CD4013是CMOS雙D觸發(fā)器，內(nèi)部集成了兩個(gè)性能相同，引腳獨(dú)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(jì)開發(fā)電子電路的一種常用器件，它的使用相當(dāng)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(fù)輸出

　　1CP：時(shí)鐘輸入（低到高時(shí)鐘觸發(fā)沿有效）

　　1CD：異步復(fù)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(fù)位輸入（高電平有效）

　　2CP：時(shí)鐘輸入（低到高時(shí)鐘觸發(fā)沿有效）

　　2Q：邏輯負(fù)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(gè)相同的、相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)型觸發(fā)器構(gòu)成。每個(gè)觸發(fā)器有獨(dú)立的數(shù)據(jù)、置位、復(fù)位、時(shí)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(jì)算器和觸發(fā)器。在時(shí)鐘上升沿觸發(fā)時(shí)，加在D輸入端的邏輯電平傳送到Q輸出端。置位和復(fù)位與時(shí)鐘無關(guān)，而分別由置位或復(fù)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(fù)位狀態(tài)，Q1、Q2端均為低電平。當(dāng)fi信號(hào)輸入時(shí)，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(jí)延遲門，A點(diǎn)波形與Q2相同）。在第1個(gè)fi時(shí)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?zhàn)饔檬沟卯惢蜷T輸出一個(gè)很窄的正脈沖，寬度由兩級(jí)D觸發(fā)器和反相門的延時(shí)決定。當(dāng)?shù)?個(gè)fi脈沖下跳時(shí)，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(gè)輸入時(shí)鐘的半個(gè)周期內(nèi)促使IC1觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖端CL1有一個(gè)完整周期的輸入，但在以后的一個(gè)輸入時(shí)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(shí)鐘輸入跟隨fi信號(hào)（反相或同相）。本來IC1觸發(fā)器輸入兩個(gè)完整的輸入脈沖便可輸出一個(gè)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(gè)fi脈沖的作用下得到一個(gè)周期的脈沖輸出，所以實(shí)現(xiàn)了每輸入一個(gè)半時(shí)鐘脈沖，在IC1觸發(fā)器的Q1端取得一個(gè)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。

　　（1）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(gè)D觸發(fā)器組合可構(gòu)成多位數(shù)據(jù)鎖存器或寄存器。

　　（2）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(dāng)電容C上電壓Vc上升門限電壓VT（≈1/2VDD）時(shí)，觸發(fā)器被強(qiáng)迫復(fù)位，Q端由1自動(dòng)跳到0，同時(shí)，Vc通過二極管VD迅速放電，為下一周期的工作做好準(zhǔn)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(shí)器消抖動(dòng)電路都工作于單穩(wěn)態(tài)方式。

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

? ? ? ? ? ? ??擴(kuò)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(shí)Q端通過R1向C1充電，當(dāng)Vc1充至1/2Vcc時(shí)，D觸發(fā)器復(fù)位，Q端由1變?yōu)?，而由Q由0變1，此時(shí)Q端通過R2向C2充電，當(dāng)Vc2充至1/2Vcc時(shí)，D觸發(fā)器被置位，Q=1Q=0，完成一個(gè)工作周期。之后將不斷重復(fù)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(dāng)R1=R2，C1=C2時(shí)，得到的是方波輸出脈沖。

　　（4）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(gè)CP作用，Q端狀態(tài)與原來相反，也稱為計(jì)數(shù)狀態(tài)。

　　CD4013基礎(chǔ)應(yīng)用電路

　　n級(jí)位移寄存器

　　二進(jìn)制環(huán)形加法器

　　改進(jìn)的環(huán)形計(jì)數(shù)器

　　CD4013應(yīng)用電路實(shí)例

　　（1）基于CD4013樓梯延時(shí)照明燈 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ?詳細(xì)電路分析>>>>>>>>cd4013樓梯延時(shí)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(shí)時(shí)間）tw≈30S。當(dāng)按動(dòng)SB時(shí)，Q輸出30S的高電平，使VT飽和導(dǎo)通，J吸合，燈亮30S后自動(dòng)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(jí)管，C3用1uF/400V電容，VT用β》100的9013，J用12V微型繼電器。

　　（2）基于CD4013模擬式電容量測量儀 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ?詳細(xì)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(hào)，F(xiàn)F2接成單穩(wěn)態(tài)電路，其暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間tw與R3～R7及被測電容的容量CX呈線性關(guān)系。當(dāng)R3～R7阻值固定，且電源電壓不變時(shí)，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。

　　（3）基于CD4013方波發(fā)生器電路 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ??詳細(xì)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(dāng)R1=1時(shí)，F(xiàn)F1復(fù)位，Q1=0，Q1=1，C2通過二極管VD2向Q1放電，同時(shí)1通過R1向C1充電。當(dāng)充到CP1為1時(shí)，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(fù)始產(chǎn)生振蕩。可通過改變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(gè)周期FF2翻轉(zhuǎn)一次，這樣FF2輸出的高電平時(shí)間等于低電平時(shí)間，即等于FF1的振蕩周期。注意的是，當(dāng)用R1來調(diào)節(jié)輸出頻率時(shí)，R2C2的乘積應(yīng)小;當(dāng)用R2來調(diào)節(jié)輸出頻率時(shí)，R1C1的乘積應(yīng)小，這樣便于大范圍地改變振蕩頻率。

　　（4）基于CD4013多媒體電腦音頻線路輸出雙路轉(zhuǎn)換器 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ?詳細(xì)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(dāng)人手指觸及金屬片M時(shí)，人體感應(yīng)的交流信號(hào)的第一個(gè)負(fù)半軸使VT1工作在放大狀態(tài)，其集電極輸出高電平信號(hào)，送入FF1并使之翻轉(zhuǎn)。每觸摸一次，F(xiàn)F1輸出一個(gè)規(guī)則的高電平脈沖，起到整形及消除摸時(shí)產(chǎn)生抖動(dòng)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(shí)干擾信號(hào)。

　　電路接通電源時(shí)，由C3R4組成的清零復(fù)位電路輸出一個(gè)高電平脈沖加到FF2的復(fù)位端R2，使FF2復(fù)位，輸出端Q2輸出低電平，VT2截止，繼電器J不動(dòng)作，從聲卡輸入的左右兩路聲音信號(hào)分別經(jīng)繼電器J的兩常閉觸點(diǎn)J1和J2送到CZ1。同時(shí)另一輸出端2輸出高電平，點(diǎn)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(dǎo)通，J得電動(dòng)作，常開觸點(diǎn)J1和J2閉合，輸入信號(hào)經(jīng)常開觸點(diǎn)轉(zhuǎn)接到插座CZ2。同時(shí)LED2導(dǎo)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(fù)為原來狀態(tài)，信號(hào)又轉(zhuǎn)接到CZ1。
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? ? ? ? ? ? ? ?更多cd4013應(yīng)用電路推薦>>>>>>>>>基于CD4013單鍵觸發(fā)臺(tái)燈的設(shè)計(jì)