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

Iv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

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。

8-4

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

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。

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

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。