数字电子技术基础 第四版 课后答案6

第六章 脉冲波形的产生和整形

[题6.1] 用施密特触发器能否寄存1位二值数据，说明理由。 [解] 不能，因为施密特触发器不具备记忆功能。

[题6.2] 在图P6.2（a）所示的施密特触发器电路中，已知R1?10k?，R2?30k?。G1和G2为CMOS反相器，VDD=15Ｖ。

（1）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。

（2）若将图P6.2（b）给出的电压信号加到P6.2（a）电路的输入端，试画出输出电压的波形。

［解］

?R1??10?15?VT???1?V??R?TH?1?30??2V?10V??2??(1)

?R1??10?15?VT???1?V??R?TH?1?30??2V?5V??2??

?VT?VT??VT??5V

(2)

见图A6.2。

［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。

?,则根据叠加定理得到 [解] 设反相器G1输入端电压为?IR2//R3R1//R3R1//R2?VCO??0R1?R2//R3R3?R1//R2R2?R1//R3

??VTH时，?I?VT?，因而得到 （1）在?I升高过程中?0?0。当升至?I?I???IVTH?VT?R2//R3R1//R2?VCOR1?R2//R3R3?R1//R2

??R1R1?R1R1//R2?R1?R2//R3??VT???VTH?VCO?VTH?1??????RVCO?RRR?R//RR//R32?3312?23??

??VTH时，?I?VT?，于是可得 （2）在?I降低过程中?0?VDD。当降至?IVTH?VT?R2//R3R1//R3R1//R2?VCO?VDDR1?R2//R3R3?R1//R2R2?R1//R3 ?R1//R3?R1?R2//R3R1//R2???V?V?VCODD?THR3?R1//R2R2?R1//R3???R2//R3VT?

?R1R1?R1?VTH??1?R?R???RVCO32?3? RR?VT?VT??VT??21VTH?1VDDR2R2（3） （与VCO无关）

根据以上分析可知，当Vco变小时，VT+ 和VT- 均增大，但回差电压△VT不变。

[题6.4] 在图P6.4施密特触发器电路中，若G1和G2为74LS系列与非门和反相器它们的阈值电压VTH=1.1V，R1=1KΩ，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。

?O?1，?O?0。 [解] （1）?I?0, ?I??υI增加，υIˊ也增加，当υ

R2(?I?VD)R1?R2

I = VT+ 时，υIˊ=VTH =1.1V，即

VTH?R2(VT??VD)R1?R2

所以

VT??R1?R21?2VTH?VD??1.1?0.7?2.35VR22

，?O?0，?O?1 （2）?I?1υ

I 减小，D

截止，υIˊ≈υO =1，当υI = VT- = VTH时，

?O?1，?O?0

V 所以 VT??VTH?1.1?VT?R11VTH?VD??1.1?0.7?1.25VR22

[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。

[解] 设门的阈值电压为VTH，二极管导通电压为VD，当输入电压为υI = 0时，D导通，G2输入υIˊ为“0”，υ0为高电平，G3输出为1，所以?0为低电平；

随着υI增大，当υI ≥ VTH（υIˊ> VTH ），G3输出为0，使?0为高电平，此时G2输入均为1，所以υ0变为低电平。若υI 继续增大，υ0不会发生变化。若将υI从高电位逐渐减小，则只有使G1输入电压υIˊ小于VTH时，υI才会又变为高电平，而此时υI < VTH-VD，因而电压传输特性如图A6.5所示。

[题6.6] 在图P6.6的整形电路中，试画出输出电压υ0的波形。输入电压υI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。

[解] 稳态时，υIˊ=1，υO=0，当υI上跳，经RC微分电路υIˊ亦上跳，之后回到稳态；当υI下跳，υIˊ亦下跳（υO上跳为1），之后回到稳态，当υIˊ≥ VT+时，υO回0。如图A6.6所示。

[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。

?）随?1脉冲的幅度变化和下降的好坏而[解] 由于反相器输入端电压（图A6.6中的?1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6.8] 在图6.3.1给出的微分数型单稳态触发器电路中,已知R?51k?，

C?0.01?F，电源电压VDD=10V，试求在触发信号作用下输出脉冲的宽度和幅度。

[解] 根据式（6.3.2）、式（6.3.3），得到输出脉冲的宽度 TW=RC ln2 = 51×103×0.01×10-6×0.69s = 0.35ms 输出脉冲幅度

Vm = VOH －VOL≈VDD=10V

[题6.9] 图P6.9是用TTL门电路接成的微分型单稳态触发器，其中R d 阻值足够大，保证稳态时υA为高电平。R的阻值很小，保证稳态时υI 2为低电平，试分析该电路在给定触发信号υI作用下的工作过程，画出υA、υO1、υI 2和υO的电压波形，C d 的电容量很小，它与R d组成微分电路。

[解]

（1）根据TTL电路的输入负载特性，由于R d足够大，所以稳态时υA = VTH，相当于高电平；由于R的阻值很小，所以稳态时υI 2为低电平（≈0）；因此稳态时υO =“1”，υ

。 O1=“0”

（2）υI 下跳，υA 下跳，υO1上升，υI 2上升，υO 下跳，由于C d很小，微分后υA

很快回到VTH电平，而υO的低电平封锁了G1，使υO1继续保持高电平，它对C充电，使υC增加，υI 2减小，当υI 2≤VTH时，υO 上跳为高电平，υO1下跳，υI 2下跳，之后C放电，使υI 2回到稳态“0”，暂稳态结束。

（3）υI 上跳，υA 上跳（＞VTH），后面的电路不动作，经微分后，υA很快回到稳态。 （4）对应于υI的每一次下跳，υO输出固定宽度为t w的负脉冲。 各点波形如图A6.9所示。

[题6.10] 在图P6.9中，若G1、G2为TTL门电路，它们的VOH=3.2V，VOL=0V，VTH =1.3V，R=0.3kΩ，C=0.01μF，试求电路输出负脉冲的宽度t w。

解：因为R=0.3kΩ，由TTL门电路输入负载特性知，稳态时υI 2≈0.3V。电路各点波形及幅值如图A6.10所示。电路输出负脉冲的宽度t w 即由VIH（t0时刻）下降到VTH（t1时刻）所需时间。

根据电路暂态三要素法 ?I2(t)??I2(?)?[?I2(0?)??I2(?)]e 其中

υI 2(∞) = 0V，υI 2(0+) = VIH = 0.3+（3.2–0）=3.5V，τ=RC=300×10-8=3μs

t??VTH∴

[题6.11] 在图6.3.5的积分型单稳态触发器电路中，若G1和G2为74LS系列门电路，

它们的VOH?3.4V，VOL≈0，VTH =1.1V，R =1 k?，C=0.01?F，试求在触发信号作用下输出负脉冲的宽度。设触发脉冲的宽度大于输出脉冲的宽度。

[解] 设门电路输出低电平V O L≈0，输出电阻RO小，可以忽略，则得到

tW?RCln?I2(0?)?3?ln3.5?3 ?s1.3

TW?RCln[题6.12] 图P6.12是用两个集成电路单稳态触发电器74121所组成的脉冲变换电路，外接电阻和外接电容的参数如图中所示。试计算在输入触发信号?I作用下?01、?02输出脉冲的宽度，并画出与?I波形相对应的?01、?02的电压波形。?I的波形如图中所示。

VOH3.4?1?103?0.01?10?6lns?11.3?sRTH1.1

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