數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版課后答案6

1、第六章脈沖波形的產(chǎn)生和整形0占圖A6.2題圖是用CMOS反相器接成的壓控施密特觸發(fā)器電路,試分析它的車t換電平Vt+、Vt-以及回差電壓AVt與限制電壓Vco的關(guān)系.1110130身畀10V5V(2)Vt見圖.5V在圖a所示的施密特觸發(fā)器電路中,題題解2假設(shè)將圖b給出的電壓信號加到a電路的輸入端,試畫出輸出電壓的波形.為CMOS反相器,Vdd=15Vo1試計(jì)算電路的正向閾值電壓V用施密特觸發(fā)器能否存放1位二值數(shù)據(jù),說明理由.不能,由于施密特觸發(fā)器不具備記憶功能.R110k,R230k.G1和G2t+、負(fù)向閾值電壓Vt和回差電壓Vt.圖F足2R1廿1IVoGi1圖Pfi.3(1)(2)(3)解設(shè)

2、反相器G1輸入端電壓為r2/r3RiVT升高過程中VthVtVTHVCO,那么根據(jù)疊加定理得到R2/R30.當(dāng)升至r2/r3RiR2/R3r/r2r3r1/r2VCOR1/R2r3r1/r2R1/R30-z-,_R2R1/R3VCOVTH時(shí),IR1/R2r3r/r2RR2/R37ZZVthr2/r3R1R1R3A與VR3VCO降低過程中0VDD.當(dāng)降至IVTH時(shí),IR2/R3、,R1/R2、,VVTVCOVDDR1R2/R3R3R1/R2VTHVDDR1/R3R2R1/R3VtVTH1VtVtR1R1百記R12lVthR2R1VCOR3&VddR2與VCO無關(guān)VT,于是可得R/R3R2

3、R1/R3R1R2/R3R2/R3根據(jù)以上分析可知,當(dāng)Vco變小時(shí),Vt+和Vt-均增大,但回差電壓Vt不變.題在圖施密特觸發(fā)器電路中,假設(shè)G1和G2為74LS系列與非門和反相器它們的閾值電壓vth=,R1=1KQ,二極管的導(dǎo)通壓降Vd=,試計(jì)算電路的正向閾值電壓Vt+、負(fù)向閾值電壓Vt-和回差電壓Vt.產(chǎn)RJpaW叫闿圖P64解(1)I0,O1O0R2IR1R2Vd)uI增加,UI,也增加,當(dāng)uR2"hRAR1r2Vd)uI,=Vth=,即所以VtR1R2VTHR2Vd121.10.72.35V21,0,OD截止,所以VtVth1.1VRiR2Vthvd11.10.71.25V2題

4、電壓傳輸特性,圖是具有電平偏移二極管的施密特觸發(fā)器電路,Gi、G2、G3均為TTL電路.試分析它的工作原理.并畫出氏Uo阻G1DwC2圖Pt5解設(shè)門的閾值電壓為Vth,二極管導(dǎo)通電壓為通,G2輸入U(xiǎn)I,為“0,u0為高電平,G3輸出為1,Vd,所以當(dāng)輸入電壓為uI=0時(shí),D導(dǎo)0為低電平；隨著uI增大,當(dāng)uI>Vth(uI/>Vth),G3輸出為0,使0為局電平,此時(shí)G2輸入均為1,所以U0變?yōu)榈碗娖?假設(shè)UI繼續(xù)增大,U0不會發(fā)生變化.假設(shè)將UI從高電位逐漸減小,那么只有使G1輸入電壓0I/小于Vth時(shí),uI才會又變?yōu)楦唠娖?而此時(shí)uI<Vth-Vd,因而電壓傳輸特性如下圖.

5、題在圖的整形電路中,示,假定它的低電平持續(xù)時(shí)間比試回出輸出電壓u0的波形.輸入電壓UI的波形如圖中所R、C電路的時(shí)間常數(shù)大得多.VeuRiir圖P(5.6解穩(wěn)態(tài)時(shí),uI,=1,UO=0,當(dāng)UI上跳,經(jīng)RC微分電路UI,亦上跳,之后回到穩(wěn)態(tài)；I下跳,UI,亦下跳(uO上跳為1),之后回到穩(wěn)態(tài),當(dāng)UI'>Vt+時(shí),UO回0.如下圖.題能否用圖中的電路作單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器使用試說明理由.0.01F解由于反相器輸入端電壓圖中的1隨1脈沖的幅度變化和下降的好壞而改變,所以嚴(yán)格地講,這不是一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路.只有在輸入脈沖的幅度和下降沿不變的情況下,才可以產(chǎn)生固定寬度的輸出脈沖.題在圖6.3.1

6、給出的微分?jǐn)?shù)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路中,R51k電源電壓Vdd=10V,試求在觸發(fā)信號作用下輸出脈沖的寬度和幅度.解根據(jù)式6.3.2、式,得到輸出脈沖的寬度Tw=RCln2=51X103XX10-6x=輸出脈沖幅度Vm=Voh-VoeVdd=10V題圖是用TTL門電路接成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,其中Rd阻值足夠大,保證穩(wěn)態(tài)時(shí)UA為高電平.R的阻值很小,保證穩(wěn)態(tài)時(shí)UI2為低電平,試分析該電路在給定觸發(fā)信號.I作用下的工作過程,畫出UA、uO1、uI2和uO的電壓波形,Cd的電容量很小,它與Rd組成微分電路.J南乖LI爐R-山uL解1根據(jù)TTL電路的輸入負(fù)載特性,由于Rd足夠大,所以穩(wěn)態(tài)時(shí)ua=Vth,相

7、當(dāng)于高電平；由于R的阻值很小,所以穩(wěn)態(tài)時(shí)UI2為低電平0；因此穩(wěn)態(tài)時(shí)uO="1",uO1=“0.（2） UI下跳,UA下跳,UO1上升,UI2上升,UO下跳,由于Cd很小,微分后UA很快回到Vth電平,而UO的低電平封鎖了G1,使UO1繼續(xù)保持高電平,它對C充電,使UC增加,uI2減小,當(dāng)uI2<Vth時(shí),uo上跳為高電平,uoi下跳,uI2下跳,之后C放電,使.I2回到穩(wěn)態(tài)"0",暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束.（3） uI上跳,uA上跳>Vth,后面的電路不動(dòng)作,經(jīng)微分后,ua很快回到穩(wěn)態(tài).4對應(yīng)于uI的每一次下跳,uo輸出固定寬度為tw的負(fù)脈沖.各點(diǎn)波形如

8、下圖.題在圖中,假設(shè)Gi、G2為TTL門電路,它們的Voh=,VOL=0V,Vth=,R=Q,C=F,試求電路輸出負(fù)脈沖的寬度t解：由于R=,由TTL門電路輸入負(fù)載特性知,穩(wěn)態(tài)時(shí)ui2電路各點(diǎn)波形及幅值如圖所示.電路輸出負(fù)脈沖的寬度tw即由ViHto時(shí)刻下降到Vthti時(shí)刻所需時(shí)間.Uo""|_|totl圖AT10t根據(jù)電路暫態(tài)三要素法I2tI2I20I26其中ui200=0V,uI20+=Vih=+-0=,p=RC=300X1-0=3sI203.5twRCIn-3In3sVth1.3題在圖6.3.5的積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路中,假設(shè)Gi和G2為74LS系列門電路,它們的&q

9、uot;0H3.4V,vol=0,Vth=,R=1k,C=0.01F,試求在觸發(fā)信號作用下輸出負(fù)脈沖的寬度.設(shè)觸發(fā)脈沖的寬度大于輸出脈沖的寬度.解設(shè)門電路輸出低電平Vol"0,輸出電阻Ro小,可以忽略,那么得到TwRCInVOH-11030.011061n34s11.3sRth1.1題圖是用兩個(gè)集成電路單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電器74121所組成的脈沖變換電路,外接電阻和外接電容的參數(shù)如圖中所示.試計(jì)算在輸入觸發(fā)信號I作用下.1、02輸出脈沖的寬度,并畫出與I波形相對應(yīng)的01、02的電壓波形.I的波形如圖中所示.0.13R-Flllfi斷.而CaxlRaiciVccdutVt>74131C&

10、#171;xtRskiVccCextEA1A20-1-7412170v020JLO1520安和Hms圖P6L解01、02輸出脈沖的寬度Twi、TW2分別為Twi=X22X103xX10-6s=2msTw2=x11x103xxl0-6s1ms01、02的波形如下圖.圖Afi12題在圖6.4.1所示的對稱式多諧振蕩器電路中,假設(shè)RF1=RF2=1kQ,C1=C2=wF,G1和G2為74LS04六反相器中的兩個(gè)反相器,G1和G2的Voh=,Vth=,Vik=,R=20kQ,求電路的振蕩頻率.解根據(jù)式6.4.5可知,振蕩周期為一Ve2REClnEVeVikVth其中故得到振蕩頻率為題Re上乃R1Rf2

11、010.95kVeVoh二(VccVohVbe)R1Rf13.4V(53.40.7)V3.44V201T20.951030.1106ln3.441.551.42104s3.441.1.1f7.04TkHz圖是用COMS反相器組成的對稱式多諧振蕩器.假設(shè)Rf1=Rf2=10kQ,C1=C2=RP1=田2=33k試求電路的振蕩頻率,并畫出VI1、VO1、VI2、VO2各點(diǎn)的電壓波形.圖Pd.14解在RP1、RP2足夠大的條件下,反相器的輸入電流可以忽略不計(jì),在電路參數(shù)對稱的情況下,電容的充電時(shí)間和放電時(shí)間相等,據(jù)此畫出的各點(diǎn)電壓波形如圖a所示.圖b是電容充、放電的等效電路.由等效電路求得振蕩周期為

12、T=2RfCln3=2X10X103x10-8X=x10-4s故得振蕩頻率為zHk54Cl充電等於取跖等效電路22u(p心|LIIL-2巧圖He(a)F,題在圖非對稱式多諧振蕩器電路中,假設(shè)Gi、G2為CMOS反相器Ri=kQ,C=Rp=100kQ,Vdd=5V,Vth=,試計(jì)算電路的振蕩頻率.ppCGpRf圖P也15解Ti=RfCln3,T2=RfCln3T=Ti+T2=fC=XX1O3X1O-9=x10-6sf=1/T=50kHz題如果將圖非對稱式多諧振蕩器中的G1和G2改用TTL反相器,并將Rp短路,試畫出電容C充、放電時(shí)的等效電路,并求出計(jì)算電路振蕩頻率的公式.解用TTL門電路實(shí)現(xiàn)圖所

13、示電路時(shí),充電回路如圖a所示有兩個(gè),其中之一是,Vcc通過門G1內(nèi)部R電阻及T1管發(fā)射結(jié)對C充電,因而充電時(shí)間常數(shù)可近似認(rèn)為Rf/RC,這里認(rèn)為R.、R0'可忽略.放電回路如圖b所示,其振蕩周期可根據(jù)公式求出.T1RFClnVTHVohVth式中Vth為閾值電壓,Vik為二極管導(dǎo)通電壓且認(rèn)為T2(RfR1)CInV0H一VKVohVthVol=0.在Ri>>Rf的條件下,RfRi=Rf,這時(shí)可得到其振蕩周期近似公式:VTHVOHVOHVIKTT1T2RfClnVthVohVth圖A6.16題圖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(shí)發(fā)現(xiàn),取n

14、=3和n=5所測得的脈沖頻率幾乎相等,試分析其原因.HU_E)0u*G1做C?Spa17解當(dāng)示波器的輸入電容和接線電容所造成的延遲時(shí)間遠(yuǎn)大于每個(gè)門電路本身的傳輸延遲時(shí)間時(shí),就會導(dǎo)致這種結(jié)果.題在圖所示環(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)是加大還是減小(3) R的最大值有無限制圖附8解(1)當(dāng)R<<R1+Rs(R1為TTL門電路內(nèi)部電阻)時(shí)振蕩頻率決定于R、C,Rs的作用是限制G3輸入端流過的電流.(2)增大R、C數(shù)值可使振蕩頻率降低.(3)根據(jù)反相器的輸入端負(fù)載特性可知,R不能過大.否那么由于R和Rs上的壓降過大,

15、當(dāng)VO2為低電平時(shí)VI3將被抬高到邏輯1電平.題在上題所示的環(huán)形振蕩器電路中,假設(shè)給定R=200Q,Rs=100"C=wFG1、G和G3為74系列TTL門電路Voh=3V,解根據(jù)式6.4.8得到Vol=0,Vth=,試計(jì)算電路的振蕩頻率.振蕩頻率為RCln2VohVohVthVthVohVthVth2000.01f6610In31.31.331.3s1.34.4s1227kHzT題在圖電路中,己知CMOS集成施密特觸發(fā)器的電源電壓Vdd=15V,Vt+=9V,Vt-=4Vo試問:1為了得到占空比為q=50%的輸出脈沖,R1與R2的比值應(yīng)取多少2假設(shè)給定R1=3kQ,R2=,電路的振蕩

16、頻率為多少輸出脈沖的占空比是多少解即(1)q=50%,那么t1/t2=1,VddVtR2ClnVddVtIvtR1ClnVtRi記,11宴3,94ln4Tt1t2R2clnVddVtWClnV1VddVtVt361138.2100.0510ln3106f=1/T=kHz,q=t1/T=690.0510ln-0.37ms4題圖是用LM566接成的壓控振蕩器原理圖見圖6.4.21).給定Rxt=10k"Gxt-EVcc=12V,試求輸入限制電壓VI在912V范圍內(nèi)變化時(shí),輸出脈沖v02頻率變化范圍有多大斗12H圖P621解由式6.4.22知,振蕩頻率為f2(VccVi)2(12Vi)1Z

17、T3T-6TRextCextVcC10100.011012當(dāng)Vi=9V時(shí),代入上式得到f=5kHz.當(dāng)Vi=l2V時(shí),f=0.題上題中假設(shè)輸出矩形脈沖的高、低電平分別為11V和5V,試問用什么方法能把它的高、低電平變換成5V和解可采用圖所示的方法.在圖a電路中,電路參數(shù)的配合應(yīng)保證vi=5V時(shí)三極管+5Vvi圖Ad.22在圖b電路中,穩(wěn)壓管的工作電壓取略大于于OC門的閾值電壓.5V,并應(yīng)保證vi=11V時(shí)R2上的電壓高題圖是用LM331接成的溫度/頻率變換器.的關(guān)系為Rl=R01-aAT.R0為t=25C時(shí)的阻值,其中Rl是熱敏電阻,它的阻值和溫度為溫度系數(shù),AT為偏離基準(zhǔn)溫度25C的溫度增量

18、.假設(shè)給定R0=100kQ,=,其它元件參數(shù)如圖中所標(biāo)注,試求:(1)(2)t=25C時(shí)的初始振蕩頻率.溫度每變化1C振蕩頻率改變多少解(1)(2)7,DluF圖Pfi.23Ruvc及工根據(jù)式6.4.27可求出t=25C時(shí)的振蕩頻率f0.由于vi=Vref,故得f.RsVref8.21031.92.09RtCtR02.096.81030.011063kHz1.1kHz100103由式6.4.27得出dfdT在溫度為25c附件(2.09RtCtRo)(RsVref)2.09RtCtR°1T2T很小時(shí),上式可近似為:fo55Hz.0.5511103Hz55HzdfRsVrefd(T)2.

19、09RtCtR0即在25C附近溫度每升高1C頻率增加題在圖6.5.2用555定時(shí)器接成的施密特觸發(fā)器電路中,試求:(1)當(dāng)(2)當(dāng)解Vt(1)Vt(2)題Vcc=12V而且沒有外接限制電壓時(shí),Vt+>Vt-及Vt值.Vcc=9V,外接限制電壓Vco=5V時(shí),Vt+、Vt-、Vt各為多少.21-Vcc8V,Vt-Vcc4V33,VtVTVT1Vco5V,Vt-Vco2.5Vx/x/x/2VtVtVt4V2.5V圖是用555定時(shí)器組成的開機(jī)延時(shí)電路.假設(shè)給定C=25%FR=91kQ,Vcc=12V,試計(jì)算常閉開關(guān)S斷開以后經(jīng)過多長的延遲時(shí)間vo才跳變?yōu)楦唠娖?、,1、,VT二VCC一,、-解

20、延遲時(shí)間等于從S斷開瞬間到電阻R上的電壓降至3的時(shí)間,即_0Vcc一36TDRCInCRCln31.1911025102.5sD10-Vcc3題在使用圖由555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路時(shí)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(shí)間過長時(shí),電路應(yīng)作何修改_LT圖F62解對輸入觸發(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(shí)間Tw,當(dāng)輸入低電平時(shí)間過長時(shí),可在輸入端加一微分電路,將寬脈沖變?yōu)榧饷}沖如下圖,以uI'做為單穩(wěn)態(tài)電路觸發(fā)器脈沖.圖Ad.25題試用555定時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,要求輸出脈沖寬度在110s的范圍內(nèi)可手動(dòng)調(diào)節(jié),給定555定時(shí)器的電源為15V.觸發(fā)信

21、號來自TTL電路,上下電平分別為和.解電路圖如下圖,取電容C的值為100F.根據(jù)Tw=,為使Tw=110秒可調(diào),可將R分為兩局部,一局部為固定電阻R',一部分為電位器RwoRminRmaxTwmin1.1CTwmax1.1100106109.1k1.1C所以可取R,1.1100106=,Rw=100kQ91k題在圖用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器電路中,假設(shè)Ri=R2=Q,C=F,Vcc=12V,試計(jì)算電路的振蕩頻率._LI圖PGM解T=Ti+T2=(R+2R2)Cln2=(+2乃X10X1(8X=106sf=1/T=題圖是用555定時(shí)器構(gòu)成的壓控振蕩器,試求輸入限制電壓1和振蕩頻率之間

22、的關(guān)系式.當(dāng)1升高時(shí)頻率是升高還是降低圖P6.2P解由式6.5.2及式知,振蕩周期為八VccVt八VtTTiT2RiR2Cln-CCR2Cln工VccVtVtVtVt21代入上式后得到1Vcc-1R2cIn2T(RiR2)CIn-Vccii升高時(shí),T變大,振蕩頻率下降.題圖是一個(gè)簡易電子琴電路,當(dāng)琴鍵SSn均未按下時(shí),三極管T接近飽和導(dǎo)通,ue約為0V,使555定時(shí)器組成的振蕩器停振,當(dāng)按下不同琴鍵時(shí),因RRn的阻值不等,揚(yáng)聲器發(fā)出不同的聲音.假設(shè)Rs=20kQ,Ri=10KQ,Re=2KQ,三極管的電流放大系數(shù)3=150,Vcc=12V,振蕩器外接電阻、電容參數(shù)如下圖,試計(jì)算按下琴鍵S時(shí)揚(yáng)聲

23、器發(fā)出聲音的頻率.-j-j*-±11-Vce=12V解當(dāng)Si按下時(shí),可以認(rèn)為R1中流過電流近似等于Rb中流過電流,三極管基極電流Ib可忽略,IrkIrb,因此R1上電壓R1Vr11Vcc4VR1RB設(shè)T為鑄管,導(dǎo)通時(shí)發(fā)射結(jié)電壓,那么Re上電壓Vre=VrVeb4V,那么Ve=VccVre=8VVccVt0VtT(RR)CIn-RCIn-VccVt0Vt1Vt-Ve4VVV其中2VtVe8V36128/2468T(1010)100.110In100.110In2.1ms1288/2.1f476HzT題圖是用兩個(gè)555定時(shí)器接成的延遲報(bào)警器,當(dāng)開關(guān)S斷開后,經(jīng)過一定的延遲時(shí)間后揚(yáng)聲器開始發(fā)出聲音,如果在延遲時(shí)間內(nèi)S重新閉合,揚(yáng)聲器不會發(fā)出聲音,在圖中給定的參數(shù)下,試求延長時(shí)間的具體數(shù)值和揚(yáng)聲器的頻率,圖中的Gi是CMOS反相器,輸出的高、低電平分別為V