第7章 脉冲波形

D 脉冲波形的变换与产生

8.1.1 由CMOS逻辑门组成的微分型单稳电路如图1所示。其中tpi为3s、Cd=50pF、Rd=10K、C=0.01μF，R=10，试对应I分别画出、D、O1、R、O2、O的波形，并求出输出脉冲宽度。设CMOS反相器的阈值电压2THDDVV；CMOS门的VOL≈0V ,VOH≈ VDD。

& 1

G1 O

O2

G2 Rd

10k R

R

200 C

5000pF O1

d Cd

50pF I

tpi 1

G3 VDD

图1

8.1.2 图2所示电路为由CMOS或非门构成的单稳态触发器的另一种形式。试回答下列问题：(1) 分析电路的工作原理；(2) 画出加入触发脉冲后O1、O2及R的工作波形；(3) 写出输出脉宽tw的表达式。

≥1≥1IRO1O2RCG1G2

图2

8.1.3 由集成单稳态触发器74121组成的延时电路及输入波形如图3所示。(1) 计算输出脉宽的变化范围；(2) 解释为什么使用电位器时要串接一个电阻。

1FVCC20k5.1kOQCextRextCext74121A1A2BI

图3

8.1.4 某控制系统要求产生的时序信号a、b与系统时钟CP时序关系如图4所示。试用2个JK触发器和集成单稳74121设计该信号产生电路，画出电路图。

tw

b a CP

图4

8.2.1 回差可调的施密特电路如图5所示，它是利用射极跟随器的射极电阻来调节回差的。要求：(1) 分析电路的工作原理；(2) 当Re1在50~100的范围内变动时，试计算回差的变化范围。

VCC(+5V)

O1

O2 S

1 & &

B A

Re1

100

Re2

100 I 2.2k

3.3k G2

G3 G1

R R

图5

8.2.2 集成施密特和集成单稳态触发器74121构成的电路如图6所示。已知集成施密特的VDD=10V，R=100k，C=0.01F，VT+=6.3V，VT-=2.7V，Cext=0.01F，Rext=30k。

6 脉冲的产生与整形习题解答

108

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， vI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Rd （ ）；

（2）减小R （ ）；

（3）加大C （ ）；

（4）提高VDD （ ）；

（5）增加输入触发脉冲的宽度（ ）。

≥11vIvOVDDRCG1G2CdRdabde

图 P6.2

解：（1）×（2）×（3）√（4）×（5）×

3．四个电路输入vI、输出vO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 。

tt00OvIvtt00（a）2134IvOv（b）tt00OvIv（c）tt00OvIv（d）1234567 6 脉冲的产生与整形习题解答

109

图 T6.3

4．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 。

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， vI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Rd （ ）；

（2）减小R （ ）；

（3）加大C （ ）；

（4）提高VDD （ ）；

（5）增加输入触发脉冲的宽度（ ）。

≥11vIvOVDDRCG1G2CdRdabde

图 P6.2

解：（1）×（2）×（3）√（4）×（5）×

3．四个电路输入vI、输出vO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。

tt00OvIvtt00（a）2134IvOv（b）tt00OvIv（c）tt00OvIv（d）1234567 图 T6.3

4．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tw为 。

A. 0.7RCB. RCC. 1.1RCD. 2RC

10．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。

第12章 脉冲波形的产生与变换

本章要求 了解集成定时器的工作原理，了解用集成定时器组成的单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理。

本章内容 在数字电路或系统中，常常需要各种脉冲波形，例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。这些脉冲波形的获取，通常采用两种方法：一种是利用脉冲信号产生器直接产生；另一种则是通过对已有信号进行变换，使之满足系统的要求。本章以中规模集成电路555定时器为典型电路，主要讨论555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器以及555定时器的典型应用。

教学手段 在课堂教学中，多采用黑板粉笔、电子教案和实物投影相结合的方式电子教案中包含讲课的梗概、要点、元器件结构、基本电路、电路的演变等等，具有系统性，可以成为学生课后复习的参考资料。“粉笔＋黑板”的传统方式具有其独特的灵活性。教师在课堂上如果只是照本宣科，即使是非常好的教案也缺乏生气。同一内容与不同授课对象交流，将会碰撞出不同的火花，这种即兴的东西往往使学生和老师均受益匪浅，而“粉笔＋黑板”是最好的表述方式。此外，还可以通过实物投影增强学生的感性知识。这样，使得课堂教学生动。

本章学时 4学时

12.1 555集成定时器

本节学时 1学时

本节重点 555集成定时器电路组成及基本功能

教学内容

555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。

目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555(或5G555)和C7555等多种。它们的结构及工作原理基本相同。通常，双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时器具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为5～16V，最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压范围为3～18V，最大负载电流在4mA以下。