第6章 波形产生和变换第3版
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第6章 555定时器
T T1 q= 1 = T T1 + T2 0.7 R1C = 0.7 R1C + 0.7 R2 C = R1 R1 + R2
vI1 vC
C
3 6 555 2 1 5 0.01µF C1
vO
v I2
二． 石英晶体多谐振荡器
问题: 上面介绍的多谐振荡器中，由于其工作频率取决于电容C充 问题 上面介绍的多谐振荡器中，由于其工作频率取决于电容 充、放电过 程中，电压到达转换值的时间，因此稳定度不够高。 程中，电压到达转换值的时间，因此稳定度不够高。一般在对振荡器频率稳 定度要求很高的场合，都需要采取稳频措施，其中最常用的一种方法， 定度要求很高的场合，都需要采取稳频措施，其中最常用的一种方法，就是 利用石英谐振器—简称石英晶体或晶体 构成石英晶体多谐振荡器。 简称石英晶体或晶体， 利用石英谐振器 简称石英晶体或晶体，构成石英晶体多谐振荡器。 1.石英晶体的选频特性 石英晶体的选频特性
+ C - 1
5 kΩ Ω
R
vo
G
R2 (2)
+
5 kΩ Ω
S
C2
&
&
1
(7)
T
C
(1)
(三) 振荡频率的估算 三
用三要素法计算） （1）电容充电时间 1：（用三要素法计算） ）电容充电时间T
vc (t ) = vc (∞) − [vc (∞) − vc (0)]e
vC (∞) − vC (0 + ) VCC − VCC T1 = τ 1 ln 3 vC (∞) − vC (T1 ) = τ 1 ln 2
G 1
(3)
vO
vI2 vO
,
电气安全第6章(第3版)
（3）冲击放电电压。在标准波形冲击电压作用 下，恰好使避雷器发生放电的电压幅值。一般按雷电 冲击电压波形给出。有分散性，常取上限值。 用途：该电压应该低于被保护设备的冲击耐压。 （4）残压。避雷器导通后，冲击放电电流在避雷 器阻抗上产生的压降。 残压与避雷器通过的电流大小有关，标准规定标 示5kA（220kV以下系统）下的残压。 用途：残压是避雷器的限压效果，被保护设备承 受的电压不会低于残压。
与SiC阀式避雷器对比： 特点：氧化锌阀片特性接近于理想“阀”的特性 ，正常工作电压作用下泄漏电流很小，可取消串联间 隙。 优点：响应快、无续流、通流容量大、耐重复动 作、耐重载。 用途：除适用于SiC阀式避雷器传统应用领域外 ，还可用于陡波保护和内部过电压保护。
各类避雷器动作比较
1 2 1 2
SiC阀式避雷器示例
实 物 图 片
间隙结构
1－间隙 2－阀片
理想特性
ZnO阀片
SiC阀片 UN
各种阀片 与线性电阻的 伏安特性。 注意SiC阀 片在正常工作 电压作用下泄 漏电流可能达 到100A左右。
2）工作原理及优缺点。 a）SiC阀式避雷器 正常时，由间隙隔断泄漏电流，保证阀片不损坏 ，并使系统正常工作。 过电压到来时，间隙放电击穿，通过阀片电阻泄 放过电压能量。电流大时电阻小。由于阀片电阻的存 在，电压下降陡度变缓，不会出现截波。 过电压过去后，阀片电阻随电流减小而增大，以 正反馈方式快速切断工频续流。
• 外部过电压能量来自于雷电，过电压大小与系统标称 电压无关，因此对中、低压系统危害较大。但中、低 压系统因暴露较少或高度较低，受雷击的概率和强度 小于高压和超高压系统。 • 内部过电压能量来自于系统本身，过电压程度与系统 标称电压密切相关，因此对超高压和特高压系统危害 特别大。 • 电压是电场能量在电路中的表征参量，以上类别是根 据能量的来源划分的。
波形的产生与变换
uo
u2= u6 =2VCC /3 、uo由1翻
转为 0 。同时555内的晶体
管 T 导通,电容 C 经 R2 、
0
t
T放电, 一直至VCC /3 ，使 得uo 回到 1 , 进入循环 ...
6.3.1 555定时器的工作原理 555定时器的内部电路包括以下几部
分 : 一个由三个相等电阻组成的分压器; 两个电压比较器: A1、A2 ;一个 RS 触发 器; 一个反相器和一个晶体管T等。具体 的 结构见后图。
555电路结构图
TH
6
CO
＞2VCC/3
5
TR
2
＞VCC/3D
VCC
8
R
-
+
R
A1
uo 立即由＋UZ 变成－UZ
2. 当uo = -UZ 时， u+=UL
– uc + R
C
－ +
+
R1
R2
此时，C 经输出端放电。
uc
UH
uo
t
UZ UL
uc降到UL时，uo上翻。
当uo 重新回到＋UZ 以后，电路又进入另一个 周期性的变化。
uc
– uc + R
UH
C
－
+
+
R1
uo 0
UL
UZ uo
uo
输入到此比较器的 反相输入端。
UZ
上下门限电2压：
UH
R1
R1 R2
UZ
UL
R1
R1 R2
UZ
二、工作原理
uc
– uc + R
U+H
C
《多媒体技术基础》第3版 答案
1《多媒体技术基础》第3版练习与思考题参考答案林福宗清华大学计算机科学与技术系2008-2-15linfz@第1章多媒体技术概要1.4 无损压缩是什么？无损压缩是用压缩后的数据进行重构(也称还原或解压缩)，重构后的数据与原来的数据完全相同的数据压缩技术。
无损压缩用于要求重构的数据与原始数据完全一致的应用，如磁盘文件压缩就是一个应用实例。
根据当前的技术水平，无损压缩算法可把普通文件的数据压缩到原来的1/2～1/4。
常用的无损压缩算法包括哈夫曼编码和LZW等算法。
1.5 有损压缩是什么？有损压缩是用压缩后的数据进行重构，重构后的数据与原来的数据有所不同，但不影响人对原始资料表达的信息造成误解的数据压缩技术。
有损压缩适用于重构数据不一定非要和原始数据完全相同的应用。
例如，图像、视像和声音数据就可采用有损压缩，因为它们包含的数据往往多于我们的视觉系统和听觉系统所能感受的信息，丢掉一些数据而不至于对图像、视像或声音所表达的意思产生误解。
第2章无损数据压缩2.4 现有5个待编码的符号，它们的概率见练习表2-2。
计算该符号集的：(1) 熵；(2)霍夫曼码；(3) 平均码长。
(1) 熵Σ =-0.4×(0.4)-2×0.2*(0.2)-2×0.1(0.1) 2log2log2log 21()()log()niii Hapapa==−=0.4×1.3219+0.4×2.3219+0.2×3.3219=0.5288+-0.9288+0.6644=2.1220 (位) (2) 编码树和霍夫曼码练习图2-1 编码树代码分配不唯一(3) 平均码长L=0.4+0.4+0.6+0.4+.04=2.2(位/符号)第3章数字声音编码3.1 音频信号的频率范围大约多少？话音信号频率范围大约多少？(1) Audio: 20~20000 Hz(2) Speech: 300~3400 Hz3.4 采样频率根据什么原则来确定？奈奎斯特理论和声音信号本身的最高频率。
数学物理方法_第6章 行波法和积分变换法
___
___
令 r 0 利用L’Hospital（洛必塔）法则 得到
___ ___ ___
___ ___ 1 u (0, t ) 0 (at ) at 0 (at ) t 1 (at ) (at ) 0 (at ) t 1 (at ) a t 1 0 ( x sin cos , y sin sin , z cos , t ) 2 ( at ) sin d d 4 a t Sat at M 1 ( x sin cos , y sin sin , z cos , t ) t 2 ( at ) sin d d 2 4 Sat (at ) M __
.
把确定出来的 f1 ( x) 与 f2 ( x) 代回到式 （6.1.6）中，即得到方程（6.1.1）在 条件（6.1.7）下的解
u( x, t ) 1 1 xat [ ( x at ) ( x at )] ( )d 2 2a xat
（6.1.11)
式（6.1.11）称为无限长弦自由振动的 D’Alembert（达朗贝尔）公式。 现在来说明D’Alembert解的物理意义。 先讨论初始条件只有初始位移情况下
__
1 u (r , t ) 4 r 2
1 u( , , , t )dS 4 SrM
S1M
u( ,, , t )d
M S 其中 r 表示 以点 M ( x, y, z ) 为中心、以 M 为半径的球面 S1 表示 r 1 的单位球面
r
x r sin cos , y r sin sin , z r cos ,
所以得到方程
高频电子线路第六章课后习题答案
因此,输出信号中包含了的基频分量和 ( ωc + ) ,ωc ) ( 频率分量.
11
高频电子线路习题参考答案
(2) u u u′ 1 = c + u , u′ 2 = c u D D 2 2 在忽略负载的反作用时,
u ′ 1 = g D K ( ωc t ) c + u i1 = g D K (ωc t )uD 2 i = g K (ω t )u′ = g K (ω t ) uc u D c D2 D c 2 2 uo = ( i1 i2 ) RL = 2 RL g D K (ωc t )u 2 2 1 2 = 2 RL g DU + cos ωc t cos 3ωc t + cos 5ωc t + ..... cos t 3π 5π 2 π
8
高频电子线路习题参考答案
所以,(b)和(c)能实现DSB调幅 而且在(b)中,包含了ωc的奇次谐波与Ω的和频与差频分 量,以及ωc的偶次谐波分量. 在(c)中,包含了ωc的奇次谐波与Ω的和频与差频分量, 以及ωc的基频分量.
9
高频电子线路习题参考答案
6-5试分析图示调制器.图中,Cb对载波短路,对音频开路; uC=UCcosωct, u =U cos t (1)设UC及U 均较小,二极管特性近似为i=a0+a1u2+a2u2.求 输出uo(t)中含有哪些频率分量(忽略负载反作用)? (2)如UC>>U ,二极管工作于开关状态,试求uo(t)的表示式. (要求:首先,忽略负载反作用时的情况,并将结果与(1) 比较;然后,分析考虑负载反作用时的输出电压.
7
高频电子线路习题参考答案
i Lc = ( i1 i2 ) = g D K (ωc t )( u + uc ) g D K (ωc t π )( u uc ) = g D K (ωc t ) K (ωc t π ) u + g D K (ωc t ) + K (ωc t π ) uc = g D K ′(ωc t )u + g D uc 4 4 cos 3ωc t + ...... U cos ω t + g DU c cos ωc t = g D cos ωc t 3π π cos(ωc + ω )t + cos(ωc ω )t 2 g DU + g U cos ω t 1 1 D c c π cos(3ωc + ω )t cos(3ωc ω )t + ..... 3 3
计算机网络技术（第三版）习题答案
计算机⽹络技术（第三版）习题答案附录：课后习题答案第⼀章1. 计算机⽹络就是指，将分布在不同地理位置具有独⽴功能的多台计算机及其外部设备，⽤通信设备和通信线路连接起来，在⽹络操作系统和通信协议及⽹络管理软件的管理协调下，实现资源共享、信息传递的系统。
计算机⽹络的功能主要体现在以下⼏⽅⾯:①实现计算机系统的资源共享②实现数据信息的快速传递③提⾼可靠性④提供负载均衡与分布式处理能⼒⑤集中管理⑥综合信息服务2. 略3. ⽤户资源⼦⽹提供访问⽹络和处理数据的能⼒，是由主机系统、终端控制器和终端组成；通信⼦⽹是计算机⽹络中负责数据通信的部分，主要完成数据的传输、交换以及通信控制。
通信⼦⽹为⽤户资源⼦⽹提供信息传输服务；⽤户资源⼦⽹上⽤户间的通信是建⽴在通信⼦⽹的基础上的。
⽹络书稿第⼆版-(附习题答案)4. 星型的中⼼节点是主节点，它接收各分散节点的信息再转发给相应节点，具有中继交换和数据处理功能。
星型⽹的结构简单，建⽹容易，但可靠性差，中⼼节点是⽹络的瓶颈，⼀旦出现故障则全⽹瘫痪。
⽹络中节点计算机连成环型就成为环型⽹络。
环路上，信息单向从⼀个节点传送到另⼀个节点，传送路径固定，没有路径选择问题。
环型⽹络实现简单，适应传输信息量不⼤的场合。
由于信息从源节点到⽬的节点都要经过环路中的每个节点，任何节点的故障均导致环路不能正常⼯作，可靠性较差。
总线结构中，各节点通过⼀个或多个通信线路与公共总线连接。
总线型结构简单、扩展容易。
⽹络中任何节点的故障都不会造成全⽹的故障，可靠性较⾼。
树型⽹络是分层结构，适⽤于分级管理和控制系统。
与星型结构相⽐，由于通信线路长度较短，成本低、易推⼴，但结构较星型复杂。
⽹络中，除叶节点极其连线外，任⼀节点或连线的故障均影响其所在⽀路⽹络的正常⼯作。
⽹状结构⼜称为不规则型，⽹络中各节点的连接没有⼀定的规则，⼀般当节点地理分散，⽽通信线路是设计中主要考虑因素时，采⽤不规则⽹络。
⽬前，实际存在的⼴域⽹，⼤都采⽤这种结构。
第6章-555定时器
第二节 集成555定时器
一、555定时器的电路结构
由以下几部分组成： （1）三个阻值为5kΩ的电阻组
成的分压器。 （2）两个电压比较器C1和C2。
电压比较器的功能：
v+> v-，vO=1 v+< v-，vO=0
（3）基本RS触发器、 （4）放电三极管T及缓冲器G。
VC C 电 源
(8 )
RD 复 位
便的调节tW。
（2）恢复时间tre
vI
tre=（3～5）τ2 （3）最高工作频率fmax
4．利用施密特触发器构成多谐振荡器
R
R
VCC
1
vI
vo
8 47
C
6
3
2 555 5
C
1
0.01 F
二.单稳态触发器
特点: 1.有一个稳态和一个暂稳态； 2.在触发脉冲作用下，由稳态翻转到暂稳态； 3.暂稳状态维持一段时间后，自动返回到稳态。
（一）由555定时器构成的单稳态触发器
1. 电路组成及工作原理
7
vO 2
vI1 6
vI
v I2 2 55 5 3
vO1
1
R、VCC2构成另一输出端 vo2，其高电平可以通过 改变VCC2进行调节。
V C C（ 8 ） R D（ 4 ）
（ 5） 5kΩ
vI
v IC v I1
＋ －C 1
R
&
（ 6） 5kΩ
v I2 （ 2）
－ ＋C 2
S
&
vO 5kΩ
（ 7）
T
f 1 1.43 T (R12R2)C
（5）输出波形占空比q
qT1 R1R2 T R12R2
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UO↑→T↑→Rf↓→U-↑→|A|↓ → |AF|=1 等幅振荡
用二极管稳幅的振荡电路
D1 D2
Ｒ1 1
Ｒf2
Ao
Ｒf1
uo
C
Ｒ
Ｒ
C
*6.1.3
LC正弦波振荡电路
+UCC
1.电容三点式振荡电路（Colpitts)
RB1 CB RC Cc T
- uo
C1 RC L 2
－
uo
1
谐振回路
+
RB2
RE
三点式LC正弦波振荡电路的振荡条件
幅值条件：通过提供合适的直流通路和选取恰当 的电抗参数而得到。 相位条件：电路构成必须遵守以下原则
（1）发射极两侧支路的电抗应为同一性质（同 为容抗或感抗）。
（2）基极与集电极支路的电抗应与发射极两 侧支路的电抗异性。
6.2 多谐振荡器
* 6.2.1 用集成运放构成的多谐振荡器 6.2.2 用石英晶体构成的多谐振荡器 6.2.3 用555集成定时器构成的多谐振荡器
* 6.2.1 用集成运放构成的多谐振荡器
多谐振荡器也称矩形波（含方波）发生器。 R 1.电路的组成 RC引入了具有延迟 特性的负反馈电路。 u+ 为 uo 经R1和R2 ，在 uC R1上的分压，并作为 比较器的参考电压， u-即uC作为比较器的 输入电压。 uC u+ R1 R2 Ao Ro
uo
波形产生电路的公同特点 自激（不需要任何输入信号）； 必须在电路中引入足够强的正反馈。
6.1.1 正弦波振荡电路的基本原理
1.自激振荡的条件
放大器输入端输入信号 U s 其输出为 U
o
+ U s
+
Σ
U i
A F
U o
U f U 经反馈网络反馈的电压为 f U U 由于是正反馈，故有 U i s f ↑， U ，→ 0, U U U U ↓
D1 D2
RP
RP’
RP”
Ao
Ro
uo
R2
DZ
±UZ
即输出矩形波占空比可调，而周期不变。
6.2.2 用石英晶体构成的多谐振荡器
1. 石英晶体
石英晶体具有压电效应， 压电谐振特点, 并呈现固有 L 谐振频率。 JT 谐振频率有两个， LCR C CO 支路的串联谐振频率 f s 和 R LCR支路与电容CO的并联谐 振频率 f P ，f P ＞ f s，且很 （a）符号 （b）等效电路 接近。
低电平
低电平 原状态 高电平
TN
导通
导通 原状态 截止
若CO端外加电压UCO，UTH与UCO比较， UTR与1/2UCO比较
2、用555定时器构成的多谐振荡器
uC
+UDD
2 — U 3 DD 1 — U 3 DD
R1 D R2 TH TR C 7
UDD 8 4
RD
0
3 OUT CO 1 5 GND 0.01μF
自激振荡的建立过程
Uo 通过不断地放大 正反馈再放大 再反馈，使Uo不 断增大，一直到达 A点时，才稳定下 来。
O
振幅特性
Uo=f(Ui) A
Uo2 反馈特性 Uo1
Uf=f(Uo)
Ui1 Uf1=Ui2
Uf=Ui
由上述分析可知：
正弦波振荡电路应包含以下四个环节 放大 反馈
选频
稳幅
6.1.2
0.01μF
0 uo
UOH
t
CB7555 3 5
UOL
t
[例6.3.3] 如图为一个根据环境亮度变化能自动开启、 关断功能的照明灯控制电路，试说明其工作原理。
1 1 当信号频率 o 即 fo 时 RC 2 RC Uf 1 1 U f U o U f 与 U 同相 F U 3 o o 3
放大特性
A 1
Rf
R1
自激振荡条件
起振: 平衡：
| AF | 1
R f 2 R1
| AF | 1
R f 2 R1
稳幅
该电路采用负温度系数热敏电阻
G3
uo
C2 JT ui1 放大 C1耦合 放大 ui2 uo1 uo2 正反馈
C2耦合
3. 并联型多谐振荡器
RF
RF，G1
构成反相放大器
G1 G2
JT 等效为电感, 与C1， C2，反相放大器构成电 容三点式振荡电路。
uo
C1
JT
C2
G2 起缓冲、隔离、整形作用。
6.2.3 用555集成定时器构成的多谐振荡器
（3）两种状态翻转时的输入电压（称阈值电压）不同。
施密特触发器图形符号和电压传输特性曲线
UOH
u0
ui
u0
U0L
0
UT-
UT+
ui
回差电压
U T = UT +
UT-
用555集成定时器构成的施密特触发器电路
+UDD +U'DD
2 3 UDD 1 3 UDD
ui
ui
8
4 7
R
TH 6
TR 2 1
u '0 u0
单稳态触发器功能及电路
uI
自动翻转
uI
单稳态 触发器
uo 触发翻转
+UDD
uo
稳态
暂态
稳态
R
TH D CB555
RD
ui
2 uC — U 3 DD 1 — 3 UDD
TR uI + C uC
CO
uo
0.01µ F
t tr tw t t
GND
uo
t w RC ln 3 1.1RC
[例6.3.1]下图是一个定时加热器控制电路，试说 明工作原理。
f s s f i
U U U o FU 要维持自激振荡，必须有 o f i A
U A o Ui
U F f Uo
所以维持振荡的平衡条件为 AF 1
由
A | A | A F F F
幅度平衡条件 | AF | = 1
可得两个平衡条件：
反馈信号与输入信号的大小相等,并有足够强度。 相位平衡条件 A+ F = 2n （n=0,1,2……
2 1 5
C1
+
100μF
C2
0.01μF
T
0.01μF
C3
2.7kΩ
6.3 单稳态触发器和施密特触发器
6.3.1 用555集成定时器构成的单稳态触发器 6.3.2 用555集成定时器构成的施密特触发器
6.3.1 用555集成定时器构成的单稳态触发器
多谐振荡器没有稳定状态，属无稳触发器 双稳态触发器，有两个稳定状态，从一个稳 态翻 转为另一个稳态必须靠脉冲信号触发， 脉冲消失后，稳态一直保持。 单稳态触发器在脉冲信号未加之前，处于稳 定状 态，经信号触发后，触发器翻转到新 的状态，经过一定延时后触发器又自动翻转 到原来的稳定状态。所以只有一种稳定状态。
3、 555定时器应用举例
[例题6.2.1] 如图为一模拟公安警车音响的电路，试说 明其工作原理。
+UDD（5~15V） R1 4.7k
7
8 4
4.7kΩ 18k 30k
R3
R4
10kΩ
7 8
4 3
R2
2
1
5
100k
CB7555 6 IC1
51k R5
+
100μF
CB7555 C 4 6 IC 2 R6
石英晶体的电抗频率特性曲线
X
f = f s 时：（X = 0）
石英晶体呈阻性 f ＜ f s 或 f ＞ f p 时：
感性 fs fp
0
容性 容性
f
石英晶体呈容性
f s ＜ f ＜ f p 时：
石英晶体呈感性
（c）电抗频率特性曲线
2. 串联型石英晶体多谐振荡器
R1 G1 u o1
C1 R2
G2
uo2
Rp +UDD（5V）
R1
51K
4.7MΩ TH D TR
2
4 6 7 8
D
3
~
+
SP1110
68Ω 0.1µ F ~220V
CB7555 IC
1
5
S
C1
+
100μF
C2 0.01µ F
-
~
6.3.2 用555集成定时器构成的施密特触发器
施密特触发器有两个稳定状态，是一种双稳态 触发器，但它与第4章介绍的触发器不同。有如下 特点： （1）不具有记忆保持功能，其稳定状态依赖输入信 号来维持； （2）它属于电平触发，而不是脉冲触发；
第6章 波形产生和变换
6.1 正弦波振荡电路 6.2 多谐振荡器 6.3 单稳态触发器和施密特触发器
6.1 正弦波振荡电路
6.1.1 正弦波振荡电路的基本原理 6.1.2 RC正弦波振荡电路 *6.1.3 LC正弦波振荡电路
提示：
波形产生电路分类 正弦和非正弦(如矩形波、三角波)波形 产生电路。
RC正弦波振荡电路
R1
电路组成 放大环节 : Ao, R1, Rf
Rf
Ao
构成同相输入比例运算
反馈环节 ：Z1，Z2 选频且控制正反馈量
ui
R
+ u f
uo
Z1
C
C
R
Z2
RC串并联网络的选频特性
习题2.3.12
Uf