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页眉内容自我检测题1．集成单稳触发器，分为可重触发及不可重触发两类，其中可重触发指的是在 暂稳态 期间，能够接收新的触发信号，重新开始暂稳态过程。
2．如图T6.2所示是用CMOS 或非门组成的单稳态触发器电路， v I 为输入触发脉冲。
指出稳态时a 、b 、d 、 e 各点的电平高低；为加大输出脉冲宽度所采取的下列措施哪些是对的，哪些是错的。
如果是对的，在（ ）内打√，如果是错的，在（ ）内打×。
（1）加大R d （ ）； （2）减小R （ ）； （3）加大C （ ）； （4）提高V DD （ ）；（5）增加输入触发脉冲的宽度（ ）。
v Iv OV图 P6.2解：（1）×（2）×（3）√（4）×（5）×3．四个电路输入v I 、输出v O 的波形如图T6.3所示，试写出分别实现下列功能的最简电路类型（不必画出电路）。
（a ） 二进制计数器 ；（b ） 施密特触发器 ； （c ） 单稳态触发器 ；（d ） 六进制计数器 。
ttv Iv tt（a ）vv （b ）t tv I v （c ）v Iv （d ）页眉内容图 T6.34．单稳态触发器的主要用途是 。
A ．整形、延时、鉴幅B ．延时、定时、存储C ．延时、定时、整形D ．整形、鉴幅、定时5．为了将正弦信号转换成与之频率相同的脉冲信号，可采用 。
A ．多谐振荡器B ．移位寄存器C ．单稳态触发器 D ．施密特触发器 6．将三角波变换为矩形波，需选用 。
A ．单稳态触发器B ．施密特触发器C ．多谐振荡器D ．双稳态触发器 7．滞后性是 的基本特性。
A ．多谐振荡器B ．施密特触发器C ．T 触发器D ．单稳态触发器 8．自动产生矩形波脉冲信号为 。
A ．施密特触发器B ．单稳态触发器C ．T 触发器D ．多谐振荡器 9．由CMOS 门电路构成的单稳态电路的暂稳态时间t w 为 。
A . 0.7RC B . RC C . 1.1RC D . 2RC10．已知某电路的输入输出波形如图T6.10所示，则该电路可能为 。
数字电子技术基础第四版课后答案6第六章脉冲波形的产生和整形[题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。
[题6.2]在图P6.2（a）所示的施密特触发器电路中，已知R110k，R230kG1和G2为CMOS反相器，VDD=15Ｖ。
（1）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。
（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］R11015VT1VRTH1302V10V2(1)R11015VT1VRTH1302V5V2VTVTVT5V(2)见图A6.2。
［题6.3］图P6.3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ＶT+、VT-以及回差电压△ＶT与控制电压ＶCO的关系。
,则根据叠加定理得到[解]设反相器G1输入端电压为IR2//R3R1//R3R1//R2VCO0R1R2//R3R3R1//R2R2R1//R3VTH时，IVT，因而得到（1）在I升高过程中00。
当升至IIIVTHVTR2//R3R1//R2VCOR1R2//R3R3R1//R2R1R1R1R1//R2R1R2//R3VTVTHVCOVTH1RVCORRRR//RR//R32331223 VTH时，IVT，于是可得（2）在I降低过程中0VDD。
当降至I VTHVTR2//R3R1//R3R1//R2VCOVDDR1R2//R3R3R1//R2R2R1//R3 R1//R3R1R2//R3R1//R2VVVCODDTHR3R1//R2R2R1//R3R2//R3VTR1R1R1VTH1RRRVCO323RRVTVTVT21VTH1VDDR2R2（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。
[题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=1KΩ，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。
第6章脉冲波形的产生与整形教学目标●理解脉冲波形的产生与整形的原理●理解555定时器的结构框图和工作原理●掌握555定时器的应用电路及其工作原理●熟悉单稳态、多谐振荡器以及施密特电路，并能掌握其应用本章节是以555设计制作振荡电路为项目，通过对555理论知识的简介，从实际使用目标出发，最终设计并制作出振荡电路。
并在设计制作振荡电路的过程中能够正确使用万用表、示波器等仪表仪器。
6.1 555定时器555定时器又称时基电路，是一种将模拟功能和数字功能巧妙结合在一起的中规模集成电路。
因其电路功能灵活，只要外接少许的阻容元件局就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等电路。
故在信号的产生于整形、自动检测及控制、报警电路、家用电器等方面都有广泛的应用。
6.1.1 电路组成图555定时器按照内部元件为双极型（又称TTL型）和单极型两种。
双极型内部采用的是TTL晶体管；单极型内部采用的则是CMOS场效应管。
功能完全一样，区别是TTL定时器驱动能力大于CMOS定时器。
下面，以TLL集成定时器NE555为例进行介绍。
NE555集成定时器内部电路如图6.1所示，主要由3个电阻R组成的分压器、2个高精度电压比较器C1和C2、1个基本RS触发器、1个作为放电的三极管V及输出驱动G3组成。
数字电子技术基础2图6.1 NE555集成定时器内部电路图6.2所示为555定时器的逻辑符号和管脚图。
图6.2 555逻辑符号和管脚1.分压器分压器由3个阻值相等的电阻串联而成，将电源电压DD V 分为三等份，其作是为比较器C 1和C 2提供2个参考电压V +1（比较器C1同相输入端，管脚5）、V -2（比较器C 2反相输入端），若控制电压端C O 悬空或通过电容接地，则有：DD V V 312=-如果在TH 端外接电压可改变比较器C 1和C2的参考电压。
第6章 脉冲波形的产生与整形32.比较器比较器 C 1和C 2是两个结构完全相同的高精度电压比较器。
6-1 设发送的二进制信息为1011001，试分别画出OOK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形示意图，并总结其时间波形上各有什么特点。
解 OOK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形示意图如图6-18所示。
tttt图6-18 信号波形图6-2 设某OOK 系统的码元传输速率为1000B ，载波信号为A cos(4π×106t )。
(1)每个码元中包含多少个载波周期？ (2)求OOK 信号的第一零点带宽。
解：(1) 由题意知66410210()2c f Hz ππ⨯==⨯1000()B R B =故每个码元包含2000个载波周期。
(2) OOK 信号的第一零点带宽为222000()B sB R Hz T === 6-3 设某2FSK 传输系统的码元速率为1000B ，已调信号的载频分别为1000Hz 和2000Hz 。
发送数字信息为1011010B 。
(1)试画出一种2FSK 信号调制器原理框图，并画出2FSK 信号的时域波形图； (2)试讨论这时的2FSK 信号应选择怎样的解调解调器？ (3)试画出2FSK 信号的功率谱密度示意图。
解：(1) 2FSK 信号可以采用模拟调频的方式产生，也可以采用数字键控的方式产生。
数字键控方式的调制器原理框图如图6-19所示。
图6-19键控法产生2FSK 信号的原理图由题意知，码元传输速率R B =1000B ，若设“1”码对应的载波频率为f 1=1000Hz ，“0”码对应的载波频率为f 1=2000Hz ，则在2FSK 信号的时间波形中，每个“1”码元时间内共有1个周期的载波，每个“0”码元时间内有2个周期的载波。
2FSK 信号的时间波形如图6-20所示。
【注：实际中键控法的波形一般不连续。
】t2FSK图6-20 2FSK 信号的时间波形(2) 由于2FSK 信号的频谱有较大的重叠，若采用非相干解调是上下支路有较大串扰，使解调性能下降。
思考题与习题6-1选择题（1） TTL单定时器型号的最后几位数字为（ A ）。
A.555B.556C.7555D.7556（2）用555定时器组成施密特触发器，当输入控制端CO外接10V电压时，回差电压为(B )。
A.3.33VB.5VC.6.66VD.10V（3）555定时器可以组成(ABC )。
A.多谐振荡器B.单稳态触发器C.施密特触发器D.JK触发器（4）若图6-43中为TTL门电路微分型单稳态触发器，对R1和R的选择应使稳态时：（ B）图6-43A.与非门G1、G2都导通（低电平输出）；B.G1导通，G2截止；C.G1截止，G2导通；D.G1、G2都截止。
（5）如图6-44所示单稳态电路的输出脉冲宽度为t WO=4μs，恢复时间tre=1μs,则输出信号的最高频率为（C）。
图6-44A.fmax=250kHz;B.fmax≥1MHz;C.fmax≤200kHz。
（6）多谐振荡器可产生（ B ）。
A.正弦波B.矩形脉冲C.三角波D.锯齿波（7）石英晶体多谐振荡器的突出优点是（C）。
A.速度高B.电路简单C.振荡频率稳定D.输出波形边沿陡峭（8）能将正弦波变成同频率方波的电路为（B）。
A.稳态触发器B.施密特触发器C.双稳态触发器D.无稳态触发器（9）能把2 kHz 正弦波转换成 2 kHz 矩形波的电路是（B）。
A.多谐振荡器B.施密特触发器C.单稳态触发器D.二进制计数器（10）能把三角波转换为矩形脉冲信号的电路为（D）。
A.多谐振荡器B.DACC. ADCD.施密特触发器（11）为方便地构成单稳态触发器，应采用（C）。
A.DACB.ADCC.施密特触发器D.JK 触发器（12）用来鉴别脉冲信号幅度时，应采用（D）。
A.稳态触发器B.双稳态触发器C.多谐振荡器D.施密特触发器（13）输入为2 kHz 矩形脉冲信号时，欲得到500 Hz矩形脉冲信号输出，应采用（D）。
A.多谐振荡器B.施密特触发器C.单稳态触发器D.二进制计数器（14）脉冲整形电路有（BC ）。
A.多谐振荡器B.单稳态触发器C.施密特触发器D.555定时器（15）以下各电路中，（B）可以产生脉冲定时。
A.多谐振荡器B.单稳态触发器C.施密特触发器D.石英晶体多谐振荡器6-2判断题（正确打√，错误的打×）（1）当微分电路的时间常数τ=RC<<t W时，此RC电路会成为耦合电路。
（×）（2）积分电路也是一个RC串联电路，它是从电容两端上取出输出电压的。
（√）（3）微分电路是一种能够将输入的矩形脉冲变换为正负尖脉冲的波形变换电路。
（√）（4）施密特触发器可用于将三角波变换成正弦波。
（×）（5）施密特触发器有两个稳态。
（√）（6）施密特触发器的正向阈值电压一定大于负向阈值电压。
（√）（7）单稳态触发器的暂稳态时间与输入触发脉冲宽度成正比。
（×）t表示，与电路中RC成正比。
（×）（8）单稳态触发器的暂稳态维持时间用W（9）多谐振荡器的输出信号的周期与阻容元件的参数成正比。
（√）（10）石英晶体多谐振荡器的振荡频率与电路中的R、C成正比。
（×）6-3填空题（1）555定时器的最后数码为555的是TTL单产品，为7555的是CMOS单产品。
（2）图6-45是由555定时器构成的_ 施密特 _ 触发器，它可将缓慢变化的输入信号变换为_ 矩形。
由于存在回差电压；所以该电路的_ 抗干扰能力提高了，回差电压约为1/3VDD。
图6-45（3）施密特触发器有___2个阀值电压，分别称作上限阀值电压和下限阀值电压。
（4）施密特触发器具有回差现象，又称电压滞后特性；单稳触发器最重要的参数为脉宽。
（5）某单稳态触发器在无外触发信号时输出为0态，在外加触发信号时，输出跳变为1态，因此，其稳态为0 态，暂稳态为1态。
（6）单稳态触发器有 _1_个稳定状态；多谐振荡器有0 个稳定状态。
（7）占空比q 是指矩形波高电平持续时间与其周期之比。
（8）施密特触发器能将缓慢变化的非矩形脉冲变换成边沿陡峭的矩形脉冲。
（9）常见的脉冲产生电路有多谐振荡器，常见的脉冲整形电路有单稳态触发器、施密特触发器。
（10）为了实现高的频率稳定度，常采用石英晶体振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入暂稳态。
6-4试用555定时器组成—个施密特触发器，要求：（1）画出电路接线图。
（2）画出该施密特触发器的电压传输特性。
（3）若电源电压V CC为6V，输入电压是以v i＝6sinωt(V)为包络线的单相脉动波形，试画出相应的输出电压波形。
解：（1）由555定时器组成的施密特触发器如图题解6-4（a）所示。
（2）图解6-4（a）所示施密特触发器的电压传输特性如图题解6-4（b）所示。
（3）与输入电压v i对应的输出电压v o的波形如图题解6-4（c）所示。
图解6-4（a）图题解6-4（b）图解6-4（c）6-5图6-46所示，555构成的施密特触发器，当输入信号为图示周期性心电波形时，试画出经施密特触发器整形后的输出电压波形。
vI图6-46 题 6-5图解：经施密特触发器整形后的输出电压波形如图题解6-5所示。
VV I oT+V T-V图题解6-56-5 图6-47示出了555定时器构成的施密特触发器用作光控路灯开关的电路图。
分析其工作原理。
图6-47 题 6-5图解: 图中，R L 是硫化镉(CdS)光敏电阻，有光照射时，阻值在几十k Ω左右；无光照射时阻值在几十M Ω左右。
V D 是续流二极管，起保护555的作用。
K A 是继电器，由线圈和触 点组成，线圈中有电流流过时，继电器吸合，否则不吸合。
图6．20可以看出，555定时器的阈值输入端TH(6脚)和触发输入端TR (2脚)连在了一起，作施密特触发器使用。
白天光照比较强，光敏电阻R L 的阻值比较小(几十k Ω)，远远小于电阻RP(2M Ω)，使得触发器输入端电平较高，大于上限阈值电压8V(V T+＝2／3V CC ，Vcc ＝12V ，所以V T+＝8V)，输出V o 为低电平，线圈中没有电流流过，继电器不吸合，路灯HL 不亮；随着夜幕的降临，天逐渐变暗，光敏电阻R L 的阻值逐渐增大(可与电阻RP 的值相比拟)，触发器输入端的电平也将随之降低，当小于下限阈值电压4V(V T —＝1／3V CC ，Vcc ＝l 2V ，所以V T —＝4V)时，输出V o 变为高电平，线圈中有电流流过，继电器吸合，路灯HL 点亮。
实现了光控路灯开关的作用。
6-6 由7555构成的单稳态电路如图6-48 a ）所示，试回答下列问题：1）该电路的暂稳态持续时间t WO =?2）根据t WO 的值确定图6-48 b ）中，哪个适合作为电路的输入触发信号，并画出与其相对应的u c 和u o 波形。
a) b)图6-48 题6-6图解：1)t WO ≈1.1RC =33μs2)u 12适合作为单稳态电路的输入脉冲，与u I2相应的u c 和u o 波形如图示：图题解6-66-7在使用图6-49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？图6-49 题6-7图解： 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解6.5所示，以υI ′做为单稳态电路触发器脉冲。
图题解6-76-8用555定时器设计一个多谐振荡器，要求振荡周期T＝1～10s，选择电阻、电容参数，并画出连线图。
解：电路图如图题解6．10所示，其振荡周期T＝0．7(R l+2R2)C。
如果选择R lmin＝R2＝3．9kΩ，C＝100μF，则T＝0．7(R l+2R2)C＝0．7×(3．9+R+2×3．9)×100＝1～10(s)所以可变电位器的阻值范围为R=[(1～10s)/70]-11.7＝2.58～131(kΩ)故选择R＝150kΩ即可满足使用。
最小振荡周期为：T min＝0．7×(3．9+2×3．9)×100＝819(ms)图题解6-86-9图6-50为一通过可变电阻R W实现占空比调节的多谐振荡器，图中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。
OR R R图6-50 题6-9图解：工作原理：当多谐振荡器输出端v o 为高电平时，放电三极管截止，V CC 经R 1、R W1、D 以及R W2、R 2支路向电容C 充电，由于二极管导通电阻很小，可以忽略R W2、R 2支路的影响，充电时间常数为（R 1+ R W1）C ，电容C 上的电压v C 伴随着充电过程不断增加。
当电容电压v C 增大至CC 32V 时，多谐振荡器输出端v o 由高电平跳变为低电平，放电三极管由截止转为导通，电容C 经R 2、R W2、放电三极管集电极（7脚）放电，放电时间常数为(R 2+R W2) C ，此后，电容C 上的电压v C 伴随着放电过程由CC 32V 点不断下降。
当电容电压v C 减小至CC 31V 时，多谐振荡器输出端v o 由低电平跳变为高电平，放电三极管由导通转为截止，放电过程结束。
此后，重复前述过程。
振荡频率： f =CR R R )(7.01W 21++占空比： q =W21W11R R R R R +++6-10 图6-51为由一个555定时器和—个4位二进制加法计数器组成的可调计数式定时器原理示意图。
试解答下列问题：（1） 电路中555定时器接成何种电路?（2）若计数器的初态Q 4Q 3Q 2Q 1＝0000，当开关S 接通后大约经过多少时间发光二极管D 变亮(设电位器的阻值R 2全部接入电路)?图6-51 题 6-10图解 ： （1）555定时器和电阻R l 、R 2以及电容C 接成多谐振荡电路。
(2 )定时器输出波形即是计数器输入脉冲波形，该波形的周期为：min14.29174843.1105001022101(43.1)2(66621==⨯⨯⨯+⨯=+=-s s CR R T ）当计数器输出为1111时， 发光二极管变亮，计数器需加1 5个脉冲，故二极管变亮所需时间为：t =15T =15×1748s=7.283h6-11 图6-52是用两个555定时器接成的延时报警器。
当开关S 断开后，经过一定的延迟时间后，扬声器开始发声。
如果在延迟时间内开关S 重新闭合，扬声器不会发出声音。
在图中给定参数下，试求延迟时间的具体数值和扬声器发出声音的频率。
图中G 1是CMOS 反相器，输出的高、低电平分别为V OH =12V ，V OL ≈0V 。
