脉冲的产生和整形练习题及答案.doc

第六章 脉冲的产生和整形练习题及答案 6.1 用施密特触发器能否寄存1位二值数据，说明理由。 解 不能，因为施密特触发器不具备记忆功能。 6.2 在图P6.2（a）所示的施密特触发器电路中，已知，。G1和G2为CMOS反相器，VDD=15。（1）试计算电路的正向阈值电压、负向阈值电压和回差电压VT。（2）若将图P6.2（b）给出的电压信号加到P6.2（a）电路的输入端，试画出输出电压的波形。解(1) (2) 见图A6.2。6.3 图P6.3是用MOS反相器接成的压控施密特触发器电路，试分析它的转换电平T+、VT- 以及回差电压T与控制电压CO的关系。解 设反相器G1输入端电压为则根据叠加定理得到（1）在升高过程中。当升至时，因而得到 （2）在降低过程中。当降至时，于是可得 （3） （与VCO无关）根据以上分析可知，当Vco变小时，VT+ 和VT- 均增大，但回差电压VT不变。6.4 在图P6.4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阈值电压VTH=1.1V，R1=1K，二极管的导通压降VD=0.7V，试计算电路的正向阈值电压VT+、负向阈值电压VT- 和回差电压VT。解 （1）。 I增加，I也增加，当I = VT+ 时，I=VTH =1.1V，即所以 （2）I 减小，D截止，IO =1，当I = VT- = VTH时，所以 6.5 图P6.5是具有电平偏移二极管的施密特触发器电路，试分析它的工作原理。并画出电压传输特性，G1、G2、G3均为TTL电路。 解 设门的阈值电压为VTH，二极管导通电压为VD，当输入电压为I = 0时，D导通，G2输入I为“0”，0为高电平，G3输出为1，所以为低电平；随着I增大，当I VTH（I VTH ），G3输出为0，使为高电平，此时G2输入均为1，所以0变为低电平。若I 继续增大，0不会发生变化。若将I从高电位逐渐减小，则只有使G1输入电压I小于VTH时，I才会又变为高电平，而此时I RF的条件下，RF / R1RF ，这时可得到其振荡周期近似公式：6.17图P6.17是用反相器接成的环形振荡器电路。某同学在用示波器观察输出电压vo的波形时发现，取n=3和n=5所测得的脉冲频率几乎相等，试分析其原因。解当示波器的输入电容和接线电容所造成的延迟时间远大于每个门电路本身的传输延迟时间时，就会导致这种结果。6.18 在图P6.18所示环形振荡器电路中，试说明：（1）R、C、RS各起什么作用？（2）为降低电路的振荡频率可以调节哪能些电路参数？是加大还是减小？（3）R的最大值有无限制？解（1）当RR 1+R S（R 1为TTL门电路内部电阻）时振荡频率决定于R、C，RS的作用是限制G3输入端流过的电流。（2）增大R、C数值可使振荡频率降低。（3）根据反相器的输入端负载特性可知，R不能过大。否则由于R和RS上的压降过大，当vO2为低电平时vI 3将被抬高到逻辑1电平。6.19在上题所示的环形振荡器电路中，若给定R=200, RS=100，C=0.01 F，G1、G2和G3为74系列TTL门电路（VOH=3V，VOL0，VTH=1.3V），试计算电路的振荡频率。解根据式（6.4.8）得到振荡频率为6.20在图P6.20电路中，己知CMOS集成施密特触发器的电源电压VDD=15V，VT+ = 9V，VT- = 4V。试问：（1）为了得到占空比为q=50%的输出脉冲，R 1与R 2的比值应取多少？（2）若给定R 1=3k，R 2 =8.2k，电路的振荡频率为多少？输出脉冲的占空比是多少？解 （）q=50%，则t1 / t2 =1，即（）f =1 / T2.7 k Hz， q = t1 / T0.676.21 图P6.21是用LM566接成的压控振荡器（原理图见图6.4.21）。给定Rext=10k，Cext=0.01F，VCC=12V，试求输入控制电压vI 在912V范围内变化时，输出脉冲v 02频率变化范围有多大？ 解 由式（6.4.22）知，振荡频率为当v1=9V时，代入上式得到f=5kHz。当v1=12V时，f=0。6.22上题中若输出矩形脉冲的高、低电平分别为11V和5V，试问用什么办法能把它的高、低电平变换成5V和0.1V？ 解 可采用图A6.22所示的方法。在图（a）电路中，电路参数的配合应保证vI =5V时三极管T截止，vI =11V时T饱和导通。在图（b）电路中，稳压管的工作电压取略大于5V，并应保证v1=11V时R2上的电压高于OC门的阈值电压。6.23 图P6.23是用LM331接成的温度/频率变换器。其中R L是热敏电阻，它的阻值和温度的关系为R L = R 0（1-T）。R 0为t =25时的阻值，为温度系数，T为偏离基准温度（25）的温度增量。若给定R 0 =100k，=0.05，其它元件参数如图中所标注，试求：（1）t =25时的初始振荡频率。（2）温度每变化1振荡频率改变多少？ 解 （1）根据式（6.4.27）可求出t =25时的振荡频率f 0。因为v1= VREF，故得（2）由式（6.4.27）得出 在温度为25附件（T很小）时，上式可近似为： 即在25附近温度每升高1频率增加55Hz。6.24 在图6.5.2用555定时器接成的施密特触发器电路中，试求：（1）当VCC=12V 而且没有外接控制电压时，VT+、VT- 及VT值。（2）当VCC=9V，外接控制电压VCO=5V时，VT+、VT-、VT 各为多少。解(1)，(2)，6.25 图P6.25是用555定时器组成的开机延时电路。若给定C =25 F，R =91k，VCC=12V，试计算常闭开关S断开以后经过多长的延迟时间vO才跳变为高电平。解 延迟时间等于从S断开瞬间到电阻R上的电压降至的时间，即6.26 在使用图P6.26由555定时器组成的单稳态触发器电路时对触发脉冲的宽度有无限制？当输入脉冲的低电平持续时间过长时，电路应作何修改？解 对输入触发脉冲宽度有限制，负脉冲宽度应小于单稳态触发器的暂态时间Tw，当输入低电平时间过长时，可在输入端加一微分电路，将宽脉冲变为尖脉冲如图A6.26所示，以I做为单稳态电路触发器脉冲。6.27 试用555定时器设计一个单稳态触发器，要求输出脉冲宽度在110s的范围内可手动调节，给定555定时器的电源为15V。触发信号来自TTL电路，高低电平分别为3.4V和0.1V。解 电路图如图P6.26所示，取电容C的值为100F。根据TW1.1RC，为使TW=110秒可调，可将R分为两部分，一部分为固定电阻R，一部分为电位器RW。所以可取R=8.2k，RW=100k6.28 在图P6.28用555定时器组成的多谐振荡器电路中，若R1=R2 =5.1k，C=0.01F，VCC=12V，试计算电路的振荡频率。解 T=T1+T2=（R1+2R2）C ln2 =（5.1+25.1）10310-80.7=106sf =1/T=9.43kHz6.29 图P6.29是用555定时器构成的压控振荡器，试求输入控制电压和振荡频率之间的关系式。当升高时频率是升高还是降低？解 由式（6.5.2）及式（6.5.3）知，振荡周期为将代入上式后得到。6.30 图P6.30是一个简易电子琴电路，当琴键S1Sn均未按下时，三极管T接近饱和导通，E约为0V，使555定时器组成的振荡器停振，当按下不同琴键时，因R1Rn的阻值不等，扬声器发出不同的声音。若 RB=20k，R1=10K，RE=2k，三极管的电流放大系数=150，VCC=12V，振荡器外接电阻、电容参数如图所示，试计算按下琴键S1时扬声器发出声音的频率。解 当S1按下时，可以认为R1中流过电流近似等于RB中流过电流，三极管基极电流IB可忽略，IR1IRB，因此R1上电压设T为锗管，导通时发射结电压0.2V，则RE上电压VRE=VR1VEB4V，则VE = VCC VRE = 8V其中 ，6.31 图P6.31是用两个555定时器接成的延迟报警器，当开关S断开后，经过一定的延迟时间后扬声器开始发出声音，如果在延迟时间内S重新闭合，扬声器不会发出声音，在图中给定的参数下，试求延长时间的具体数值和扬声器的频率，图中的G1是CMOS反相器，输出的高、低电平分别为VOH12V，VOL0V。解 图P6.31中左边一个555定时器接成了施密特触发器，右边一个555定时器接成了多谐振荡器。当开关S断开后电容C充电，充至VT+=2/3VCC时，反相器G1输出高电平，多谐振荡器开始振荡。故延迟时间为 扬声器发声频率为 6.32 图P6.32是救护车扬声器发音电路。在图中给出的电路参数下，试计算扬声器发出声音的高、低音频率以及高、低音的持续时间。当VCC=12V时，555定时器输出的高、低电平分别为11V和0.2V，输出电阻小于100。解 图P6.32中两个555定时器均接成了多谐振荡器。（1）的高电平持续时间为 t H = (R1+R2 ) C1 ln2 = 1601031010 60.69s=1.1s这时=11V。由图A6.32可以用叠加定理计算出，加到右边555定时器5脚上的电压VCO=8.8V。因此，VT+=8.8V、VT-=4.4V。振荡器的振荡周