第07章脉冲产生与变换习题解.ppt

1、第7章 脉冲波形的产生与变换习题,施密特触发器 多谐振荡器 单稳态触发器 设计脉冲发生器,作业,第1题,第2题,第3题,第4题,第5题,第6题,第7题,第8题,第9题,第10题,7.1 RC环形多谐振荡电路如图7.32所示。试分析电路的振荡过程。定性画出uO1、uO2、uA及uO的波形。,解: 在图示电路中，设在t0时刻，uI=uO3为低电平，则uO1为高电平，uO2为低电平。此时uO1经电容C、电阻R到uO2形成电容的充电回路。设充电电流为i，则电路中A点的电压为uA=Ri+uO2。随着充电过程的进行，充电电流逐渐减小，A点的电压也相应减小，当uA接近门电路的阈值电压UTH时，形成下述正反馈

2、过程：,正反馈的结果，使电路在t1时刻，uI=uO3变为高电平，则uO1为低电平，uO2为高电平。此时uO2经电阻R、电容C到uO1形成电容的反方向充电。电路中A点的电压为uA=uC+uO1，考虑到电容电压不能突变，正点电压在uO1由高电平变为低电平时，出现下跳，其幅度与uO1的变化幅度相同。事实上，电容先放电后反方向充电。随着充放电过程的进行，A点的电压逐渐增大，当uA接近门电路的阈值电压UTH时，形成下述正反馈过程：,图7.32,正反馈的结果，使电路在t2时刻，返回到uI=uO3为低电平，则uO1为高电平，uO2为低电平的状态，又开始新一轮的充电过程。此时A点的电压为uA=Ri+uO2，考

3、虑到电容电压不能突变，A点电压在uO1由低电平变为高电平时，出现上跳，其幅度与uO1的变化幅度相同。 波形图如下,7.2 图7.33所示电路为由CMOS或非门构成的单稳态触发器。试分析电路的工作原理，画出加入触发脉冲后，uOl、uO2及uR工作波形，并写出输出脉宽tw表达式。,解: 当输入信号出现正脉冲时，即在外触发信号的作用下，或非门G1输出uO1变为低电平，G2输出uO2变为高电平。此时，uO2经电容C和电阻R到地形成充电回路。电容C开始充电，因为uR=Ri，所以起始时uR为高电平，即使uI恢复到低电平，反馈仍然保证了u01维持在低电平。电路处于u01为低电平，uO2为高电平的状态就是其暂

4、稳态。 在暂稳态期间，电容C充电，随着充电过程的进行，充电电流逐渐减小，uR下降。当减小接近门电路的阈值电压时(设此时触发脉冲已消失)，出现下述正反馈过程：,图7.33,此正反馈的结果，使电路自动返回到uO1为高电平，uO2为低电平的稳定状态。电容开始放电，为下一次触发做准备。 波形图如下:,CMOS或非门的 输出高电平UOH=UDD, 阈值电压UTH=1/2 UDD 因此脉冲宽度,7.3分别分析图7.34(a)、图7.34(b)具有什么逻辑功能?画出其工作波形图。图7.34(b)的uI波形由读者自己给出。,解: 电路(a)是由施密特反相器和RC电路组成的多谐振荡器 。 电路(b)是由施密特反

5、相器和RC充电电路和二极管放电回路组成的单稳态触发器。 电路(b) 的波形如下:,图7.34(a),图7.34(b),7.4 图7.35所示是用CMOS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UT+、UT-及回差电压U与控制电压UCO的关系。,解: CMOS反相器输入电流=0 输出高电平UOH=UDD 阈值电压UTH=1/2UDD 输出低电平UOL=0V 初始状态uI1=0,uO1=1,uO=1 画出等效电路如右,由结果可知改变UCO可以使UT+、UT-产生整体平移,但U 与UCO大小无关,图7.35,7.5 由555定时器接成的单稳态电路如图7.29所示，UCC=5V，R=10k

6、W，C=50pF。试计算其输出脉冲宽度tw。,解: tw=1.1RC=101035010-12 =50010-9s=500ns=0.5s,图7.29,7.6 由555定时器接成多谐振荡器如图7.31(a)所示，UCC=5V，R1=10 kW，R2=2 kW，C=470pF。试计算输出矩形波的频率及占空比。,解:,图7.31(a),7.7 用两级555构成单稳态电路，实现图7.36所示输入电压uI和输出电压uO波形的关系，并标出定时电阻R和定时电容C的数值。,解:使C1=C2=C=0.1F,其它计算如下,图7.36,7.8 分析图7.37所示电路，简述电路的组成及工作原理。若要求扬声器在开关S按

7、下后，以1.2kHz的频率持续响10s，试确定图中R3、R4的阻值。,解:第1级电路为单稳,R1为限流电阻,R2C1组成的微分电路,当开关S合上时向2脚发送负脉冲,R3C2控制暂稳态时间 第2级为多谐振荡器,R4R5C3控制振荡频率 单稳的输出接振荡器的复位端用来控制持续时间 接要求有,按图中已知值代入求得,图7.37,7.9 图7.38是用两个555定时器接成的延迟报警器。当开关S按下时，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，扬声器不发出声音。在图7.38中给定的参数下，试求延迟时间的具体数值和扬声器发出的声音频率。图中的G是CMOS反相器，输出的高低电平分别为

8、UOH=12V、UOL=0V。,解:第1级电路为单稳, RC组控制暂稳态时间 第2级为多谐振荡器,R1R2C控制振荡频率 单稳的输出经非门接振荡器的复位端用来控制延迟时间 计算公式为,按图中已知值代入求得 延迟时间和发声频率,图7.38,7.10 图7.39是救护车扬声器的发音电路。在图中给出的电路参数下，试计算扬声器发出声音的高频率、低频率及高音、低音的持续时间。当UCC=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l00W。,解:两级电路均为多谐振荡器,第1级一个周期内,脉冲宽度为 tw11=0.7(R1+R2)C=1.12s 输出低电平时间为 tw12=0.7R2C=1.05s 第1级的输出接第2级的5端，用来改变第2级的转换电压UT+和UT-,图7.39,第2级T计算公式推导: UT+=uO1,UT-=1/2 uO1 根据三要素公式(1)