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已知下左国中施密特触发器为右图中所示电路,电源电压是10V, R1-10KΩ,R2=20KΩ,该多谐振荡器中的电路参数VDD=10V,R=10kΩ,C=0.01uF,则该电路的振荡周期是

A. 0.2197ms B. 0.4297ms C. 0.1099ms D. 0.3296ms
题目配图 题目配图
单选题 中等 笔试真题单选

参考答案

我们分析题目:这是一个关于多谐振荡器(基于施密特触发器)的振荡周期计算问题。题目中给出了施密特触发器的内部电路(左下图),但这里只给出了右图中所示的电路(可能是施密特触发器的符号)。多谐振荡器电路通常由施密特触发器、电阻R和电容C组成,利用施密特触发器的回差特性产生振荡。电路参数:VDD=10V,R=10kΩ,C=0.01μF。施密特触发器的阈值电压由R1和R2决定(R1=10kΩ,R2=20kΩ)。电源电压10V。 我们需要计算振荡周期。施密特触发器的正向阈值电压(VT+)和负向阈值电压(VT-)通常由分压决定。对于经典的施密特触发器(如使用CMOS反相器加上正反馈电阻),其阈值电压与电源电压和电阻有关。但这里题目说“下左国中施密特触发器为右图中所示电路”,可能是一个具体的施密特触发器电路(比如用运放或晶体管构成的),但未给出详细电路。常见的施密特触发器多谐振荡器周期公式为 T = RC * ln( (VDD - VT-)/(VDD - VT+) * VT+/VT- ) 或类似形式。对于标准CMOS施密特触发器(如CD40106),其阈值电压通常由内部电路决定,但这里给出了R1和R2,说明阈值电压是由外部电阻分压得到的。 更常见的是:施密特触发器由两个电阻分压产生回差,例如使用运放或比较器。如果施密特触发器是由运放构成的,则正向阈值 VT+ = VREF * (R2/(R1+R2)) + VOH * (R1/(R1+R2)),负向阈值 VT- = VREF * (R2/(R1+R2)) + VOL * (R1/(R1+R2))。但这里没有VREF,且电源电压10V,输出高电平接近VDD,低电平接近0。如果施密特触发器是CMOS反相器加上正反馈电阻(如74HC14),则其阈值电压由内部决定,与外部电阻无关。但题目明确给出了R1和R2,说明它们是用于设定阈值电压的。 考虑到题目来自IC笔试,可能是一个经典的多谐振荡器电路:施密特触发器输入接RC网络,输出反馈到输入。施密特触发器的阈值电压由内部正反馈电阻决定。对于没有内部电阻的施密特触发器,可以用外部电阻R1和R2构成正反馈,从而设定阈值。通常,施密特触发器的正向阈值电压 VT+ = VDD * R2/(R1+R2)(如果输出高电平为VDD),负向阈值 VT- = VDD * R2/(R1+R2) * (某种比例)? 实际上,标准反相施密特触发器(如用比较器)的阈值计算:假设输出高电平VOH≈VDD,输出低电平VOL≈0,则 VT+ = VDD * R2/(R1+R2)(当输出为高时,反馈电压叠加),VT- = VDD * R2/(R1+R2) * (R1/(R1+R2))? 更常见的是:VT+ = VDD * R2/(R1+R2) + VOH * R1/(R1+R2) 但 VOH=VDD,所以 VT+ = VDD;这不对。 另一种常见形式:施密特触发器由两个反相器和一个电阻构成(如CD40106内部)。但这里明确画出了电阻R1和R2,所以可能是一个带外部电阻的施密特触发器。我们需根据典型电路推导。 一个经典的非稳态多谐振荡器使用施密特触发器(如CMOS反相器加上正反馈电阻),其振荡周期 T = RC * ln( (VDD - VT-)/(VDD - VT+) * (VT+/VT-) )。对于标准CMOS施密特触发器(如CD40106),VT+通常为0.6VDD,VT-为0.4VDD,则T ≈ 1.1RC。但这里VT+和VT-由R1和R2决定。 另一种常见电路:用运放构成的施密特触发器,其阈值 VT+ = VREF * (R2/(R1+R2)) + Vsat+ * (R1/(R1+R2)),VT- = VREF * (R2/(R1+R2)) + Vsat- * (R1/(R1+R2))。如果VREF=0,则阈值对称于0,但这里是单电源,VREF通常为电源的一半?或者直接接地?这里电源VDD=10V,假设输出高电平接近10V,低电平接近0V,且VREF为0(即同相输入端接地?),则VT+ = VDD * R1/(R1+R2) = 10 * 10/(10+20)=10/3≈3.33V,VT- = -VDD * R1/(R1+R2)? 实际上负向阈值应为0V? 由于低电平为0,反馈使得同相端为负?需要具体电路。 更常见的施密特触发器多谐振荡器电路:施密特触发器的输出通过电阻R反馈到同相输入端(或反相输入端),电容C连接在输入端和地之间。如果施密特触发器是反相型的(即输入信号从反相端输入),则振荡周期公式为 T = RC * ln( (VDD - VT-)/(VDD - VT+) * (VT+/VT-) )。这里的VT+和VT-是施密特触发器的两个阈值。 由于题目没有给出具体电路图,我们只能根据典型题型推断。常见的IC笔试中,对于由施密特触发器构成的多谐振荡器,其周期通常为 T = R*C * ln( (VDD - VT-)/(VDD - VT+) * (VT+/VT-) )。而VT+和VT-由R1和R2决定,对于标准施密特触发器(如74HC14),VT+ = 0.6VDD,VT- = 0.4VDD,则T≈1.1RC。代入R=10kΩ,C=0.01μF,得RC=100μs,T≈110μs=0.11ms。但选项中有

涉及知识点

  • 电压
  • CMOS
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