數(shù)字電子技術(shù)第十章習(xí)題課

1、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題課習(xí)題課教學(xué)課件教學(xué)課件電子信息工程教研室電子信息工程教研室電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室2一、本章內(nèi)容一、本章內(nèi)容：矩形脈沖波形的施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路和多諧振蕩器這三種基本電路，555定時(shí)器和用它構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器三種應(yīng)用電路。二、本章要求二、本章要求：1了解矩形波脈沖波形的主要參數(shù)及脈沖產(chǎn)生及整形電路的分類。2掌握門電路組成的施密特觸發(fā)器的工作原理，參數(shù)計(jì)算應(yīng)用，熟悉集成施密特觸發(fā)器。3熟悉門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點(diǎn)、參數(shù)計(jì)算，了解集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。熟悉多諧振蕩器的工作特點(diǎn)、參數(shù)。4

2、4重點(diǎn)掌握重點(diǎn)掌握555555定時(shí)器的構(gòu)成及工作原理，重點(diǎn)掌握由定時(shí)器的構(gòu)成及工作原理，重點(diǎn)掌握由555555定時(shí)器組定時(shí)器組成三種脈沖電路（施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)觸發(fā)器和多諧振蕩器）的電路成三種脈沖電路（施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)觸發(fā)器和多諧振蕩器）的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、主要參數(shù)的計(jì)算。分析波形參數(shù)與電路參數(shù)之間的結(jié)構(gòu)、工作原理、主要參數(shù)的計(jì)算。分析波形參數(shù)與電路參數(shù)之間的關(guān)系。關(guān)系。電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室3例1. 555定時(shí)器接成施密特觸發(fā)器將555定時(shí)器的vI1（6腳）和vI2（2腳）連在一起作為信號(hào)的輸入端，即構(gòu)成施密特觸發(fā)器。如下圖（a）所示，簡記作“2、6一

3、搭”。該電路的電壓傳輸特性為一典型的反相輸出施密特觸發(fā)特性，如圖（b）所示。555定時(shí)器接成的施密特觸發(fā)器電路及其電壓傳輸特性45557623158vOvI+VCC0.01uF（a）（b）ttvIvo2VCC/3VCC/3用555定時(shí)器構(gòu)成施密特電路的工作波形0三、典型例題三、典型例題電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室4例例2 2555555定時(shí)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時(shí)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器將555定時(shí)器的vI2端（2引腳）作為觸發(fā)信號(hào)輸入端；并將（7引腳）與vI1（6引腳）連接，vI1向上經(jīng)電阻R接電源，向下對(duì)地接入電容C，即構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。如圖（a）所示，簡記“7、6一

4、搭，下C上R”。555定時(shí)器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及其工作波形（a）（b）vC tW3ln320ln)()0()(lnCCCCCCTHCCCRCVVVRCVVVVRCtw輸出脈沖寬度 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室5例例3 3555555定時(shí)器接成多諧振蕩器定時(shí)器接成多諧振蕩器將555定時(shí)器的vI2端（2引腳）和vI1（6引腳）連接在一起，下端對(duì)地接入電容C；上端經(jīng)R1、R2接電源構(gòu)成電容充電回路，同時(shí)經(jīng)R2對(duì)（7引腳）構(gòu)成電容放電回路。利用電容的充、放電的往復(fù)過程，輸出分別得到高、低電平的兩個(gè)交替出現(xiàn)的暫穩(wěn)態(tài)，因此可產(chǎn)生矩形波脈沖。如圖（a）所示，簡記“2、6一搭，下

5、C上2R”。vC555定時(shí)器接成的多諧振蕩器及其工作波形（a）（b）VCC/3vO2VCC/32ln)(211CRRT2ln22CRT 2ln)2(2121CRRTTT21212RRRRq輸出脈沖高電平時(shí)間：輸出脈沖低電平時(shí)間：輸出脈沖周期：占空比：電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室6 1 3VCC 2 3VCC 0 vI tDTHOUTVSSVCO0.01FvOvIVCC12345678VCC555 ab例4. 4. 555定時(shí)器組成的電路如圖（a）所示，（1）簡單分析下圖電路的工作原理，（2）該555定時(shí)器組成什么電路，（3）若輸入信號(hào)vI波形如圖（b）所示，畫出相

6、應(yīng)的輸出波形。電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室7電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室8vO例5. 在圖6.13所示的由555構(gòu)成的多諧振蕩器電路中，已知R1=1k，R2=8.2k，C=0.4uF。試求振蕩周期T，振蕩頻率f，占空比q。msuFkkCRRTTT8 . 44 . 0)2 . 821 (69. 02ln)2(2121Hz2088 . 411msTf%532 . 8212 . 8122121RRRRq解: 振蕩周期：振蕩頻率：占空比： 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室926VCCRDO5553vI2I1v84v7

7、VCCC150.01vCD1R2RWRRW1W2RF例6 圖中為一通過可變電阻RW實(shí)現(xiàn)占空比調(diào)節(jié)的多諧振蕩器，RW=RW1+RW2，試分析電路的工作原理，求振蕩頻率f和占空比q的表達(dá)式。2ln)(12ln)(112W1W22W11CRRRCRRRRTf占空比：W211W1RRRRRq電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室1020701202040120140t/ust/usvi1/Vvi2/VviVCC=5V0.1uF330vO（b）（a）例7 用555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路如圖所示，（1）計(jì)算暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間，確定b圖中哪個(gè)適合作輸入觸發(fā)信號(hào)，并畫出與其對(duì)應(yīng)的vC，vO的波形；

8、（2）確定該電路的穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間為多少?電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室11sRCtw3 .36101 . 03301 . 11 . 16sss7 .633 .36100解（1）輸入觸發(fā)脈沖的低電平時(shí)間應(yīng)小于單穩(wěn)態(tài)電路的暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間tW：兩信號(hào)中，vi1脈沖低電平持續(xù)時(shí)間大于暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間tW； vi2負(fù)脈沖低電平持續(xù)時(shí)間為：40us-20us=20us，小于tW，故只有vi2適合做輸入信號(hào)。波形圖見下圖，暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間tw為電容由0充電到2vcc/3（3.33V）所經(jīng)過的時(shí)間。（2）如圖波形所示，電路輸出低電平為穩(wěn)態(tài)，輸出高電平為暫穩(wěn)態(tài)。因此電路的穩(wěn)態(tài)時(shí)間T1為兩次相鄰的觸發(fā)脈

9、沖間的時(shí)間間隔與暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間tW之差。故電路的穩(wěn)態(tài)時(shí)間：T1=20701202040120140t/ust/ust/ust/usvi1/Vvi2/VvC/Vvo/V3.33V00T1tw電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室12例8 電路連接如圖所示。其中FCkRR01. 0,5 .71211、指出555（1），（2）分別構(gòu)成什么電路。2、畫出uc，uA和uo的波形。3、計(jì)算輸出電壓uo的周期T值。5VkukkuAC10010V1010CAuuV10解 1、定時(shí)器555（1）構(gòu)成多諧振蕩器，（2）構(gòu)成施密特觸發(fā)器。2、運(yùn)算放大電路構(gòu)成的是反相加法電路，而uC往復(fù)充、放電的電壓

10、范圍為CCCCVV3231即510V。D為理想二極管。電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室13圖6.2410V5V5VOOO因此uA電壓范圍為05V，且與uC變化方向相反。uA作為555（2）構(gòu)成的施密特觸發(fā)器的輸入信號(hào)，該施密特觸發(fā)器兩個(gè)閾值電壓分別求得為1.66V和3.33V，因此uA經(jīng)555（2）電路整形后得到矩形脈沖信號(hào)uo。uc，uA和uo的波形如下圖所示。3、msCRRT12ln)(21 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室14例9、畫出圖中uO的波形。CuO0V5V解：uO的波形圖。電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教

11、研室15TR2VO3VCC8Rd4GND1Vco5TH6DISC7555R1R2C0.01uF+5VVo1C11JQQ1KVo210k20k0.1uF例10、由555定時(shí)器構(gòu)成的電路如圖所示，(1)計(jì)算555定時(shí)器輸出電壓VO1的高電平時(shí)間T1，低電平時(shí)間T2，周期T及占空比q；（2）求觸發(fā)器輸出電壓VO2的周期T及占空比qmsuFkkCRRT07. 269. 01 . 0)2010(2ln) 21(1msuFkCRT38. 169. 01 . 0202ln22msTTT45. 3215320210201022121RRRRqmsTT9 . 6221q解：（1） Vo1高電平時(shí)間:低電平時(shí)間:

12、（2） ， 。電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室16kR101kR302題10.3： 在圖P10.3（a）所示的施密特觸發(fā)器電路中，已知，G1和G2為CMOS反相器，VDD=15。（1）試計(jì)算電路的正向閾值電壓、負(fù)向閾值電壓和回差電壓VT。（2）若將圖P10.2（b）給出的電壓信號(hào)加到P10.2（a）電路的輸入端，試畫出輸出電壓的波形。圖P10.3四、課后習(xí)題四、課后習(xí)題電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室17VVVRRVTHT1021530101121VVVRRVTHT521530101121VVVVTTT5解：(1) (2)電子與信息工程學(xué)院電

13、子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室18VVccVVVccVTT431832，VVVVTTT4VVVVVVCOTCOT5 . 2215，VVVVTTT5 . 2題10.19. 在圖10.5.2用555定時(shí)器接成的施密特觸發(fā)器電路中，試求：（1）當(dāng)VCC=12V 而且沒有外接控制電壓時(shí)，VT+、VT- 及VT值。（2）當(dāng)VCC=9V，外接控制電壓VCO=5V時(shí)，VT+、VT-、VT 各為多少。(2)解:(1)電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室19題10.22 在圖中所示的用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器電路中，若R1=R2 =5.1k， C=0.01F，VCC=12V，試

14、計(jì)算電路的振蕩頻率。解 ：T=T1+T2=（R1+2R2）C ln2 =（5.1+25.1）10310-80.7=106sf =1/T=9.43kHz電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室20題10.23. 圖P10.23是用555定時(shí)器構(gòu)成的壓控振蕩器，試求輸入控制電壓vI和和振蕩頻率之間的關(guān)系式。當(dāng)vI升高時(shí)頻率是升高還是降低？TTTCCTCCVVCRVVVVCRRTTTlnln)(22121I21 ,TITVV2ln21ln)(21121CRVVCRRTCCCC振蕩頻率下降變大升高時(shí)當(dāng),1T解：振蕩周期為將代入上式后得到電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室

15、電子教研室21題10.25 圖P10.25是用兩個(gè)555定時(shí)器接成的延遲報(bào)警器，當(dāng)開關(guān)S斷開后，經(jīng)過一定的延遲時(shí)間后揚(yáng)聲器開始發(fā)出聲音，如果在延遲時(shí)間內(nèi)S重新閉合，揚(yáng)聲器不會(huì)發(fā)出聲音，在圖中給定的參數(shù)下，試求延長時(shí)間的具體數(shù)值和揚(yáng)聲器的頻率，圖中的G1是CMOS反相器，輸出的高、低電平分別為VOH =12v，VOL=0v。電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室22解：圖P10.25中左邊一個(gè)555定時(shí)器接成了施密特觸發(fā)器，右邊一個(gè)555定時(shí)器接成了多諧振蕩器。當(dāng)開關(guān)S斷開后電容C充電，充至VT+=2VCC/3時(shí)，反相器G1輸出高電平，多諧振蕩器開始振蕩。故延遲時(shí)間為 sVV

16、ccVccRCtTd1181212ln1010101ln66kHzCRRf62. 92ln1001. 01015/12ln)2/(16321揚(yáng)聲器發(fā)聲頻率為電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室23題10.26. 圖P10.26是救護(hù)車揚(yáng)聲器發(fā)音電路。在圖中給出的電路參數(shù)下，試計(jì)算揚(yáng)聲器發(fā)出聲音的高、低音頻率以及高、低音的持續(xù)時(shí)間。當(dāng)VCC=12V時(shí)，555定時(shí)器輸出的高、低電平分別為11V和0.2V，輸出電阻小于100歐姆。電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研室24解 ：圖P6.32中兩個(gè)555定時(shí)器均接成了多諧振蕩器。（1）vo1的高電平持續(xù)時(shí)間為t H = (R1+R2 ) C1 ln2 = 1601031010 60.69s=1.1s這時(shí)vo2=11v。由圖A6.32可以用疊加定理計(jì)算出，加到右邊555定時(shí)器5腳上的電壓VCO=8.8V。因此，VT+=8.8V、VT-=4.4V。振蕩器的振蕩周期，亦即揚(yáng)聲器聲音的周期為2lnln252541CRVVVVCRRTTCCTCCs69. 01001. 0101008 . 8124 . 412ln1001. 0101106363HzTf611111 =1.6310-3s電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 電子教研室電子教研