第27卷 脉冲产生与整形——多谐振荡器、单稳态与施密特触发器 山东省（春季高考）《电子技术基础》（劳保版·第6版） 单元过关卷

山东省（春季高考）考纲百套卷 第27卷 脉冲产生与整形——多谐振荡器、单稳态与施密特触发器 单元过关卷《电子技术基础与技能》机电技术类 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. 若 555 多谐振荡器的电源电压 VCC 从 5V 升至 10V，振荡频率将（ ） A. 显著增大 B. 显著减小 C. 基本不变 D. 先增大后减小 2. RC耦合多谐振荡器中，定时电阻，当输出矩形脉冲频率为10kHz时，定时电容C应约为（ ） A. 3nF B. 6uF C. 8nF D. 12nF 3. 如下图所示的RC多谐振荡器，当非门G2输出为低电平，非门G1输出为高电平时，电容____充电使_____输入端电位_____（ ） A. C1，G2，升高 B. C1，G2，降低 C. C2，G1，升高 D. C2，G1，降低 4. RC耦合多谐振荡器中，电源电压，定时电阻，当输出矩形脉冲周期为10ms时，定时电容C应约为（ ） A. 4uF B. 6uF C. 8uF D. 12uF 5. 单稳态触发器工作时，具有（ ） A. 一个稳态和一个暂稳态 B. 两个稳态 C. 两个暂稳态 D. 不确定 6. 在555定时器构成的单稳态触发器中，输出的脉冲宽度可以通过哪种方式调整（ ） A. 改变输入信号的频率 B. 调整电源电压 C. 改变定时电阻和电容的值 D. 改变触发方式 7. 某电路的输入波形和输出波形如图所示,该电路是（ ）。 A. 施密特触发器 B. 反相器 C. 单稳态触发器 D. T触发器 8. 单稳态触发器的宽度取决于（ ） A. 触发信号的周期 B. 触发信号的幅度 C. 电路的RC时间常数 D. 触发信号的波形 9. 由555定时器不能构成（ ） A. 双稳态电路 B. 单稳态电路 C. 多谐振荡器 D. 计数器电路 10. 如下图所示由或非门组成的单稳态触发器中，当C=2uF，若要得到输出脉冲宽度，则R应选（ ） A. 4.7 kΩ B. 5.1 kΩ C. 10 kΩ D. 2.4 kΩ 11. 555 单稳态触发器正常工作时，触发信号的幅度应（ ） A. 高于 2/3 VCC B. 低于 1/3 VCC C. 介于 1/3 VCC~2/3VCC 之间 D. 等于 VCC 12. 将缓慢变化的信号变换为方波可选择（ ）来实现。 A. 多谐振荡器 B. RC微分电路 C. 施密特触发器 D. 单稳态触发器 13. 对于输入的不同幅度的脉冲信号，当其幅度达到某一值时，才会使触发器发生翻转，在输出端有脉冲输出，则该触发器是（ ） A. RC积分电路 B. 多谐振荡器 C. 单稳态触发器 D. 施密特触发器 14. 如下图所示的电路符号为（ ） A. 单稳态触发器 B. 施密特触发器 C. 多谐振荡器 D. 施密特反相器 15. 将正弦信号转换成与之频率相同的脉冲信号，应采用（ ） A. 译码器 B. 移位寄存器 C. A/D转换器 D. 施密特触发器 16. TTL施密特触发器具有什么功能，可以用来消除什么现象（ ） A. 放大功能，消除噪声 B. 整形功能，消除抖动 C. 缓冲功能，消除干扰 D. 稳定功能，消除漂移 17. 下列电路中，能产生如图所示波形的是（ ） A. 二进制计数器 B. 施密特触发器 C. 单稳态触发器 D. 六进制计数器 18. TTL施密特触发器具有什么特性（ ） A. 正反馈 B. 负反馈 C. 无反馈 D. 线性放大 19. 改变施密特触发器的回差电压而输入电压不变，则触发器输出电压变化的（ ） A. 频率 B. 脉宽 C. 幅度 D. 相位 20. 555定时器在构成施密特触发器时，通常需要将哪个引脚用作阈值输入（ ） A. TH（阈值） B. TR（触发） C. CV（控制电压） D. OUT（输出） 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 对称式无稳态多谐振荡器接通电源后，无需外加触发信号即可自动产生周期性的矩形脉冲波形。（ ） 22. 多谐振荡器工作时，电路的输出在高低电平间不停的翻转，没有稳定的状态，故又称为无稳态触发器。（ ） 23. 多谐振荡器是一种正弦波产生电路。（ ） 24. 多谐振荡器产生高低电平的矩形波，故该电路有“0”和“1”两个稳态。（ ） 25. 施密特触发器具有回差特性，输入电压上升和下降时使输出状态翻转的阈值电压不同。（ ） 26. 使用与非门组成的单稳态触发器与使用或非门组成的单稳态触发器的功能不同。（ ） 27. 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。（ ） 28. 施密特触发器的状态转换及维持取决于外加触发信号。（ ） 29. 当回差电压变化时，施密特触发器输出电压的幅值将随之变化。（ ） 30. 施密特触发器的正向阈值电压大于负向阈值电压。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 试画出用施密特触发器74LS132构成多谐振荡器的接线示意图。 32. 由555定时器组成的施密特触发器具有回差特性，回差电压的大小对电路有何影响？ 33. 比较多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器在工作状态、触发方式、输出特点及典型应用方面的主要区别。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某 555 多谐振荡器输出方波的高电平宽度为 0.6ms，低电平宽度为 0.4ms，电源电压 VCC=12V。要求：（1）计算振荡周期和频率；（2）计算所需的 R₁和 R₂阻值（设 C=0.1μF）；（3）若输出方波高电平宽度突然变为 0，分析可能的故障原因。 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 $ 山东省（春季高考）考纲百套卷 第27卷 脉冲产生与整形——多谐振荡器、单稳态与施密特触发器 单元过关卷《电子技术基础与技能》机电技术类 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. 若 555 多谐振荡器的电源电压 VCC 从 5V 升至 10V，振荡频率将（ ） A. 显著增大 B. 显著减小 C. 基本不变 D. 先增大后减小 【答案】C 【解析】555多谐振荡器的振荡频率主要由外接电阻和电容决定，理想情况下f≈1.44/[(R1+2R2)C]。电源电压变化时，555内部比较器的1/3VCC和2/3VCC阈值以及定时电容的充放电电压范围按比例变化，充放电所需的相对时间基本不变，因此振荡频率基本不变。实际电路中可能因器件参数变化产生 მცირე偏差，但不会显著增大或减小。 2. RC耦合多谐振荡器中，定时电阻，当输出矩形脉冲频率为10kHz时，定时电容C应约为（ ） A. 3nF B. 6uF C. 8nF D. 12nF 【答案】A 【解析】利用，变形计算得到。 3. 如下图所示的RC多谐振荡器，当非门G2输出为低电平，非门G1输出为高电平时，电容____充电使_____输入端电位_____（ ） A. C1，G2，升高 B. C1，G2，降低 C. C2，G1，升高 D. C2，G1，降低 【答案】B 【解析】非门G1输出为高电平时=1，电容C1充电使=0,G2输入端电位降低。 4. RC耦合多谐振荡器中，电源电压，定时电阻，当输出矩形脉冲周期为10ms时，定时电容C应约为（ ） A. 4uF B. 6uF C. 8uF D. 12uF 【答案】B 【解析】利用变形计算得到。 5. 单稳态触发器工作时，具有（ ） A. 一个稳态和一个暂稳态 B. 两个稳态 C. 两个暂稳态 D. 不确定 【答案】A 【解析】单稳态触发器在没有触发信号时处于稳态，在触发信号作用下进入暂稳态，经过一段时间后自动回到稳态。所以具有一个稳态和一个暂稳态。 6. 在555定时器构成的单稳态触发器中，输出的脉冲宽度可以通过哪种方式调整（ ） A. 改变输入信号的频率 B. 调整电源电压 C. 改变定时电阻和电容的值 D. 改变触发方式 【答案】C 【解析】在555定时器构成的单稳态触发器中，输出的脉冲宽度主要由定时电阻和电容的值决定，通过改变这些元件的数值可以调整输出脉冲的宽度。 7. 某电路的输入波形和输出波形如图所示,该电路是（ ）。 A. 施密特触发器 B. 反相器 C. 单稳态触发器 D. T触发器 【答案】C 【解析】由图中输入、输出波形可判断，电路受到触发后输出产生一个持续一定时间的脉冲，随后自动恢复到原稳定状态，具有一个稳定状态和一个暂稳态，符合单稳态触发器的工作特征。因此选C。 8. 单稳态触发器的宽度取决于（ ） A. 触发信号的周期 B. 触发信号的幅度 C. 电路的RC时间常数 D. 触发信号的波形 【答案】C 【解析】单稳态触发器受到触发后进入暂稳态，暂稳态持续时间由定时电阻和电容决定，通常表示为tw≈RC或tw≈kRC，其中k由具体电路结构决定。因此输出脉冲宽度主要取决于电路的RC时间常数，选C。 9. 由555定时器不能构成（ ） A. 双稳态电路 B. 单稳态电路 C. 多谐振荡器 D. 计数器电路 【答案】D 【解析】555定时器内部具有比较器、RS触发器和放电管等功能模块，可构成双稳态电路、单稳态电路和多谐振荡器。计数器需要多个触发器按规定方式级联或专用计数逻辑，555定时器不能直接构成计数器电路。因此选D。 10. 如下图所示由或非门组成的单稳态触发器中，当C=2uF，若要得到输出脉冲宽度，则R应选（ ） A. 4.7 kΩ B. 5.1 kΩ C. 10 kΩ D. 2.4 kΩ 【答案】D 【解析】 11. 555 单稳态触发器正常工作时，触发信号的幅度应（ ） A. 高于 2/3 VCC B. 低于 1/3 VCC C. 介于 1/3 VCC~2/3VCC 之间 D. 等于 VCC 【答案】B 【解析】555单稳态触发器通常由低电平触发端触发。当触发信号的电压低于1/3VCC时，触发比较器动作，使RS触发器置位，输出翻转并进入暂稳态。因此触发信号幅度应低于1/3VCC，选B。 12. 将缓慢变化的信号变换为方波可选择（ ）来实现。 A. 多谐振荡器 B. RC微分电路 C. 施密特触发器 D. 单稳态触发器 【答案】C 【解析】施密特触发器具有正、负两个不同的阈值电压和回差特性。当缓慢变化的输入信号越过相应阈值时，输出会迅速翻转为高、低电平，从而将缓慢变化的波形整形成方波。因此选C。 13. 对于输入的不同幅度的脉冲信号，当其幅度达到某一值时，才会使触发器发生翻转，在输出端有脉冲输出，则该触发器是（ ） A. RC积分电路 B. 多谐振荡器 C. 单稳态触发器 D. 施密特触发器 【答案】D 【解析】施密特触发器具有明确的触发阈值。输入脉冲幅度未达到规定阈值时，输出不翻转；当输入幅度达到相应阈值后，触发器发生状态转换并在输出端产生脉冲。因此该电路是施密特触发器，选D。 14. 如下图所示的电路符号为（ ） A. 单稳态触发器 B. 施密特触发器 C. 多谐振荡器 D. 施密特反相器 【答案】B 【解析】图示符号具有施密特触发器的回差特征标志，表示输入信号达到不同阈值时输出发生翻转，因此该符号为施密特触发器，选B。若符号带有反相小圆圈，才应称为施密特反相器。 15. 将正弦信号转换成与之频率相同的脉冲信号，应采用（ ） A. 译码器 B. 移位寄存器 C. A/D转换器 D. 施密特触发器 【答案】D 【解析】正弦信号在周期性地越过施密特触发器的正、负阈值时，输出会分别发生翻转，从而形成周期性的矩形脉冲。每个输入周期对应一个输出周期，所以输出脉冲信号与正弦信号频率相同。因此选D。 16. TTL施密特触发器具有什么功能，可以用来消除什么现象（ ） A. 放大功能，消除噪声 B. 整形功能，消除抖动 C. 缓冲功能，消除干扰 D. 稳定功能，消除漂移 【答案】B 【解析】TTL施密特触发器具有整形功能，可以用来消除输入信号的抖动，使输出信号更加稳定。 17. 下列电路中，能产生如图所示波形的是（ ） A. 二进制计数器 B. 施密特触发器 C. 单稳态触发器 D. 六进制计数器 【答案】B 【解析】施密特触发器利用正、负两个不同的阈值对输入波形进行整形，能够将缓慢变化或带有噪声的输入信号转换为稳定的矩形波。图示波形符合施密特触发器的输出特征，因此选B。 18. TTL施密特触发器具有什么特性（ ） A. 正反馈 B. 负反馈 C. 无反馈 D. 线性放大 【答案】A 【解析】TTL施密特触发器具有正反馈特性，这使其能够在输入信号达到阈值电压时迅速改变输出状态。 19. 改变施密特触发器的回差电压而输入电压不变，则触发器输出电压变化的（ ） A. 频率 B. 脉宽 C. 幅度 D. 相位 【答案】B 【解析】答案为脉宽。 频率：施密特触发器输出信号的频率主要取决于输入信号的频率以及电路中一些决定充放电时间等的参数。在输入电压不变时，仅改变回差电压，一般不会直接改变输入信号的频率，也不会使输出信号频率改变。 脉宽：回差电压改变会使施密特触发器的翻转时刻发生变化。比如回差电压增大，触发器输出高电平或低电平的时间会改变，在输入信号为周期性信号时，就会使输出脉冲的宽度发生变化。 幅度：施密特触发器输出电压的幅度通常由电源电压以及电路的设计决定，与回差电压和输入电压的关系不大，在输入电压不变且电路电源等其他条件不变时，改变回差电压不会改变输出电压幅度。 相位：一般来说，改变回差电压不会直接导致输出信号与输入信号之间的相位发生变化，相位通常与信号的延迟等因素有关，而改变回差电压不是影响相位的主要因素。 20. 555定时器在构成施密特触发器时，通常需要将哪个引脚用作阈值输入（ ） A. TH（阈值） B. TR（触发） C. CV（控制电压） D. OUT（输出） 【答案】A 【解析】在555定时器构成的施密特触发器中，通常将TH（阈值）引脚用作阈值输入，以设置输出状态切换的阈值电平。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 对称式无稳态多谐振荡器接通电源后，无需外加触发信号即可自动产生周期性的矩形脉冲波形。（ ） 【答案】正确 【解析】无稳态多谐振荡器没有稳定状态，接通电源后依靠电容充放电和晶体管交替导通、截止，能够自动产生周期性矩形脉冲。 22. 多谐振荡器工作时，电路的输出在高低电平间不停的翻转，没有稳定的状态，故又称为无稳态触发器。（ ） 【答案】正确 【解析】多谐振荡器是一种能够产生矩形脉冲的自激振荡器。它由电容、电阻和逻辑门（如非门）等元件组成。多谐振荡器有两个暂稳态。在这两个暂稳态之间不停地转换，从而产生矩形脉冲。当电路处于一个暂稳态时，电容开始充电或放电，随着电容电压的变化，逻辑门的输入电平发生变化，最终导致电路翻转到另一个暂稳态。由于这种不停的翻转过程，电路没有一个稳定的输出状态，不会停留在某一个固定的电平上。无稳态触发器是指没有稳定输出状态的电路。多谐振荡器的输出在高低电平之间不停翻转，没有一个稳定的状态，符合无稳态触发器的定义 23. 多谐振荡器是一种正弦波产生电路。（ ） 【答案】错误 【解析】多谐振荡器是一种矩形波产生电路。 24. 多谐振荡器产生高低电平的矩形波，故该电路有“0”和“1”两个稳态。（ ） 【答案】错误 【解析】多谐振荡器在工作时在高低电平之间定时切换，故无稳定状态。多谐振荡器没有稳定状态，只有暂稳态。 25. 施密特触发器具有回差特性，输入电压上升和下降时使输出状态翻转的阈值电压不同。（ ） 【答案】正确 【解析】施密特触发器设置了上限阈值和下限阈值，输入电压上升、下降时分别达到不同阈值才会引起输出翻转，这种特性称为回差特性，能够提高电路抗干扰能力。 26. 使用与非门组成的单稳态触发器与使用或非门组成的单稳态触发器的功能不同。（ ） 【答案】错误 【解析】单稳态触发器的功能主要是脉冲整形、定时控制和延时脉冲信号。不管是用与非门还是或非门构成的单稳态触发器的功能都是一样。 27. 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。（ ） 【答案】错误 【解析】不可重触发单稳态触发器进入暂稳态后，在暂稳态尚未结束前再次受到触发，电路通常不响应新的触发信号，原有暂稳态时间不会重新计时或延长。因此输出脉宽不会在原暂稳态时间基础上再展宽tw，题述说法错误。 28. 施密特触发器的状态转换及维持取决于外加触发信号。（ ） 【答案】正确 【解析】施密特触发器有两个稳定状态，电路从第一稳态翻转到第二稳态，然后再从第二稳态翻转到第一稳态，两次翻转所需要的触发电平是不相同的。 29. 当回差电压变化时，施密特触发器输出电压的幅值将随之变化。（ ） 【答案】错误 【解析】回差电压是施密特触发器正向阈值电压与负向阈值电压之差，改变回差电压会改变输入信号的两个转换阈值以及抗干扰能力。输出高、低电平幅值主要由电源电压和输出级特性决定，并不随回差电压直接变化。因此题述说法错误。 30. 施密特触发器的正向阈值电压大于负向阈值电压。（ ） 【答案】正确 【解析】对于具有正回差特性的施密特触发器，输入电压上升时使输出翻转的正向阈值电压高于输入电压下降时使输出翻转的负向阈值电压，即正向阈值电压大于负向阈值电压。因此题述说法正确。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 试画出用施密特触发器74LS132构成多谐振荡器的接线示意图。 【答案】将74LS132中的一个施密特NAND门的两个输入端并接作为输入节点，输出端经电阻R反馈到该输入节点，输入节点接电容C后接地。接线示意如下： 74LS132输出Y ── R ──┬── 两个输入端A、B并接 │ C │ GND 取Y端为多谐振荡器输出端，芯片电源端接VCC，地端接GND；未使用的门输入端不能悬空，应接固定逻辑电平，未使用的输出端悬空。电路利用施密特门的正、负阈值和RC充放电过程产生连续方波振荡。 【解析】将74LS132的一个二输入施密特NAND门的两个输入端并接，使其具有施密特反相器的功能。输出端通过电阻R反馈到输入节点，输入节点通过电容C接地。电源接通后，电容经R充电；当输入电压上升到正向阈值时，门输出翻转，电容随后通过R放电；当输入电压下降到负向阈值时，输出再次翻转。电容反复充放电，输出端便产生连续矩形波，因此构成多谐振荡器。未使用门的输入端应接固定电平，不能悬空。 32. 由555定时器组成的施密特触发器具有回差特性，回差电压的大小对电路有何影响？ 【答案】回差电压的大小直接决定电路的抗干扰能力、触发灵敏度和输出稳定性。 【解析】回差电压ΔUT等于施密特触发器正向阈值电压与负向阈值电压之差。回差电压增大时，输入信号必须有更大的变化幅度才能使输出翻转，因而抗干扰能力增强、输出更加稳定，但触发灵敏度降低；回差电压减小时，触发灵敏度提高，但抗干扰能力和抗噪声能力降低。回差电压主要影响输入转换阈值和抗干扰性能，不直接决定输出高、低电平幅值。 33. 比较多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器在工作状态、触发方式、输出特点及典型应用方面的主要区别。 【答案】（1）多谐振荡器没有稳定状态，接通电源后可自行连续翻转，输出周期性矩形脉冲，主要用于产生脉冲信号和时钟信号。 （2）单稳态触发器具有一个稳定状态和一个暂稳态，需外加触发脉冲才能进入暂稳态，经过一定时间后自动返回稳定状态，主要用于定时、延时和脉冲展宽。 （3）施密特触发器具有两个不同的转换阈值，输入电压达到上、下阈值时分别改变输出状态，具有回差特性，主要用于波形整形和抗干扰。 （4）多谐振荡器重在“自激振荡”，单稳态触发器重在“定时控制”，施密特触发器重在“阈值转换和波形整形”。 【解析】三种电路的根本区别在于稳定状态数量、是否需要外部触发以及输出功能不同。多谐振荡器无稳定状态，单稳态触发器有一个稳定状态，施密特触发器则利用两个阈值实现输入波形的整形和抗干扰。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某 555 多谐振荡器输出方波的高电平宽度为 0.6ms，低电平宽度为 0.4ms，电源电压 VCC=12V。要求：（1）计算振荡周期和频率；（2）计算所需的 R₁和 R₂阻值（设 C=0.1μF）；（3）若输出方波高电平宽度突然变为 0，分析可能的故障原因。 【答案】（1）振荡周期与频率： T=tH+tL=0.6ms+0.4ms=1.0ms； f=1/T=1000Hz=1kHz。 （2）555多谐振荡器中，电容充电时间为 tH≈0.693(R1+R2)C， 放电时间为 tL≈0.693R2C。 取C=0.1μF，有 R2=tL/(0.693C)=0.4ms/(0.693×0.1μF)≈5.77kΩ； R1=tH/(0.693C)-R2 =0.6ms/(0.693×0.1μF)-5.77kΩ ≈8.66kΩ-5.77kΩ≈2.89kΩ。 若采用0.7近似，则R2≈5.71kΩ，R1≈2.86kΩ，工程上可取R2≈5.7kΩ、R1≈2.9kΩ。 （3）输出高电平宽度突然变为0，说明输出端不能正常维持高电平，或高电平持续时间极短。可能原因包括：①R1或R2短路、阻值显著变小，使电容充电时间接近0；②定时电容C短路或容量严重变小；③放电管始终导通，使定时电容无法正常充电；④触发器、比较器或输出级损坏，导致输出不能翻转到高电平；⑤电路存在接线错误、电源异常或旁路电容失效。若R1开路，电容无法正常充电，电路也可能表现为输出始终为低电平，但这属于输出无高电平而非正常充电时间变为零。 【解析】555多谐振荡器的一个周期由电容充电时间和放电时间组成，因此T=tH+tL=0.6ms+0.4ms=1.0ms，振荡频率f=1/T=1kHz。 在标准555多谐振荡器中，定时电容在1/3VCC和2/3VCC之间充放电，故tH≈0.693(R1+R2)C，tL≈0.693R2C。代入C=0.1μF和给定的高、低电平宽度，可得R2≈5.77kΩ，R1≈2.89kΩ；采用0.7近似时分别约为5.71kΩ和2.86kΩ。 高电平宽度对应电容经R1、R2充电的时间。若该宽度突然变为0，首先应检查R1、R2是否短路或阻值变小、定时电容是否短路或容量变小，以及555内部放电管、比较器、RS触发器和输出级是否损坏。放电管始终导通会使电容无法充电，输出可能始终为低电平；R1开路同样可能导致电容不能充电并无高电平输出，但严格来说不是充电时间为零，而是充电过程被中断。还应检查电源、接线和旁路电容。 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 $