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1、507 习题参考答案7.1 RC 环形多谐振荡电路如图 7.32 所示。试分析电路的振荡过程。定性画出uO1、u O2、u m 及 uO 的波形。1111G1G2G3G41 0 04 0 0C5 0 0 0 P Fuo 1uo 3uouo 2umm图 7.32 题 7.1 图解：（1） 定性分析设在 t0 时刻，u O3=0，则 uO1=1，u O2=0，u O=1。即门 G1、G 4 截止，门 G2、G 3 饱和导通。电容 C 充电，等效电路如图 A（a）所示。随着充电过程的进行，充电电流逐渐减小，m 点的电压也相应减小，当 um=UTH 时，G3 由导通变为截止，u O3=1，且uO1=0
2、， uO2=1， uO=0。电路进入另一个暂稳态。此时电容 C 先放电，后反方向充电，放电回路如图 A（b）所示。电容上电压值逐渐增大，当 um=UTH 时，电路状态转换为：uO3 =0，u O1=1，u O2=0，电路进入另一个暂稳态，又开始新一轮的充电过程。在电路状态转换过程中，m 点的电位出现了 2 次跳变，一次是正跳变，一次是负跳变，其幅度与 uO1 的变化幅度相同。1CR1 0 0 G3uO H 1uO L 2mumROuO Hi1CRG3uO L 1uO H 2mumuO HRO( a )( b )4 0 0 1 0 0 4 0 0 图 A 图 7.32 电路的充放电等效电路（2）
3、 波形分析参照定性分析的结论，可做出图 7.32 电路的工作波形如图 B 所示。51tT1uo 2umttT2UT HUT H+ ( UO H- UO L)UT H- ( UO H- UO L)t0t1t2t3uo 3tuotuo 1图 B 图 7.32 电路工作波形7.2 图 7.33 所示电路为由 CMOS 或非门构成的单稳态触发器。试分析电路的工作原理，画出加入触发脉冲后，u O1、u O2 及 uR 工作波形，并写出输出脉宽 tw 表达式。CG1G211RuIuo 1uo 2uR图 7.33 题 7.2 图 解：电路的稳态是：u I=0，u R=0，u O1=1，u O2=0，电容上电
4、压为 0。当 uI 出现正跳变脉冲时（窄脉冲） ，电路进入暂稳态，u O1=0，u O2=1，电容开始充电，随着充电的进行，u R 逐渐减小，当 uR=UTH 时，电路状态转换进入稳态，uO1=1， uO2=0。电容放电恢复，电路等待下次触发。按照上述分析，作波形图如下：tuRttUT Huituo 1uo 2充电等效电路如图示：52RCuRuo 2 HuO 2ROG2i由充电等效电路可见： R(0)O2HuU()VCOHR()R(0)()t tRUeuue当 tt W 时， 代入上式并整理有：THUOHOHwTTln()lnt7.3 分别分析图 7.34(a)、(b)具有什么功能？画出其工作
5、波形图。图(b) 中的 uI 波形可自己给定。RC( a )( b )1UC CRuOuI uO图 7.34 题 7.3 图解：图（a）为具有迟滞特性的反相器和 RC 积分电路组成的多谐振荡器。图（b）的功能类同于单稳态触发器，但对输入窄脉冲有滤除作用。波形如图示：tuo0uCt0( a )T +UT -UttuitucuoT +UT -U( b )7.4 图 7.35 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53平 UT+、U T 及回差电压 U 与控制电压 uCO 的关系。uIR3uOG211R1G1uO 1uI 1uC OR2图 7.35 题 7.4 图解：依据
6、图 7.35，应用叠加原理求 ui 的表达式：(1)121332I OCOI321/RRRu u由于 uo 与 ui 同相，因此，当 ui 较小时，u o 处于低电平（0V ）此时：（2）132I CI231/ui 增加时，u I1 也增加, 当 时，出现下述正反馈过程：ITHUuI 1uO 1uOuI正反馈的结果，使 uo1=0，u o=1，此时，u o= UCC= uo(3)121332I OHCOI321/RRRuui 增加时，u I1 也增加, 但电路状态维持不变。ui 减小时，u I1 也减小, 当减小到 时，电路再次出现正反馈过程：I1THuuI 1uO 1uOuI正反馈的结果，使
7、电路进入 uo1=1，u o=0。由（2）式有： 1332I1THCOT+21/RRu U(4)3+ H332/Uu由（3）有： 121332I1THOHCOT-321/RRRu2 132T- COTH312132/ /RuuU54121321T+- OH3 3/RRUu7.5 由 555 定时器接成的单稳态电路如图 7.29 所示，UCC=5V，R =10k，C=50F。试计算其输出脉冲宽度 tw。解：电路为由 555 定时器组成的单稳态一般形式，因此： 45w1.S0.01Rt 7.6 由 555 定时器接成多谐振荡器如图 7.31（a）所示，U CC=5V，R 1=10 k， R2=2k
8、，C = 470PF。试计算输出矩形波的频率及占空比。解：电路为由 555 定时器组成的多谐振荡器的一般形式，因此： H1212()ln0.7()CCTRL21.(43112 7.kHz0.7()0.7)40fR H120L.857.TRq7.7 用 2 级 555 构成单稳态电路，实现图 7.36 所示输入电压 uI 和输出电压 uO 波形的关系。并标出定时电阻 R 和定时电容 C 的数值。2 S1 . 5 SuIuO图 7.36 题 7.7 图解：从所给波形可见，第一级单稳态作延时用，第二级单稳态作定时用。电路图如下:UC C847362150 . 0 15 5 5( 1 )C1CdRdR
9、1847362150 . 0 1C2CdRdR2uiui5 5 5( 2 )61w.StR5566121.=800CR取 C1=0.01uF，则 R1=181.8 也可另外选取 R1C1 的值。62w2.5St 取 C2=0.01uF，则 2803.41.取 Cd=0.01uF，R d=10kdR7.8 分析下图 7.37 所示电路，简述电路的组成及工作原理。若要求扬声器在开关S 按下后，以 1.2kHZ 的频率持续响 10s，试确定图中 R3、R 4 的阻值。84UC C7R436215 0.1F5 5 5R5847R136215 0.1F5 5 5C2 0FC1C3C4kR2R3S图 7.
10、37 题 7.8 图解：电路组成：图示电路可划分为四个部分：开关触发输入电路、可宽脉冲触发的单稳态触发器、可控多谐振荡器、扬声器输出部分。工作原理：当开关 S 闭合时，电容 C1 充电，单稳态触发器的第 2 脚出现负脉冲，使单稳态电路输出高电平，多谐振荡器开始振荡，扬声器发出声响。在单稳态输出高电平期间，电源经 R3 给 C2 充电，u c2 上升，当 时，单稳态触发器返回稳态，2C3uU输出低电平，多谐振荡器停止工作，扬声器停止鸣叫。电路恢复到初始状态，等待下次触发输入。 533w21.01.t R59.R634543.10120(2)(2).fC6331.0.85.4857.9 图 7.3
11、8 是用两个 555 定时器接成的延迟报警器。当开关 S 按下时，经过一定的延迟时间后扬声器开始发出声音。如果在延迟时间内 S 重新闭合，扬声器不发出声音。在图中给定的参数下，试求延迟时间的具体数值和扬声器发出的声音频率。图中的 G是 CMOS 反相器，输出的高低电平分别为 UOH=12V、U OL=0V。5684UC C736215 0.1F5 5 58436215 0.1F5 5 50FC4kSG1M图 7.38 题 7.9 图解： 65w1.1SRCt 5384.093kHz0f7.10 图 7.39 是救护车扬声器的发音电路。在图中给出的电路参数下，试计算扬声器发出声音的高、低频率及高
12、、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 100。847362150.F5 5 50F1k0 8 4 U C C = 1 2 V7362155 5 510k.F0F0图 7.39 题 7.10 图解：电路由两个多谐振荡器组成，第一个多谐振荡器的输出用于控制第 2 个多谐振荡器的振荡频率（调频电路） 。第一个多谐振荡器的输出信号频率为： 12.40.5Hz(03)1f高电平输出时间： 2.761.ST低电平输出时间： 20.5.05第二个多谐振荡器，其参考电压是变化的，即第 5 脚的电压分别为 11V 和 0.2V。当 uo
13、1=11V 时，对应的 uT2=5.5V， uT6=11V，此时多谐振荡器充放电过程分析如下.充电时 -3c0c5.V,12,=1057c126.5tue当 ，代人上式计算有：1VtT时 31ln6.520S1T放电时 -3c0c1,0,=ucte当 ，代人上式计算有：25.VtTu时 321ln0.7S5T312106Hz.7fT当 uo1=0.2V 时，对应的 uT2=0.1V，u T6=0.2V，此时多谐振荡器充放电过程分析如下.充电时 -3c0c.,=10c12.9te当 ，代人上式计算有：10.VtTu时 31.9ln0178ST放电时 -3cc.2,0,=uc.te当 ，代人上式计算有：20.1VtTu时 32ln0.7S1T3121094Hz.78.fT结论：高音持续时间：1.05S，频率为 1394Hz；低音持续时间：1.12S，频率为362Hz。
