第八章 脉冲波形的产生和变换试题及答案
脉冲信号的产生与转换
数字电子技术基础第一节预备知识RC电路在脉冲+V +充电放电+V DD+V充电+V第二节单稳态触发器（1）电路有一个稳态和一个暂稳态。
（2）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。
（3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。
暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。
112. 加负触发脉冲电路翻转为暂稳态 当t =t 1时，u I 产生负跳变，使u 01由低电平跳变为高电平， 由于电容两端电压u C 不能突变，因而使u R 产生同样的正跳变，G 2的输出u 02从高电平变为低电平，这是一个强列正反馈过程： 1 0 ► 0 ► 1 正反馈过程： u I ↓→u 01↑→u R ↑→u 02↓ ┗ ━ ━ ━ ━┛ 结果使得电路迅速进入G1门关闭、G2门打开的暂稳状态。
暂稳状态3. 电路自动返回稳态 电路在暂稳态期间，u 01为高电平，经R 到地不断对电容充电，使u C 按指数规律上升，u R 按指数规律下降，当u R 下降到G 2门的阈值电压时，电路将产生下列的正反馈过程： 1 1 ► 0正反馈过程：C 充电→u C ↑→u R ↓→u 02↑→u 01↓ ┗━━━━━┛ 结果使得电路自动返回到G 1打开、G 2关闭的稳态。
暂稳态的持续时间，即输出脉冲宽度t w 与充电时间常数RC 的大小有关，RC 越大，t W 越宽。
脉冲宽度：t W ≈0.7RC1 1t re =(3～5)RC fmax =1/（t w+t re）三、单稳态触发器的应用单稳态触发器在数字电路中一般用于整形（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）、定时（产生一定宽度的矩形波）、以及延时（把输入信号延迟一定时间后输出）等。
数字电子技术基础习题第三节多谐振荡器1. 第一暂稳态及其自动翻转的过程 假定在接通电源的瞬间，电路最初处于G 1关闭、G 2打开状态（设这时为电路的第一暂稳态），即u 01=1，u 02=0。
第八章-脉冲波形的产生和变换试题及答案
第八章脉冲波形的产生和变换一、填空题1。
(10-1中）矩形脉冲的获取方法通常有两种:一种是________________；另一种是________________________。
2。
（10-1易）占空比是_________与_______的比值.3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是（a。
T T L,b。
C M O S）产品,为7555的是（a.T T L,b。
C M O S）产品。
4．（10-3中）施密特触发器具有现象；单稳触发器只有个稳定状态。
5．（易,中）常见的脉冲产生电路有,常见的脉冲整形电路有、。
6．（中)为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入.7.（10-3易）在数字系统中,单稳态触发器一般用于______、______、______等.8。
（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。
9.（10-2易)多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态,故又称为________。
10。
（10—2中）由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式，但它们均具有如下共同特点：首先，电路中含有________，如门电路、电压比较器、BJT 等.这些器件主要用来产生________；其次，具有________，将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，以获得所需要的振荡频率.在许多实用电路中，反馈网络兼有_____作用.11。
（10—3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。
外加触发信号，电路由_____翻转到_____。
电容充电时,电路由______自动返回至______。
二、选择题1．(10-2中）下面是脉冲整形电路的是( ).A.多谐振荡器B.J K触发器C。
施密特触发器 D.D触发器2．（10—2中）多谐振荡器可产生（）.A.正弦波B。
脉冲波形的产生与变换
脉冲波形的产生与变换脉冲信号是数字电路中最常用的工作信号。
脉冲信号的获得经常采用两种方法：一是利用振荡电路直接产生所需的矩形脉冲。
这一类电路称为多谐振荡电路或多谐振荡器；二是利用整形电路,将已有的脉冲信号变换为所需要的矩形脉冲。
这一类电路包括单稳态触发器和施密特触发器。
这些脉冲单元电路可以由集成逻辑门构成,也可以用集成定时器构成。
下面先来介绍由集成门构成的脉冲信号产生和整形电路。
9.1 多谐振荡器自激多谐振荡器是在接通电源以后,不需外加输入信号,就能自动地产生矩形脉冲波。
由于矩形波中除基波外,还含有丰富的高次谐波,所以习惯上又把矩形波振荡器叫做多谐振荡器。
多谐振荡器通常由门电路和基本的RC电路组成。
多谐振荡器一旦振荡起来后,电路没有稳态,只有两个暂稳态,它们在作交替变化,输出矩形波脉冲信号,因此它又被称作无稳态电路。
9.1.1门电路组成的多谐振荡器多谐振荡器常由TTL门电路和CMOS门电路组成。
由于TTL门电路的速度比CMOS门电路的速度快, 故TTL门电路适用于构成频率较高的多谐振荡器,而CMOS门电路适用于构成频率较低的多谐振荡器。
(1)由TTL门电路组成的多谐振荡器由TTL门电路组成的多谐振荡器有两种形式：一是由奇数个非门组成的简单环形多谐振荡器；二是由非门和RC延迟电路组成的改进环形多谐振荡器。
①简单环形多谐振荡器uo(a) (b)图9－1 由非门构成的简单环形多谐振荡器把奇数个非门首尾相接成环状,就组成了简单环形多谐振荡器。
图9－1（ａ）为由三个非门构成的多谐振荡器。
若uo的某个随机状态为高电平,经过三级倒相后,uo跳转为低电平,考虑到传输门电路的平均延迟时间tpd,uo输出信号的周期为6tpd。
图9－1（ｂ）为各点波形图。
简单环形多谐振荡器的振荡周期取决于tpd,此值较小且不可调,所以,产生的脉冲信号频率较高且无法控制,因而没有实用价值。
改进方法是通过附加一个RC延迟电路,不仅可以降低振荡频率,并能通过参数 R、C控制振荡频率。
脉冲波形的产生与整形详解
④CMOS型555在传输过渡时间里产生的尖 峰电流小，仅为2~3mA；而双极型555的尖峰电 流高达300~400mA。 ⑤CMOS型555的输人阻抗比双极型的要高 出几个数量级，高达1010Ω。 ⑥CMOS型555的驱动能力差，输出电流仅 为1~3mA，而双极型的输出驱动电流可达200mA.
一般说来，在要求定时长、功耗小、负载轻的场 合宜选用CMOS型555；而在负载重、要求驱动电流 大、电压高的场合，宜选用双极型的555。
二、用门电路组成的施密特触发器
将两级反相器串接起来，同时通过分压电阻把输出端的 电压反馈到输入端，就构成了施密特触发器电路。 CMOS门，阈值电压
1 VTH VDD，且R1 R2 2
R2
vI
R1
1
v O1
1 G2
vO
' vO
v 'I
G1
6.3.3 用CMOS反相器构成的施密特触发器
6.3.4 图6.3.3电路的电压传输特性 (a)同相输出 (b)反相输出
单稳态触发器
单稳态触发器的工作特性具有如下的显著特点： （1）电路在无外加触发信号作用期间，处于稳态； （2）在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳 态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动返回 稳态； （3）暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数 （阈值电压及外接R、C），与触发脉冲的宽度和 幅度无关。
§6.3
施密特触发器
Schmitt Trigger
施密特触发器（电路）是一种特殊的双稳态时序 电路，与一般双稳态电路比较，它具有两个明显的特点： 1.施密特触发器是一种优良的波形整形电路， 只要输入信号电平达到触发电平，输出信号就会从一 个稳态转变到另一个稳态，且通过电路内部的正反馈 过程可使输出电压的波形变得很陡。 2.对正向和负向增长的输入信号，电路有不同 的阈值电平，这是施密特触发器的滞后特性或回差特 性，提高了干扰能力，可有效滤除噪声。
数字电路答案第八章
第八章脉冲产生与整形在时序电路中，常常需要用到不同幅度、宽度以及具有陡峭边沿的脉冲信号。
事实上，数字系统几乎离不开脉冲信号。
获取这些脉冲信号的方法通常有两种：直接产生或者利用已有信号变换得到。
本章主要讨论常用的脉冲产生和整形电路的结构、工作原理、性能分析等，常见的脉冲电路有：单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器。
第一节基本知识、重点与难点一、基本知识（一）常用脉冲产生和整形电路1. 施密特触发器（1）电路特点施密特触发器是常用的脉冲变换和脉冲整形电路。
电路主要有两个特点：一是施密特触发器是电平型触发电路；二是施密特触发器电压传输特性具有回差特性，或称滞回特性。
输入信号在低电平上升过程中，电路输出状态发生转换时对应的输入电平称为正向阈值电压U T+，输入信号在高电平下降过程中，电路状态转换对应的输入电平称为负向阈值电压U T－，U T+与U T－的差值称为回差电压ΔU T。
（2）电路构成及参数施密特触发器有多种构成方式，如：门电路构成、集成施密特触发器、555定时器构成。
主要电路参数：正向阈值电压U T+、负向阈值电压U T－和回差电压ΔU T。
（3）电路应用施密特触发器主要应用范围：波形变换、波形整形和幅度鉴别等。
2. 单稳态触发器（1）电路特点单稳态触发器特点如下：①单稳态触发器有稳态和暂稳态两个不同的工作状态；②在外加触发信号的作用下，触发器可以从稳态翻转到暂稳态，暂稳态维持一段时间，自动返回原稳态；③暂稳态维持时间的长短取决于电路参数R和C。
（2）电路构成及参数单稳态触发器有多种构成方式，如：门电路构成的积分型单稳态触发器、门电路构成的微分型单稳态触发器、集成单稳态触发器、555定时器构成的单稳态触发器等。
主要电路参数：暂稳态的维持时间t w、恢复时间t re 、分辨时间t d、输出脉冲幅度U m。
（3）电路应用单稳态触发器主要应用范围：定时、延时、脉冲波形整形等。
3. 多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡器，接通电源后，就可以自动产生矩形脉冲，是数字系统中产生脉冲信号的主要电路。
波形产生电路与变换电路
F
可分解为： A F 1
称为振幅平衡条件。 （n = 0 , 1, 2, …)
A F 2n
称为相位平衡条件。
第八章 波形产生电路与变换电路
说明：对相位平衡条件：
A F (o i ) (F o ) F i
FU 即有： Z U Z U Z [F 1]e
1 F 2R 2 T 2T1 2 ln 2RC ln(1 ) 1 F R3
第八章 波形产生电路与变换电路
1 F 2R 2 T 2T1 2 ln 2RC ln(1 ) 1 F R3 1 1 则： f T 2R 2 2RC ln(1 ) R3
即：反馈电压与原输入电压的相位差，也就是信号通过基本放 大器、反馈网络的总相移。所以相位平衡条件就是反馈电压和原输 入电压要同相位，即为正反馈。判断的方法就是瞬时极性法。只有 这两个条件同时满足时，电路才能维持自激振荡。振幅平衡条件可 以通过对电路参数的调节容易满足，所以相位平衡条件是电路能否 产生振荡的关键。 3、自激振荡的建立和起振条件： （1）自激振荡的建立：实际上，振荡器在开始起振时不需要信 号源，靠电路中电路接通时的电扰动，这种电扰动中存在着丰富的 成份，包含频率为fo 正弦信号。 （2）选频网络：为了使频率为fo 正弦信号放大—反馈—再放 大——输出，振荡器中还必须有一个选频网络。
图 8 - 12ICL8038管脚图(顶视图)
第八章 波形产生电路与变换电路
§8.3 正弦波产生电路
一、正弦波振荡器的基本原理
1、自激振荡的基本原理及框图：
如下图：输入信号通过基本放大器得 到输出信号，引入负反馈，调节电路参 数，使之反馈信号等于原输入信号，这 样反馈信号就能代替原输入信号，我们 把这样一个没有输入就有输出的闭环系 统称为自激振荡器。
波形发生电路习题及习题解答
7-1 判断下面所述的正误1. 串联型石英晶体振荡电路中，石英晶体相当于一个电感而起作用。
（ ）2. 电感三点式振荡器的输出波形比电容三点式振荡器的输出波形好。
（ ）3. 反馈式振荡器只要满足振幅条件就可以振荡。
（ ）4. 串联型石英晶体振荡电路中，石英晶体相当于一个电感而起作用。
（ ）5. 放大器必须同时满足相位平衡条件和振幅条件才能产生自激振荡。
（ ）6. 正弦振荡器必须输入正弦信号。
（ ）7. LC 振荡器是靠负反馈来稳定振幅的。
（ ）8. 正弦波振荡器中如果没有选频网络，就不能引起自激振荡。
（ ）9. 反馈式正弦波振荡器是正反馈一个重要应用。
（ ）10. LC 正弦波振荡器的振荡频率由反馈网络决定。
（ ）11. 振荡器与放大器的主要区别之一是：放大器的输出信号与输入信号频率相同，而振荡器一般不需要输入信号。
（ ）12. 若某电路满足相位条件（正反馈），则一定能产生正弦波振荡。
（ ）13. 正弦波振荡器输出波形的振幅随着反馈系数F 的增加而减小。
（ ） 7-2 并联谐振回路和串联谐振回路在什么激励下（电压激励还是电流激励）才能产生负斜率的相频特性解：并联谐振回路在电流激励下，回路端电压V的频率特性才会产生负斜率的相频特性，如图(a)所示。
串联谐振回路在电压激励下，回路电流I 的频率特性才会产生负斜率的相频特性，如图(b)所示。
7-3 电路如题7-3图所示，试求解：(1)R W 的下限值；(2)振荡频率的调节范围。
题7-3图解：(1) 根据起振条件''2,2f W W R R R R k 故R w 的下限值为2k 。
(2) 振荡频率的最大值和最小值分别为 0max 11 1.62f kHz R C ， 0min 1211452()f Hz R R C7-4 在题7-4图所示电路中，已知R 1=10k Ω，R 2=20k Ω，C = μF ，集成运放的最大输出电压幅值为±12V ，二极管的动态电阻可忽略不计。
电磁场与电磁波第八章习题及参考答案
第八章 电磁辐射与天线8.1 由（8.1-3）式推导(8.1-4)及(8.1-5)式。
解)sin ˆcos ˆ(4θθθπμ-=-rrIdle A jkrρ (8.1-3) 代入A H ρρ⨯∇=μ1，在圆球坐标系ˆsin ˆˆsin 112θ∂ϕ∂∂θ∂∂∂ϕθθθμμrA A rr r rr A H r=⨯∇=ρρ)]cos ()sin ([4ˆ])([sin sin ˆ2r e e r r Idl A rA r r r jkr jkr r θθθπϕθθμθϕθ--∂∂--∂∂=∂∂-∂∂=可求出H ρ的3个分量为jkre kr kr j Idl k H -+=))(1(sin 422θπϕ (8.1-4) 0==θH H r将上式代入E j H ρρωε=⨯∇，可得到电场为H j E ρρ⨯∇=ωε1ϕθ∂ϕ∂∂θ∂∂∂ϕθθθωεH r rr r rr j sin 0ˆsin ˆˆsin 12=代入ϕH 得jkrr e kr kr j Idl k j E -+-=))(1)((cos 2323θπωε jkr e kr jkr kr j Idl k E --+=))()(1(sin 4323θπωεθ (8.1-5) 0=ϕE8.2 如果电流元yIl ˆ放在坐标原点，求远区辐射场。
解 解1 电流元yIl ˆ的矢量磁位为 jkr e rIl y A -=πμ4ˆρ 在圆球坐标系中jkry r e rIl A A -==πϕθμϕθ4sin sin sin sinjkry e rIl A A -==πϕθμϕθθ4sin cos sin cosjkry e rIl A A -==πϕμϕϕ4cos cos由A H ρρ⨯∇=μ1，对远区辐射场，结果仅取r1项，得jkre rIl jH -=λϕθ2cos jkre r Il j H --=λϕθϕ2sin cos根据辐射场的性质，E r ZH ρρ⨯=ˆ1得 jkre r Il jZ E --=λϕθθ2sin cosjkre r Il jZ E --=λϕϕ2cos解2 根据 jkR e RRl Id jH -⨯=λ2ˆρρ (8.1-13) RH Z E ˆ⨯=ρρ (8.1-14) ϕϕϕθθϕθcos ˆsin cos ˆsin sin ˆˆˆ++==r y lr Rˆˆ≈ ϕθϕθϕcos ˆsin cos ˆˆˆ+-=⨯rl ϕϕϕθθcos ˆsin cos ˆˆ)ˆˆ(--=⨯⨯r rl jkRer Idl j H -=λ2ρ)cos ˆsin cos ˆ(ϕθϕθϕ+- jkR erIdl jZ H -=λ2ρ)cos ˆsin cos ˆ(ϕϕϕθθ--8.3 三副天线分别工作在30MHz,100MHz,300MHz,其产生的电磁场在多远距离之外主要是辐射场。
第8章波形产生和转换电路习题解答
第8章波形产生和转换电路习题解答第8章习题解答自测题8一．在括号内填入合适的答案。
1）．组成振荡器的4部分电路分别是（），（），（）和（）；振荡器要产生振荡首先要满足的条件是（），其次还应满足（）。
2）．常用的正弦波振荡器有（），（）和（）；要制作频率在200Hz～20kHz的音频信号发生器，应选用（），要制作在3MHz~30MHz的高频信号，应选用（），要制作频率非常稳定的信号源，应选用（）。
3）．石英晶体的两个谐振频率分别是（）和（）。
当石英晶体处在谐振状态时，石英晶体呈（），当输入信号的频率位于石英晶体的两个谐振频率之间时，石英晶体呈（），在其余的情况下，石英晶体呈（）。
4）．工作在（）和（）状态下的运算放大器可组成电压比较器，工作在非线性工作区的运算放大器“虚短”的关系式部成立，求电压比较器阈值电压所用的公式是（），可以使用“虚短”的关系求阈值电压的理由是（）。
5）．滞回比较器的阈值电压有（），该电压比较器在输入的正弦波或三角波的作用下，输出信号是（），因积分电路在方波信号的作用下，输出信号为三角波，所以可以将（）和（）串联起来组成（）和（）信号发生器，利用（）可改变积分电路（）的通路，使方波信号的（）占空比发生变化，利用同样的方法可将三角波信号发生器变成（）。
解：（1）放大，选频，正反馈，稳幅，相位，幅值。
（2）RC，LC，石英，RC，LC，石英。
（3）f s，f p，阻性，感性，容性。
（4）开环，正反馈，u N=u P，相等。
（5）两个，矩形电路，滞回比较器，积分电路，三角波，矩形波，二极管，充放电，宽度，锯齿波。
二．产生正弦波振荡的条件是什么？它与负反馈的放大电路的自激振荡条件是否相同，为什么？A =1，和相位平衡条件，解：产生正弦波振荡的条件是幅值平平衡条件，F.2π??n F A =+（n 为整数）与负反馈放大电路的自激振荡条件不相同。
负反馈自激振荡条件中：π??)12(+=+n F A （n 为整数）三．正弦波振荡电路由哪几个部分组成？如果没有选频网络，输出信号将有什么特点？解：由放大电路选频网络，正反馈网络，稳幅环节组成。
电子技术基础科目脉冲波形与变换练习及答案
脉冲波形与变换一、选择题：（60分）1、图(a)由555定时器组成的何种电路( ),已知图(a)输入,输出脉冲波形如图（b）所示，A. 单稳态触发器B.施密特触发器C. 多谐振荡器2、欲将频率为f的正弦波转换成为同频率的矩形脉冲，应选用（）。
A．施密特触发器B．多谐振荡器C．单稳态触发器D．'T触发器3、由555定时器构成的单稳态触发器,其输出脉冲宽度取决于( )A. 外接定时元件R、C的数值B. 触发信号幅度C. 电源电压D. 触发信号宽度4、只有一个稳态的电路是( )A.多谐振荡器;B.单稳态电路C.施密特触发器;D.555 定时器5、多谐振荡器可产生（）。
A. 矩形脉冲B.正弦波C.三角波D.锯齿波6、回差电压是( )电路的特性参数。
A 施密特触发器B时序逻辑C单稳态触发器D多谐振荡器7、欲将正弦信号转换成与之频率相同的脉冲信号, 应用( )A.施密特触发器B.T触发器C.A\D 转换器D.移位寄存器8、已知时钟脉冲频率为fcp ,欲得到频率为0.2fcp的矩形波, 应采用( )A.五进制计数器B.五位二进制计数器C.单稳态触发器D.频率为0.2fcp的多谐振荡器9、( )能自动产生输出脉冲A.多谐振荡器B.双稳态触发器C.施密特触发器D.单稳态触发器10、实验中若要得到一个周期为１秒的时钟信号,则可将555定时器连成( )电路。
A.多谐振荡器; B施密特触发器 C.单稳态触发器 D.计数器二、填空题：（42分）1、555 定时器构成的单稳态触发器, 电源电压为10V,定时电容为6200PF,要求输出脉冲宽度为150us,定时电阻R= KΩ。
2、图1所示施密特触发器具有 特性，且上限阈值 电压U T+为 ，下限阈值电压U T －为 。
3、施密特触发器的主要特性是____________。
4、单稳态触发器的工作特点是__________________________________。
波形的发生和信号的转换课后习题解答
解: 若 Rf 断路，则集成运放处于开环工作状态，差模增益很大，使输出严重失真，
几乎为方波。 8.11 分析图中所示电路是否满足正弦波振荡的相位条件。
解：因放大电路输入端无耦合电容与反馈网络隔离而是晶体管截止，所以不可能产 生正弦波振荡。
解：电路中放大电路为共基接法，组成三点电容式电路，所以可以产生正弦波振荡 电路。 8.14 试分别求解个电路的电压传输特性。
⑶当信号频率 f = fo 时，RC串并联网络呈B。
8.8 电路如图所示 （1）为使电路产生正弦波振荡，标出集成运放的“+”“—”;并说明电路时那种正 弦波电路。 解：极性如图所示。是 RC 桥式正弦波电路。
（2）若 R1 短路，则电路将产生什么现象？ 解：若 R1 短路则集成运放处于开环工作状态，差模增益很大，使输出严重失真，几
波形的发生和信号的转换课后习题解答
8.1 判断下列说法是否正确。
.
.
⑴在图所示方框中，只要 A 和 F 同号，就有可能产生正弦波震荡。
（T）
.
A
.
F
⑵ 因 为 Ｒ Ｃ 串 并 联 选 频 网 络 作 为 反 馈 网 络 时 ϕ f = 00 ， 单 管 共 集 放 大 电 路的
ϕA = 00 ，满足正弦波震荡的相位条件ϕA + ϕF = 2nπ （ｎ为整数），故合理连接他
乎为方波。
（3）若 R1 断路，则电路将产生什么现象？ 解：若 R1 断路，则集成运放构成电压跟随器，电压放大倍数为一不满足正弦波震荡
的幅值条件电路不震荡，输出为零。
（4）若 Rf 短路，则电路将产生什么现象？ 解：若 Rf 短路，则集成运放构成电压跟随器，电压放大倍数为一不满足正弦波震荡
数字电路习题-第八章
例题 8.1 分析例题 8.1 图（a）所示脉冲电路的工作原理，设门电路均为TTL电路，其阈值 电压为UTH；设二极管的导通电压为UD。说明电路的功能，画出电路的电压传输特性。
G1
1
G2
uI
&
uO UOH
&
D
uO
UOL
G3 G3
O UTH-UD UTH
uI
（a）
（b）
例题 8.1 图
引脚名称 TR TH R
表 8.1 5 5 5 集成定时器引 脚 名 称 及 功 能
功能
引脚名称
低电平触发
OUT
高电平触发
D
复位端
CO
功能 输出端 放电端 控制电压端
555 集成定时器的功能如表 8.2 所示。
TH(6) ×
>2 UDD/3 <2 UDD/3 <2 UDD/3
TR(2) × ×
> UDD/3 < UDD/3
三、考核题型与考核重点
1. 概念与简答 题型 1 为填空、判断和选择； 题型 2 为叙述基本概念与特点。 建议分配的分数为 2～4 分。 2. 综合与设计 题型 1 根据已知脉冲电路，分析其工作原理，画出电路中各关键点的信号波形以及输出波 形的参数计算等； 题型 2 根据需要选择合理的脉冲电路； 题型 3 分析在应用系统中脉冲电路的作用。 建议分配的分数为 5～10 分。
进行，uC逐渐升高，当uC≥uI时，uO由高电平变为低电平，⑦引脚导通。 电容放电，电 容 C经 过 ⑦引脚放电，放电时间常数τ放=R2C，随着放电过程的进行，uC逐
渐下降，当下降到uC≤uI/2 时，uO由低电平变为高电平，⑦引脚截止。 电容再次充电，电 路 重 复 上 述 过 程 ，进 入 下 一 个 周 期 ，电 路 输 出 周 期 性 的 矩 形 脉 冲 。
脉冲波形的产生与变换
02
脉冲波形的产生
矩形脉冲的产生
矩形脉冲：通过将电压快速地加到高 电平然后减到低电平，再重复这个过 程，可以产生矩形脉冲。
矩形脉冲的宽度和高度可以通过改变 电压的上升和下降速度以及高低电平 的电压值来调整。
三角脉冲的产生
三角脉冲：三角脉冲可以通过比较器电路产生，当输入信号大于某个阈值时，比 较器输出高电平，否则输出低电平。
脉冲波形产生与变换技术的实际应用
为了更好地发挥脉冲波形产生与变换技术的优势，未来研究可以加强该技术在各领域的实 际应用研究。通过与产业界的合作，推动脉冲波形产生与变换技术的成果转化，为经济发 展和产业升级提供技术支持。
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THANKS
压力传感器
通过检测压力变化产生的 脉冲波形，实现对压力的 测量。
温度传感器
利用热敏元件产生的脉冲 波形，实现对温度的测量。
在医学领域的应用
超声成像
利用超声波产生的脉冲波形，通 过接收反射回的脉冲信号进行成
像。
核磁共振成像
通过施加脉冲磁场和射频脉冲， 获取组织中的氢原子核磁矩信息，
重建图像。
脉冲激光治疗
目的和意义
随着科技的发展，脉冲波形在各个领 域的应用越来越广泛，对脉冲波形产 生与变换的研究具有重要的实际意义。
此外，脉冲波形的产生与变换也是信 号处理领域的重要研究方向之一，对 于推动相关领域的发展具有重要意义。
研究脉冲波形的产生与变换，有助于 深入了解信号的特性和传播规律，为 信号处理、通信系统设计等领域提供 理论支持和技术指导。
够将输入的脉冲波形进行变换，得到所需的输出波形。实验结果表明，
该算法具有快速、准确和稳定的特点。
03
脉冲波形在各领域的应用
数字信号处理学习指导与课后答案第8章
Xˆ a ( j ) xa (nT )e j nT n
第8章 上机实验
上式中， 在数值上xa(nT)＝x(n)， 再将ω=ΩT代入， 得到
Xˆ a ( j ) x(n)e j n n
上式的右边就是序列的傅里叶变换X(ejω)， 即
Xˆ a ( j ) X (e j ) T
x(n)=sin(0.014n)+sin(0.4n) 求出系统的输出响应y4． 思考题 (1) 如果输入信号为无限长序列， 系统的单位脉冲响 应是有限长序列， 可否用线性卷积法求系统的响应? 如何求 （2） 如果信号经过低通滤波器， 信号的高频分量被 滤掉， 时域信号会有何变化? 用前面第一个实验的结果进 行分析说明。 5． （1） 简述在时域求系统响应的方法。 （2） 简述通过实验判断系统稳定性的方法。 分析上面 第三个实验的稳定输出的波形。 （3） 对各实验所得结果进行简单分析和解释。 （4） 简要回答思考题。 （5） 打印程序清单和要求的各信号波形。
第8章 上机实验
8.1.2
实验1程序： exp1.m %实验1： close all； clear all %==================================== %内容1： 调用filter解差分方程， 由系统对u(n)的响应判
A=［1， -0.9］； B=［0.05， 0.05］； %系统差分方程系数向量B和A
第8章 上机实验
8.1 实验一：
8.1.1
1. （1） 掌握求系统响应的方法。 （2） 掌握时域离散系统的时域特性。 （3） 分析、 观察及检验系统的稳定性。
第8章 上机实验
2. 在时域中， 描写系统特性的方法是差分方程和单位脉 冲响应， 在频域可以用系统函数描述系统特性。 已知输入 信号可以由差分方程、 单位脉冲响应或系统函数求出系统对 于该输入信号的响应。 本实验仅在时域求解。 在计算机上 适合用递推法求差分方程的解， 最简单的方法是采用 MATLAB语言的工具箱函数filter函数。 也可以用MATLAB 语言的工具箱函数conv函数计算输入信号和系统的单位脉冲 响应的线性卷积， 求出系统的响应。
数字电路第8章脉冲波形的产生与整形概要
T T 1 T 2 0 .7 (R 1 R 2 )C
占空比为
DT1 R1 T R1 R2
第8章 脉冲波形的产生与整形
4)
用两个多谐振荡器可以组成如图8-7(a)所示的模拟声 响电路。适当选择定时元件，使振荡器A的振荡频率 fA=1Hz ， 振荡器B的振荡频率 fB= 1kHz。由于低频振荡 器A的输出接至高频振荡器B的复位端(4脚)，当Uo1输出高 电平时，B振荡器才能振荡，Uo1输出低电平时， B振荡器 被复位，停止振荡，因此使扬声器发出 1kHz的间歇声响。 其工作波形如图 8-7(b)所示。
到，电路就一直处于Uo=0 的稳定状态。
第8章 脉冲波形的产生与整形
② 暂稳态：外加触发信号Ui的下降沿到达时，由于
U21 3UC、 C U6(UC)0，RS触发器Q端置 1，因此Uo=1, V1截止，UCC开始通过电阻R向电容C充电。随着电容C充 电的进行，UC不断上升，趋向值UC(∞)=UCC。
电路处于某一暂稳态，电容C上电压UC略低于
，Uo
输出高电平，V1截止，电源UCC通过R1、R2 给电容C充电。 随输着出充电电压的Uo进就行一U直C逐保渐持增高高电，平但不只变要，13这U就CC是U第C 一23个U暂CC稳，
态。
第8章 脉冲波形的产生与整形
于
2 3
当电容C上的电压UC略微超过
2 3
U6 U23i的U触CC 发期负间脉，冲R消S失触后发，器U状2回态到保高持电不平变，，在因U此2 ，13UUoCC、 一直保持高电平不变，电路维持在暂稳态。但当电容C上
的电压上升到
U6
2 3
UCC
时，RS触发器置 0，电路输出Uo
=0，V1导通，此时暂稳态便结束，电路将返回到初始的
模拟电子技术基础第四版课后答案第八章
第8章波形的发生和信号的转换自测题一、改错：改正图所示各电路中的错误，使电路可能产生正弦波振荡。
要求不能改变放大电路的基本接法（共射、共基、共集）。
(a) (b)图解：(a)加集电极电阻R c及放大电路输入端的耦合电容。
(b)变压器副边与放大电路之间加耦合电容，改同名端。
二、试将图所示电路合理连线，组成RC桥式正弦波振荡电路。
图解：④、⑤与⑨相连，③与⑧ 相连，①与⑥ 相连，②与⑦相连。
如解图所示。
解图三、已知图(a)所示方框图各点的波形如图(b)所示，填写各电路的名称。
电路1为正弦波振荡电路，电路2为同相输入过零比较器，电路3为反相输入积分运算电路，电路4 为同相输入滞回比较器。
(a)(b)图四、试分别求出图所示各电路的电压传输特性。
(a) (b)图解：图(a)所示电路为同相输入的过零比较器；图(b)所示电路为同相输入的滞回比较器，两个阈值电压为±U T =±U Z。
两个电路的电压传输特性如解图所示。
解图五、电路如图所示。
图(1)分别说明A 1和A 2各构成哪种基本电路； (2)求出u O1与u O 的关系曲线u O1=f (u O )； (3)求出u O 与u O1的运算关系式u O =f (u O1)； (4)定性画出u O1与u O 的波形；(5)说明若要提高振荡频率，则可以改变哪些电路参数，如何改变？解:(1)A 1：滞回比较器；A 2：积分运算电路。
(2)根据12111112121()02P O O O O N R R u u u u u u R R R R =⋅+⋅=+==++可得：8T U V ±=±u O1与u O 的关系曲线如解图 (a)所示。
(3) u O 与u O1的运算关系式1211121141()()2000()()O O O O O u u t t u t u t t u t R C=--+=--+ (4) u O1与u O 的波形如解图(b)所示。
脉冲波形的产生和变换试题及答案解析
第八章脉冲波形的产生和变换一、填空题1.(10-1中)矩形脉冲的获取方法通常有两种：一种是________________；另一种是________________________。
2.（10-1易）占空比是_________与_______的比值。
3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是（a.T T L,b.C M O S）产品，为7555的是（a.T T L,b.C M O S）产品。
4．（10-3中）施密特触发器具有现象；单稳触发器只有个稳定状态。
5．（易，中）常见的脉冲产生电路有，常见的脉冲整形电路有、。
6．（中）为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入。
7.（10-3易）在数字系统中，单稳态触发器一般用于______、______、______等。
8.（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。
9.（10-2易）多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态，故又称为________。
10.（10-2中）由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式，但它们均具有如下共同特点: 首先，电路中含有________，如门电路、电压比较器、BJT 等。
这些器件主要用来产生________；其次，具有________, 将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，以获得所需要的振荡频率。
在许多实用电路中，反馈网络兼有_____作用。
11.（10-3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。
外加触发信号，电路由_____翻转到_____。
电容充电时，电路由______自动返回至______。
二、选择题1．（10-2中）下面是脉冲整形电路的是（）。
A.多谐振荡器B.J K触发器C.施密特触发器D.D触发器2．（10-2中）多谐振荡器可产生（）。
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第八章脉冲波形的产生和变换一、填空题1.(10-1中)矩形脉冲的获取方法通常有两种：一种是________________；另一种是________________________。
2.（10-1易）占空比是_________与_______的比值。
3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是（,）产品，为7555的是（,）产品。
4．（10-3中）施密特触发器具有现象；单稳触发器只有个稳定状态。
5．（易，中）常见的脉冲产生电路有，常见的脉冲整形电路有、。
6．（中）为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入。
7.（10-3易）在数字系统中，单稳态触发器一般用于______、______、______等。
8.（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。
9.（10-2易）多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态，故又称为________。
10.（10-2中）由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式，但它们均具有如下共同特点: 首先，电路中含有________，如门电路、电压比较器、BJT 等。
这些器件主要用来产生________；其次，具有________, 将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，以获得所需要的振荡频率。
在许多实用电路中，反馈网络兼有_____作用。
11.（10-3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。
外加触发信号，电路由_____翻转到_____。
电容充电时，电路由______自动返回至______。
二、选择题1．（10-2中）下面是脉冲整形电路的是（）。
A.多谐振荡器触发器 C.施密特触发器触发器2．（10-2中）多谐振荡器可产生（）。
A.正弦波B.矩形脉冲C.三角波D.锯齿波3．（10-2易）石英晶体多谐振荡器的突出优点是（）。
A.速度高B.电路简单C.振荡频率稳定D.输出波形边沿陡峭4．（10-4易）单稳态触发器有（）个稳定状态。
5．（10-4中）555定时器不可以组成（）。
A.多谐振荡器B.单稳态触发器C.施密特触发器触发器6．（10-4难）用555定时器组成施密特触发器，当输入控制端C O外接10V电压时，回差电压为（）。
7．（10-3难）以下各电路中，（）可以产生脉冲定时。
A.多谐振荡器B.单稳态触发器C.施密特触发器D.石英晶体多谐振荡器8.（10-2中）石英晶体电路的振荡频率取决于（）。
A．串联谐振频率 B.电阻R C.电容C D.电阻R和电容C9.（10-2易）脉冲频率f与脉冲周期T的关系是（）。
=T=1/T=T2=10.（10-2易）脉冲周期为秒，那么它的脉冲频率为()。
三、判断题1.（10-2易）多谐振荡器电路没有稳定状态，只有两个暂稳态。
（）2.（10-1易）脉冲宽度与脉冲周期的比值叫做占空比。
（）3.（10-2中）对称式多谐振荡器的振荡频率与决定电路充放电时间的电阻，电容值及门电路转换电平无关。
（）4.（10-3中）施密特触发器可用于将三角波变换成正弦波。
（）5.（10-3易）施密特触发器有两个稳态。
（）6.（10-2难）多谐振荡器的输出信号的周期与阻容元件的参数有关。
（）7.（10-2中）石英晶体多谐振荡器的振荡频率与电路中的R、C成有大的关系。
（）8.（10-3难）单稳态触发器的暂稳态时间与输入触发脉冲宽度成正比。
（）9.（10-4易）555定时器分T T L和C M O S两大类。
（）10.（10-3难）采用不可重触发单稳态触发器时，若在触发器进入暂稳态期间再次受到触发，输出脉宽可在此前暂稳态时间的基础上再展宽t W。
（）11.（10-3中）施密特触发器的正向阈值电压大于负向阈值电压。
（）12.（10-2易）多谐振荡器是一种他激振荡器电路，该电路在接通电源后需外接触发信号才能产生一定频率和幅值的矩形脉冲或方波。
（）13.（10-2易）为得到频率稳定很高的脉冲波形，多采用有石英晶体组成的石英晶体振荡器。
因为石英晶体的选频特性非常好。
（）14.（10-2中）电路的振荡频率不仅取决于石英晶体的串联谐振频率，还与电路中的R、C 的数值有关。
（）15.（10-2中）为了改善输出波形，增强带负载的能力，通常在振荡器的输出端再加一级反相器。
（）16.（10-3易）单稳态触发器有外加触发信号时，电路由暂稳态翻转到稳态。
（）17.（10-3易）对于施密特触发器，使电路输出信号从0翻转到1的电平与从1翻转到0的电平是不同的。
（）四、简答题1. （10-4中）555定时器3个5 kΩ电阻的功能是什么2.（10-4难）由555定时器组成的施密特触发器具有回差特性，回差电压△U T的大小对电路有何影响3.（10-4难）用555定时器组成的施密特触发器电路如图（a）所示，若输入信号u I如图(b)所示，请画出u O的波形。
4.（10-4易）图示是555定时器组成的何种电路5.（10-3中）单稳态触发器的特点有哪些6.（10-3中）施密特触发器具有什么特点7.（10-4难）看图回答问题：图示是占空比可调的方波发生器，试简单说明起工作过程。
五、计算题1.（10-4难）如图所示，电路工作时能够发出“呜…呜”间歇声响,试分析电路的工作原理。
R1A=100kΩ,R2A=390kΩ，C A=10μF，R1B=100kΩ，R2B=620kΩ，C B=1000pF，则f A、f B分别为多少2.（10-4中）555定时器应用很广，下面是一种对其的外接电路，这种电路名称是什么有什么基本功能3.（10-4难）555定时器组成的单稳态触发器电路如下，试分析其工作原理。
4.（10-4中）画出555定时器组成的施密特触发器。
5．（10-4中）填表：555定时器功能表输入输出阈值输入(v I1)触发输入(v I2)复位()输出()放电管T ××00导通1截止101不变第八章脉冲波形的产生与整形一、填空题1.由脉冲振荡器产生利用整形电路将已有的周期性变化信号变换成矩形脉冲2.脉冲宽度脉冲周期3. a ，b4. 滞回15. 多谐振荡器单稳态触发器施密特触发器6. 石英晶体暂稳态7. 定时整形延时8. 脉冲鉴幅器电平比较器9.无稳态电路10.开关器件，高、低电平，反馈网络，延迟环节，延时11.稳态，稳态，暂稳态，暂稳态，稳态二、选择题1．C 2．B 3．C4．B5．D6．B7．B8. A9. B三、判断题1.对2.对3.错4错5.对6. 对7. 错8. 错9. 对10.错11.对12.错13.对14.错15.对16.错17.对四、简答题1. （10-4中）555定时器3个5 k Ω电阻的功能是什么 参考答案：电阻分压器包括三个5k Ω电阻，对电源U DD 分压后，确定比较器（C 1、C 2）的参考电压分别为DD R132U U =，DD R231U U =。
（如果C-U 端外接控制电压U C ，则C R1U U =，C R221U U =）。
2.（10-4难） 由555定时器组成的施密特触发器具有回差特性，回差电压△U T 的大小对电路有何影响 参考答案：回差电压越大，施密特触发器的抗干扰能力越强，但灵敏度越低。
3.（10-4难） 用555定时器组成的施密特触发器电路如图（a ）所示，若输入信号u I 如图(b)所示，请画出u O 的波形。
参考答案： U0的波形如图所示4.（10-4易）图示是555定时器组成的何种电路参考答案：图示是由555定时器组成的单稳态触发器。
5.（10-3中）单稳态触发器的特点有哪些参考答案：1. 电路中有一个稳态，一个暂稳态。
2. 在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。
3. 暂稳态是一个不能长久保持的状态，由于电路中RC延时环节的作用，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。
暂稳态的持续时间取决于RC 电路的参数值。
6.（10-3中）施密特触发器具有什么特点参考答案：1. 施密特触发器属于电平触发，对于缓慢变化的信号仍然适用，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。
2. 输入信号增加和减少时，电路有不同的阈值电压。
7.（10-4难）看图回答问题：图示是占空比可调的方波发生器，试简单说明起工作过程。
参考答案：接通电源后，电容C被充电，v C上升，当v C上升到大于2/3V CC时，触发器被复位，放电管T 导通，此时v0为低电平，电容C通过R2和T放电，使v C下降。
当v C下降到小于1/3V CC时，触发器被置位，v0翻转为高电平。
电容器C放电结束, 当C放电结束时，T截止，V CC将通过R1、R2向电容器C充电，v C由1/3V CC上升到2/3V CC，当v C上升到2/3V CC时，触发器又被复位发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波。
五、计算题1.（10-4难） 如图所示，电路工作时能够发出“呜…呜”间歇声响,试分析电路的工作原理。
R 1A =100k Ω,R 2A =390k Ω，C A =10μF ，R 1B =100k Ω，R 2B =620k Ω，C B =1000pF ，则f A 、f B 分别为多少参考答案： 电路振荡频率010.7(2)A B f R R C =+，或用0 1.43()A B f R R C=+。
根据此公式可得：36110.160.7(2)0.7(1002390)101010A A B f R R C -===+⨯+⨯⨯⨯⨯，或者 361.43 1.430.3()(100390)101010A A B f R R C -===++⨯⨯⨯39111.140.7(2)0.7(1002620)10100010B A B f R R C -===+⨯+⨯⨯⨯⨯，或者 391.43 1.431.99()(100620)10100010B A B f R R C -===++⨯⨯⨯说明：以上公式是因为化简时近似处理不同，所得结果也有差别。
但都是在合理范围内的。
2.（10-4中）555定时器应用很广，下面是一种对其的外接电路，这种电路名称是什么有什么基本功能参考答案：多谐振荡器。
能产生矩形脉冲。
3.（10-4难）555定时器组成的单稳态触发器电路如下，试分析其工作原理。
参考答案：电源接通时，CC V 经R 对C 充电，当电容上电压上升到23c CC u V =时，输出端u 0=0，放电管VT 导通而使u c 下降。
这时，只要13CC TR U V >（认为没加输入信号），u c 下降至0，输出端将一直维持低电平状态不变。
这是电路的稳态。
当输入端TR 加负触发脉冲且13CC TR U V <时，输出端翻转成u 0=1，放电管截止，CC V 又经R 对C 充电，电路进入暂稳态。