基于cd4013模拟式电容量测量仪

　　一、CD4013结构组成

　　CD4013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，可用作计数器和触发器。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。

　　二、CD4013引脚图

　　

　　1D、2D：数据输入端

　　1CP、2CP：时钟输入端

　　1Q、2Q：原码输出端

　　1 /Q、2 /Q：反码输出端

　　1SD、2SD：直接置位端

　　1RD、2RD：直接复位端

　　VDD：电源正

　　VSS：地

　　三、CD4013工作原理

　　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。

　　四、cd4013电容量测量电路应用

　　1、用CD4013组成的模拟式电容测量仪

　　

　　如图所示为模拟式电容测量仪电路。用一只双D触发器CD4013，用其中的一个触发器与被测电容器组成一个单稳态触发器，使其产生输出脉冲，该输出脉冲的脉宽及其电流平均值与被测电容的容量成正比。用其中另一个触发器组成一个多谐振荡器，用来产生触发脉冲。一块IC就可组成一个简易的电容测量仪。其测量范围为：l00pF～lμF。

　　2、模拟式电容测试仪

　　带防抖动开关的水位自MBR20H100CTF-E1动控制器电路。CD4013的数据输入端D和时钟脉冲输入端CP均接地置“0”，这样当S及R端均为低电平时，输出端Q与D端状态相同，即同为低电平；当S=l、R=O时，Q=l；当S=l、R=l时，Qi=o。因此，当水箱中的水位下降到KR1所处位置时，干簧继电器KR1在磁环磁力的作用下吸合，S端即得到一个置位脉冲，Q端由“0”跳变到“1”而输出高

　　带防抖动开关的水位自MBR20H100CTF-E1动控制器电路。CD4013的数据输入端D和时钟脉冲输入端CP均接地置“0”，这样当S及R端均为低电平时，输出端Q与D端状态相同，即同为低电平；当S=l、R=O时，Q=l；当S=l、R=l时，Qi=o。因此，当水箱中的水位下降到KR1所处位置时，干簧继电器KR1在磁环磁力的作用下吸合，S端即得到一个置位脉冲，Q端由“0”跳变到“1”而输出高电平，使VT1导通。LED1烹亮，继电器Kl吸合，其触点Kl-l闭合，水泵得电工作向水箱注水并保持这种状态不变。当水位上升到高水位KR2所处位置时，KR2导通，R端得到复位脉冲，强制Q端由“1”跳变为“0”，Q端变为低电平，VT1截止，Kl释放，Kl-l触点断开，水泵停止抽水。与此同时，IClb的Q端变为低电平，Q端变为高电平，故LED1熄灭，LED2点亮，以指示电路的工作状态。

　　

　　模拟式电容测试仪。模拟式电容测试仪电路如图所示。D触发器1被接成无稳态工作方式，也称为多谐振荡工作方式，向电路提供脉冲信号。D触发器2接成单稳态电路，其暂态时间与R3～R7及被测电容CX呈线性关系。当R3～R7固定且电源电压不变时，在D触发器输出的与Cx成正比的脉冲电压，由直流电流表测得其平均值，通过表头的刻度指示出Cx的容量大小。