第8章 脉冲波形的产生和整形习题答案
数字信号处理学习指导与课后答案第8章
xˆa (t) xa (t) δ(t nT ) n
第8章 上机实验
对上式进行傅里叶变换， 得到
Xˆ a ( j )
[xa (t)
δ(t nT )]e j tdt
n
＝
xa
(t
)δ(t
nT
)e
j
t
dt
n
在上式的积分号内只有当t=nT时， 才有非零值， 因此
第8章 上机实验
2. 实验原理与方法
1)
时域采样定理的要点是：
(1) 对模拟信号xa(t)以T进行时域等间隔理想采样， 形成 的采样信号的频谱 Xˆ ( j ) 会以采样角频率Ωs（Ωs=2π/T）为 周期进行周期延拓。 公式为
Xˆ a ( j ) FT[xˆa (t)]
ห้องสมุดไป่ตู้
1 T
X a ( j
第8章 上机实验
8.1 实验一：
8.1.1
1. （1） 掌握求系统响应的方法。 （2） 掌握时域离散系统的时域特性。 （3） 分析、 观察及检验系统的稳定性。
第8章 上机实验
2. 在时域中， 描写系统特性的方法是差分方程和单位脉 冲响应， 在频域可以用系统函数描述系统特性。 已知输入 信号可以由差分方程、 单位脉冲响应或系统函数求出系统对 于该输入信号的响应。 本实验仅在时域求解。 在计算机上 适合用递推法求差分方程的解， 最简单的方法是采用 MATLAB语言的工具箱函数filter函数。 也可以用MATLAB 语言的工具箱函数conv函数计算输入信号和系统的单位脉冲 响应的线性卷积， 求出系统的响应。
第8章 上机实验
8.1.2
第八章-脉冲波形的产生和变换试题及答案
第八章脉冲波形的产生和变换一、填空题1。
(10-1中）矩形脉冲的获取方法通常有两种:一种是________________；另一种是________________________。
2。
（10-1易）占空比是_________与_______的比值.3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是（a。
T T L,b。
C M O S）产品,为7555的是（a.T T L,b。
C M O S）产品。
4．（10-3中）施密特触发器具有现象；单稳触发器只有个稳定状态。
5．（易,中）常见的脉冲产生电路有,常见的脉冲整形电路有、。
6．（中)为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入.7.（10-3易）在数字系统中,单稳态触发器一般用于______、______、______等.8。
（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。
9.（10-2易)多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态,故又称为________。
10。
（10—2中）由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式，但它们均具有如下共同特点：首先，电路中含有________，如门电路、电压比较器、BJT 等.这些器件主要用来产生________；其次，具有________，将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，以获得所需要的振荡频率.在许多实用电路中，反馈网络兼有_____作用.11。
（10—3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。
外加触发信号，电路由_____翻转到_____。
电容充电时,电路由______自动返回至______。
二、选择题1．(10-2中）下面是脉冲整形电路的是( ).A.多谐振荡器B.J K触发器C。
施密特触发器 D.D触发器2．（10—2中）多谐振荡器可产生（）.A.正弦波B。
数电-脉冲波形的产生和整形练习题共32页文档共34页
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
第8章脉冲波形的产生与整形
基本RS触发器
基本RS触发器由两个与非门构成，有可以从外
部进行置“0”的复位端4，当R =0时，使Q=0， Q =1，工作时，触发器的状态受比较器输出VC1
8.1.2 工作原理
分析图8-1所示原理图，便可以得到5G555 定时器的功能表。如表8-1所示。
表8-1 5G555定时器的功能表
TH
TL
R
VO
×
×
0
＞2VCC/3
×
1
பைடு நூலகம்
＜2VCC/3
＞VCC/3
1
＜2VCC/3
＜VCC/3
1
0 0 不变
1
T
导通 导通 不变 截止
只要 R =0，则Q =1，vo=0，T处于导通状态；当 TH>2VCC/3时，即V->V+，vC1=0，Q =1，vo=0，T导 通；若TH<2VCC/3,TL>VCC/3时，则vC1=1、vC2=1， 基本RS触发器保持原来状态不变，因此输出vo和三 极管T保持原来状态；当TH<2VCC/3,TL<VCC/3时， 则vC1=1、vC2=0、Q=1、 Q =0，vo=1，三极管T截止。
VCC VCC3
0
0 tw1
=1，
T tw2
Q
图8-3多谐振荡器工作波形图
定时器vo跳变为低电平
VCC
(vo=0)，同时使三极管开
2VCC 3
关T导通，电容器C经R2
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。
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。
组合逻辑电路、脉冲波形的产生与整形 作业解析.ppt
Q1
状态方程：Qn+1=1·Qn + 1·Qn = Qn 对应CP ↓沿，Q1的波形翻转。
Q2
t
(2)题
驱动方程：J= 0 ；K=0
Q3
t
状态方程：Qn+1=Qn
Q4
t
Q2的波形始终为0。
t
(3)题 Qn+1= Q CP作用沿为↓， Q5
(4)题 Qn+1= Q CP作用沿为↑， Q6
t
(5)题 Qn+1= Q
2、填卡诺图化简逻辑函数 (略)
3、输出逻辑
Y3 ＝A Y2＝A⊕B
Y1＝B⊕C Y0＝C⊕D
A B C D Y3 Y2 Y1 Y0
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010
0000 0001 0011
0010 0110 0111
0101 0100
或者: Y4 = AB + AC
= A( B + C ) = A·BC
& &
& A BC
&
&
&
1
1
AB
C
或者: &
&
&
&
&
AB
C
1.20 例用无关项化简逻辑函数(1)
YA1BCD00 01 11 10 00 1 0 0 1
或者: YA1BCD00 01 11 10
00 1 0 0 1
01 1 0 0 0
t
(6)题 Qn+1=0,
(7)题：Qn+1= Qn CP作用沿为↑
第八章习题解答
习题八答案1． 试比较多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的工作特点，并说明每种电路的主要用途。
答：多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，它没有稳定状态，只有两个暂稳态。
暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完成。
改变外接R 、C 定时元件数值的大小，可调节振荡频率。
施密特触发器具有回差特性，它有两个稳定状态，有两个不同的触发电平。
施密特触发器可将任意波形变换成矩形脉冲，输出脉冲宽度取决于输入信号的波形和回差电压的大小。
单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。
输入信号起到触发电路进入暂稳态的作用，其输出脉冲的宽度取决于电路本身 R 、C 定时元件的数值。
改变 R 、C 定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。
多谐振荡器是常用的矩形脉冲产生电路。
施密特触发器和单稳态触发器是两种常用的整形电路。
施密特触发器可用来进行整形、幅度鉴别、构成多谐振荡器等。
单稳态触发器常用于脉冲的延时、定时和整形等。
２．在图8.2所示５５５集成定时器中，输出电压uo 为高电平ＵＯＨ、低电平ＵＯＬ及保持原来状态不变的输入信号条件各是什么？假定ＵＣＯ端已通过0.01μF 接地，u D 端悬空。
答：当1=R 时， TR U <3V CC ，则C 2输出低电平， 1=Q ，OH o U u =。
当1=R 时， TH U >32V CC ，TR U >3V CC ，则C 1输出低电平、C 2输出高电平，1=Q 、0=Q ，OL o U u =。
当1=R 时， TH U <32V CC，TR U >3V CC ，则C 1C 2输出均为高电平，基本RS 触发器保持原来状态不变，因此o u 保持原来状态不变。
３．在图8.3所示多谐振荡器中，欲降低电路振荡频率，试说明下面列举的各种方法中，哪些是正确的，为什么？1） 加大R 1的阻值； 2） 加大R 2的阻值； 3） 减小C 的容量。
答：根据式（8-2）()ln221121C R R T f +==可知，1）2）两种方法是正确的。
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RC A B C 10kΩ C 2 6 &
≥1
Rb T 1kΩ 7 8 4 Q0 Q1 Q2 Q3 CP CP 4位二进制 计数器
&
Z
555 3 1 5
0.01μF
数字电路与逻辑设计
VCC RC A B C 10kΩ C 2 6 &
≥1
Rb T 1kΩ 7 8 4 Q0 Q1 Q2 Q3 CP CP 4位二进制 计数器
&
Z
555 3 1 5
0.01μF
（1）T管截止时才能起振。因此AB=11或C=1时即可起振。
CP Q3 Z
（3）T=0.7C（R1+2R2）
T 103 C μF 0.1μF 0.7(R1 2R2 ) 640 0.7 (1 20)
数字电路与逻辑设计
第8章 脉冲波形的产生和整形
习题答案
数字电路与逻辑设计
8-7题
用集成定时器555所构成的施密特触发器电路及输入波形vI 如图6-65所示，试画出对应的输出波形vO。
+5V
RD
vI / V
vI/V 3.3 1.7 1.7 0 0
4 vI1 vI vI2 7 6 555 2 1
8 3 5 VCO
+6V
vC/V 4 2 vC/V 0 0 vO/V 6 vO/V 0
0
R1 100k R2 6.2k vC C 1μF vI1 vI2
RD
7 6 2
4
8 555 3 vO
78.7ms
t
t
1 5
0.01μF
t
t
数字电路与逻辑设计
8-14题
由555定时器和模数M＝24同步计数器及若干逻辑门构成的 电路如图6-72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
0.01μF
3.3
t
vO
t
vv /V O O/V
00 tt
数字电路与逻辑设计
由集成定时器 555的电路如图6-66所示，请回答下 1）555组成的单稳态触发器。 8-8题 解：（ 列问题： （ 2）vI、vO波形如图所示。输出脉冲宽度由下式 （1）构成电路的名称； 求得： 3×3.3 -6×1.1=363 （ 2 ）已知输入信号波形 v ，画出电路中 vO 的波形 T =RCln3=100 × 10 × 10 （ ms） I W （标明vO波形的脉冲宽度）； 120ms
VDD R 100k vI vC C 3.3μF
RD
vI1 vI2
6
4
8 vO
vI/V 120ms 6 vI/V 6 0
0 vO/V vO/V t
t
2 555 3 7 1 5 0.01μF
363ms 0
t
t
0
Байду номын сангаас
数字电路与逻辑设计
8-10题
由集成定时器7555构成的电路如图6-68所示，请 解：（ 1）构成多谐振荡器； 回答下列问题。 （ （2 1）参数计算： ）构成电路的名称； T=T ）v Cln2= 1+T2=（R1+2R 2、 （2）画出电路中 v 的波形（标明各波形电压 C O 3 3 -6×0.7=78.7 （ 100 × 10 +2 × 6.2 × 10 ）× 10 × 10 幅度，vO波形周期）。 （ms）