脈沖波形的產(chǎn)生與整形思考題與習(xí)題題解

1、思考題與習(xí)題6-1 選擇題（1） TTL單定時器型號的最后幾位數(shù)字為（ A ）。A.555 B.556 C.7555 D.7556 （2）用555定時器組成施密特觸發(fā)器，當(dāng)輸入控制端CO外接10V電壓時，回差電壓為(B )。A.3.33V B.5V C.6.66V D.10V（3）555定時器可以組成(ABC )。A.多諧振蕩器 B.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 C.施密特觸發(fā)器 D.JK觸發(fā)器（4） 若圖6-43中為TTL門電路微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，對R1和R的選擇應(yīng)使穩(wěn)態(tài)時：（ B ）圖6-43A.與非門G1、G2都導(dǎo)通（低電平輸出）； B.G1導(dǎo)通，G2截止； C.G1截止，G2導(dǎo)通； D.G1、G2都截

2、止。 （5）如圖6-44所示單穩(wěn)態(tài)電路的輸出脈沖寬度為tWO=4s，恢復(fù)時間tre=1s,則輸出信號的最高頻率為（C ）。圖6-44A.fmax=250kHz; B.fmax1MHz; C.fmax200kHz。（6） 多諧振蕩器可產(chǎn)生（ B ）。A.正弦波 B.矩形脈沖 C.三角波 D.鋸齒波（7） 石英晶體多諧振蕩器的突出優(yōu)點是（ C ）。A.速度高 B.電路簡單 C.振蕩頻率穩(wěn)定 D.輸出波形邊沿陡峭（8） 能將正弦波變成同頻率方波的電路為（ B ）。A.穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 B.施密特觸發(fā)器 C.雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 D.無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 （9） 能把2 kHz 正弦波轉(zhuǎn)換成 2 kHz 矩形波的電路是（

3、B ）。A.多諧振蕩器 B.施密特觸發(fā)器 C.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 D.二進制計數(shù)器 （10） 能把三角波轉(zhuǎn)換為矩形脈沖信號的電路為（ D ）。A.多諧振蕩器 B.DAC C. ADC D.施密特觸發(fā)器 （11） 為方便地構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，應(yīng)采用（ C ）。A.DAC B.ADC C.施密特觸發(fā)器 D.JK 觸發(fā)器 （12） 用來鑒別脈沖信號幅度時，應(yīng)采用（D ）。A.穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 B.雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 C.多諧振蕩器 D.施密特觸發(fā)器（13） 輸入為2 kHz 矩形脈沖信號時，欲得到500 Hz矩形脈沖信號輸出，應(yīng)采用（ D ）。A.多諧振蕩器 B.施密特觸發(fā)器 C.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 D.二進制計數(shù)器 （14

4、）脈沖整形電路有（ BC ）。A.多諧振蕩器 B.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 C.施密特觸發(fā)器 D.555定時器（15） 以下各電路中，（ B ）可以產(chǎn)生脈沖定時。A.多諧振蕩器 B.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 C.施密特觸發(fā)器 D.石英晶體多諧振蕩器 6-2 判斷題（正確打，錯誤的打×）（1）當(dāng)微分電路的時間常數(shù)=RC<<tW時，此RC電路會成為耦合電路。（ × ）（2）積分電路也是一個RC串聯(lián)電路，它是從電容兩端上取出輸出電壓的。（ ）（3）微分電路是一種能夠?qū)⑤斎氲木匦蚊}沖變換為正負(fù)尖脈沖的波形變換電路。（ ）（4）施密特觸發(fā)器可用于將三角波變換成正弦波。（× ）（5）施密

5、特觸發(fā)器有兩個穩(wěn)態(tài)。（ ）（6）施密特觸發(fā)器的正向閾值電壓一定大于負(fù)向閾值電壓。（ ）（7）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫穩(wěn)態(tài)時間與輸入觸發(fā)脈沖寬度成正比。（ × ）（8）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫穩(wěn)態(tài)維持時間用表示，與電路中RC成正比。（ × ）（9）多諧振蕩器的輸出信號的周期與阻容元件的參數(shù)成正比。（ ）（10）石英晶體多諧振蕩器的振蕩頻率與電路中的R、C成正比。（ × ）6-3 填空題（1）555定時器的最后數(shù)碼為555的是 TTL單 產(chǎn)品，為7555的是 CMOS單 產(chǎn)品。（2）圖6-45是由555定時器構(gòu)成的_ 施密特 _ 觸發(fā)器，它可將緩慢變化的輸入信號變換為_ 矩形 。由于

6、存在回差電壓；所以該電路的_ 抗干擾 能力提高了，回差電壓約為 1/3VDD 。圖6-45（3）施密特觸發(fā)器有_2 個閥值電壓，分別稱作 上限閥值電壓 和下限閥值電壓 。 （4）施密特觸發(fā)器具有回差 現(xiàn)象，又稱 電壓滯后 特性；單穩(wěn)觸發(fā)器最重要的參數(shù)為 脈寬 。（5）某單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在無外觸發(fā)信號時輸出為0態(tài)，在外加觸發(fā)信號時，輸出跳變?yōu)?態(tài)，因此，其穩(wěn)態(tài)為 0 態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)為 1 態(tài)。（6）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有 _1_個穩(wěn)定狀態(tài)；多諧振蕩器有 0 個穩(wěn)定狀態(tài)。（7）占空比q 是指矩形波 高電平 持續(xù)時間與其 周期 之比。（8） 施密特 觸發(fā)器能將緩慢變化的非矩形脈沖變換成邊沿陡峭的矩形脈沖。（9）常見

7、的脈沖產(chǎn)生電路有 多諧振蕩器 ，常見的脈沖整形電路有單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器。（10）為了實現(xiàn)高的頻率穩(wěn)定度，常采用石英晶體 振蕩器；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器受到外觸發(fā)時進入 暫穩(wěn) 態(tài)。6-4 試用555定時器組成個施密特觸發(fā)器，要求：（1）畫出電路接線圖。（2）畫出該施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性。（3）若電源電壓VCC為6V，輸入電壓是以vi6sint(V)為包絡(luò)線的單相脈動波形，試畫出相應(yīng)的輸出電壓波形。解：（1）由555定時器組成的施密特觸發(fā)器如圖題解6-4（a）所示。（2）圖解6-4（a）所示施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性如圖題解6-4（b）所示。（3）與輸入電壓vi對應(yīng)的輸出電壓vo的波形如圖題解6

8、-4（c）所示。圖解6-4（a） 圖題解6-4（b） 圖解6-4（c）6-5 圖6-46所示，555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器，當(dāng)輸入信號為圖示周期性心電波形時，試畫出經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后的輸出電壓波形。圖6-46 題 6-5圖解：經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后的輸出電壓波形如圖題解6-5所示。圖題解6-56-5 圖6-47示出了555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器用作光控路燈開關(guān)的電路圖。分析其工作原理。圖6-47 題 6-5圖解: 圖中，RL是硫化鎘(CdS)光敏電阻，有光照射時，阻值在幾十k左右；無光照射時阻值在幾十M左右。VD是續(xù)流二極管，起保護555的作用。KA是繼電器，由線圈和觸點組成，線圈中有電流流過時

9、，繼電器吸合，否則不吸合。圖620可以看出，555定時器的閾值輸入端TH(6腳)和觸發(fā)輸入端(2腳)連在了一起，作施密特觸發(fā)器使用。白天光照比較強，光敏電阻RL的阻值比較小(幾十k)，遠遠小于電阻RP(2M)，使得觸發(fā)器輸入端電平較高，大于上限閾值電壓8V(VT+23VCC，Vcc12V，所以VT+8V)，輸出Vo為低電平，線圈中沒有電流流過，繼電器不吸合，路燈HL不亮；隨著夜幕的降臨，天逐漸變暗，光敏電阻RL的阻值逐漸增大(可與電阻RP的值相比擬)，觸發(fā)器輸入端的電平也將隨之降低，當(dāng)小于下限閾值電壓4V(VT13VCC，Vccl 2V，所以VT4V)時，輸出Vo變?yōu)楦唠娖?，線圈中有電流流過，

10、繼電器吸合，路燈HL點亮。實現(xiàn)了光控路燈開關(guān)的作用。6-6 由7555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路如圖6-48 a）所示，試回答下列問題：1）該電路的暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間tWO=? 2）根據(jù)tWO的值確定圖6-48 b）中，哪個適合作為電路的輸入觸發(fā)信號，并畫出與其相對應(yīng)的uc和uo波形。a) b)圖6-48 題6-6圖解：1)tWO1.1RC=33s 2)u12適合作為單穩(wěn)態(tài)電路的輸入脈沖，與uI2相應(yīng)的uc和uo波形如圖示：圖題解6-66-7 在使用圖6-49由555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路時對觸發(fā)脈沖的寬度有無限制？當(dāng)輸入脈沖的低電平持續(xù)時間過長時，電路應(yīng)作何修改？圖6-49 題6-7圖解： 對輸入觸

11、發(fā)脈沖寬度有限制，負(fù)脈沖寬度應(yīng)小于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫態(tài)時間Tw，當(dāng)輸入低電平時間過長時，可在輸入端加一微分電路，將寬脈沖變?yōu)榧饷}沖如圖解6.5所示，以I做為單穩(wěn)態(tài)電路觸發(fā)器脈沖。圖題解6-76-8 用555定時器設(shè)計一個多諧振蕩器，要求振蕩周期T110s，選擇電阻、電容參數(shù)，并畫出連線圖。解： 電路圖如圖題解610所示，其振蕩周期T07(Rl+2R2)C。如果選擇RlminR239k，C100F，則T07(Rl+2R2)C07×(39+R+2×39)×100110(s)所以可變電位器的阻值范圍為R=(110s)/70-11.72.58131(k)故選擇R150k即可

12、滿足使用。最小振蕩周期為：Tmin07×(39+2×39)×100819(ms)圖題解6-86-9 圖6-50為一通過可變電阻RW實現(xiàn)占空比調(diào)節(jié)的多諧振蕩器，圖中RW=RW1+RW2，試分析電路的工作原理，求振蕩頻率f 和占空比q的表達式。圖6-50 題6-9圖解：工作原理：當(dāng)多諧振蕩器輸出端vo為高電平時，放電三極管截止，VCC經(jīng)R1、RW1、D以及RW2、R2支路向電容C充電，由于二極管導(dǎo)通電阻很小，可以忽略RW2、R2支路的影響，充電時間常數(shù)為（R1+ RW1）C，電容C上的電壓vC伴隨著充電過程不斷增加。當(dāng)電容電壓vC增大至?xí)r，多諧振蕩器輸出端vo由高電平

13、跳變?yōu)榈碗娖剑烹娙龢O管由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，電容C經(jīng)R2、RW2、放電三極管集電極（7腳）放電，放電時間常數(shù)為(R2+RW2) C，此后，電容C上的電壓vC伴隨著放電過程由點不斷下降。當(dāng)電容電壓vC減小至?xí)r，多諧振蕩器輸出端vo由低電平跳變?yōu)楦唠娖?，放電三極管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，放電過程結(jié)束。此后，重復(fù)前述過程。振蕩頻率： f=占空比： q=6-10 圖6-51為由一個555定時器和個4位二進制加法計數(shù)器組成的可調(diào)計數(shù)式定時器原理示意圖。試解答下列問題：（1） 電路中555定時器接成何種電路?（2） 若計數(shù)器的初態(tài)Q4Q3Q2Q10000，當(dāng)開關(guān)S接通后大約經(jīng)過多少時間發(fā)光二極管D變亮(設(shè)電位器的阻值

14、R2全部接入電路)?圖6-51 題 6-10圖解 ： （1）555定時器和電阻Rl、R2以及電容C接成多諧振蕩電路。(2 )定時器輸出波形即是計數(shù)器輸入脈沖波形，該波形的周期為：當(dāng)計數(shù)器輸出為1111時， 發(fā)光二極管變亮，計數(shù)器需加1 5個脈沖，故二極管變亮所需時間為： t=15T=15×1748s=7.283h6-11 圖6-52是用兩個555定時器接成的延時報警器。當(dāng)開關(guān)S斷開后，經(jīng)過一定的延遲時間后，揚聲器。如果在延遲時間內(nèi)開關(guān)S重新閉合，揚聲器不會發(fā)出聲音。在圖中給定參數(shù)下，試求延遲時間的具體數(shù)值和揚聲器發(fā)出聲音的頻率。圖中G1是CMOS反相器，輸出的高、低電平分別為VOH=

15、12V，VOL0V。圖6-52 題 6-11圖解：1. 工作原理：圖6.21由兩級555電路構(gòu)成，第一級是施密特觸發(fā)器，第二級是多諧振蕩器。施密特觸發(fā)器的輸入由R1、C1充放電回路和開關(guān)S控制，VC相當(dāng)于施密特觸發(fā)器的輸入信號；施密特觸發(fā)器的輸出經(jīng)反相器G1去控制多諧振蕩器的復(fù)位端RD。當(dāng)S閉合時，VC=0V，施密特觸發(fā)器輸出高電平，經(jīng)反相器使RD端為0，多諧振蕩器復(fù)位，揚聲器不會發(fā)出聲響。當(dāng)開關(guān)S斷開后，R1、C1充放電回路開始充電，VC隨之上升，但在達到之前，施密特觸發(fā)器的輸出仍為高電平時，RD=0，揚聲器仍不發(fā)聲，這一段時間即為延遲時間。一旦VC達到，施密特觸發(fā)器觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，R

16、D=1，多諧振蕩器工作，揚聲器開始發(fā)聲報警。其工作原理的示意圖參見圖解6.10。2. 求電路參數(shù)：延遲時間：延遲時間由R1、C1充放電回路的充電過程決定：將，=0V，t=R1C1代入上式，得：t=t1時，代入上式，整理得延遲時間：t1= R1C1ln31.1 R1C1=1.1×106×10×10-6=11s揚聲器發(fā)聲頻率：圖題解6-116-12 圖6-53是救護車揚聲器發(fā)聲電路。在圖中給定的電路參數(shù)下，設(shè)VCC=12V時，555定時器輸出的高、低電平分別為11V和0.2V，輸出電阻小于100，試計算揚聲器發(fā)聲的高、低音的持續(xù)時間。圖6-53 題 6.12圖解：兩級

17、555電路均構(gòu)成多諧振蕩器，由第一級的輸出去控制第二級的5端（控制電壓端）。而第一級多諧振蕩器的充放電時間常數(shù)遠大于第二級，這意味著第一級的振蕩周期遠大于第二級。當(dāng)?shù)谝患夒娐返妮敵鰹榈碗娖綍r，通過5端去影響第二級555定時器的比較電壓，致使第二級振蕩器的振蕩頻率較高，揚聲器發(fā)出高音。當(dāng)?shù)谝患夒娐返妮敵鰹楦唠娖綍r，致使第二級振蕩器的振蕩頻率較低，揚聲器發(fā)出低音。揚聲器發(fā)出低音的持續(xù)時間：0.7(R1+R2)C1=1.12s揚聲器發(fā)出高音的持續(xù)時間：0.7R2C1=1.05s6-13 圖6-54所示為TTL與非門組成的微分型單穩(wěn)態(tài)電路，試對應(yīng)輸入波形，畫出a，b，d，e各點電壓波形，并估算輸出脈沖

18、寬度tw。圖6-54 題6-13圖解：單穩(wěn)態(tài)電路可分為5個階段來分析。(1)穩(wěn)態(tài)階段無輸入信號時，即vi為高電平時，因為RROFF，所以門G2關(guān)閉，Gl開啟，vd為高電平，vo0，電路處于穩(wěn)態(tài)。(2)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)階段在輸入vi負(fù)脈沖作用下，門G1關(guān)閉，a點電位升高，由于電容器兩端電壓不能突變，所以b點電位也等量上升，當(dāng)高于門G2閾值電壓時，門G2開啟，vd0，vo輸出高電平。此后進入暫穩(wěn)態(tài)階段。(3)暫穩(wěn)態(tài)階段進入暫穩(wěn)態(tài)階段時，G1關(guān)閉，G2開啟，輸出vol。但這個階段不能持久的。因為隨著電容C充電b點電位在下降，充電的快慢決定于時間常數(shù)(R0+R)C，其中，R0為TTL與非門輸出高電平時的輸出

19、電阻，一般R0100。(4)自動返回當(dāng)vb下降到14V門G2閾值電平時，又發(fā)生正反饋連鎖反應(yīng)，使門G2由開啟變?yōu)殛P(guān)閉，門Gl由關(guān)閉變?yōu)殚_啟，vdl，vo0。(5)恢復(fù)階段盡管門G1，G2返回到穩(wěn)定狀態(tài)，但電容上電壓還沒有恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)值，所以還需要電容將暫穩(wěn)態(tài)期間充電所得的電荷放掉。放電時間常數(shù)2=(R1/R)C，其中，R1為TTL與非門VT1管的基極電阻。當(dāng)vb上升到穩(wěn)態(tài)值時，恢復(fù)過程便告結(jié)束。以上各階段電壓波形如圖題解6-13(b)所示。圖題解6-136-14 在圖6-55 a）所示的施密特觸發(fā)器電路中，已知，。G1和G2為CMOS反相器，VDD=15。（1）試計算電路的正向閾值電壓、負(fù)向閾值

20、電壓和回差電壓VT。（2）若將圖6-55 b）給出的電壓信號加到6-55 a）電路的輸入端，試畫出輸出電壓的波形。圖6-55 題 6-14圖解：(1) (2) 圖題解6-14圖題解6-146-15 在圖6-56電路中，己知CMOS集成施密特觸發(fā)器的電源電壓VDD=15V，VT+ = 9V，VT- = 4V。試問：（1）為了得到占空比為q=50%的輸出脈沖，R 1與R 2的比值應(yīng)取多少？（2）若給定R 1=3k，R 2 =8.2k，電路的振蕩頻率為多少？輸出脈沖的占空比是多少？圖6-56 題 6-15圖解：（）q=50%，則t1 / t2 =1，即（）f =1 / T2.7 k Hz， q =

21、t1 / T0.676-16 在圖6-57的整形電路中，試畫出輸出電壓0的波形。輸入電壓I的波形如圖中所示，假定它的低電平持續(xù)時間比R、C電路的時間常數(shù)大得多。圖6-57 題 6-16圖解：穩(wěn)態(tài)時，I=1，O=0，當(dāng)I上跳，經(jīng)RC微分電路I亦上跳，之后回到穩(wěn)態(tài)；當(dāng)I下跳，I亦下跳（O上跳為1），之后回到穩(wěn)態(tài)，當(dāng)I VT+時，O回0。如圖題解6-16所示。圖題解6-166-17 圖6-58所示電路為一個可調(diào)的施密特觸發(fā)電路，它是利用射極跟隨器的發(fā)射極電阻來調(diào)節(jié)差的。試求：（1）分析電路的工作原理；（2）當(dāng)Re1在50100的范圍內(nèi)變動時，電壓的變化范圍。圖6-58 題 6-17圖解：圖6-58的

22、電路是利用射極跟隨器的射極電阻來改變回差電壓的施密特觸發(fā)器。設(shè)Re2兩端的電壓為Ve2，三極管發(fā)射極對地的電壓為Ve，門電路的轉(zhuǎn)折電壓為Vth。 當(dāng)VI足夠低時，Ve<Vth，S=0，Ve2<Vth，R=1，Vo2為高電平，Vo1為低電平。當(dāng)VI上升至使VeVth時，S由0轉(zhuǎn)向1，而Ve2仍小于Vth，所以R仍為1，這時Vo2、Vo1仍維持原來的狀態(tài)。只有當(dāng)Ve2也升至Vth時，R由1轉(zhuǎn)向0，觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，Vo2變?yōu)榈碗娖剑琕o1變?yōu)楦唠娖?。這時對應(yīng)的VI為上限觸發(fā)電平VT+，顯然。當(dāng)VI下降，使Ve2降至Vth時，R又由0回到1，而Ve仍大于Vth，所以S仍為1，這時Vo2維持

23、低電平，Vo1維持高電平。只有當(dāng)Ve也降至Vth時，S才由1轉(zhuǎn)向0，觸發(fā)器發(fā)生又一次翻轉(zhuǎn)，Vo2回到高電平，Vo1回到低電平。這時對應(yīng)的VI為下限觸發(fā)電平VT，顯然VT=Vth+VBE。電路的回差電壓當(dāng)Re1在50100W的范圍內(nèi)變動時，回差電壓的變化范圍為。描述此施密特觸發(fā)器工作原理的波形如圖題解6-17所示。圖題解6-176-18 圖6-59是用COMS反相器組成的對稱式多諧振蕩器。若RF1 = RF2= 10 k，C1 =C2 = 0.01 F，RP1 = RP2 = 33k，試求電路的振蕩頻率，并畫出vI 1、vO1、vI 2、vO2各點的電壓波形。圖6-59 題6-18圖解：在RP1

24、、RP2足夠大的條件下，反相器的輸入電流可以忽略不計，在電路參數(shù)對稱的情況下，電容的充電時間和放電時間相等，據(jù)此畫出的各點電壓波形如圖6-18(a)所示。圖6-18（b）是電容充、放電的等效電路。由等效電路求得振蕩周期為T = 2RF C ln3 = 2×10×103×10-8×1.1s =2.2×10-4s故得振蕩頻率為kHz，、 圖題解6-186-19 在圖6-60非對稱式多諧振蕩器電路中，若G1、G2為CMOS反相器R1 =9.1 k，C = 0.001F，R P=100k，VDD=5V，VTH=2.5V，試計算電路的振蕩頻率。圖6-60

25、 題6-19圖解： T1 = R F C ln3，T2 = R F C ln3 T = T1+ T2 2.2R F C = 2.2×9.1×103×10-9 = 20.02×10-6 s f = 1 / T = 50 kHz6-20圖6-61是用反相器接成的環(huán)形振蕩器電路。某同學(xué)在用示波器觀察輸出電壓vo的波形時發(fā)現(xiàn)，取n=3和n=5所測得的脈沖頻率幾乎相等，試分析其原因。圖6-61 題6-20圖解：當(dāng)示波器的輸入電容和接線電容所造成的延遲時間遠大于每個門電路本身的傳輸延遲時間時，就會導(dǎo)致這種結(jié)果。6-21在圖6-62所示環(huán)形振蕩器電路中，試說明：（1）R、C、RS各起什么作用？（2）為降低電路的振蕩頻率可以調(diào)節(jié)哪能些電路參數(shù)？是加大還是減?。浚?）R的最大值有無限制？圖6-62 題6-21圖解：（1）當(dāng)R<<R 1+