习题八答案
- 格式：doc
- 大小：1.78 MB
- 文档页数：12
voRCSE+_ 第8章 脉冲波形的产生与整形
8.1 解题指导
例8-1 一阶RC电路分析法
一阶RC电路如图8-1所示。已知电路参数如下：E=3.6V，R=500Ω，C=0.047μF。若在t=0时将开关S合上，经过多少时间后vo端的电压为1.4V？
解：利用三要素公式求解 tooooevvvtv)0()()()(，
τ=RC，6.3)0(ovV，0)(ovV。在t=T时刻，设vo端的电压降到1.4V，代入上面的三要素公式，得到
图8-1
RCTe6.3004.1，解得时间 T=0.94RC，将R，C值代入得 T=22.2μs
例8-2 555定时器构成的施密特触发器VCC=5V。该施密特触发器的ΔVT一定等于35V
31VCC的说法对吗？为什么？
解：ΔVT一定等于35V的说法是不对的。因为，只有555定时器的电压控制端不加控制电压时，才有,32CCTVV,31CCTVVCCCCCCTTT313132VVVVVV。在电压控制端加上电压之后，ΔVT将会改变。
8.2 习题解答
8-1 由555定时器接成单稳态触发器，如图8-2所示，VCC=5V，R=10kΩ，C=1μF，试计算其输出脉冲宽度TW。
题8-1解：由单稳态触发器输出脉冲宽度TW的公式可求出其值大小：
TW = 1.1RC = 1.1×10×103×300×10-12
= 3.3×106s =3.3μs
8-2 由555定时器接成多谐振荡器，如图8-3所示，VCC=5V，R1=10kΩ，R2=2kΩ，C=0.1μF，计算输出矩形波的频率及占空比。
题8-2解：由多谐振荡器的计算公式得： 图8-2 题8-1的电路图
tw1=0.7(R1+R2)C=0.7×(10+2)×103×470×10-12=3.948μs
tw2=0.7R2C=0.7×2×103×470×10-12=0.658μs
T=tw2+tw1=0.7(R1+2R2)C=4.606μs
857.07614122)2(7.0)(7.021212121RRRRCRRCRRq 0.01μF5G555R13584612VCCvO4.55μF1M?7C1vI8-3 已知555定时器的6端和2端连接在一起作为输入端A，4端作为输入端B，3端为输出端F，如图8-4（a）所示。vA、vB输入波形如图8-4（b）所示，试画出输出端vF的波形。
题8-3解：图8-4(a)中555定时器的接法为施密特触发器vB=0时，vo=vF=0。vB=5V时，构成施密特触发器的非门。vA为矩形波，所以AFvv，波形如图8-5所示。
图8-3 题8-2电路图
123468FvFVCC+5VAvABvBvAvB0V0V5V5V(b)(a)555
图8-4 题8-3的电路及输入波形图
图8-5 题8-3波形图
8-4 一过压监视电路如图8-6所示。试说明当监视电压vx超过一定值时，发光二极管D将发 出闪烁的信号。（提 示：当三极管T饱和导通时，555的1端可以认为处于地电位。）
题8-4解：555、R1、R2、C构成多谐振荡器。但只有T导通时，1脚才接地，多谐振荡器才振荡，发光二极管才发光，否则555不工作，发光二极管不发光。
当vx超过某一值时，稳压管导通，使晶体管T导通，从而555定时器的1脚接地，多谐振荡器振荡，使二极管发出闪烁的光。否则发光二极管不亮。
8-5 用555定时器，设计一个回差电压为△V=2V的施密特触发器。
题8-5解：555定时器构成施密特触发器的电路是一定的，6脚和2脚接到一起作为输入端。此时选择VCC=6V，根据CCT32VV，CCT31VV，
V2631632TTTVVV
满足题目要求。 vF vB vA
0.01μF555R1R235846127CVCCvOvC
10kΩ100kΩ10kΩ100Ω510Ω0.01μF20μFTDR3R1R2C12364785555VCCvx
图8-6 题8-4电路图
8-6 图8-7所示逻辑电路，试分析其逻辑功能，并定性地画出工作波形图。并讨论R1、R2阻值大小对该电路的逻辑功能有何影响？
Q&G1G2R2R1v1D1Qv1'图8-7 题8-6电路图&v1G11μF4kΩ1G2vo图8-9 题8-7电路图
题8-6解：要想使两个与非门构成正反馈，与非门必须工作在电压传输特性的转折段。对于T1000、T2000、T3000系列与非门，R2的取值只能在1kΩ左右。
当vI增加到使门G1两输入端都达到1.4V以上时，Q=0，Q=1。vI减小到1.4V时，Q=1，Q=0，可见，门G1两输入端均达到1.4V时的vI为VT+，而VT－=1.4V。'Iv=1.4V时，
'IDRI1vVvv，V4.1D121OLDI'IVRRRVVvv，此时的vI，即为VT+。
波形如图8-8所示。 00vIvott（Q）VT+VT—
图8-8 题8-6波形图
8-7 图8-9所示逻辑电路，有什么逻辑功能？为什么？
题8-7解：该电路为与非门构成的微分型单稳态触发器。
稳态时，vI=1，G1=0，vo=1；
暂稳态，；）（0值1.4V上跳并大于10ITI21IvVvGv
在暂稳态期间，1到(OTI2I2CvVvvv时充电）。此时vI早已为高电平，则G1又开始导通，即电路自动回到恢复到正常的低电平下跳为负值I2I2O1放电0vCvv稳态，
vo=1。
波形如图8-10所示：
0t0vot0t0tvI2vo1vIVTTW
图8-10 题8-7波形图
8-8 分别分析图8-11（a）、（b）有什么逻辑功能？并画出其工作波形图，图（b）的vI波形由读者给出。 图8-13 题8-9电路图CVDD≥1RRCvo1图8-11 题8-8电路图11CDvovIVCC≥1vovIvo1v12G1G2(a)(b)
题8-8解：（a）图的功能为多谐振荡器；（b）图的功能为脉冲延时电路。波形图如图8-12（a），（b）所示。
00vCvottVT+VT—
图8-12（a） 题图8-8（a）波形图
对于图8-11（b）图，当vI=1时，vo1=0，D导通，则vc=0（此时电容不能充电），引起vo=1；若vI=0时，vo1=1，D截止，电容被充电，vc升高，到vc≥VT+时，vo=0。此时，vI已经恢复等于1，则vo1=0，电容放电，到vc≤VT-时，vo恢复为1。
00vIvott0vCtVT+VT—
图8-12（b）题图8-8（b）波形图 8-9 分析图8-13CMOS积分型单稳态触发器，并画出输出vo对vI的波形图。
题8-9解：当vI=0时，vo1=1，则vI2=0，vo=1。此时vo处于暂稳态。随着电源对电容的充电，vI2逐渐升高，当vI2≥VT时，vo=0，又回到稳态。vI=1时，vo=0，处于稳态。无论时间常数τ（=RC）是大是小，暂稳态时间总比输入脉冲宽度要窄。波形如图8-14所示。
00vCvottVT0vIt
图8-14 题图8-9波形图
8-10 已知图8-15的输入vI的波形，试画出vo的波形，此电路有何功能？
题8-10解：此电路功能为脉冲整形（变窄）电路。
波形如图8-16所示。
RCvo1图8-15 题8-10电路图及波形图vAvIvI
VT+VT-vIvo
图8-16 题图8-10波形图 8-11 试用555定时器设计一个振荡频率为20kHz，占空比q=1/4的多谐振荡器。
题8-11解：采用占空比可调的多谐振荡器电路。电路图略。
122113 41RRRRRq
f=20kHz=20×103Hz， T=1/f=50×10-6s， 取C=0.1μF，
根据T=0.7（R1+R2）C，得R1=180Ω，R2=3R1=540Ω。
8-12 试用555定时器设计一个脉冲电路。该电路振荡20s停止10s，然后再振荡20s停止10s，并如此循环。该电路输出脉冲的振荡周期T为1s，占空比q=1/2。电容C的容量一律选取10μF。
题8-12解：要想使该多谐振荡器振荡20s之后停振10s，并如此循环下去，就得利用复位端，在R端加控制信号。即在R端加20s高电平，接着再加10s低电平。因此，选用两个555定时器分别构成两个多谐振荡器，第一个振荡器选用固定占空比的电路，第二振荡器选用占空比可调的电路。电路图如图8-17所示。其中，电路参数计算可得：
根据题意，有,10 ,21 ,1 ,30 ,322111FCCqsTsTq根据
32221211RRRRq ，算得 R1=R2
再由 T=0.7（R1+2R2）C=0.7×3R1×10×10-6=30s，得R1=R2=1.4MΩ
再根据21433RRRq，得R3=R4
由 T2=0.7（R3+R4）C=0.7×2R3×10×10-6=1s， 得R3=R4=71.4kΩ
0.01μF555R1R235846120.01μF55535846125VvO(2)R371.4kΩ7R4C210μF(1)RR1.4MΩ7C110μF71.4kΩ1.4MΩVCC
图8-17 题8-12电路图
8-13 某电路vI与vo关系如图8-18所示，试用555定时器、逻辑门等器件设计该电路。
5S3S5S3S图8-18 题8-13波形图vIvo
题8-13解：由波形看出该电路应是一个具有延时输出的单稳态触发器。应设计两个单稳，其中，TW1=5s的单稳起延时作用；TW2=3s的单稳起定时作用。
根据 TW=1.1RC，现选R1=R2=1MΩ，代入上式中便可求出
FFC55.41055.4101.15661， C2=2.73μF。
因为555定时器构成的单稳态触发器需要用负的窄脉冲触发，即使将vo1取非，得到负脉冲，但TW1=5s大于TW2=3s，也不能接到555定时器低触发端。解决办法是在二个单稳之间加一微分电路，而且微分电路的时间常数R3C3要远小于TW2，为此，取R3=100kΩ，C3=1μF，
则sCR1.0333。工作波形如图8-19（a）所示。
电路图如图8-19（b）所示。
5S3S5S3SvIvovI2vo1
图8-19（a）题8-13工作波形图
8-14 由555定时器和三极管等构成的电路如图8-20（a）所示。已知R1=5kΩ，R2=10kΩ，RE=5kΩ，C=0.022μF，三极管的β=60，VBE=0.7V，外加触发信号如图8-20（b）所示。
1.可否用TW=1.1RC计算该电路的输出脉冲宽度？为什么？
