《数字电子技术》黄瑞祥 第八章习题答案

习题八答案1． 试比较多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的工作特点，并说明每种电路的主要用途。

答：多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，它没有稳定状态，只有两个暂稳态。

暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完成。

改变外接R 、C 定时元件数值的大小，可调节振荡频率。

施密特触发器具有回差特性，它有两个稳定状态，有两个不同的触发电平。

施密特触发器可将任意波形变换成矩形脉冲，输出脉冲宽度取决于输入信号的波形和回差电压的大小。

单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。

输入信号起到触发电路进入暂稳态的作用，其输出脉冲的宽度取决于电路本身 R 、C 定时元件的数值。

改变 R 、C 定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。

多谐振荡器是常用的矩形脉冲产生电路。

施密特触发器和单稳态触发器是两种常用的整形电路。

施密特触发器可用来进行整形、幅度鉴别、构成多谐振荡器等。

单稳态触发器常用于脉冲的延时、定时和整形等。

２．在图8.2所示５５５集成定时器中，输出电压uo 为高电平ＵＯＨ、低电平ＵＯＬ及保持原来状态不变的输入信号条件各是什么？假定ＵＣＯ端已通过0.01μF 接地，u D 端悬空。

答：当1=R 时， TR U <3V CC ，则C 2输出低电平， 1=Q ，OH o U u =。

当1=R 时， TH U >32V CC ，TR U >3V CC ，则C 1输出低电平、C 2输出高电平，1=Q 、0=Q ，OL o U u =。

当1=R 时， TH U <32V CC，TR U >3V CC ，则C 1 C 2输出均为高电平，基本RS 触发器保持原来状态不变，因此o u 保持原来状态不变。

３．在图8.3所示多谐振荡器中，欲降低电路振荡频率，试说明下面列举的各种方法中，哪些是正确的，为什么？1） 加大R 1的阻值； 2） 加大R 2的阻值； 3） 减小C 的容量。

答：根据式（8-2）()ln221121C R R Tf +==可知，1）2）两种方法是正确的。

４．在图8.3用555定时器构成的多谐振荡器电路中，若R 1 = R 2=5.1k Ω，C=0.01μF ，V CC =12V ，试计算电路的振荡频率和占空比。

答：根据式（8-2）()ln221121C R R Tf +==可知，f ≈9.429 KHz 根据式（8-3）212112R R R R Tt q w ++==可知，32=q5．在图8.7占空比可调的多谐振荡器中，C=0.2μF ，V CC =9V ，要求其振荡频率f =1KHz ，占空比q=0.5，估算R 1 、R 2的阻值。

答：因为 f =1KHz ，所以T =1ms 。

根据式（8-4）()ln22121C R R t t T w w +=+=及已知条件C=0.2μF ，得出：R 1+R 2 ≈7.2K Ω。

根据式（8-5）2111R R R Ttq w +===0.5，则：R 1 = R 2 = 3.6 K Ω。

6．两片555定时器构成下图所示的电路。

1）在图示元件参数下，估算U O1、U O2端的振荡周期T 各为多少？ 2）定性画出U O1、U O2端的波形，说明电路具备何种功能？5答：1）U O1端的振荡周期()ln2221C R R T +=≈0.69 s U O2端的振荡周期()ln2221C R R T +=≈0.14 ms2)U o1U o2振荡器A 的振荡频率Hz f A 45.1≈ ，振荡器B 的振荡频率KHz f B 14.7≈。

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U o1输出高电平时，B 振荡器才能振荡，U o1输出低电平时， B 振荡器被复位，停止振荡。

7．用施密特触发器能否寄存１位二值数据，说明理由。

答：不能。

施密特触发器与第四章中所讲的各种触发器不同，它没有记忆信号的能力，它是一种常用的整形电路。

8．在图8.13所示施密特触发器中，估算在下列条件下电路的+T U 、-T U 、T U ∆：１）V CC =12V 、U CO 端通过0.01μF 电容接地； ２）V CC =12V 、U CO 端接5V 电源；3）如果U CO 端通过0.01μF 电容接地，输入电压u I 的波形如下图所示，试画出输出电压u O 的波形。

t答：1）+T U =2Vcc/3 = 8 V -T U = Vcc/3 = 4 V T U ∆=+T U --T U = 4 V2）+T U = U CO = 5 V -T U = U CO /2 = 2.5 V T U ∆=+T U --T U = 2.5 V3）ttu u OH u OL9．在图8.13所示施密特触发器中，若U CO 端通过0.01μF 电容接地，V CC =9V ，V DD =5V ，u i 为正弦波，其幅值U Im =9V ，频率f = 1KHz,试对应画出u o1、u o2的波形。

答：t / msU i U o t / ms10．在图8.13所示的施密特触发器也可作为脉冲鉴幅器。

为了从下图的输入信号中将幅度大于5V 的脉冲检出，电源电压V CC 应取几伏？如果规定V CC =10V ，不能任意选择，则电路应作哪些修改？t答：根据题意有2Vcc/3 = 5 V 则电源电压Vcc 应取7.5V 。

如果规定V CC =10V ，不能任意选择，则电路的U CO 端可接5V 电源。

11．在图8.24所示单稳态触发器中，V CC = 9V ，R=27k Ω、C=0.05μF 。

1）试估算输出脉冲u o 的宽度tw ；2）u i 为负窄脉冲，其脉冲宽度tw 1=0.5ｍｓ、重复周期Ｔ１＝５ ｍｓ、高电平ＵＩＨ＝ ９ｖ、低电平ＵＩＬ＝０ｖ，试对应画出ｕｃ、ｕｏ的波形。

３）当ＵＩＨ＝９ｖ，为了保证电路能可靠地被触发，u i 的下限值即ＵＩＬ的最大值应为多少？答：1）根据式（8-7）可知：tw ≈1.1RC = 1.485ms 。

2）t / msu I u O u C t / ms//3）当ＵＩＨ＝９ｖ，为了保证电路能可靠地被触发，u i 的下限值即ＵＩＬ的最大值应略小于Vcc/3 （3V ）。

12．单稳态触发器的输入、输出波形如下图所示。

已知V CC = 5V ，给定的电容C=0.47μF ，试画出用555定时芯片接成的电路，并确定电阻R 的取值为多少？ttU答：电路如下图所示：+V CCu O根据公式（8-7）tw ≈1.1RC =0.2s ，且C=0.47μF ，可得R ≈386.8 K Ω13．在使用图8.24由５５５定时器组成的单稳态触发器电路时，对触发脉冲的宽度有无限制？当输入脉冲的低电平持续时间过长时，电路应作何修改？答：电路对输入触发脉冲的宽度有一定要求，它必须小于w t ，若输入触发脉冲宽度大于w t 时，应在I u 输入端加I I C R 微分电路，之后再接到TR 端。

微分电路的电阻应接到CC V ，以保证在I u 下降沿未来到时，TR U 为高电平。

14．下图是由两个555定时器和一片74161构成的脉冲电路。

R1R2C1）试说明电路各部分的功能。

2）若555（I ）片R 1=10K Ω，R 2=20K Ω，C=0.01μF ，求U O1端波形的周期T 。

3）74161的O C 端CP 端脉冲分频比为多少？4）若555（II ）片的R=10k Ω，C=0.05μF ，U O 的输出脉宽tw 为多少？ 5）试定性画出U O1、O C 和U O 端波形图。

答：1）555（I ）片电路为一多谐振荡器，产生后级所需的CP 脉冲，74161电路为一分频器，产生后级电路的触发信号，555（II ）片电路为一单稳态触发器。

2）U O1端波形的周期：()ln2221C R R T +== 0.35 ms 。

3）74161的O C 端CP 端脉冲分频比为11分频 。

4）tw ≈1.1RC = 0.55 m s 。

5）U O1ttO CtU O15．试画出用７４１２１构成的单稳态触发器的电路图，即画出外接定时元件Ｒ和Ｃ的连线图。

若C=0.0１μF ，要求输出脉冲宽度tw 的调节范围是１０μｓ～１ms,试估算Ｒ的取值范围。

答：u ‘+VccOu根据式（8-8）0.7RC ln2RC t w ≈∙=，C=0.0１μF ，tw 的调节范围１０μｓ～１ms ，可得Ｒ的取值范围为1.43 K Ω ~142 K Ω。

16.下图是用两个集成单稳态触发器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u I 作用下u O1、u O 2输出脉冲的宽度，并画出与u I 波形相对应的u O 1、u O 2的电压波形。

u I 的波形如图中所示。

VccO2u Iu+5VIut/ms答：u O1、u O 2输出脉冲的宽度tw1、tw2分别为tw1 = 0.7RC ≈2 mstw2 = 0.7RC ≈1 msu O1、u O 2的波形如下图所示：Iut/msut/mst/msu17.下图是救护车扬声器发音电路。

在图中给出的电路参数下，试计算扬声器发出声音的高、低音频率以及高、低音的持续时间。

当Ucc =12V时，555定时器输出的高、低电平分别为11V和0.2V，输出电阻小于100Ω。

C 1R 1R 2U o210k 150k 10Ω答：上图中的两个555定时器均接成了多谐振荡器。

1）U o1的高电平持续时间为t H = (R 1 + R2)Cln2 = 1.1 s这时U o1 = 11V 。

由下图可用叠加定理计算出，加到右边555定时器5脚上的电压Vco=8.8V 。

因此，V T+ = 8.8 V 、V T- = 4.4 V 。

则振荡器的振荡频率，即扬声器声音的周期为()l n2C R V V VV l n C R R T 25T CC T CC2541+--+=+-=1.63×10-3s f 1 = 611 Hz2) U o1的低电平持续时间为t L = R 2C 1ln2 = 1.04 s 这时U o1 = 0.2V 。

由下图可用叠加定理计算出，加到右边555定时器5脚上的电压Vco=6V 。

因此，V T+ = 6 V 、V T- = 3 V 。

则振荡器的振荡频率，即扬声器声音的周期为T 2 = 1.14×10-3s f 2 = 876 Hz至此可知，高音频率为876Hz ，持续时间1.04s 。

低音频率为611Hz ，持续时间1.1s 。

Vcc =12v。