图P63是用CMOS反相器接成的压控施密特触发器电路-7页文档资料

[题6.3] 图P6.3是用CMOS反相器接成的压控施密特触发器电路，试分析它的转换电平VT+、VT- 以及回差电压△VT与控制电压VCO的关系。

/

[解] 设反相器G1输入端电压为V1，则根据叠加定理得到

vI?VT?，（1） 在vI升高过程中vO=0。当升至v?I?VTH时，

因

而

得

到

图P6.3

（2） 在vI降低过程中v0?VDD。当v?I?VTH时，

vI?VT?，于是可得

（3）?VT?VT??VT??2R1RRVTH?1VDD（与VCO无关） 2R2[题6.4] 在图6.2.3的施密特触发器电路中，若G1和G2为74LS系列与非门和反相器，他

们的阈值电压VTH=1.2V，R1=1KΩ,R2=2KΩ，二极管的导通压降VD=0.7V，试计算电路的正向阈值电压VT+、负向阈值电压VT-和回差电压△VT。 [解]

[题6.5] 图P6.5是具有电平偏移二极管的施密特触发器电路，试分析它的工作原理，并画出 电压传输特性。G1、G2、G3均为TTL电路。

VO

0 VTH图-VD V P6.5 TH

VI

A6.5

[解] 设门电路的阈值电压为VTH，二极管的导通

压降为VD。则输入电压vI?0时，门G2输出高电平，

vO?1、vO?0。

在vI升高的过程中，当vI?VTH时，门G3输出低电平，使v0变成高电平而vO变为低电平，即vO=0、vO=1。所以VT+=VTH。

在vI降低过程中，当vI≤VTH-VD时，门G2的输出变为高电平，而此时门G3输出已经是高电平，所以门G1输出变为低电平，电路变为vO=1、v0=0的状态。因此电路的VT-=VTH-VD。电压传输特性如图A6.5。

[题6.6] 在图P6.6的整形电路中，试画出输出电压vO的波形。输入电压vI的波形如图中所示，假定它的低电平持续时间比R、C电路的时间常数大得多。

vI

0 0 图P6.6 t vO 0 t

第 1 页 t

图 图A6.6 [解] 见图A6.6。图中的v?I为反相器输入端的电压波形。

[题6.7] 能否用图P6.6中的电路作单稳态触发器使用？试说明理由。

[解] 由于反相器输入端电压（图A6.6中的v?I）随vI脉冲的幅度变化和下降沿的好坏而改变，所以严格地讲，这不是一个单稳态触发器电路。只有在输入脉冲的幅度和下降沿不变的情况下，才可以产生固定宽度的输出脉冲。

[题6.10] 在图P6.9的微分型单稳态触发器电路中，若G1和G2为74系列TTL门电路，它们的VOH=3.2V，VOL=1.3V，R=0.3KΩ，C=0.01μF，试计算电路输出负脉冲的宽度。 [解] 由图A6.9可见，输出脉冲宽度等于v12从电容开始充电到降至VTH的一段时间。电容充电的回路如图A6.10所示。忽略门G2的输出电阻R0及门G1高电平输入电流，则充电回路可简化为R和C串联的简单回路。v12从VOH（电容开始充电瞬时的v12值）下降至VTH的时间（也就是输出脉冲的宽度）为

图A6.10

[题6.13] 在图6.4.1所示的对称式多谐振荡器电路中，若RF1=RF2=1KΩ，C1=C2=0.1μF， G1和G2为74LS04（六反相器）中的两个反相器，G1和G2的VOH=3.4V，VTH=1.1V，VIK=-1.5V，R1=20KΩ，求电路的振荡频率。

[解] 根据式（6.4.5）可知，振荡周期为 其中 RE?故得到

振荡频率为 f?R1RF20?1?k??0.95k?

R1?RF20?11?7.04kHz T[题6.14] 图P6.14是用CMOS反相器组成的对 式多谐振荡器。若RF1=RF2=10KΩ，C1=C2=0.01μF， RP1=RP2=33KΩ，试求电路的振荡频率，并画出v11、

图P6.14

[解] 在RP1、RP2足够大的条件下，反相器的输入端电流可以忽略不计。在电路参数对称的情况下，电容的充电时间和放电时间相等，据此画出的各点电压波形如图A6.14（a）所示。图A6.14（b）是电容充、放电的等效电路。由等效电路求得振荡周期为 故得振荡频率为 f?v01、v12、v02各点的电压波形。

v 110

t 0

0 t

1?VDD C1充电的 C2放电的

0 2t

[题6.15] 在图6.4.6非对称式多谐振荡器电路中，若G1、等效电路G2为CMOS 反相器，等效电路RF=9.1K Ω，

1?4.55kHz T3VDD 2t

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C=0.001μF，RP =100KΩ，VDD=5V，VTH=2.5V，试计算电路的振荡频率。 [解] 振荡频率为

[题6.16] 如果将图6.4.6非对称式多谐振荡器中的G1和G2改用TTL反相器，并将RP短路，试画出电容C充、放电时的等效电路，并求出计算电路振荡频率的公式。

[解] 根据电路工作原理得到v11的波形如图A6.16（a）所示。电容C放电（指v11下降的过程）的回路如图A6.16（b），电容充电（指v11上升的过程）的回路如图A6.16（c）。由此求得电容放电时间T1和充电时间T2分别为 其中 RE?RR1(VCC?VBE?VOH)

R?R1在R1>>R的条件下，RE≈R，VE≈VOH，这时可得到周期的近似计算公式 T?T1?T2?RClnVTH?VOHVOH?VIK?

VTHVOH?VTH VTH v11 （a） (b) VTH+VOH

C t 0 VCC -VIK

T T1 R2 1 （C） V OH [题6.17] 图P6.17是用反相器接成荡器电路。某同学在用示波器观察输出图A6.16

的环行振电压vO的波形时发现，取n=3和n=5所测得的脉冲频率几乎相等，试分析其原因。 [解] 当示波器的输入电容和接线电容所造成的延迟时间远大于每个门电路本身的传输延迟时间时，就会导致这种结果。 [题6.18] 在图6.4.12（b）的环行振荡器电路中，试说明：

（1）R、C、RS各起什么作用？

（2）为降低电路的振荡频率可以调节哪些电路参数？是加大还是减小？ （3）R的最大值有无限制？

[解] （1）R和C用于增加门G2到G3间的传输延迟时间，RS是门G3的输入端限流保护电阻。 （2）加大R或加大C。

（3）根据反相器的输入端负载特性可知，R不能过大。否则由于R和RS上的压降过大，当v02为低电平时v13将被抬高到逻辑1电平。

[题6.19] 在图6.4.12（b）所示的环行振荡器电路中，若给定R=200Ω，RS=100Ω，C=0.01μF，G1、G2和G3为74系列TTL门电路（VOH=3V，VOL≈0，VTH=1.3V），试计算电路的振荡频率。 [解] 根据式（6.4.18）得到

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振荡频率为 f?1?227kHz T[题6.21] 图P6.21是用LM566接成的压控振荡器（原理图见图6.4.21）。给定REXT=10KΩ，CEXT=0.01μF，VCC=12V，试求输入控制电压vI在9～12V范围内变化时，输出脉冲v02频率变

+12V 化范围有多大？

8 [解] 由式（6.4.22）知，振荡频率为 10kΩ Rext VCC 4 Rext vO1 2(VCC?vI)2(12?vI)6 VO1 f?? 5 vI REXTCEXTVCC10?103?0.01?10?6?12VI 3 vO2 VO2 7 Cext 当vI=9V时，代入上式得到f=5kHz。 GND 0.01μF Cext 1 当vI=12V时，f=0。

[题6.22] 上题中若输出矩形脉冲的高、低电平分别为 图P6.21 11V和5V，试问用什么办法能把它的高、低电平变换为5V和0.1V？

[解] 可采用图A6.22所示的方法。在图（a）电路中，电路参数的配合应保证vI=5V时三极管T截止，vI=11V时T饱和导通。

在图（b）电路中，稳压管的工作电压取略大于5V，并应保证vI=11V时R2上的电压高于OC门的阈值电压。 +5V +5V RL

D ZRC

1 vO vI vO

vI T RI

R1 R R2 2 -VEE（a） (b)

VCC=10V 图A6.22

[题6.23] 图P6.23是用LM331接成的温 RU 8 度/频率变换器。其中RL是热敏电阻，它的 1 22KΩ 3 0.1μF 6 阻值和温度的关系为RL=R0（1-αΔT）。R0为 vO CL RT 7 LM331 t=25℃时的阻值，α为温度系数，ΔT为 t° 2 5 6.8kΩ RL 偏离基准温度（25℃）的温度增量。若给 CT RS 定R0=100KΩ，α=0.05，其他元件参数如 4 0.01μF 8.2kΩ 图中所标注，试求：

（1）t=25℃时的初始振荡频率。 图P6.23 （2）温度每变化1℃振荡 改变多少？

[解] （1）根据式（6.4.27）可求出t=25℃时的振荡频率f0。因为vI=VREF，固得 （3） 由式（6.4.27）得出

在温度为25℃附近（ΔT很小）时，上式可近似为： 即在25℃附近每升高1℃频率增加55Hz。

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