第19卷 脉冲信号的产生与变换 湖北省（技能高考）《电子技术基础与技能》（高教版·第3版） 单元过关卷

湖北省（技能高考）电气电子类 《电子技术基础与技能》（高教版·第3版） 脉冲信号的产生与变换 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 555 多谐振荡器中，若当前占空比为 60%，要将其降至 50% 且保持频率不变，可采取的措施是（ ） A. 增大 R₁，减小 R₂​ B. 减小 R₁，增大 R₂​ C. 同时减小 R₁和 R₂​ D. 同时增大 R₁和 R₂​ 2. （单选）下列不是单稳态触发器的用途的是（ ）。 A. 脉冲信号整形 B. 定时控制 C. 脉冲信号延时 D. 波形变换 3. 下图为TTL门电路微分型单稳态触发器．对和R的选择应使稳态时（ ） A. 与非门、都导通（低电平输出） B. 导通，截止 C. 截止，导通 D. ，都截止 4. 555 单稳态触发器的稳态输出状态是（ ） A. 高电平 B. 低电平 C. 随触发信号变化 D. 高阻态 5. 555 单稳态触发器在暂稳态期间，若再次输入触发信号，电路将（ ） A. 立即返回稳态 B. 暂稳态时间重新计时 C. 暂稳态时间叠加 D. 无响应 6. 用555定时器组成基本的施密特触发器，电源电压为9V，5脚接5V电压，电路回差电压为（ ） A. 3V B. 6V C. 2.5V D. 5V 7. 如图所示，当S按下后，LED被点亮的时间长短由______来决定。（ ） A. 、 B. 、 C. 、 D. 、 8. 某 555 施密特触发器，电源电压 VCC=10V，控制电压端（引脚 5）外接 4V 直流电压，此时电路的上限阈值电压 UT + 和回差电压 ΔU 分别为（ ） A. UT+=4V，ΔU=2V​ B. UT+=6.7V，ΔU=3.3V​ C. UT+=4V，ΔU=4V​ D. UT+=6V，ΔU=3V​ 9. 采用555定时器构成无稳态多谐振荡器时，电路输出信号的主要特点是（ ） A. 输出随机变化的噪声信号 B. 输出连续变化的正弦信号 C. 输出幅值固定的直流信号 D. 输出周期性矩形脉冲信号 10. 某电路的输入波形和输出波形如图所示，则该电路为（ ） A. 施密特触发器 B. 反相器 C. JK触发器 D. 单稳态触发器 11. 采用555定时器构成单稳态触发器时，外部触发信号到来后，输出端通常产生（ ） A. 一个频率变化的正弦波 B. 一串连续变化的脉冲 C. 一个幅值稳定的直流 D. 一个宽度确定的脉冲 12. 施密特触发器用于脉冲整形时，设置两个不同阈值电平的主要作用是（ ） A. 提高电路抗输入干扰能力 B. 提高电路直流放大倍数 C. 降低电路输出脉冲幅度 D. 改变电路输入信号频率 13. 555定时器构成单稳态触发器，定时电阻为100 kΩ，定时电容为10 μF，脉冲宽度按1.1RC计算，则输出脉冲宽度约为（ ） A. 0.11 s B. 1.10 s C. 11.0 s D. 110 s 14. 由555定时器构成的电路如图所示，该电路的名称是（ ） A. 单稳态触发器 B. 施密特触发器 C. 多谐振荡器 D. RS触发器 15. 矩形脉冲通过微分电路后，输出信号通常表现为（ ） A. 边沿处出现尖峰脉冲 B. 幅值不变的矩形脉冲 C. 平均值稳定的直流电压 D. 频率减半的正弦信号 16. 矩形脉冲通过积分电路后，输出波形主要取决于（ ） A. 脉冲宽度与电路时间常数 B. 输入信号的逻辑电平数 C. 触发器的稳定状态数 D. 输出端的负载电阻值 17. 下图所示电路中，若 R₁=1kΩ、R₂=10kΩ、C=0.01μF，其振荡频率约为（ ） A. 384Hz B. 523Hz C. 681Hz D. 768Hz 18. 无稳态多谐振荡器与单稳态触发器的主要区别是（ ） A. 后者不能产生脉冲信号 B. 前者只能响应外部触发 C. 后者具有两个稳定状态 D. 前者能自行产生周期脉冲 19. 在周期性脉冲信号中，占空比是指（ ） A. 上升时间占下降时间的百分比 B. 脉冲幅度占周期的百分比 C. 周期占脉冲幅度的百分比 D. 脉冲宽度占周期的百分比 20. 在555定时器单稳态电路中，其他条件不变时，增大定时电容的容量，输出单脉冲的宽度将（ ） A. 随之减小 B. 随之增大 C. 保持完全不变 D. 先减小后增大 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 在外加触发脉冲信号输入后，单稳态触发器能够产生具有一定宽度和幅度的矩形脉冲信号。（ ） 22. 施密特触发器要由第二稳态返回第一稳态，输入信号电平必须下降到小于。（ ） 23. 施密特触发器主要应用于波形变换、波形整形和幅度鉴别。（ ） 24. 施密特触发器作为整形应用时，往往增大回差电压；而作幅度鉴别时，则要求越小越好。（ ） 25. 555定时器只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等脉冲产生与变换电路。（ ） 26. 输入一定频率的正弦波，适当调节施密特触发器的回差电压，输出矩形波的脉冲宽度可以改变。（ ） 27. 施密特触发器可构成多谐振荡器。（ ） 28. 施密特触发器的正向阈值电压一定大于负向阈值电压。（ ） 29. 555多谐振荡器可以看做一个简单的逆变器。（ ） 30. 555定时器构成的单稳态触发器每受到一次有效触发，输出端通常产生一个宽度确定的脉冲。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 单稳态触发器的功能特点是什么？ 32. 如图所示的RC耦合多谐振荡器，电路参数kΩ，pF，试求振荡周期T和振荡频率。 33. 简述用555定时器构成单稳态触发器时的工作过程，并说明其输出脉冲的主要特点。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某包装设备采用接近开关检测工件到位，接近开关输出的低电平触发脉冲宽度约为10 ms，而后级继电器要求输入高电平持续时间不小于80 ms。现采用555定时器构成单稳态电路进行脉冲展宽，定时电阻取10 kΩ，定时电容取10 μF。请完成以下任务： （1）说明该单稳态电路对接近开关脉冲所起的变换作用。 （2）按单稳态输出脉冲宽度公式计算输出高电平脉冲宽度。 （3）判断该输出脉冲是否满足继电器的动作要求；若需要进一步延长脉冲宽度，应如何调整定时元件？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 湖北省（技能高考）电气电子类 《电子技术基础与技能》（高教版·第3版） 脉冲信号的产生与变换 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 555 多谐振荡器中，若当前占空比为 60%，要将其降至 50% 且保持频率不变，可采取的措施是（ ） A. 增大 R₁，减小 R₂​ B. 减小 R₁，增大 R₂​ C. 同时减小 R₁和 R₂​ D. 同时增大 R₁和 R₂​ 【答案】B 【解析】555 多谐振荡器的高电平时间为 tH=0.693(R₁+R₂)C，低电平时间为 tL=0.693R₂C，占空比 D=(R₁+R₂)/(R₁+2R₂)。要使占空比由60%降至50%，应减小R₁相对于R₂的比例；同时通过适当增大R₂，使R₁+2R₂基本保持不变，从而保持振荡频率不变。因此应减小R₁、增大R₂，选B。 2. （单选）下列不是单稳态触发器的用途的是（ ）。 A. 脉冲信号整形 B. 定时控制 C. 脉冲信号延时 D. 波形变换 【答案】D 【解析】单稳态触发器具有一个稳定状态和一个暂稳状态，常用于脉冲信号整形、定时控制以及脉冲延时。波形变换是较为宽泛的电路功能表述，并非单稳态触发器的典型独立用途，因此选D。 3. 下图为TTL门电路微分型单稳态触发器．对和R的选择应使稳态时（ ） A. 与非门、都导通（低电平输出） B. 导通，截止 C. 截止，导通 D. ，都截止 【答案】B 4. 555 单稳态触发器的稳态输出状态是（ ） A. 高电平 B. 低电平 C. 随触发信号变化 D. 高阻态 【答案】B 【解析】555单稳态触发器未受到触发时处于稳定状态，内部放电管导通，外部定时电容被放电，输出端为低电平。受到触发后输出才暂时变为高电平，经过暂稳态时间后自动恢复为低电平。因此稳态输出状态为低电平，选B。 5. 555 单稳态触发器在暂稳态期间，若再次输入触发信号，电路将（ ） A. 立即返回稳态 B. 暂稳态时间重新计时 C. 暂稳态时间叠加 D. 无响应 【答案】D 【解析】555单稳态触发器在暂稳态期间，输出处于高电平，定时电容正在充电。对于通常的555非重触发单稳态电路，此时再次输入触发信号不能使定时过程重新开始或叠加，触发信号被忽略，电路继续按原定时过程返回稳态。因此选D。 6. 用555定时器组成基本的施密特触发器，电源电压为9V，5脚接5V电压，电路回差电压为（ ） A. 3V B. 6V C. 2.5V D. 5V 【答案】C 【解析】555定时器组成基本的施密特触发器，若5脚外接电源，则高触发端TH比较电压就为5脚外接的电压，低触发端就为5脚外接的电压的，施密特触发器的电路回差电压为。 7. 如图所示，当S按下后，LED被点亮的时间长短由______来决定。（ ） A. 、 B. 、 C. 、 D. 、 【答案】B 8. 某 555 施密特触发器，电源电压 VCC=10V，控制电压端（引脚 5）外接 4V 直流电压，此时电路的上限阈值电压 UT + 和回差电压 ΔU 分别为（ ） A. UT+=4V，ΔU=2V​ B. UT+=6.7V，ΔU=3.3V​ C. UT+=4V，ΔU=4V​ D. UT+=6V，ΔU=3V​ 【答案】A 【解析】555定时器控制电压端接入4V直流电压后，上限阈值电压由控制端电压确定，即UT+=4V。555内部两个比较器的参考电平分别为控制电压和其一半，因此下限阈值为UT−=2V，回差电压ΔU=UT+−UT−=4V−2V=2V。因此选A。 9. 采用555定时器构成无稳态多谐振荡器时，电路输出信号的主要特点是（ ） A. 输出随机变化的噪声信号 B. 输出连续变化的正弦信号 C. 输出幅值固定的直流信号 D. 输出周期性矩形脉冲信号 【答案】D 【解析】无稳态多谐振荡器没有稳定状态，能够自行产生周期性矩形脉冲信号。正弦信号通常由正弦波振荡电路产生，直流信号和噪声信号不符合该电路的主要输出特征。 10. 某电路的输入波形和输出波形如图所示，则该电路为（ ） A. 施密特触发器 B. 反相器 C. JK触发器 D. 单稳态触发器 【答案】D 11. 采用555定时器构成单稳态触发器时，外部触发信号到来后，输出端通常产生（ ） A. 一个频率变化的正弦波 B. 一串连续变化的脉冲 C. 一个幅值稳定的直流 D. 一个宽度确定的脉冲 【答案】D 【解析】单稳态触发器只有一个稳定状态，受到一次有效触发后会暂时进入暂稳态，并输出一个宽度由定时元件决定的脉冲。触发结束后电路自动恢复到稳定状态。 12. 施密特触发器用于脉冲整形时，设置两个不同阈值电平的主要作用是（ ） A. 提高电路抗输入干扰能力 B. 提高电路直流放大倍数 C. 降低电路输出脉冲幅度 D. 改变电路输入信号频率 【答案】A 【解析】施密特触发器具有回差特性，输入信号必须越过不同的上、下阈值电平才会引起状态翻转，因此能够减小噪声引起的误触发。其主要作用不是改变输入频率或提高直流放大倍数。 13. 555定时器构成单稳态触发器，定时电阻为100 kΩ，定时电容为10 μF，脉冲宽度按1.1RC计算，则输出脉冲宽度约为（ ） A. 0.11 s B. 1.10 s C. 11.0 s D. 110 s 【答案】B 【解析】单稳态触发器的脉冲宽度约为1.1RC。代入定时电阻100 kΩ和定时电容10 μF，可得脉冲宽度约为1.1 s，因此选B。 14. 由555定时器构成的电路如图所示，该电路的名称是（ ） A. 单稳态触发器 B. 施密特触发器 C. 多谐振荡器 D. RS触发器 【答案】C 15. 矩形脉冲通过微分电路后，输出信号通常表现为（ ） A. 边沿处出现尖峰脉冲 B. 幅值不变的矩形脉冲 C. 平均值稳定的直流电压 D. 频率减半的正弦信号 【答案】A 【解析】微分电路突出输入信号的快速变化部分，矩形脉冲的上升沿和下降沿会在输出端形成正、负尖峰脉冲。输入信号保持不变的平顶部分，经过微分电路后输出接近于零。 16. 矩形脉冲通过积分电路后，输出波形主要取决于（ ） A. 脉冲宽度与电路时间常数 B. 输入信号的逻辑电平数 C. 触发器的稳定状态数 D. 输出端的负载电阻值 【答案】A 【解析】积分电路的输出变化与输入脉冲宽度以及电路时间常数密切相关。当时间常数较大时，矩形脉冲经过积分后可得到近似三角波或缓慢变化的波形。 17. 下图所示电路中，若 R₁=1kΩ、R₂=10kΩ、C=0.01μF，其振荡频率约为（ ） A. 384Hz B. 523Hz C. 681Hz D. 768Hz 【答案】C 18. 无稳态多谐振荡器与单稳态触发器的主要区别是（ ） A. 后者不能产生脉冲信号 B. 前者只能响应外部触发 C. 后者具有两个稳定状态 D. 前者能自行产生周期脉冲 【答案】D 【解析】无稳态多谐振荡器没有稳定状态，不需要外部触发即可自行产生周期性脉冲。单稳态触发器具有一个稳定状态和一个暂稳态，通常需要外部触发后产生单个脉冲。 19. 在周期性脉冲信号中，占空比是指（ ） A. 上升时间占下降时间的百分比 B. 脉冲幅度占周期的百分比 C. 周期占脉冲幅度的百分比 D. 脉冲宽度占周期的百分比 【答案】D 【解析】占空比表示脉冲宽度在一个周期中所占的比例，通常用脉冲宽度除以周期再乘以百分数表示。它反映脉冲在一个周期内处于有效电平的时间比例。 20. 在555定时器单稳态电路中，其他条件不变时，增大定时电容的容量，输出单脉冲的宽度将（ ） A. 随之减小 B. 随之增大 C. 保持完全不变 D. 先减小后增大 【答案】B 【解析】555定时器单稳态电路的输出脉冲宽度与定时电阻和定时电容的乘积成正比。在定时电阻不变时，增大电容容量会使充电时间延长，从而使输出脉冲宽度增大。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 在外加触发脉冲信号输入后，单稳态触发器能够产生具有一定宽度和幅度的矩形脉冲信号。（ ） 【答案】正确 【解析】稳态：在没有触发信号时，电路处于稳态，输出为低电平或高电平（取决于具体电路结构），此时电路中的电容已充电或放电完毕，各晶体管或逻辑门处于稳定的工作状态。 触发：当外加触发脉冲信号到来时，它会使电路的状态发生改变，进入暂稳态。在暂稳态期间，电路内部的电容开始充电或放电，这个过程决定了输出脉冲的宽度。 恢复：当电容充电或放电到一定程度时，电路会自动返回到稳态，等待下一次触发信号的到来。 所以在外加触发脉冲信号输入后，单稳态触发器能够产生具有一定宽度和幅度的矩形脉冲信号。 22. 施密特触发器要由第二稳态返回第一稳态，输入信号电平必须下降到小于。（ ） 【答案】正确 【解析】施密特触发器具有上限阈值电压VT+和下限阈值电压VT−（或VTL）。输入上升到超过上限阈值时，电路由一个稳态翻转到另一个稳态；输入下降时，只有下降到低于下限阈值，电路才会返回原来的稳态。因此该说法正确。 23. 施密特触发器主要应用于波形变换、波形整形和幅度鉴别。（ ） 【答案】正确 【解析】施密特触发器具有回差特性和良好的抗干扰能力，能够将缓慢变化或边沿不规则的输入信号转换为边沿陡峭的矩形波，因此常用于波形变换和波形整形；利用其不同的阈值还可以对输入信号的幅度进行鉴别。因此该说法正确。 24. 施密特触发器作为整形应用时，往往增大回差电压；而作幅度鉴别时，则要求越小越好。（ ） 【答案】正确 【解析】施密特触发器的回差电压越大，抗输入噪声和抗干扰能力越强，因而在波形整形时通常希望有较大的回差电压。幅度鉴别时，为提高鉴别的灵敏度和分辨接近幅值的信号，通常要求回差电压较小。因此该说法正确。 25. 555定时器只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等脉冲产生与变换电路。（ ） 【答案】正确 【解析】555定时器内部包含比较器、触发器、放电管和分压电路等基本单元。通过外接适当的电阻和电容，可以利用电容的充放电过程形成不同的定时和翻转条件，从而构成多谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。因此该说法正确。 26. 输入一定频率的正弦波，适当调节施密特触发器的回差电压，输出矩形波的脉冲宽度可以改变。（ ） 【答案】正确 【解析】正弦波输入施密特触发器时，输出在输入电压上升越过上限阈值和下降越过下限阈值的时刻发生翻转。适当调节回差电压会改变这两个翻转时刻，从而改变一个周期内输出高电平或低电平所持续的时间，即矩形波的脉冲宽度。因此该说法正确，但前提是正弦波幅值足以越过相应阈值。 27. 施密特触发器可构成多谐振荡器。（ ） 【答案】正确 【解析】施密特触发器具有两个翻转阈值。将其输出通过电阻、电容网络反馈到输入端时，电容会周期性充放电；当电容电压达到上限或下限阈值时，输出发生翻转，进而使电容继续反向充放电，形成自激振荡。因此施密特触发器可以构成多谐振荡器。 28. 施密特触发器的正向阈值电压一定大于负向阈值电压。（ ） 【答案】正确 【解析】对于通常定义的施密特触发器，输入信号上升时发生翻转的正向阈值电压VT+高于输入信号下降时发生翻转的负向阈值电压VT−，两者之差就是回差电压，ΔU=VT+−VT−>0。因此该说法正确。 29. 555多谐振荡器可以看做一个简单的逆变器。（ ） 【答案】正确 【解析】逆变器就是将直流转变成交流的电路。 30. 555定时器构成的单稳态触发器每受到一次有效触发，输出端通常产生一个宽度确定的脉冲。（ ） 【答案】正确 【解析】单稳态触发器具有一个稳定状态和一个暂稳态。每次有效触发都会使电路暂时进入暂稳态，输出一个由定时元件参数决定宽度的脉冲，随后自动恢复到稳定状态。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 单稳态触发器的功能特点是什么？ 【答案】单稳态触发器的特点是：第一，有一个稳定状态和一个暂稳状态；第二，在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；第三，暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态。暂稳态时间的长短，与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。 【解析】单稳态触发器具有一个稳定状态和一个暂稳状态。没有外来触发时，电路长期处于稳定状态；在外来触发脉冲作用下，电路从稳定状态翻转到暂稳状态。暂稳状态只能维持一定时间，经过由电阻、电容等电路参数决定的时间后，电路会自动返回稳定状态。暂稳态持续时间主要由定时电路参数决定，与触发脉冲的持续时间和幅度在满足触发条件的前提下通常无关。 32. 如图所示的RC耦合多谐振荡器，电路参数kΩ，pF，试求振荡周期T和振荡频率。 【答案】（s） （Hz） 【解析】因为RC多谐振荡器的振荡周期 （s） （Hz） 33. 简述用555定时器构成单稳态触发器时的工作过程，并说明其输出脉冲的主要特点。 【答案】（1）未受到触发时，单稳态触发器处于稳定状态，输出端保持低电平。（2）输入端受到符合要求的触发脉冲后，电路暂时翻转，输出端产生一个高电平脉冲，同时定时电容开始充电。（3）当电容电压升高到规定阈值时，电路自动恢复稳定状态，输出端回到低电平。（4）输出脉冲宽度主要由定时电阻和电容决定，属于固定宽度的单个脉冲。 【解析】555单稳态触发器只有一个稳定状态，触发后暂时进入暂稳态，并在定时电容充电达到阈值后自动恢复。输出脉冲宽度由定时网络参数决定，因此可用于脉冲展宽和定时控制。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某包装设备采用接近开关检测工件到位，接近开关输出的低电平触发脉冲宽度约为10 ms，而后级继电器要求输入高电平持续时间不小于80 ms。现采用555定时器构成单稳态电路进行脉冲展宽，定时电阻取10 kΩ，定时电容取10 μF。请完成以下任务： （1）说明该单稳态电路对接近开关脉冲所起的变换作用。 （2）按单稳态输出脉冲宽度公式计算输出高电平脉冲宽度。 （3）判断该输出脉冲是否满足继电器的动作要求；若需要进一步延长脉冲宽度，应如何调整定时元件？ 【答案】（1）该电路将接近开关输出的窄脉冲转换为宽度较大的、幅度较稳定的单个高电平脉冲，以满足继电器的输入保持时间要求。（2）单稳态输出脉冲宽度为T≈1.1RC，代入R=10 kΩ、C=10 μF，得T≈1.1×10000×10×10^-6 s=0.11 s，即110 ms。（3）输出脉冲宽度为110 ms，大于继电器要求的80 ms，因此能够满足动作要求。若需进一步延长脉冲宽度，应适当增大定时电阻或定时电容，并注意元件取值应满足电路工作范围。 【解析】（1）单稳态电路具有脉冲展宽和整形作用，可将较窄的触发脉冲变为持续时间由定时网络决定的高电平脉冲。（2）根据公式T≈1.1RC计算，定时电阻为10 kΩ、定时电容为10 μF时，输出脉冲宽度约为110 ms。（3）将计算结果与继电器要求的最小保持时间进行比较，110 ms大于80 ms，故电路能够满足控制要求；增大R或C可延长脉冲宽度。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $