江西省电子专题大赛考点讲解一：CD4013

CD4013_双上升沿D触发器

【芯片引脚图】

图CD4013-1 CD4013芯片引脚图

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

【芯片功能概述】
表CD4013-2 CD4013芯片真值表

RD（复位端）	SD（置位端）	Q（输出端）
1	0	0
0	1	1
0	0	D
1	1	X
CD4013有两个D触发器，一个D触发器有6个端子：2个输出，4个控制。4个控制分别是R、S、CP、D。
1）R和S不能同时为高电平。
2）当R为1、S为0时，输出Q一定为0，因此R可称为复位端。
3）当S为1、R为0时，输出Q一定为1。
4）当R、S均为0时，Q在CP端有脉冲上升沿到来时动作，具体是Q=D，即若D为1则Q也为1，若D为0则Q也为0。

【芯片实例讲解】
实例一：一位编码器

图CD4013-3 CD4013之实例一：一位编码器

如图CD4013-3所示，该电路可以完成生活中的灯控开关的功能。电路上电后，按下奇次按键，LED点亮；按下偶次按键，LED熄灭。
该电路也可理解为一位编码器的构成。

表CD4013-4 CD4013构成的一位编码器的真值表

按键按下次数	D	Q
0	1	0
1	0	1
2n(n为整数)	1	0
2n+1（n为整数）	0	1

该电路可以进行升级改造。
1）在R接口增加一个上电复位电路（1–>0）,此操作可以确保电路的上电时序正确。
2）在实际电路中，按键上可以添加一个消抖电容，以增强电路的稳定性能。
3）若Q接口接较高功率的负载，那么可以考虑采用三极管进行括流。

实例二：两位编码器及多位编码器
如图CD4013-5所示，该电路是实例一中电路的级联，即该电路为两位编码器。在该电路中，前级的D接口连接后级的CLK接口，在两个D触发器的R接口都连接有上电复位电路。
故通过按下按键，Q2&Q1端口分别输出00、01、10、11、00…
该电路也可以进行升级改造。

图CD4013-5 CD4013之实例二：两位编码器

1）在实际电路中，按键上可以添加一个消抖电容，以增强电路的稳定性能。2）若Q接口接较高功率的负载，那么可以考虑采用三极管进行括流。
根据上述规律，我们可以通过子电路的多级级联得到相应阶次的编码器。

【芯片真题考察】
1）2018年省赛中，考察点为实例二。
2）2019年省赛中，利用CD4013作为消抖芯片，实属鸡肋，可直接在按键两侧防止消抖电容。