康华光《电子技术基础-数字部分》配套题库-课后习题(脉冲波形的变换与产生)
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第8章 脉冲波形的变换与产生
8.1 单稳态触发器
8.1.1 由CMOS逻辑门组成的微分型单稳电路如图8-1所示。其中tpi为3 μs,Cd=
50 pF,Rd=10 kΩ,C=0.01 μF,R=10 kΩ,试对应地画出vI、vd、vO1、vR、vO2、vO
的波形,并求出输出脉冲宽度。
图8-1
解:(1)图8-1中各点波形如图8-2所示。
图8-2
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(2)输出脉冲宽度
将代入上式,得
= 69μs。
8.1.2 图8-3所示电路是用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vO1、vO2及vR的工作波形。
(3)写出输出脉宽tW的表达式。
图8-3
解:(1)电路工作原理
0
Iv时,电路处于稳态,
Rv0,
Cv0,故
O1v=1,
O2v=0。
当有激励脉冲
Iv时,电路进入暂稳态,此时
O1v=0,
O2v=1。因为电容C上电压不跳
变,在
O2
v
由
的一瞬间,
R
v也由低电平跳变至高电平,且与
O2v跳变幅度一致。然后,
O2v对C进行充电,
Rv按指数规律下降,由KVL定律有,所以
。
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其中,,所以。
当时,
O1v翻转为高电平,即
O1v=1,则
O2v=0,
Rv和
O2v等幅下降,然后
电容放电,使
Rv重新为0,返回稳态。
(2)各点工作波形如图8-4所示。
图
8-4
⑶
输出脉冲宽度
其中,,所以。
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8-5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。
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图8-5
解:(1)由于,将代入得,
。
(2)若不串接5.1k电阻,单稳态触发器74LS121外界电阻仅为电位器,当电位器
电阻调为0时,单稳态会因无定时电阻而无法开始正常工作。
8.1.4 某控制系统要求产生的信号va、vb与系统时钟CP的时序关系如图8-6所示。
试用4位二进制计数器74LVC161、集成单稳74121设计该信号产生电路,画出电路图。
图8-6
解:由图8-6可知,
a
v
为时钟
CP
的
4分频,
bv在
av下降沿触发,产生脉宽为
wt的正
脉冲。由此电路的设计思路为:先设计出
av产生电路,然后用
av作为触发信号,用单稳态
触发器得到所要求的输出波形。电路图如图8-7所示。
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图8-7
8.2 施密特触发器
8.2.1 回差电压可调的施密特电路如图8-8所示,它是利用射极跟随器的射极电阻来
调节回差的。
(1)分析电路的工作原理。
(2)当Re1在50~100 Ω
的范围内变动时,试计算回差的变化范围。
图8-8
解:(1)当
Iv上升时,
Av首先到达与非门的阈值电压1.4 V,在
Iv上升前,
Av、
Bv均
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为低电平,则S=0,R=1,于是
O1v=1,
O2v=0;
Av达到1.4 V后,S=1,当
Bv未达到
1.4 V时,
R=1,
O2v=0。于是,
O1v仍保持为1,不发生翻转;直至
Bv达到
3G的阈值电压1.4V
时,S=1,R=0,于是施密特电路发生翻转,设此时
Iv的阈值为
TV。
当
Iv下降时,
Bv先下降到1.4 V以下,但
Av仍高于1.4 V,故S=1,R=1,电路仍维
持原来状态。只有当
Av下降到1.4 V时,基本SR触发器才发生翻转,这时的
Iv为负向阈值
电压
TV。
(2)由KVL定律有:,而,因此
则
故当50
1eR时,;当100
1eR时,。
由此可见,
TV的变化范围为
8.2.2 集成施密特电路和集成单稳态触发器74121构成的电路如图8-9所示。已知集
成施密特电路的VDD=10 V,R=100 kΩ,C=0.01 μF,VT+=6.3 V,VT-=2.7 V,Cext=
0.01
μF,
R
ext
=
30
kΩ。
(1)分别计算vO1的周期及vO2的脉宽。
(2)根据计算结果画出vO1、vO2的波形。