脉冲波形的产生和整形习题解答.docx
电子技术习题解答.第9章.脉冲信号的产生与整形习题解答
第9章 脉冲信号的产生与整形习题解答9.1 如图9-15所示，555定时器接成的施密特触发器电路，试求：（1）当U CC ＝12V ，而且没有外接控制电压时，U T+、U T-及△U T 值。
（2）当U CC ＝9V ，外接控制电压U CO ＝5V 时，U T+、U T-及△U T 值。
图9-15 习题9.1图解：（1）U T ＋＝32U CC ＝8V ，U T －＝31U CC ＝4V ，△U T ＝U T ＋－U T －＝＝4V 。
（2）U T ＋＝U CO ＝5V ，U T －＝21U CO ＝2.5V ，△U T ＝U T ＋－U T －＝2.5V 。
9.2 如图9-16所示，555定时器组成的单稳态触发器。
已知U CC ＝10V 、R =10k Ω、C ＝0.01μF ，试求输出脉冲宽度t W ，并画出u I 、u C 、u o 的波形。
图9-16 习题9.2图 解：t W ＝RC ln3≈1.1RC =1.1×10-4s 。
u I 、u C 、u o 的波形如图所示。
习题9.2 u I 、u C 、u o 的波形如图 9.3 如图9-17所示，是用555定时器组成的开机延时电路，若给定C ＝25μF 、R ＝91K Ω，U CC ＝12V ，试计算常闭开关S 断开以后经过多长时间u o 才跃变为高电平。
图9-17 习题9.3图解： 常闭开关S 断开以后经过多长时间u o 才跃变为高电平的时间就是u C 从32U CC 放电到31U CC 所需要的时间，t W2≈RC ln2＝0.7RC ≈1.6s 9.4 如图9-18所示，555定时器组成的多谐振荡器。
已知U CC ＝10V 、R 1=R 2=10k Ω、C ＝0.1μF ，试求：（1）多谐振荡器的振荡频率；（2）画出u C 和u o 的波形；图9-18 习题9.4图解：（1）f ＝121.43(2)R R C+=476.67Hz （2）u C 和u o 的波形如图所示。
第8章 脉冲波形的产生与整形(习题)
2.5V
VT VT VT 2.5V
8.9
VT
2 3
VCC
6V
1 VT 3VCC 3V
VT VT VT 3V
8.10
单稳态触发电路 单稳态触发电路
单稳态触发电路 施密特触发电路
8.11 （1） 组成单稳态触发器； （2）工作原理； （3）
tw=1.1RC=1.1×200×103×50×10-6 =11s
vO1 的低电平持续时间为：
tL R2C1 ln 2 15010 0.69(ms) 1.04s
由图示等效电路可以计算出加到右边555电路5脚上的电压：
VCC VCO VCO 0.2 VCO 0
5
10
10
VCO 6V
因此： VT 6V VT 3V
扬声器声音的周期为
T2
(R4
R5 )C2
8.6
解： 单稳态触发器输出 vO1为低电平时 ，与非门封锁，vO=1；vO1为高电
平时，与非门打开 vO vA ,实现了
定时控制，相应的波形如图所示。
8.7
解： VT VCO 4V
VT
1 2 VCO
2V
VT VT VT 2V
8.8
VT
1 2 VCC
5V
VT
1 2 VT
ln
VCC VCC
V T
V T
R5C2 ln 2
((100 10) 0.01ln 12 3 100 0.01 0.69)(ms) 1.14ms 12 6
f2
1 T2
876 Hz
（2）扬声器发出声音的高、低频率分别为876Hz、611Hz；高、 低音的持续时间分别为1.04s和1.1s。
07脉冲波形的产生和整形
VI VO1 VO
使电路迅速跳变到VO VOH
VA
VTH
R1
R2 R2
VI
VI
VT
(1
R1 R2
)VTH
当VI 1时，VO 1。
当VI 至VA VTH时，进入传输特性的放大区，故
VA VO1 VO
使电路迅速跳变到VO VOL
VA
VTH
VDD
(VDD
VT )
7.2.2施密特触发器的应用 用于波形变换
7.2.2施密特触发器的应用 用于鉴幅
7.2.2 施密特触发器的应用 用于脉冲整形
7.2.3 用施密特触发器构成的多谐振荡器
T
T1
T2
RC ln VDD VDD
VT VT
RC ln VT VT
调节R和C的大小，可以改变振荡周期
输出脉冲占空比可调
同样，若触摸金属片A时，人体感应电信号经R4、 R5加至T1基极，也能使T1导通，触发555，达到上述 效果。
练习：救护车报警音响电路
VCC (+12V)
R1 10kΩ
VCC RD
8
4
7
R2
150kΩ
555 3
vI1 6 ( A )
vC
vI2 2
R3
C1 10μF
15 0.01μF
R4
R5 10kΩ
环节,加大t
pd
。
2
第二步：为获取更大 延迟,将C的接地 端改至G1输出。
通过调整R、C 改（f R不能太大） RC常数远大于Tpd , 因此周期主要计算 RC环节
7.4.5 石英晶体多谐振荡器
1922年美国 卡第提出用石英 压电效应调制电磁振荡的频率。
数字电子技术答案 第7章 脉冲产生与整形习题解答
v
vO 2 vO1
使电路快速地返回到门 1 截止、门 2 导通的稳定状态，电容 C 通过门 2 输入端保护电 路的二极管及门 1 的输出电阻(负载管导通电阻)放电，vI2 基本保持在 VDD ，v01 逐渐上升到 VDD。 7.3 、多谐振荡器的振荡周期如何计算？ 解： T T1 T2 ( R1 2R2 )C ln 2 7.4、 555 集成定时器的用途都有那些？举例说明。 解：555 定时器是一种用途很广的集成电路，可以组成施密特触发器、单稳态触发器和
图 A7-4 （2）由习题图 7-4 图（b）uI2 可见，它的周期为 100s，故该电路的稳态时间为 100s-36.3s=63.7s 7.5 、电路如图 P7.5（a）所示，试根据输入 uI、uA 的波形（如图 P7.5（b）所示）画出 uO 的波形，并说明该电路的功能。
图 7-5
解：与非门传送 uA 信号受单稳态触发器电路的控制。单稳态触发器输出 uO1 为低电平 时，与非门封锁，uO=1；uO1 为高电平时，与非门打开， U O U A ,实现了定时控制，相应 的波形如图 A7-5 所示。
图 7.39 习题 7-4 图
解：根据题意，要确定习题 7-4 图（b）中哪个适合作输入触发信号，关键要求出输出 脉宽 Tw（或暂稳态持续时间），输入负脉冲宽度小于 tW 者适合做输入触发信号。其次只要 从输入触发信号的周期 T 减去 tW，就是该电路的稳态持续时间，这就回答了第二个问题。 （1） 根据题中给出的参数可以求出 tw=1.1RC=1.1× 330× 0.1× 10-6 =36.3s 由习题图 7-4 图（b）可见，上图负脉冲持续时间为 50s，下图负脉冲持续时间为 20s， 因此，下图中 uI2 适合作为输入触发信号，与其相对应的 uC 和 uO 波形如图 A7-4 所示。
脉冲波形的产生与整形详解
④CMOS型555在传输过渡时间里产生的尖 峰电流小，仅为2~3mA；而双极型555的尖峰电 流高达300~400mA。 ⑤CMOS型555的输人阻抗比双极型的要高 出几个数量级，高达1010Ω。 ⑥CMOS型555的驱动能力差，输出电流仅 为1~3mA，而双极型的输出驱动电流可达200mA.
一般说来，在要求定时长、功耗小、负载轻的场 合宜选用CMOS型555；而在负载重、要求驱动电流 大、电压高的场合，宜选用双极型的555。
二、用门电路组成的施密特触发器
将两级反相器串接起来，同时通过分压电阻把输出端的 电压反馈到输入端，就构成了施密特触发器电路。 CMOS门，阈值电压
1 VTH VDD，且R1 R2 2
R2
vI
R1
1
v O1
1 G2
vO
' vO
v 'I
G1
6.3.3 用CMOS反相器构成的施密特触发器
6.3.4 图6.3.3电路的电压传输特性 (a)同相输出 (b)反相输出
单稳态触发器
单稳态触发器的工作特性具有如下的显著特点： （1）电路在无外加触发信号作用期间，处于稳态； （2）在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳 态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动返回 稳态； （3）暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数 （阈值电压及外接R、C），与触发脉冲的宽度和 幅度无关。
§6.3
施密特触发器
Schmitt Trigger
施密特触发器（电路）是一种特殊的双稳态时序 电路，与一般双稳态电路比较，它具有两个明显的特点： 1.施密特触发器是一种优良的波形整形电路， 只要输入信号电平达到触发电平，输出信号就会从一 个稳态转变到另一个稳态，且通过电路内部的正反馈 过程可使输出电压的波形变得很陡。 2.对正向和负向增长的输入信号，电路有不同 的阈值电平，这是施密特触发器的滞后特性或回差特 性，提高了干扰能力，可有效滤除噪声。
脉冲波形的产生和整形
脉冲波形的产生和整形【本章主要内容】本章主要介绍矩形脉冲波形的产生和整形电路。
在脉冲整形电路中，介绍两类最常用两类整形电路─施密特触发器和单稳态触发器；在脉冲振荡电路中，介绍多谐振荡电路。
上述电路可以采用门电路构成，也可以采用555集成定时器构成。
重点讨论555集成定时器的工作原理及其应用。
【本章学时分配】本章共分2讲，每讲2学时。
第二十八讲用门电路组成的脉冲波形产生与整形电路一、主要内容1、基础知识脉冲在数字电路中应用极为普遍，它的获取和分析是数字电路的一个组成部分。
1）矩形脉冲的获取方法a.利用各种形式的多谐振荡器电路直接产生所需要的矩形脉冲；b.通过各种整形电路把已有的周性变化波形变换为符合要求的矩形脉冲。
2）矩形脉冲的主要参数为了定量描述矩形脉冲的特性，通常为了定量描述矩形脉冲的特性，通常给出P308图9.1中所标注的几个主要参数。
这些参数是：脉冲周期T—周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的时间间隔。
有时也使用频率f=1/T表示单位时间内脉冲重复的次数。
V m—脉冲电压的最大变化幅度。
脉冲幅度V m起，到脉冲后沿到达0.5V m为止的一段时间。
脉冲宽度t w—从脉冲前沿到达0.5t r——脉冲上升沿从0.1V m升到0.9V m所需要的时间。
上升时间t f——脉冲下降沿从0.9V m下降到0.1V m所需要的时间。
下降时间t w／T。
占空比q——脉冲宽度与脉冲周期的比值，亦即q＝2、用门电路组成的施密特触发器1）施密特触发器的工作特点a.输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入转换电平不同。
电路有不同的阈值电压，即具有滞后的电压传输特性。
b.在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。
利用这两个特点不仅能将边沿变化缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，而且可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。
第八章 脉冲波形的产生与整形习题
习题集
1、用CC7555定时器接成的施密特触发器如下图所示， 试求 （1）当VDD=15V时，试计算回差电压Δ UT是多少 （2）当VDD=12V时，将控制端CO外接的电容C去掉并外 加控制电压UCO=6V时，求回路电压Δ UT 又是多少？ 解：1）当VDD=15V且无外加控制电压时 UT+=2VDD/3=10V, UT-= VDD/3=5V。 所以回差电压 Δ UT=UT+- UT-=5V
解：(1)当U1为给定的方波信号时，由于RC组成微分电路， 其输出UA作为单稳态电路的触发信号，在Uo端产生输出脉 冲信号。波形图如下：
(2)根据计算公式： Tw RC ln U () U (0) U ( ) U
RC ln 0 U D 0 UT
T
5 * 103 * 0.01* 106 * ln 10
2)当VDD=12V，外加控制电压UCO=6V时， UT+=UCO=6V， UT-= UCO/2=3V。 所以回差电压 Δ UT =UT路中，D是CMOS集成 施密 特触发器CC40106. VDD=10V时，UT+=6V,UT=3V,电容C=0.01µ F,R=5KΩ,U1 是输入信号。试求： （1）画出UA,Uo的波形图； （2）导出输出脉冲宽度tm的公式，并计算输出 脉冲的宽度。
3 60us
-脉冲产生和整形电路典型例题及其讲解
一、典型例题及其讲解例6.1 用集成芯片555构成的施密特触发器电路及输入波形Vi 如图6.3（a 、b ）所示，试画出对应的输出波形Vo解：由图6.4所示集成电路定时器555内部电路结构可知，该施密特触发器的正向阈值电压（上触发电平）)(33.33532V V U U CC P T ≈⨯===+,反向阈值电压（下触发电平）)(7.131531V V U U CC N T ≈⨯===-，见图6.3（b ）从t=0时刻开始，Ui 上升，但Ui ＜1.7V ，电压比较器A 2的输出0=S ，电压比较器A 2的输出1=R （见图6.4所示）Q ＝1（V 0＝5V ）；当1.7V ＜Ui ＜3.3V 时，1=S ，1=R ，使Q ＝1保持不变；当Ui ≥3.3 V 时，1=S ，0=R ，使Q ＝0（即U 0＝0V ）。
Ui 由4V 开始下降，但当1.7V ＜Ui ＜3.3V 时，1=S ，1=R ，使Q ＝0保持不变；当Ui 下降到Ui<1.7V 时，又恢复到0=S ，1=R ，Q ＝1。
综上的述，该电路的输出波形如6.3（C ）所示。
例6.2用集成芯片555所构成的单稳态触发器电路及输入波形Vi 如图6.5（a ）、（b ）所示，试画出对应的输出波形Vo 和电容上的电压波形Vc ，并求暂稳态宽度t w 。
解：由图6.4所示的集成电路定时器555内部电路结构知，电容C 接芯片内晶体管T 的集电极。
当T 管的基极电压为高电平时，T 管导通。
在电路接通电）施密特触发器电路工作波形图源开始时。
电源V CC 通过R 向C 充电。
当U C 上升到CC V 32时，比较器A 1输出低电平，0=R ；此时，输入电压Ui ＝5V （见图 6.5a 、b ）,比较器A2输出高电平，1=S ，触发器输出1,0==Q Q 。
同时，T 管导通，电容C 通过T 放电，U C 下降。
当U C 下降到CC i CC V U V 3132>>时，1==R S ，触发器1,0==Q Q 保持不变，输出电压U 0＝0，就是电路的稳定状态。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
自我检测题1．集成单稳触发器，分为可重触发及不可重触发两类，其中可重触发指的是在 暂稳态期间，能够接收新的触发信号，重新开始暂稳态过程。
2．如图T6.2所示是用CMOS 或非门组成的单稳态触发器电路， v I 为输入触发脉冲。
指出稳态时a 、b 、d 、 e 各点的电平高低；为加大输出脉冲宽度所采取的下列措施哪些是对的，哪些是错的。
如果是对的，在（ ）内打√，如果是错的，在（ ）内打×。
（1）加大R d （ ）； （2）减小R （ ）； （3）加大C （ ）； （4）提高V DD （ ）；（5）增加输入触发脉冲的宽度（ ）。
v Iv OV图 P6.2解：（1）×（2）×（3）√（4）×（5）×3．四个电路输入v I 、输出v O 的波形如图T6.3所示，试写出分别实现下列功能的最简电路类型（不必画出电路）。
（a ）二进制计数器；（b ）施密特触发器； （c ）单稳态触发器；（d ）六进制计数器。
ttv Iv tt（a ）vv （b ）t tv I v （c ）v Iv （d ）图 T6.34．单稳态触发器的主要用途是。
A ．整形、延时、鉴幅B ．延时、定时、存储C ．延时、定时、整形D ．整形、鉴幅、定时5．为了将正弦信号转换成与之频率相同的脉冲信号，可采用。
A ．多谐振荡器B ．移位寄存器C ．单稳态触发器D ．施密特触发器 6．将三角波变换为矩形波，需选用。
A ．单稳态触发器B ．施密特触发器C ．多谐振荡器D ．双稳态触发器 7．滞后性是的基本特性。
A ．多谐振荡器B ．施密特触发器C ．T 触发器D ．单稳态触发器 8．自动产生矩形波脉冲信号为。
A ．施密特触发器B ．单稳态触发器C ．T 触发器D ．多谐振荡器 9．由CMOS 门电路构成的单稳态电路的暂稳态时间t w 为 。
A . 0.7RC B . RC C . 1.1RC D . 2RC10．已知某电路的输入输出波形如图T6.10所示，则该电路可能为。
A ．多谐振荡器B ．双稳态触发器C ．单稳态触发器D ．施密特触发器1v Iv oV DDR CG 1G 2CdRd图T6.1011．由555定时器构成的单稳态触发器，其输出脉冲宽度取决于。
A ．电源电压 B ．触发信号幅度 C ．触发信号宽度 D ．外接R 、C 的数值12．由555定时器构成的电路如图T6.12所示，该电路的名称是。
A ．单稳态触发器 B ．施密特触发器 C ．多谐振荡器D ．SR 触发器R Cv v OR图 T6.12习题1．电路如图P6.1所示，G 1、G 2均为CMOS 系列。
（1）说出电路名称； （2）画出其传输特性；（3）列出主要参数计算公式。
v Iv OR图 P6.1解：（1）由门电路构成的施密特触发器。
（2）传输特性Ov I（3））（21DD 21T 1R R V V +=+ ）（21DD21T 1R R V V -=- 回差电压=21DD R R V ⋅2．图P6.2所示的电路是用施密特触发器构成的多谐振荡器，施密特触发器的阈值电压分别为V T+和V T —，试画出电容器C 两端电压v C 和输出电压v O 的波形。
如要使输出波形的占空比可调，试问电路要如何修改？Cv Ottv Cv图 P6.2解：T+T-ttv占空比可调电路CO3．由CC40106构成的电路如图P6.3（a）所示，图P6.3（b）为CC40106的电压传输特性曲线，图P6.3（c）中的输入v I高电平脉宽和低电平脉宽均大于时间常数RC。
要求画出v I作用下的v A、v O1和vO2波形。
（a）（b）（c）vIvO2vOVIT+T-V0ttttvvvvI图P6.3解：波形图如下：O2v v Av Iv V +T V -T V4．如图P6.4所示电路为由CMOS 或非门构成的单稳态触发器。
（1）画出加入触发脉冲v I 后，v O1及v O2的工作波形； （2）写出输出脉宽t W 的表达式。
v Iv O2G 1G 2图 P6.4解：工作波形为；v I v Ov O1v R V T =DD 21VT W =0.7RC5．用集成定时器555所构成的施密特触发器电路及输入波形v I 如图P6.5所示，试画出对应的输出波形v O 。
v Iv O 0ttv v O图 P6.5解：tt/O v /I v .3.16．由集成定时器555的电路如图P6.6所示，请回答下列问题： （1）构成电路的名称；（2）已知输入信号波形v I ，画出电路中v O 的波形（标明v O 波形的脉冲宽度）；v I /V tt v Iv Ov O图 P6.6解：（1）555组成的单稳态触发器。
（2）v I 、v O 波形如图所示。
输出脉冲宽度由下式求得：T W =RC ln3=100×103×3.3×10-6×1.1=363（ms ）v I /V tt v O7．图P6.7（a ）所示为由555定时器构成的心率失常报警电路。
经放大后的心电信号v I 如图P6.7（b ）所示，v I 的峰值V m =4 V 。
（1）分别说出555定时器Ⅰ和555定时器Ⅱ所构成单元电路的名称； （2）对应v I 分别画出A 、B 、D 三点波形； （3）说明心率失常报警的工作原理。
v I（a ）v I（b ） 图 P6.7解：（1）电路Ⅰ为施密特触发器，电路Ⅱ为可重触发单稳态触发器；（2）v I V T+V T-A B D8．由集成定时器7555构成的电路如图P6.8所示，请回答下列问题。
（1）构成电路的名称；（2）画出电路中v C 、v O 的波形（标明各波形电压幅度，v O 波形周期）。
v O /Vv C 00tR C v v OR 21μ图P6.8解：（1）构成多谐振荡器； （2）参数计算：T =T 1+T 2=（R 1+2R 2）C ln2=（100×103+2×6.2×103）×10×10-6×0.7=78.7（ms ）v O /V v C 0tt69．由555定时器构成的多谐振荡器如图P6.9所示，现要产生1kHz 的方波（占空比不作要求），确定元器件参数，写出调试步骤和所需测试仪器。
R 1Cv v OR图 P6.9解：取C =0.1μF ，则k Ω3.147.0101.01012ln 26321=⨯⨯⨯==+--C T R R取R 2=5.1k Ω，则R 1=4.1k Ω，可用一只3.3k Ω的固定电阻和一只2k Ω的精密电位器组成。
原理图如图所示。
0.1μFv v O5.1k 3.3k 2k Ω调试步骤：按原理图连好线，用示波器观察输出波形，调节精密电位器，使输出方波频率为1kHz 。
10．如图P6.10所示是一个由555定时器构成的防盗报警电路，a 、b 两端被一细铜丝接通，此铜丝置于盗窃者必经之路，当盗窃者闯入室内将铜丝碰断后，扬声器即发出报警声。
（1）试问555接成何种电路？ （2）说明本报警电路的工作原理。
5.1k100k 0.01μ+6V图 P6.10解：（1）多谐振荡器（2）当细铜丝不断时，555定时器的置成低电平，使Q 输出始终为低电平，喇叭不响。
当细铜丝拉断时，555定时器的置成高电平，Q 输出方波信号，喇叭发出报警声。
11．4位二进制加法计数器74161和集成单稳态触发器74LS121组成如图P6.11（a ）所示电路。
（1）分析74161组成电路，画出状态图；（2）估算74LS121组成电路的输出脉宽T W 值； （3）设CP 为方波（周期T ≥1ms ），在图P6.11（b ）中画出图P6.11（a ）中v I 、v O 两点的工作波形。
v O（a ）CP v I v O（b ） 图 P6.11解：（1）计数器的状态转换图为：2Q 1Q 0Q 3Q为三进制计数器。
（2）T W =0.7R ext C ext =0.7×50×103×0.02×10－6=0.7ms （3）CP v I v O12．由555定时器和模数M ＝24同步计数器及若干I 逻辑门构成的电路如图P6.12所示。
（1）说明555构成的多谐振荡器，在控制信号A 、B 、C 取何值时起振工作？ （2）驱动喇叭啸叫的Z 信号是怎样的波形？喇叭何时啸叫？（3）若多谐振荡器的多谐振荡器频率为640Hz ，求电容C 的取值。
V CC图P6.12解：（1）T 管截止时才能起振。
因此AB =11或C =1时即可起振。
（2）CPQ 3Z（3）T =0.7C （R 1+2R 2）F F R R T C μμ1.0)201(7.064010)2(7.0321≈+⨯⨯=+=。