(shù)據(jù)、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(jù)輸入，可用作計算器和觸發(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(guān)，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(shè)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(zhuǎn)。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(zhuǎn)，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(nèi)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。

　　CD4013主要參數(shù)

　　（1）極限參數(shù)：除非另有規(guī)定，Tamb=25℃，Vss = 0V

　　（2）推薦使用條件：

　　(3）電氣特性

　　直流參數(shù)1：除非另有規(guī)定，Tamb=25℃，VSS=0V，VI = VSS 或 VDD

　　直流參數(shù)2：除非另有規(guī)定，VSS=0V，VI = VSS 或 VDD

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　　交流參數(shù)：除非另有規(guī)定，Tamb=25℃， 輸入 tr，tf = 20ns，CL = 50pF，RL = 20K?

　　CD4013工作方式

　　CD4013有四種基本方式，即數(shù)據(jù)鎖存器，單穩(wěn)態(tài)工作方式，無穩(wěn)態(tài)工作方式和雙穩(wěn)態(tài)工作方式。

　?。?）數(shù)據(jù)鎖存方式

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

　?。?）單穩(wěn)態(tài)工作方式

　　圖為D觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)工作方式。在CP作用下，Q端由0跳到1，并通過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(fā)器被強迫復位，Q端由1自動跳到0，同時，Vc通過二極管VD迅速放電，為下一周期的工作做好準備。

　　在單穩(wěn)態(tài)工作方式中，Q端的0態(tài)為穩(wěn)態(tài)，而1態(tài)稱為暫穩(wěn)態(tài)，tw為暫穩(wěn)態(tài)寬度，由RC決定：tw=0.693RC。D觸發(fā)器構(gòu)成定時器消抖動電路都工作于單穩(wěn)態(tài)方式。

　?。?）無穩(wěn)態(tài)工作方式 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? ? ? ? ? ? ??擴展閱讀>>>>>>>>cd4013無穩(wěn)態(tài)工作方式及無穩(wěn)態(tài)電路應(yīng)用

　　圖為D觸發(fā)器無穩(wěn)態(tài)工作方式，也稱為多諧振蕩工作方式。其工作過程如下：假設(shè)D觸發(fā)器的初態(tài)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(fā)器復位，Q端由1變?yōu)?，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(fā)器被置位，Q=1Q=0，完成一個工作周期。之后將不斷重復上述工作過程，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(diào)節(jié)振蕩周期或頻率，并可得到所需要的脈沖占空比。當R1=R2，C1=C2時，得到的是方波輸出脈沖。

　?。?）雙穩(wěn)態(tài)工作方式

　　圖為D觸發(fā)器的雙穩(wěn)態(tài)工作方式。圖中，D與Q相聯(lián)，使得Qn+1=Qn。即每有一個CP作用，Q端狀態(tài)與原來相反，也稱為計數(shù)狀態(tài)。

　　CD4013基礎(chǔ)應(yīng)用電路

　　n級位移寄存器

　　二進制環(huán)形加法器

　　改進的環(huán)形計數(shù)器

　　CD4013應(yīng)用電路實例

　?。?）基于CD4013樓梯延時照明燈 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ?詳細電路分析>>>>>>>>cd4013樓梯延時照明燈的應(yīng)用

　　電路如圖所示。D觸發(fā)器工作于單穩(wěn)態(tài)方式，暫穩(wěn)態(tài)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后自動熄滅。C3、VD2～VD4等構(gòu)成電容降壓半波整流穩(wěn)壓電路。VD1用1N4148，VD3和VD4用1N4007，VD2用12V/1W穩(wěn)壓二級管，C3用1uF/400V電容，VT用β》100的9013，J用12V微型繼電器。

　?。?）基于CD4013模擬式電容量測量儀 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ?詳細電路分析>>>>>>>>>基于cd4013模擬式電容量測量儀

　　電路如圖所示。FF1接成無穩(wěn)態(tài)電路，提供脈沖信號，F(xiàn)F2接成單穩(wěn)態(tài)電路，其暫穩(wěn)態(tài)時間tw與R3～R7及被測電容的容量CX呈線性關(guān)系。當R3～R7阻值固定，且電源電壓不變時，在FF2的Q端輸出與CX呈正比例的脈沖電壓，由直流電流表（100μA）測得其平均值，通過刻度指示出CX的數(shù)值。

　?。?）基于CD4013方波發(fā)生器電路 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ??詳細電路分析>>>>>>>>>>>cd4013產(chǎn)生的方波發(fā)生器電路

　　上圖是采用CD4013構(gòu)成的占空比為50%的可調(diào)頻率方波發(fā)生器電路。CD4013中的FF1處于振蕩狀態(tài)。接通電源，S1=1，使Q1=1，Q1=0，Q1通過R2向C2充電。當R1=1時，F(xiàn)F1復位，Q1=0，Q1=1，C2通過二極管VD2向Q1放電，同時1通過R1向C1充電。當充到CP1為1時，F(xiàn)F1翻轉(zhuǎn)，使Q1=1，Q1=0，C1通過二極管VD1向1放電，Q1通過R2又向C2充電。周而復始產(chǎn)生振蕩?？赏ㄟ^改變R1和R2的阻值來調(diào)整振蕩頻率。FF2構(gòu)成T觸發(fā)器，F(xiàn)F1每振蕩一個周期FF2翻轉(zhuǎn)一次，這樣FF2輸出的高電平時間等于低電平時間，即等于FF1的振蕩周期。注意的是，當用R1來調(diào)節(jié)輸出頻率時，R2C2的乘積應(yīng)小;當用R2來調(diào)節(jié)輸出頻率時，R1C1的乘積應(yīng)小，這樣便于大范圍地改變振蕩頻率。

　?。?）基于CD4013多媒體電腦音頻線路輸出雙路轉(zhuǎn)換器 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ?詳細電路分析>>>>>>>>CD4013構(gòu)成音頻線路輸出雙路轉(zhuǎn)換器

　　上圖是采用CD4013構(gòu)成音頻線路輸出雙路轉(zhuǎn)換器。電路中，F(xiàn)F1接成單穩(wěn)態(tài)電路，F(xiàn)F2接成雙穩(wěn)態(tài)電路。三極管VT1等元件構(gòu)成觸摸電路，當人手指觸及金屬片M時，人體感應(yīng)的交流信號的第一個負半軸使VT1工作在放大狀態(tài)，其集電極輸出高電平信號，送入FF1并使之翻轉(zhuǎn)。每觸摸一次，F(xiàn)F1輸出一個規(guī)則的高電平脈沖，起到整形及消除摸時產(chǎn)生抖動的作用。輸出脈沖寬度由R3、C2的值決定，約為0.7R3C2，按圖中數(shù)據(jù)，脈沖寬度約為3.5秒，即每隔3.5秒可接受一次觸摸。C1可以濾除一些瞬時干擾信號。

　　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沖加到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，從聲卡輸入的左右兩路聲音信號分別經(jīng)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(fā)光二極管LED1起指示作用。若用手觸摸一下M，F(xiàn)F1輸出一高電平脈沖，送入FF2，使之翻轉(zhuǎn)，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(jīng)常開觸點轉(zhuǎn)接到插座CZ2。同時LED2導通發(fā)光指示，而LED1由于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(tài)，信號又轉(zhuǎn)接到CZ1。
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