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》电气技术类 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. 在多谐振荡器中，为什么要使用反馈（ ） A. 为了增强输出信号的幅度 B. 为了产生持续的振荡 C. 为了改变信号的波形 D. 为了增加电路的可靠性 【答案】B 【解析】在多谐振荡器中，反馈是必需的，以确保电路能产生持续的振荡。反馈将输出信号的一部分反馈到输入端，使电路持续地在两种状态之间切换。 2. 若要产生周期性矩形脉冲信号，应采用的电路是（ ） A. 多谐振荡器 B. 双稳态触发器 C. 单稳态触发器 D. 施密特触发器 【答案】A 【解析】多谐振荡器没有稳定状态，能够在两个暂稳态之间自动交替翻转，因而无需外加触发信号即可产生周期性的矩形脉冲信号。双稳态触发器需要外部触发才能翻转；单稳态触发器只能产生单个定宽脉冲；施密特触发器主要用于波形整形和电平转换。因此应选A。 3. 如下图所示的RC耦合多谐振荡器，此电路的振荡频率为（ ） A. 1.4RC B. C. D. 【答案】B 【解析】 4. 555 多谐振荡器用于产生 1kHz 方波，若要求频率误差小于 2%，定时元件应选择（ ） A. 碳膜电阻（误差 ±5%）+ 电解电容（误差 ±20%） B. 金属膜电阻（误差 ±1%）+ 陶瓷电容（误差 ±5%） C. 水泥电阻（误差 ±10%）+ 涤纶电容（误差 ±10%） D. 线绕电阻（误差 ±0.1%）+ 云母电容（误差 ±1%） 【答案】D 【解析】555多谐振荡器的振荡频率与定时电阻、电容的参数有关，定时元件的相对误差会引起频率误差。A、C两组元件的误差较大，难以满足小于2%的要求；B中电容误差为±5%，总体误差仍可能超过2%；D中线绕电阻误差为±0.1%，云母电容误差为±1%，定时元件精度最高，能够较好地满足频率误差小于2%的要求。因此应选D。 5. 多谐振荡器可由两个与非门连接成______构成。（ ） A. 直接耦合负反馈电路 B. 阻容耦合负反馈电路 C. 阻容耦合正反馈电路 D. 变压器耦合正反馈电路 【答案】C 【解析】正反馈常用于振荡电路中，由电路结构知道门电路之间采用阻容耦合方式。 6. 多谐振荡器一旦起振，电路所处的状态是（ ） A. 一个稳态，一个暂稳态 B. 两个稳态 C. 仅有一个暂稳态 D. 两个暂稳态 【答案】D 【解析】多谐振荡器中，当电容充电达到一定阈值时，电路就会从当前暂稳态转换到另一个暂稳态，然后电容开始反向充电或放电，如此循环往复，不断地在两个暂稳态之间切换，从而产生矩形波输出。​ 因为多谐振荡器是通过电容的充放电来实现状态转换的，而电容的充放电过程是动态的，使得电路不能长时间停留在某一个状态，所以不存在像双稳态触发器那样的两个稳态，而是两个暂稳态。 7. 如下图所示的单稳态触发器由稳态翻转到暂稳态是由___控制（ ） A. C充电所需时间 B. 外加触发脉冲 C. 定时元件 D. C放电所需时间 【答案】B 【解析】单稳态触发器有一个稳态和一个暂稳态。在稳态时，电路处于一种稳定的状态，输出保持不变。当受到触发时，电路进入暂稳态，经过一段时间后又自动返回稳态。对于图中的单稳态触发器，其由稳态翻转到暂稳态是由外加触发脉冲控制的。选B。 8. 由于多谐振荡器输出的矩形脉冲波中含有______，故称为多谐振荡器（ ） A. 多次谐波 B. 多次正弦波 C. 多次方波 D. 多次锯齿波 【答案】A 【解析】由于多谐振荡器输出的矩形脉冲波中含有丰富的谐波成分，故称为多谐振荡器。多谐振荡器是一种能产生矩形脉冲的自激振荡器电路，它没有稳定的工作状态，只有两个暂稳态。在这两个暂稳态之间不停地转换，从而产生矩形脉冲。由于矩形脉冲包含基波和众多谐波分量，因此得名多谐振荡器。 9. 多谐振荡电路是一种是（ ） A. 矩形波整形电路 B. 锯齿波振荡电路 C. 尖脉冲形成电路 D. 矩形波振荡电路 【答案】D 【解析】矩形波整形电路：它主要是对已有的波形进行整形，将不规则的波形变成矩形波，本身不是振荡电路。例如，把正弦波通过比较器等电路变成矩形波，它的功能重点在于波形的转换，而不是产生振荡。A错锯齿波振荡电路：这种电路专门用于产生锯齿波。锯齿波的特点是电压或电流随时间线性上升，然后快速下降，像锯齿一样的波形。它和矩形波振荡电路的输出波形完全不同，其应用场景如示波器的扫描信号等。B错尖脉冲形成电路：主要用于产生尖脉冲信号。尖脉冲是一种时间极短、幅度较大的脉冲信号，通常用于触发其他电路或者在数字电路中作为时钟信号的边沿触发等，和矩形波振荡电路产生的矩形波有本质区别。C错矩形波振荡电路：能够自行产生矩形波信号。它通过正反馈等电路机制，使电路在两个稳定状态之间不断切换，从而输出高电平和低电平交替的矩形波。常见的矩形波振荡电路有 555 定时器构成的多谐振荡器等，在数字电路的时钟信号产生、信号调制等领域有广泛应用。D对 10. 如下图所示的单稳态触发器，其输出脉冲宽度（ ） A. 0.7RC B. 1.4RC C. 1.2RC D. 0.45RC 【答案】A 【解析】对于由门电路构成的单稳态触发器，其输出脉冲宽度0.7RC 11. RC耦合多谐振荡器中的定时电阻，定时电容，则该电路的振荡频率为（ ） A. 36kHz B. 360kHz C. 28kHz D. 280kHz 【答案】B 【解析】利用 12. 施密特触发器具有（ ） A. 空翻现象 B. 交越失真 C. 回差现象 D. 饱和现象 【答案】C 【解析】施密特触发器具有两个不同的翻转阈值：输入电压上升时在正向阈值处翻转，输入电压下降时在负向阈值处翻转，两个阈值之间的电压差称为回差或滞回。因此应选C。 13. 555 单稳态触发器的暂稳态时间计算公式为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】555单稳态触发器被触发后，定时电容通过电阻充电，电容电压达到555内部比较器的控制阈值时，电路由暂稳态自动返回稳态。由电容充电过程可得暂稳态时间为TW=1.1RC。因此应选B。 14. 施密特触发器的电压传输特性如下图所示，则该电路的回差电压为（ ） A. 1V B. ．6V C. 1．6V D. 3V 【答案】B 【解析】回差电压是输入信号的值，而非输出信号的的值。 15. 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，定时电容正在充电，输出脉冲宽度由RC定时网络决定。标准555单稳态电路在暂稳态期间再次受到触发时，不能重新启动定时过程，通常对该触发信号不响应，必须待电路恢复稳态后才能接受下一次有效触发。因此应选D。 16. 下列不属于施密特触发器工作特点的是（ ） A. 电路由两个稳定状态 B. 可用于波形整形 C. 可用于产生方波信号 D. 具有计数功能 【答案】D 【解析】施密特触发器本质上是具有回差特性的双稳态电路，具有两个稳定状态，可将缓慢变化或含噪声的输入整形成边沿陡峭的方波信号，也可与RC网络组成多谐振荡器产生方波。计数功能属于计数器等时序电路的功能，不是施密特触发器的工作特点。因此应选D。 17. 下图所示为 555 电路的电压传输特性，该电路应为（ ） A. 多谐振荡器 B. 单稳态触发器 C. 施密特触发器 D. 双稳态触发器 【答案】C 【解析】施密特触发器的电压传输特性具有两个不同的翻转阈值，输入电压上升和下降时的翻转电平不同，形成滞回回线。多谐振荡器和单稳态触发器属于脉冲产生电路，不能仅由具有滞回特征的电压传输特性判定。因此应选C。 18. 使用555定时器构成的施密特触发器，可以消除哪种类型的噪声干扰（ ） A. 高频噪声 B. 低频噪声 C. 直流噪声 D. 交流噪声 【答案】A 【解析】施密特触发器通常用于消除高频噪声，因为它们可以在输入信号达到特定阈值时迅速改变输出状态，从而忽略掉快速变化的输入信号。 19. 施密特触发器的特点是（ ） A. 没有稳态 B. 有两个稳态 C. 有两个暂稳态 D. 有一个暂稳态和稳态 【答案】B 【解析】施密特触发器具有两个稳定状态，输入信号越过不同方向的阈值时，输出在两个稳定状态之间翻转。它不是具有暂稳态的单稳态或多谐振荡器。因此应选B。 20. TTL施密特触发器在什么场合下应用广泛（ ） A. 模拟信号处理 B. 数字信号处理 C. 功率放大 D. 频率合成 【答案】B 【解析】TTL施密特触发器在数字信号处理中应用广泛，主要用于信号的整形、去抖和抗干扰。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 脉冲整形电路主要用于改变脉冲信号的频率。（ ） 【答案】错误 【解析】脉冲整形电路主要用于改变脉冲信号的波形、幅度、边沿、脉宽和相位等，使其成为符合要求的脉冲信号。改变脉冲频率主要由振荡器、分频器或计数器等电路完成，并非脉冲整形电路的主要作用。因此题干说法错误。 22. 石英晶体多谐振荡器的振荡频率由定时元件所决定。（ ） 【答案】错误 【解析】由石英晶体本身的串联谐振频率所决定，与电路中R和C的值无关。 23. 单稳态触发器由暂稳态翻转回稳态时，需要外加的触发信号。（ ） 【答案】错误 【解析】单稳态触发器只有一个稳定状态和一个暂稳态。外加触发信号使电路由稳定状态进入暂稳态，暂稳态持续时间由定时元件决定，经过规定时间后电路会自动返回稳定状态，不需要再次施加外部触发信号。因此题干说法错误。 24. 当处于暂态时，若单稳态触发器不接受触发脉冲，则称之为非重复触发单稳态电路。（ ） 【答案】正确 【解析】非重复触发单稳态电路是指在进入暂态后，即使再有触发脉冲输入，电路也不会再次被触发，而是会按照原有的暂态时间继续进行状态变化，直到暂态结束后回到稳态，才会再次对触发脉冲做出响应。所以正确。 25. 多谐振荡器接通电源后，在无需外加触发脉冲的情况下能够自行产生周期性矩形波。（ ） 【答案】正确 【解析】多谐振荡器没有稳定状态，接通电源后依靠电路内部的正反馈和定时元件交替翻转，能够自行产生周期性矩形波。 26. 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不同的翻转阈值，将其与电阻、电容组成正反馈的RC充放电回路后，电容电压可在两个阈值之间往复变化，使输出自动交替翻转，从而构成多谐振荡器。因此题干说法正确。 27. 施密特触发器主要用于实现波形整形、波形产生和幅度鉴别。（ ） 【答案】错误 【解析】施密特触发器主要用于实现波形整形、波形变换和幅度鉴别。 28. 滞回比较器又称施密特触发器，迟滞比较器。（ ） 【答案】正确 【解析】滞回比较器、迟滞比较器是同一类电路的不同称谓，利用正反馈形成两个不同的转换阈值；这种电路也称为施密特触发器。因此题干说法正确。 29. 对于施密特触发器，使电路的输出信号从0翻转到1的电平与从1翻转到0的电平是不同的。（ ） 【答案】正确 【解析】施密特触发器具有回差特性。输入信号上升时，输出由0翻转到1所对应的是一个阈值；输入信号下降时，输出由1翻转到0所对应的是另一个阈值，两个阈值不相同。因此题干说法正确。 30. 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】在通常对称的施密特触发器中，正向阈值电压记为正值，负向阈值电压记为负值，因此正向阈值电压数值上大于负向阈值电压。即使两者绝对值相等，也有+VT>-VT。因此题干说法正确。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 单稳态触发器有哪些特点？ 【答案】单稳态触发器主要特点有：（1）它有一个稳定状态和一个暂稳态；（2）在无外来脉冲作用时，电路处于稳定状态不变；（3）在外来脉冲的作用下，电路由稳定状态翻转为暂稳态，经过一段时间后，又自动地返回到稳定状态，而暂稳态时间的长短，与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。 【解析】单稳态触发器只有一个稳定状态和一个暂稳态。无外来触发信号时，电路保持在稳定状态；受到符合要求的触发脉冲后，电路由稳定状态翻转到暂稳态，并在定时元件作用下维持一段时间；暂稳态结束后，电路不需要外加信号即可自动返回稳定状态。暂稳态持续时间主要由电路内部的定时电阻、电容等参数决定，理想情况下与触发脉冲的持续时间和幅度无关，但触发信号必须满足电路规定的触发条件。 32. 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】可采用74LS132中的一个二输入施密特触发与非门构成反相RC振荡器：将该门的两个输入端并接作为输入节点；从门输出端经电阻R反馈到输入节点；输入节点接电容C的一端，电容C另一端接地；门输出端作为方波输出，电容两端作为近似三角波输出。74LS132接+5V电源并正确接地，其余未使用门的输入端不得悬空，应固定接高电平或低电平。示意连接为：输出Y──R──输入节点X，X──C──GND，Y为输出；两个输入端均接X。 【解析】74LS132内部为带施密特输入特性的二输入与非门。将同一门的两个输入端并接后，该门相当于施密特反相器。输出经电阻反馈至输入节点，输入节点的电容对地充放电。当电容电压上升超过正向阈值或下降低于负向阈值时，门输出翻转；输出翻转又使电容通过电阻向相反方向充放电，如此循环便形成自激振荡。输出端得到矩形脉冲，振荡频率主要由R、C及施密特触发器的上下阈值决定。 33. 某数字控制系统需要将传感器输出的缓慢变化、边沿不规则的信号整形成稳定的矩形脉冲，并在每次触发后输出宽度固定的脉冲。简述应采用哪些脉冲整形电路，并说明各电路的主要作用及其工作特点。 【答案】（1）输入端可采用施密特触发器，利用正向阈值和负向阈值的回差特性，将缓慢变化或含有噪声的输入信号整形成边沿陡峭、幅值稳定的矩形脉冲。 （2）后级可采用单稳态触发器，受到触发后由稳态暂时转入暂态，经过一定时间后自动返回稳态。 （3）单稳态输出脉冲的宽度主要由定时电阻和电容决定，改变定时元件参数即可调整脉冲宽度。 （4）施密特触发器具有两个不同的翻转阈值，单稳态触发器只有一个稳定状态，二者的功能分别是波形整形和定时脉冲产生。 【解析】施密特触发器利用回差提高抗干扰能力并改善波形；单稳态触发器利用暂态持续时间实现定时，脉宽由定时元件参数决定。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某 555 多谐振荡器接 12V 电源，定时电阻 4.7kΩ、6.8kΩ，电容 0.02μF，充放电回路各串一只 0.7V 正向压降硅二极管。要求：（1）计算电容充放电时间；（2）计算振荡频率与占空比；（3）分析其中一只二极管开路后，充放电时间及占空比的变化。 【答案】在555定时电路中，阈值电压分别为VL=VCC/3=4V、VH=2VCC/3=8V。按题意假定充电路径为4.7kΩ电阻和一只硅二极管，放电路径为6.8kΩ电阻和另一只硅二极管，二极管正向压降均取0.7V。 （1）充电时，电容由0.7V充至8V，充电最终电压近似为12-0.7=11.3V，因此 T1=4.7kΩ×0.02μF×ln[(11.3-4)/(11.3-8)]≈74.5μs。 放电时，电容由8V放至0.7V， T2=6.8kΩ×0.02μF×ln[(8-0.7)/(4-0.7)]≈107.9μs。 （2）振荡周期为T=T1+T2≈182.4μs，振荡频率为f=1/T≈5.48kHz。若把输出高电平持续时间视为充电时间，则占空比D=T1/(T1+T2)×100%≈40.8%。 （3）按题目所述两只二极管分别串联在充电、放电回路中的连接方式，充电二极管开路会使充电回路断开，电容不能正常充电；放电二极管开路会使放电回路断开，电容不能正常放电。任一只二极管开路后均不能维持正常振荡，因此相应充、放电时间不再具有有限的稳定值，振荡频率和占空比也无法按正常振荡定义。 【解析】555多谐振荡器的内部比较器阈值为VCC/3和2VCC/3，在12V电源下分别为4V和8V。考虑串联硅二极管的0.7V正向压降，充电支路的等效终值电压为11.3V，电容从4V充至8V，故充电时间由一阶RC充电公式确定：t=RC ln[(VF-Vi)/(VF-Vf)]，代入R=4.7kΩ、C=0.02μF得到约74.5μs。放电支路中电容通过6.8kΩ电阻和二极管放电，电压从8V降至约0.7V，跨越555的低阈值4V，故放电时间为t=RC ln[(Vi-VD)/(Vf-VD)]，得到约107.9μs。周期为两者之和，频率约5.48kHz；若输出高电平对应充电过程，占空比约为40.8%。题目未提供具体电路图，但若确实是“充电回路、放电回路各串联一只二极管”的连接，任一二极管开路都会使对应电流通路中断，电容无法完成充电或放电，电路停止正常振荡，因而不能简单地给出新的有限充放电时间和占空比。 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》电气技术类 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. 在多谐振荡器中，为什么要使用反馈（ ） A. 为了增强输出信号的幅度 B. 为了产生持续的振荡 C. 为了改变信号的波形 D. 为了增加电路的可靠性 2. 若要产生周期性矩形脉冲信号，应采用的电路是（ ） A. 多谐振荡器 B. 双稳态触发器 C. 单稳态触发器 D. 施密特触发器 3. 如下图所示的RC耦合多谐振荡器，此电路的振荡频率为（ ） A. 1.4RC B. C. D. 4. 555 多谐振荡器用于产生 1kHz 方波，若要求频率误差小于 2%，定时元件应选择（ ） A. 碳膜电阻（误差 ±5%）+ 电解电容（误差 ±20%） B. 金属膜电阻（误差 ±1%）+ 陶瓷电容（误差 ±5%） C. 水泥电阻（误差 ±10%）+ 涤纶电容（误差 ±10%） D. 线绕电阻（误差 ±0.1%）+ 云母电容（误差 ±1%） 5. 多谐振荡器可由两个与非门连接成______构成。（ ） A. 直接耦合负反馈电路 B. 阻容耦合负反馈电路 C. 阻容耦合正反馈电路 D. 变压器耦合正反馈电路 6. 多谐振荡器一旦起振，电路所处的状态是（ ） A. 一个稳态，一个暂稳态 B. 两个稳态 C. 仅有一个暂稳态 D. 两个暂稳态 7. 如下图所示的单稳态触发器由稳态翻转到暂稳态是由___控制（ ） A. C充电所需时间 B. 外加触发脉冲 C. 定时元件 D. C放电所需时间 8. 由于多谐振荡器输出的矩形脉冲波中含有______，故称为多谐振荡器（ ） A. 多次谐波 B. 多次正弦波 C. 多次方波 D. 多次锯齿波 9. 多谐振荡电路是一种是（ ） A. 矩形波整形电路 B. 锯齿波振荡电路 C. 尖脉冲形成电路 D. 矩形波振荡电路 10. 如下图所示的单稳态触发器，其输出脉冲宽度（ ） A. 0.7RC B. 1.4RC C. 1.2RC D. 0.45RC 11. RC耦合多谐振荡器中的定时电阻，定时电容，则该电路的振荡频率为（ ） A. 36kHz B. 360kHz C. 28kHz D. 280kHz 12. 施密特触发器具有（ ） A. 空翻现象 B. 交越失真 C. 回差现象 D. 饱和现象 13. 555 单稳态触发器的暂稳态时间计算公式为（ ） A. B. C. D. 14. 施密特触发器的电压传输特性如下图所示，则该电路的回差电压为（ ） A. 1V B. ．6V C. 1．6V D. 3V 15. 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 16. 下列不属于施密特触发器工作特点的是（ ） A. 电路由两个稳定状态 B. 可用于波形整形 C. 可用于产生方波信号 D. 具有计数功能 17. 下图所示为 555 电路的电压传输特性，该电路应为（ ） A. 多谐振荡器 B. 单稳态触发器 C. 施密特触发器 D. 双稳态触发器 18. 使用555定时器构成的施密特触发器，可以消除哪种类型的噪声干扰（ ） A. 高频噪声 B. 低频噪声 C. 直流噪声 D. 交流噪声 19. 施密特触发器的特点是（ ） A. 没有稳态 B. 有两个稳态 C. 有两个暂稳态 D. 有一个暂稳态和稳态 20. TTL施密特触发器在什么场合下应用广泛（ ） A. 模拟信号处理 B. 数字信号处理 C. 功率放大 D. 频率合成 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 脉冲整形电路主要用于改变脉冲信号的频率。（ ） 22. 石英晶体多谐振荡器的振荡频率由定时元件所决定。（ ） 23. 单稳态触发器由暂稳态翻转回稳态时，需要外加的触发信号。（ ） 24. 当处于暂态时，若单稳态触发器不接受触发脉冲，则称之为非重复触发单稳态电路。（ ） 25. 多谐振荡器接通电源后，在无需外加触发脉冲的情况下能够自行产生周期性矩形波。（ ） 26. 施密特触发器可构成多谐振荡器。（ ） 27. 施密特触发器主要用于实现波形整形、波形产生和幅度鉴别。（ ） 28. 滞回比较器又称施密特触发器，迟滞比较器。（ ） 29. 对于施密特触发器，使电路的输出信号从0翻转到1的电平与从1翻转到0的电平是不同的。（ ） 30. 施密特触发器的正向阈值电压一定大于负向阈值电压。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 单稳态触发器有哪些特点？ 32. 试画出用施密特触发器74LS132构成多谐振荡器的接线示意图。 33. 某数字控制系统需要将传感器输出的缓慢变化、边沿不规则的信号整形成稳定的矩形脉冲，并在每次触发后输出宽度固定的脉冲。简述应采用哪些脉冲整形电路，并说明各电路的主要作用及其工作特点。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某 555 多谐振荡器接 12V 电源，定时电阻 4.7kΩ、6.8kΩ，电容 0.02μF，充放电回路各串一只 0.7V 正向压降硅二极管。要求：（1）计算电容充放电时间；（2）计算振荡频率与占空比；（3）分析其中一只二极管开路后，充放电时间及占空比的变化。 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 $