数字电路练习题及答案--施密特触发器

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。 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

。

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 D D 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(116

3321≈⨯⨯⨯+⨯=+==

- （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1k Ω，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

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：

01

481Hz

(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：

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+=+=+++31121121211

2323213Q 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。

u i

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 32

31<<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 3

1

3132=-=∆。（4分）