施密特触发器的应用多谐振荡器
数字电子技术基础_华中科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
数字电子技术基础_华中科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.计算CMOS逻辑门的扇出数时，只使用静态的输入电流和输出电流计算。
参考答案:错误2.某时序电路的状态转换图如图所示，若输入序列X = 110101（从最左边的位依次输入）时，设起始状态为【图片】，则输出序列为。
【图片】参考答案:1011013.JK触发器有使输出不确定的输入条件。
参考答案:错误4.所有触发器的建立时间都不为零。
参考答案:正确5.由或非门构成的基本SR锁存器在S=1、R=0时，将使锁存器进入置位状态。
参考答案:正确6.锁存器和触发器都属于双稳态电路，它们存在两个稳定状态，从而可存储、记忆1位二进制数据。
对吗？参考答案:正确7.CMOS门电路的特点：静态功耗；而动态功耗随着工作频率的提高而；输入电阻；抗干扰能力比TTL 。
参考答案:极低；增加；很大；高8.74LVC系列CMOS与非门在+3.3V电源工作时，输入端在以下哪些接法下属于逻辑0（74LVC系列输出和输入低电平的标准电压值为【图片】）？参考答案:输入端接低于0.8V的电源_输入端接同类与非门的输出低电平0.2V_输入端接地_输入端到地之间接10kΩ的电阻9.下列哪些CMOS门可以将输出端并接使用？参考答案:漏极开路（OD）输出_三态（TS）输出10.根据最简二进制状态表确定输出函数表达式时，与所选触发器的类型无关。
参考答案:正确11.下图各个CMOS电路中，V IL、V IH分别为输入低、高电平。
指出输出高电平的电路有。
参考答案:_12.传输延迟时间是表征门电路开关速度的参数，它说明门电路在输入脉冲波形的作用下，其输出波形相对于输入波形延迟了多长时间，其数值与电源电压VDD及负载电容的大小有关。
参考答案:正确13.按照制造门电路晶体管的不同，集成门电路分为MOS型、双极型和混合型。
对吗？参考答案:正确14.下图中，A、B为某逻辑电路的输入波形，Y为输出波形，则该逻辑电路为。
电子技术基础 作业题10
电子技术基础作业题10网络收集仅供参考没有讲过的内容可以不做。
一、填空题：（每空0.5分，共33分）1、时序逻辑电路按各位触发器接受时钟脉冲控制信号的不同，可分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路两大类。
在异步时序逻辑电路中，各位触发器无统一的时钟脉冲控制信号，输出状态的变化通常不是同一时刻发生的。
2、根据已知的逻辑电路，找出电路的输入和其现态及输出之间的关系，最后总结出电路逻辑功能的一系列步骤，称为时序逻辑电路的分析。
3、当时序逻辑电路的触发器位数为n，电路状态按二进制数的自然态序循环，经历的独立状态为2n个，这时，我们称此类电路为二进制计数器。
二进制计数器除了按同步、异步分类外，按计数的加减规律还可分为加计数器、减计数器和可逆计数器。
4、在十进制计数器中，要表示一位十进制数时，至少要用四位触发器才能实现。
十进制计数电路中最常采用的是8421 BCD代码来表示一位十进制数。
5、时序逻辑电路中仅有存储记忆电路而没有逻辑门电路时，构成的电路类型通常称为莫尔型时序逻辑电路；如果电路中不但除了有存储记忆电路的输入端子，还有逻辑门电路的输入时，构成的电路类型称为米莱型时序逻辑电路。
6、分析时序逻辑电路时，首先要根据已知逻辑的电路图分别写出相应的驱动方程、输出方程和次态方程，若所分析电路属于异步时序逻辑电路，则还要写出各位触发器的时钟脉冲方程。
7、时序逻辑电路中某计数器中的无效码，若在开机时出现，不用人工或其它设备的干预，计数器能够很快自行进入有效循环体，使无效码不再出现的能力称为自启动能力。
8、在分频、控制、测量等电路中，计数器应用得非常广泛。
构成一个六进制计数器最少要采用三位触发器，这时构成的电路有6个有效状态，2个无效状态。
9、寄存器可分为数码寄存器和移位寄存器，集成74LS194属于双向移位寄存器。
用四位移位寄存器构成环行计数器时，有效状态共有4个；若构成扭环计数器时，其有效状态是8个。
10、寄存器是可用来存放数码、运算结果或指令的电路，通常由具有存储功能的多位触发器组合起来构成。
多谐振荡器
第八章 脉冲波形的产生与整形在数字电路或系统中，常常需要各种脉冲波形，例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。
这些脉冲波形的获取，通常采用两种方法：一种是利用脉冲信号产生器直接产生；另一种则是通过对已有信号进行变换，使之满足系统的要求。
本章以中规模集成电路555定时器为典型电路，主要讨论555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器以及555定时器的典型应用。
8.1 集成555定时器555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。
该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。
因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。
目前生产的定时器有双极型和CMOS 两种类型，其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等多种。
通常，双极型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS 产品型号的最后四位数码都是7555，它们的结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。
一般双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS 定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。
555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。
双极型定时器电源电压范围为5～16V ，最大负载电流可达200mA ；CMOS 定时器电源电压变化范围为3～18V ，最大负载电流在4mA 以下。
一． 555定时器的电路结构与工作原理 1．555定时器内部结构：（1）由三个阻值为5k Ω的电阻组成的分压器； （2）两个电压比较器C 1和C 2：v +＞v －，v o =1； v +＜v －，v o =0。
（3）基本RS 触发器；（4）放电三极管T 及缓冲器G 。
2．工作原理。
当5脚悬空时，比较器C 1和C 2的比较电压分别为cc V 32和cc V 31。
（1）当v I1>cc V 32，v I2>cc V 31时，比较器 C 1输出低电平，C 2输出高电平，基本RS 触发器被置0，放电三极管T 导通，输出端v O 为低电平。
对称式多谐振荡器
戴维南定理等效得：
RE1 R1RF 2 R1 RF 2 RF 2 (VCC VOH VBE ) R1 RF 2
VE1 VOH
§10.4.1 对称式多谐振荡器
(2-2) 暂稳态电路等效（续）
C2放电的等效电路
§10.4.1 对称式多谐振荡器
§10.4.2 非对称式多谐振荡器
由于某种原因使得vI1有微小正跳变时， 发生正反馈
使得vO1低，vO2高，进入第一个暂稳 态，同时C开始放电 随着C的放电，vI1下降，当vI1=VTH，引起
使得vO2低，vO1高，进入第二个暂稳态， 同时C开始充电, 当vI1=VTH电路返回到vO1低， vO2高，又回到第一个暂稳态
放电时间
VOL VTH (VOH VOL ) T2 RC ln VOL VTH
振荡周期（简化后）
2VOH VTH VOH VTH T T1 T2 RC ln( ) VOH VTH VTH
另外，实际上，阈值由于Rs 的存在而偏小一些。
§10.4.3 环形多谐振荡器
脉冲波形的产生和整形
§10.3 多谐振荡器
对称式多谐振荡器 非对称式多谐振荡器 环形多谐振荡器 用施密特触发器构成的多谐振荡器 石英晶体多谐振荡器
Multi-Vibrator
[vai'breitə]
所谓“多谐”
harmonious
§10.4 多谐振荡器
对称式多谐振荡器
§10.4.1 对称式多谐振荡器
vO1 ↓L， vO2 ↑ H；进入第一个暂稳态，同时电容C1开始 充电，C2开始放电
如何观察到所谓的“充”、“放”电？ 根据 逻辑门的输入输出的设计（输入阻抗大，输出阻坑小）， 所以，从输出级“找电源”。 对于输入级的处理，电流是否可以被忽略？
施密特触发器 (1)
多谐振荡器（无稳电路）没有没有有有信号源（二）施密特触发器具体分析我们知道，门电路有一个阈值电压，当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。
施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。
在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压（），在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压（）。
正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压（）。
普通门电路的电压传输特性曲线是单调的，施密特触发器的电压传输特性曲线则是滞回的[图6.2.2(a)(b)]。
图6.2.1 用CMOS反相器构成的施密特触发器（a）电路（b）图形符号图6.2.2 图6.2.1电路的电压传输特性（a）同相输出（b）反相输出用普通的门电路可以构成施密特触发器[图6.2.1]。
因为CMOS门的输入电阻很高，所以的输入端可以近似的看成开路。
把叠加原理应用到和构成的串联电路上，我们可以推导出这个电路的正向阈值电压和负向阈值电压。
当时，。
当从0逐渐上升到时，从0上升到，电路的状态将发生变化。
我们考虑电路状态即将发生变化那一时刻的情况。
因为此时电路状态尚未发生变化，所以仍然为0，，于是，。
与此类似，当时，。
当从逐渐下降到时，从下降到，电路的状态将发生变化。
我们考虑电路状态即将发生变化那一时刻的情况。
因为此时电路状态尚未发生变化，所以仍然为，，于是，此公式中VT+应该位VT-。
通过调节或，可以调节正向阈值电压和反向阈值电压。
不过，这个电路有一个约束条件，就是。
如果，那么，我们有及，这说明，即使上升到或下降到0，电路的状态也不会发生变化，电路处于“自锁状态”，不能正常工作。
图6.2.4 带与非功能的TTL集成施密特触发器集成施密特触发器比普通门电路稍微复杂一些。
我们知道，普通门电路由输入级、中间级和输出级组成。
CAD基于施密特触发器的RC压控振荡器
HUNAN UNIVERSITY基于施密特触发器的RC压控振荡器学院名称物理与微电子科学学院专业班级电子科学与技术3班学生学号20091120323学生姓名徐福珍2012年05月24日基于施密特触发器的RC压控振荡器一、设计任务1、用Workview office软件在施密特触发器功能模块的基础上设计一个应满足较高的相位噪声要求，有极快的调谐速度，频温特性和频漂性能好，功率平坦度好，电磁兼容性好，振荡频率在1MHZ以下的RC压控振荡器；2、完成其电路的仿真。
二、设计分析压控振荡器（voltage-controlled oscillator ,VCO）是一种频率随外加控制电压变化的振荡器，是频率产生源的重要部件。
在许多现代通信系统中，VCO是可调信号源，用以实现锁相环（PLL）和其他频率合成源电路的快速频率调谐。
VCO现已广泛用于手机、卫星通信终端、基站、雷达、导弹制导系统、军事通信系统、数字无线通信、光学多工器、光发射机和其他电子系统。
VCO 对电子系统的性能、尺寸、重量和成本都有决定性的影响。
相位噪声是VCO的一项关键参数。
低相位噪声的VCO将提高通信系统的频带利用率、增加数据传输系统的数据传输速率。
因此VCO对电子系统有着重要的影响。
为适应小型化、轻量化、高性能化、多功能化、低功耗化和低成本化方面的需求，人们开发了许多工作频率高、性能优异、体积微小、价格合理的VCO产品投放市场，形成了新的微波VCO系列。
三、设计方案1、VCO的基本状态VCO的发展历史上世纪初，Armstrong发明了电子管振荡器，经Hartley改进电路设计并开发成功电子管VCO。
其振荡频率是通过改变振荡电路中电感器或电容器的参数值来进行调节。
我们今天仍在沿用的 Hartley，Colpitts，Clapp，Armstrong，Pierce等经典振荡电路结构，就是当时的研究成果。
上世纪中叶，晶体管问世并很快取代电子管成为振荡电路的有源器件。
数电简答题
数电简答题、判断题三、简答题（每小题5分，共10分）1-1.比较简单门电路、TTL集成逻辑门电路、CMOS门电路的优缺点。
2.多谐振荡器、单稳态触发器、双稳态触发器（普通触发器），各有几个暂稳态？各有几个能够自动保持的稳定状态？并说明每种电路的主要用途。
2-1．用代数法化简：F=((AB＇+ABC)＇+A(B+A))＇2．用卡诺图法化简：Y(A,B,C,D)=∑m(0,1,4,6,9,13)+ ∑d(2,3,5,7,11,15)3．用卡诺图法化简：Y=AB＇CD+A＇BC＇+ABD＇+B＇C＇D+BCD＇3-三、将下列逻辑函数式化为最简与-或形式，方法不限。
（每小题4分，共12分）1.Y1(A,B,C)=A＇BC+(A+B＇)C2.Y2(A,B,C)=(AB＇C+C＇D) ＇(AC+BD)3.Y3(A,B,C)=A＇B＇D＇+AB＇C＇D＇+A＇DB 约束条件为AB+AC=04-1.什么叫组合逻辑电路中的竞争冒险？消除竞争冒险的常用方法有哪些？2、简述存储器和寄存器在电路结构和工作原理上有何不同？3、时序逻辑电路和组合逻辑电路的根本区别是什么？6-1．什么叫组合逻辑电路中的竞争冒险？消除竞争冒险的常用方法有哪些？2. 时序电路逻辑功能表示方法主要有哪几种？3．多谐振荡器、单稳态触发器、双稳态触发器，各有几个暂稳态？几个能够自动保持的稳定状态？并说明每种电路的主要用途。
7-1．什么叫组合逻辑电路中的竞争冒险？消除竞争冒险的常用方法有哪些？2．简述存储器和寄存器在电路结构和工作原理上有何不同？10-1.简述组合逻辑电路的基本分析方法？时序电路和组合电路的根本区别是什么？2．多谐振荡器、单稳态触发器、双稳态触发器，各有几个暂稳态？几个能够自动保持的稳定状态？并说明每种电路的主要用途？11-1．试比较常用A/D转换器：并联比较型A/D转换器、逐次渐近型A/D转换器和双积分型A/D转换器的转换速度？并指出它们各适于在哪些情况下采用？2.时序逻辑电路和组合逻辑电路的根本区别是什么？13-1.简述存储器和寄存器在电路结构和工作原理上有何不同？2.什么叫组合逻辑电路中的竞争冒险？消除竞争冒险的常用方法有哪些？判断题6-1．图3.1所示电路为TTL电路，可实现Y=(AB)＇的功能。
波形产生整形电路
施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适 合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。
1.施密特触发器的触发特性
逻辑符号
施密特发器有反相传输和同相传输两种电路。
uo
施密特触发器 的电压传输特性
0
下限阈值电压
UT－
UT+
ui
上限阈值电压
回差，是指当输入电压Ui由低变高时的阀值电压UT+和输 入电压由高变低时的阀值电压UT-是不相同的，我们定义 ⊿UT称为回差。
1
Uo
工作过程分析：
1.当刚加电源时，由于电容C还没有来得
及充上电荷，所以UC＝0，Uo＝UOH＝UDD。 2.UOH通过R向C充电，当充电充到UC＝UT＋ 时，电路输出发生转换，UO由UOH变成UOL ＝0V。 3.电容上的电压UC＝UT＋，又要通过R向 UOL放电，当电容上的电压放到UT-时， 电路的输出状态又发生转换。
常见的时钟秒信号源晶体振荡器
G1 1 10M G2 1 Uo
石英晶体符号 石英晶体的固有谐振频率
680P
32768HZ
30P
石英振荡器的频率取决于石英 晶体的固有谐振频率，而与外 接的电阻、电容无关，因此它 的频率稳定。
5. 压控振荡器
压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator)简称VOC 振荡器的频率受一个输 入电压的控制 广泛用于自动检测、自动控制及通信电路中
电路工作波形：
Ui URi 1 2U DD
UR
Q Q
tw
只有负脉冲才能触发单稳态触发器进入暂稳态 暂稳态时间 tw 可用 RC 电路的暂稳态过程三要素公式 求出tw≈0.7RC。
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施密特触发器的应用——多谐振荡器
利用施密特触发器可以构成多谐振荡器。
其电路如图3所示。
图 3 用施密特触发器构成的多谐振荡器
接通电源瞬间，电容C上的电压为0V，输出v O为高电平。
v O通过电阻R对电容C充电，当vⅠ达到V T+时，施密特触发器翻转，输出为低电平，此后电容C又开始放电，vⅠ下降，当vⅠ下降到V T-时，电路又发生翻转，如此周而复始而形成振荡。
其输入、输出波形如图
图4 施密特触发器构成的多谐振荡器的波形
若在图3中采用的是CMOS施密特触发器，且V OH≈V DD，V OL≈0，根据图.4的电压波形得到振荡周期计算公式为
T =T
+T2
1
当采用TTL施密特触发器（例如7414）时，考虑到输入电路对电容充放电的影响，电阻R 不能大于470Ω，以保证输入端能够达到负向阈值电平。
R的最小值由门的扇出数确定（不得小于100Ω）。
对于典型的参数值（V T-=0.8V, V T+=1.6V，输出电压摆幅为3V）,最大可能的振荡频率为10MHz。
1。