数字电子技术第十章习题课

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电子与信息工程学院,电子教研室,数字电子技术基础习题课教学课件,电子与信息工程学院,电子信息工程教研室,辽宁工业大学,第10章、脉冲波形的产生和整形,一、本章内容,：矩形脉冲波形的施密特触发器和单稳态触发器电路和多谐振荡器这三种基本电路，555定时器和用它构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器三种应用电路。,二、本章要求,：,1了解矩形波脉冲波形的主要参数及脉冲产生及整形电路的分类。,2掌握门电路组成的施密特触发器的工作原理，参数计算应用，熟悉集成施密特触发器。,3熟悉门电路构成的单稳态触发器的工作特点、参数计算，了解集成单稳态触发器。熟悉多谐振荡器的工作特点、参数。,4重点掌握555定时器的构成及工作原理，重点掌握由555定时器组成三种脉冲电路（施密特触发器，单稳触发器和多谐振荡器）的电路结构、工作原理、主要参数的计算。分析波形参数与电路参数之间的关系。,第10章、脉冲波形的产生和整形,例1.555定时器接成施密特触发器,将555定时器的v,I1,（6脚）和v,I2,（2脚）连在一起作为信号的输入端，即构成施密特触发器。如下图（a）所示，简记作,“2、6一搭”。,该电路的电压传输特性为一典型的反相输出施密特触发特性，如图（b）所示。,555定时器接成的施密特触发器电路及其电压传输特性,4,555,7,6,2,3,1,5,8,v,O,v,I,+V,CC,0.01uF,（a）,（b）,t,t,v,I,v,o,2,V,CC,/3,V,CC,/3,用555定时器构成施密特电路的工作波形,0,三、典型例题,第10章、脉冲波形的产生和整形,例2555定时器接成单稳态触发器,将555定时器的v,I2,端（2引脚）作为触发信号输入端；并将（7引脚）与v,I1,（6引脚）连接，vI1向上经电阻R接电源，向下对地接入电容C，即构成单稳态触发器。如图（a）所示，简记,“7、6一搭，下C上R”。,555定时器接成的单稳态触发器及其工作波形,（,a,）,（,b,）,v,C,t,W,输出脉冲宽度,第10章、脉冲波形的产生和整形,例3555定时器接成多谐振荡器,将555定时器的v,I2,端（2引脚）和v,I1,（6引脚）连接在一起，下端对地接入电容C；上端经R1、R2接电源构成电容充电回路，同时经R2对（7引脚）构成电容放电回路。利用电容的充、放电的往复过程，输出分别得到高、低电平的两个交替出现的暂稳态，因此可产生矩形波脉冲。如图（a）所示，简记“2、6一搭，下C上2R”。,v,C,555定时器接成的多谐振荡器及其工作波形,（,a,）,（,b,）,V,CC,/3,v,O,2,V,CC,/3,输出脉冲高电平时间：,输出脉冲低电平时间：,输出脉冲周期：,占空比：,第10章、脉冲波形的产生和整形,1,3,V,CC,2,3,V,CC,0,v,I,t,D,TH,OUT,V,SS,V,CO,0.01,F,v,O,v,I,V,CC,1,2,3,4,5,6,7,8,V,CC,555,a,b,例,4.,555定时器组成的电路如图（a）所示，（1）简单分析下图电路的工作原理，（2）该555定时器组成什么电路，（3）若输入信号,v,I,波形如图（b）所示，画出相应的输出波形。,第10章、脉冲波形的产生和整形,第10章、脉冲波形的产生和整形,v,O,例5.在图6.13所示的由555构成的多谐振荡器电路中，已知,R,1=1k，,R,2=8.2k，,C,=0.4uF。试求振荡周期,T,，振荡频率,f,，占空比,q,。,解:振荡周期：,振荡频率：,占空比：,第10章、脉冲波形的产生和整形,例6 图中为一通过可变电阻,R,W实现占空比调节的多谐振荡器，,R,W,=,R,W1,+,R,W2,，试分析电路的工作原理，求振荡频率,f,和占空比,q,的表达式。,占空比：,第10章、脉冲波形的产生和整形,20,70,120,20,40,120,140,t/us,t/us,v,i1,/V,v,i2,/V,v,i,V,CC,=5V,0.1uF,330,v,O,（b）,（a）,例7 用555定时器构成的单稳态电路如图所示，（1）计算暂稳态时间，确定b图中哪个适合作输入触发信号，并画出与其对应的v,C,，v,O,的波形；（2）确定该电路的稳态持续时间为多少?,第10章、脉冲波形的产生和整形,解（1）输入触发脉冲的低电平时间应小于单稳态电路的暂稳态时间t,W,：,两信号中，,v,i1,脉冲低电平持续时间大于暂稳态时间,t,W,；,v,i2,负脉冲低电平持续时间为：40us-20us=20us，小于,t,W,，故只有,v,i2,适合做输入信号。波形图见下图，暂稳态时间tw为电容由0充电到2vcc/3（3.33V）所经过的时间。,（2）如图波形所示，电路输出低电平为稳态，输出高电平为暂稳态。因此电路的稳态时间T1为两次相邻的触发脉冲间的时间间隔与暂稳态时间tW之差。故电路的稳态时间：,T1=,20,70,120,20,40,120,140,t/us,t/us,t/us,t/us,v,i1,/V,v,i2,/V,v,C,/V,v,o,/V,3.33V,0,0,T,1,t,w,第10章、脉冲波形的产生和整形,例8 电路连接如图所示。其中,1、指出555（1），（2）分别构成什么电路。2、画出uc，uA和uo的波形。3、计算输出电压uo的周期T值。,5V,解 1、定时器555（1）构成多谐振荡器，（2）构成施密特触发器。,2、运算放大电路构成的是反相加法电路，,而,u,C,往复充、放电的电压范围为,即510V。,D为理想二极管。,第10章、脉冲波形的产生和整形,图6.24,10V,5V,5V,O,O,O,因此,u,A,电压范围为05V，且与,u,C,变化方向相反。,u,A,作为555（2）构成的施密特触发器的输入信号，该施密特触发器两个阈值电压分别求得为1.66V和3.33V，因此,u,A,经555（2）电路整形后得到矩形脉冲信号,uo,。,uc,，,u,A,和,uo,的波形如下图所示。,3、,第10章、脉冲波形的产生和整形,例9、画出图中,u,O,的波形。,C,u,O,0V,5V,解：,u,O,的波形图。,第10章、脉冲波形的产生和整形,10k,20k,0.1uF,例10、由555定时器构成的电路如图所示，(1)计算555定时器输出电压V,O1,的高电平时间T,1,，低电平时间T,2,，周期T及占空比q；（2）求触发器输出电压V,O2,的周期,T,及占空比q,。,解：（1）Vo1高电平时间:,低电平时间:,（2）,，,。,第10章、脉冲波形的产生和整形,题10.3：在图P10.3（a）所示的施密特触发器电路中，已知,，G,1,和G,2,为CMOS反相器，V,DD,=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V,T,。（2）若将图P10.2（b）给出的电压信号加到P10.2（a）电路的输入端，试画出输出电压的波形。,图P10.3,四、课后习题,第10章、脉冲波形的产生和整形,解：(1),(2),第10章、脉冲波形的产生和整形,题10.19.在图用555定时器接成的施密特触发器电路中，试求：,（1）当,V,CC,=12V 而且没有外接控制电压时，,V,T+,、,V,T-,及,V,T,值。,（2）当,V,CC,=9V，外接控制电压,V,CO,=5V时，,V,T+,、,V,T-,、,V,T,各为多少。,(2),解:,(1),第10章、脉冲波形的产生和整形,题10.22 在图中所示的用555定时器组成的多谐振荡器电路中，若,R,1,=,R,2,=5.1k，,C,=0.01F，,V,CC,=12V，试计算电路的振荡频率。,解：,T,=,T,1,+,T,2,=（,R,1,+2,R,2,）,C,ln2,=（5.1+25.1）10,3,10,-8,0.7=106s,f,=1/,T,=9.43kHz,第10章、脉冲波形的产生和整形,题10.23.图P10.23是用555定时器构成的压控振荡器，试求输入控制电压,v,I,和,和,振荡频率之间的关系式。当,v,I,升高时频率是升高还是降低？,解：振荡周期为,将,代入上式后得到,题10.25 图P10.25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G,1,是CMOS反相器，输出的高、低电平分别为,V,OH,=,12v，,V,OL=0v。,第10章、脉冲波形的产生和整形,第10章、脉冲波形的产生和整形,解：,图P10.25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,V,T+,=2,V,CC,/3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,第10章、脉冲波形的产生和整形,题10.26.,图P10.26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,V,CC,=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欧姆。,。,解：图P6.32中两个555定时器均接成了多谐振荡器。,第10章、脉冲波形的产生和整形,（1）vo1,的高电平持续时间为,t,H,=(,R,1,+,R,2,)C,1,ln2=16010,3,1010,6,0.69s=1.1s,这时vo2=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,V,CO=8.8V。因此，,V,T+=8.8V、,V,T-=4.4V。振荡器的振荡周期，亦即扬声器声音的周期为,=1.6310,-3,s,第10章、脉冲波形的产生和整形,(2)Vo1的低电平持续时间为,t,L,=R2C1ln2=1501031010 60.69=1.04s,这时Vo1=0.2v,由图A6.32可以算出，加到右边一个555定时器5脚上的电压,V,CO=6V，故,V,T+=6V、,V,T-=3V。振荡周期为,=1.1410,-3,s,至此可知，高音频率为876Hz，持续时间1.04s。低音频率为611Hz，持续时间1.1s。,第10章、脉冲波形的产生和整形,