學(xué)習(xí)情境6基于定時器的電路設(shè)計與實現(xiàn)一、判斷題（正確打√，錯誤的打×）1．施密特觸發(fā)器可用于將三角波變換成正弦波。（×）2．施密特觸發(fā)器有兩個穩(wěn)態(tài)。（√）3．多諧振蕩器的輸出信號的周期與阻容元件的參數(shù)成正比。（√）4．石英晶體多諧振蕩器的振蕩頻率與電路中的R、C成正比。（×）5．施密特觸發(fā)器的正向閾值電壓一定大于負向閾值電壓。（√）二、選擇題1．脈沖整形電路有（C）。A.多諧振蕩器B.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器C.施密特觸發(fā)器D.555定時器2．多諧振蕩器可產(chǎn)生（B）。A.正弦波B.矩形脈沖C.三角波D.鋸齒波3．石英晶體多諧振蕩器的突出優(yōu)點是（C）。A.速度高B.電路簡單C.振蕩頻率穩(wěn)定D.輸出波形邊沿陡峭4．與鎖存器相似，觸發(fā)器所屬的邏輯電路類別稱為（B）。A.單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器B.雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器C.非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器D.單次振蕩器5.觸發(fā)器的時鐘輸入的目的是（D）。A.清除芯片B.設(shè)置芯片C.總是使得輸出改變狀態(tài)D.使得輸出呈現(xiàn)的狀態(tài)取決于控制（S-R、J-K或者D）輸入6．非可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出脈沖寬度取決于（C）。A.觸發(fā)時間間隔B.電源電壓C.電阻和電容D.閾值電壓三、填空題1．獲得矩形脈沖的方法通常有兩種：一種是用脈沖產(chǎn)生電路直接產(chǎn)生；另一種是對已有的信號進行整形產(chǎn)生。2．觸發(fā)器有2個穩(wěn)定狀態(tài)，分別是0和1。3．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有1個穩(wěn)定狀態(tài)。4．多諧振蕩器有0個穩(wěn)定狀態(tài)。5．利用門電路的傳輸延遲時間，將奇數(shù)個非門首尾相接就構(gòu)成一個簡單的多諧振蕩器。6．石英晶體振蕩器的振蕩頻率由R，C，晶體本身的諧振頻率決定。7．石英晶體振蕩器的兩個優(yōu)點是頻率精確和穩(wěn)定性好。8．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有1個穩(wěn)定狀態(tài)和1個暫穩(wěn)態(tài)。9．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間取決于外接RC，而與外觸發(fā)信號的寬度無關(guān)。10．為了使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路正常工作，對外加觸發(fā)脈沖的寬度要求是觸發(fā)脈沖的寬度小于暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間。11．施密特觸發(fā)器的特點是，輸入信號幅值增大時的觸發(fā)閾值電壓和輸入信號幅值減少時的觸發(fā)閾值電壓不相同。12.典型施密特觸發(fā)器的回差電壓是矩形波。13．555定時器的4腳為復(fù)位端，在正常工作時應(yīng)接高電平。14．555定時器的5腳懸空時，電路內(nèi)部比較器C1、C2的基準電壓分別是和。15．當555定時器的3腳輸出高電平時，電路內(nèi)部放電三極管T處于截止狀態(tài)。3腳輸出低電平時，三極管T處于導(dǎo)通狀態(tài)。16．555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時，穩(wěn)定狀態(tài)為0，暫穩(wěn)狀態(tài)為1。四、簡答題1．獲取矩形脈沖波形的途徑有哪兩種？答：（1）一種方法是利用各種形式的多諧振蕩器電路直接產(chǎn)生所需要的矩形脈沖。（2）另一種方法是通過各種整形電路把已有的周期性變化波形變換為符合要求的矩形脈沖。其前提條件是，能夠找到頻率和幅度都符合要求的一種已有的電壓信號。2．施密特觸發(fā)器在性能上有哪兩個重要特點？答：（1）輸入信號從低電平上升的過程中，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時對應(yīng)的輸入電平，與輸入信號從高電平下降過程中對應(yīng)的輸入轉(zhuǎn)換電平不同。（2）在電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時，通過電路內(nèi)部的正反饋過程使輸出電壓波形的邊沿變得很陡。3．施密特觸發(fā)器有哪些用途？答：（1）可以將邊沿變化緩慢的信號波形整型為邊沿陡峭的矩形波。（2）可以將疊加在矩形脈沖高、低電平上的噪聲有效地清除。4．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特性具有哪些顯著特點？答：（1）它具有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個不同的工作狀態(tài)。單穩(wěn)只有一個穩(wěn)定的狀態(tài)。這個穩(wěn)定狀態(tài)要么是0，要么是1。在沒有受到外界觸發(fā)脈沖作用的情況下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器保持在穩(wěn)態(tài)；（2）在外界觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，（假設(shè)穩(wěn)態(tài)為0，則暫穩(wěn)態(tài)為1）。在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間以后，再自動返回穩(wěn)態(tài)。（3）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在暫穩(wěn)態(tài)維持的時間長短僅僅取決于電路本身的參數(shù)，與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無關(guān)。五、計算題1．如圖6.33所示為一個用CMOS門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器，已知電源電壓為10V，；；求其正向閾值電壓、負向閾值電壓及回差電壓。圖6.33計算題1圖解：（1）正向閾值電壓為：（2）負向閾值電壓為：（3）回差電壓為：2．在圖6.34所示的電路中，若R1=R2=5KΩ，C=0.01μF，VCC=12V，試計算電路的振蕩頻率及占空比，并指出該電路是什么電路。圖6.34計算題2圖解：（1）電路名稱：它是一個由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器電路。（2）電路的振蕩頻率為：（3）電路的占空比為：3．試用555定時器及電阻電容構(gòu)成一個多諧振蕩器，畫出電路圖。若給定電阻的阻值只有1kΩ，要求振蕩頻率為1kHz，則電容值和占空比各是多少？解：（1）畫出電路：（2）求電容：因為而所以（3）、求占空比：4．試判斷圖6.35中的555定時器構(gòu)成何種應(yīng)用電路？若VCC=12V,求VT+、VT-及△VT的值。圖6.35計算題4圖解：施密特觸發(fā)器；8V；4V；4V。5．判斷圖6.36所示的由555定時器構(gòu)成的電路是何種應(yīng)用電路？若R1＝R2＝5.1KΩ,C=0.01μF,VCC=12V，試計算電路的振蕩頻率。圖6.36計算題5圖解：多諧振蕩器；9.47KHz。六、作圖題1.若反相輸出的施密特觸發(fā)器輸入信號波形如圖6.37（b）所示，試畫出輸出信號的波形。施密特觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換電平、已在輸入信號波形圖上標出。（a）（b）圖6.37作圖題1圖解：VCC11CRA輸入輸出740674C14輸入（VCC11CRA輸入輸出740674C14輸入（b）（a）圖6.38作圖題2圖解：VAtwVIV07406VAtwVIV0上述波形是在Vcc＝10V、R＝10K、C＝5～10微法情況下得到的。輸入波形與輸出波形的周期相等，但占空比不同，tw的大小與R、C及Vcc有關(guān)：Vcc增大，，tw變??；R、C增大，tw增大。3.利用兩片集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121可構(gòu)成一個多諧振蕩器，試說明其工作原理，并畫出電路圖。解：開關(guān)S從閉合變?yōu)閿嚅_時，B端產(chǎn)生上升沿而使單穩(wěn)Ⅰ進入暫穩(wěn)態(tài)，脈寬為0.7R1C1，隨后其輸出的下降沿又使單穩(wěn)Ⅱ進入暫穩(wěn)態(tài)，脈寬為0.7R2C2。接著單穩(wěn)Ⅱ輸出的脈沖下降沿又使單穩(wěn)Ⅰ進入暫穩(wěn)態(tài)，如此循環(huán)往復(fù)不斷產(chǎn)生脈沖形成一個多諧振蕩器，其周期為：T=0.7(R1C1+R2C2)。4.使用555定時器設(shè)計單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，要求輸出脈沖寬度為1秒。解：C555uO84351VC555uO84351VCC0.01μF762RuI5.圖6.39所示為一個防盜報警電路，a、b兩端被一細銅絲接通，此銅絲置于小偷必經(jīng)之處。當小偷闖入室內(nèi)將銅絲碰斷后，揚聲器即發(fā)出報警聲（揚聲器電壓為1.2V，通過電流為40mA）。（1）試問555定時器接成何種電路？（2）簡要說明該報警電路的工作原理。555S555SVCCR2R1C476321ab圖6.39作圖題5圖8解：（1）55