数字电路练习题及答案--施密特触发器

一、简答题：
1、获取矩形脉冲波形的途径有哪两种？
（1）一种方法是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。

（2）另一种方法是通过各种整形电路把已有的周期性变化波形变换为符合要求的矩形脉冲。

其前提条件是，能够找到频率和幅度都符合要求的一种已有的电压信号。

2、施密特触发器在性能上有哪两个重要特点？
（1）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。

（2）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。

3、施密特触发器有哪些用途？
（1）可以将边沿变化缓慢的信号波形整型为边沿陡峭的矩形波。

（2）可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。

4、单稳态触发器的工作特性具有哪些显著特点？
（1）它具有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。

单稳只有一个稳定的状态。

这个稳定状态要么是0，要么是1。

在没有受到外界触发脉冲作用的情况下，单稳态触发器保持在稳态；
（2）在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态，（假设稳态为0，则暂稳态为1）。

在暂稳态维持一段时间以后，再自动返回稳态。

（3）单稳态触发器在暂稳态维持的时间长短仅仅取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。

二、计算题：
1、如图所示为一个用CMOS 门电路构成的施密特触发器，已知电源电压为10V ，
Ω=k R 101；Ω=k R 202；求其正向阈值电压、负向阈值电压及回差电压。

（本题
6分）
解：
（1）正向阈值电压为：（2分） （2）负向阈值电压为：（2分） （3）回差电压为：（2分） 解：
（1）正向阈值电压为：V V R R V TH T 5.7210
)20101()1(21=+=+
=+（2分） （2）负向阈值电压为：V V R R V TH T 5.22
10
)20101()1(21=-=-
=-（2分） （3）回差电压为：V V V V V V T T T 55.25.7=-=-=∆-+（2分）
2、在图示的施密特触发器电路中，若G1和G2为74LS 系列与非门和反相器，它
们的域值电压V V TH 1.1 ，，,二极管的导通压降,
试计算电路的正向阈值电压
、负向阈值电压
和回差电压。

3、图示是一微分型单稳态触发器，已知
,
，试求其输出脉冲
宽度。

4、为了得到输出脉冲宽度等于3ms 的单稳态触发器,在使用集成单稳态触发器74121时需要接多大的外接电容
假定这时的微分电阻用集成电路的内部电阻。

三、做图题：
1、已知输入信号波形如图所示，试画出其输出波形。

四、综合题：
1、在下图所示的施密特触发器电路中，已知1G 和2G 为CMOS 反相器，
V V k R k R DD 15;30;1021=Ω=Ω=。

（1）、试计算电路的正向阈值电压+T V 负向阈值电压-T V 和回差电压T V ∆。

（5分） （2）、若施密特触发器的输入电压波形如图所示，试画出其输出电压波形。

（5分）
解：（1）、正向阈值电压为：（2分）
负向阈值电压为：（2分） 回差电压为：（1分）
（2）、画出输出电压波形。

（5分）
解：
（1）、正向阈值电压为：
V V
k k V R R V TH T 1021530101121=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛ΩΩ+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+（2分）
负向阈值电压为：
V V k k V R R V TH T 521530101121=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛ΩΩ-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-（2分）
回差电压为：V V V V V V T T T 5510=-=-=∆-+（1分） （2）、画出输出电压波形。

（5分）
2、指出下图所示电路是什么电路；在电路中，若R 1=R 2=5K Ω，C=0.01μF，V CC =12V ，
试计算电路的振荡频率及占空比。

（本题10分）
解：（1） 电路名称：（2分） （2）电路的振荡频率为：（4分） （3）电路的占空比为：（4分） 解：
（1） 电路名称：它是一个由555定时器构成的多谐振荡器电路。

（2分） （2）电路的振荡频率为：（4分）
kHz C R R T f 5.92
ln 1001.0)1052105(1
2ln )2(1163321≈⨯⨯⨯+⨯=+==
- （3）电路的占空比为：（4分）
3
2
105210510510522ln )2(2ln )(3
333212121211=⨯⨯+⨯⨯+⨯=++=++==R R R R C R R C R R T T q
3、试用555定时器及电阻电容构成一个多谐振荡器，画出电路图。

若给定电阻
的阻值只有1kΩ，要求振荡频率为1kHz ，则电容值和占空比各是多少？ （20分） 解： （1）、画出电路：
（2）、求电容： 因为Hz C R R f 10002
ln )2(1
21=+=
而Ω==100021R R
所以12ln 103;12ln )100021000(10006=⨯=⨯+⨯C C
F F C μμ48.02ln 31
≈=
（3）、求占空比： 3
2
3222121==++=
R R R R R R q
4、如图所示电路为由COMS门电路组成的多谐振荡器。

（1）、画出和的波形图
（2）、求出振荡周期T的表达式
5、如图所示电路为由CMOS或非门构成的单稳态触发器。

（1）画出加入触发脉冲V1后，Vo1及Vo2的工作波形。

（2）写出输出脉宽的表达式。

6、用施密特触发器构成的多谐振荡电路如图所示，其阈值电压分别为和
，试画出和的波形，求出振荡周期的表达式。

7、试判断图中的555定时器构成何种应用电路？若V
CC =12V, 求V
T+
、V
T-
及△V
T
的值。

解：
施密特触发器 8V 4V 4V
8、判断图示由555定时器构成了何种应用电路？若R
1＝R
2
＝5.1KΩ,C=0.01μF,
V
CC
=12V，试计算电路的振荡频率。

（本题5分）
解：
多谐振荡器 9.47KHz
9、电路如图6所示，其中RA=RB=10k Ω,C=0.1μf ，试问：
（1）在Uk 为高电平期间，由555定时器构成的是什么电路，其输出U0的频率
f0=?
（2）分析由JK 触发器FF1、FF2、FF3构成的计数器电路，要求：写出驱动方程
和状态方程，画出完整的状态转换图；
（3）设Q3、Q2、Q1的初态为000，Uk 所加正脉冲的宽度为Tw=5/f0，脉冲过后
Q3、Q2、Q1将保持在哪个状态？
解：
（1） 多谐振荡器：
01481Hz (2)ln 2f RA RB C ==+
（2） 驱动方程：
⎩⎨⎧==⎩⎨⎧==⎩⎨⎧==2323121231
21;;;Q K Q J Q K Q J Q K Q J
状态方程：
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+=+=+++311211212112323213Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q n n n
状态转换图：
（3）初态为000，五个周期后将保持在100状态。

10、分析如图所示由555定时器构成电路的工作原理。

OU T U DD
C TH
TR u i
8436
215
u o
解：该电路构成施密特触发器，由于555内部比较器C1和C2的参考电压不同，输出电压o u 由高电平变为低电平，或由低电平变为高电平所对应的i U 值不同，形成施密特触发特性。

（4分）
i U 从0逐渐升高的过程，当DD i U u 31<时，1=o U ；当DD i DD U u U 3
231<<时，1=o U 保持不变；当DD i U u 3
1<时，0=o U ，故在此变化方向上阈值电压为DD U 32；i U 从高逐渐下降的过程中，阈值电压为DD U 3
1，故回差电压为DD DD DD T U U U U 313132=-=∆。

（4分）。