數(shù)字集成電路應(yīng)用舉例

1、第15章 數(shù)字集成電路應(yīng)用舉例教學(xué)重點(diǎn)：1掌握比較器的工作原理。2了解數(shù)據(jù)選擇器工作原理。3掌握555時(shí)基電路的功能，了解555時(shí)基電路的應(yīng)用。4了解各種集成電路的接口電路。教學(xué)難點(diǎn)：1555時(shí)基集成電路的應(yīng)用。2集成電路的接口電路。學(xué)時(shí)分配：序號(hào)內(nèi) 容學(xué) 時(shí)115.1 比較器與選擇器2215.2 時(shí)基集成電路的應(yīng)用2315.3 集成電路的接口電路1.54本章小結(jié)與習(xí)題0.55 本章總學(xué)時(shí)615.1 比較器與選擇器圖 同比較器15.1.1 數(shù)碼比較器數(shù)碼比較器是能夠比較兩個(gè)數(shù)碼的邏輯電路。同比較器：只能比較兩個(gè)數(shù)碼是否相同的比較器；大小比較器：可以比較兩個(gè)數(shù)碼的大小的比較器。一、同比較器1電路

2、構(gòu)成：由四個(gè)異或門(mén)和一個(gè)或非門(mén)組成。圖15.1.2 一位大小比較器2邏輯函數(shù)式：3工作原理：Y = 1時(shí)，兩個(gè)數(shù)相等；Y = 0時(shí)，兩數(shù)不等。二、大小比較器1電路構(gòu)成：(一位二進(jìn)制數(shù)的比較)兩個(gè)非門(mén)和兩個(gè)與門(mén)構(gòu)成。2邏輯功能：當(dāng)； 當(dāng)； 當(dāng)Ai = Bi ，Y1 = Y2 = 0。3真值表一位大小比較器真值表參見(jiàn)表15.1.1。表15.1.1 一位大小比較器真值表輸 入輸 出AiBiY1(Ai Bi)Y1(Ai Bi)00000101101011004多位數(shù)碼的比較可采用逐位比較法，首先從最高位開(kāi)始，依次比出結(jié)果。15.1.2 多路選擇器多路選擇器是從多個(gè)輸入信號(hào)中，選擇一個(gè)并且單個(gè)輸出的電路

3、。圖是4選1選擇器。A1、A2、A3、A4及B1、B2、B3、B4為輸入的多個(gè)信號(hào)，S為旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，P為控制信號(hào)輸入選通脈沖。功能：與一個(gè)單刀多擲開(kāi)關(guān)相似。適用場(chǎng)合：廣泛運(yùn)用于多輸入、單輸出的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。也叫數(shù)據(jù)選擇器。圖為集成多路數(shù)據(jù)選擇器。集成多路數(shù)據(jù)選擇器的功能參見(jiàn)表15.1.2。 圖 4選1的選擇器示意圖 圖 4選1數(shù)據(jù)選擇器74LS157的管腳排列圖表 功能表輸 入輸出GSABYHLLLLLLLHHLHLLLHHHG是選通信號(hào)端，低電平有效；S是選擇信號(hào)端，用來(lái)選擇哪一路信號(hào)輸出。15.2 時(shí)基集成電路的應(yīng)用15.2.1 555時(shí)基集成電路簡(jiǎn)介555時(shí)基電路開(kāi)始出現(xiàn)時(shí)，通常作為定時(shí)器

4、應(yīng)用，所以稱(chēng)為555定時(shí)器或555時(shí)基電路。優(yōu)點(diǎn)：工作可靠，使用方便、價(jià)格低廉。用途：可用作定時(shí)控制；用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制；組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路等。1555集成電路555集成電路為8腳雙列直插型封裝。外引線排列如圖所示。通常，555集成電路采用單電源，在 +5 +15 V電壓范圍內(nèi)均能工作，最大輸出電流達(dá)200 mA，可與TTL、MOS邏輯電路或模擬電路相配合使用。圖 555時(shí)基集成電路外引線排列2功能555電路可看成一個(gè)帶放電開(kāi)關(guān)的RS觸發(fā)器。當(dāng)VTR = VTH = 0 V，Y = 1 V；當(dāng)VTH 23VCC、VTR 23VCC，VTR 13VCC，Y

5、= 0 V；當(dāng)VTH 23VCC，VTR 13VCC，Y維持原態(tài)；當(dāng)VTH 23VCC，VTR 13VCC，Y維持原態(tài)。3類(lèi)型雙極型，輸出功率大，驅(qū)動(dòng)電流達(dá)200 mA，其它指標(biāo)不如CMOS型；CMOS型，功耗低，電源電壓低，輸入阻抗高，但輸出功率小，驅(qū)動(dòng)電流幾毫安。15.2.2 555時(shí)基集成電路應(yīng)用舉例1人工啟動(dòng)型單穩(wěn) 圖 用“555”組成人工啟動(dòng)型單穩(wěn)態(tài)電路 圖15.2.4 用“555”組成脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)態(tài)電路555構(gòu)成的單穩(wěn)電路是利用電容的充放電形成暫穩(wěn)態(tài)的，因此它的輸入端是帶有定時(shí)電阻和定時(shí)電容。用“555”組成人工啟動(dòng)型單穩(wěn)態(tài)電路如圖所示。電路特點(diǎn)：將555電路的6、2端并接起來(lái)接

6、在RC定時(shí)電路上。工作原理：接上電源后，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)；按下開(kāi)關(guān)S，暫穩(wěn)態(tài)開(kāi)始；開(kāi)關(guān)放開(kāi)后，電容開(kāi)始充電，當(dāng)電容C上的電壓升到大于2/3VCC時(shí)，輸出又翻轉(zhuǎn)成vO = 0，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。應(yīng)用：用作定時(shí)、延時(shí)控制。2脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)如圖所示。電路特點(diǎn)：把555電路的6、7端并接起來(lái)接到定時(shí)電容C上，用2端端作為輸入端。工作原理：通電后，輸出vO = 0，這是電路的穩(wěn)態(tài)；輸入負(fù)脈沖后，輸出翻轉(zhuǎn)成vO = 1，暫穩(wěn)態(tài)開(kāi)始；經(jīng)過(guò)tp后，電容C上電壓升到大于2/3 VCC，輸出vO = 0，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。圖15.2.5 用“555”組成施密特電路應(yīng)用：用作定時(shí)、延時(shí)控制。例15.1 圖15.2.5(a)(b)，

7、稱(chēng)為施密特觸發(fā)器，試對(duì)其工作原理作簡(jiǎn)要的說(shuō)明。解(b)的曲線看到，當(dāng)輸入vI = 0時(shí)，輸出vO = 1；當(dāng)輸入電壓從0上升時(shí)，要升到大于23VCC以后，vO才翻轉(zhuǎn)成0；而當(dāng)輸入電壓從最高值下降時(shí)，要降到小于13VCC以后，vO才又翻轉(zhuǎn)成1。所以輸出電壓vO和輸入電壓vI之間是一個(gè)回線形曲線。由于這種電路有兩個(gè)不同的閾值電壓，所以這種電路常被用于開(kāi)關(guān)、控制電路、波形變換和整形電路等。15.3 集成電路的接口電路接口電路：在TTL與CMOS兩類(lèi)門(mén)電路連接處加入的附加電路。功能：使驅(qū)動(dòng)門(mén)的輸出邏輯電平與負(fù)載門(mén)的輸入邏輯電平合理配合；使驅(qū)動(dòng)門(mén)輸出的最大電流滿足負(fù)載門(mén)所需的輸入電流；隔離前級(jí)電路和后級(jí)

8、電路，互不干擾。15.3.1 TTL電路驅(qū)動(dòng)CMOS電路1接口主要解決的問(wèn)題：電平匹配。2采取措施：如圖電路所示。在圖(a)中，采用OC門(mén)接口電路。將OC門(mén)輸出端電阻R接到 +VDD處，使OC門(mén)的輸出電平與CMOS電路輸入電平一致。圖 TTL電路驅(qū)動(dòng)CMOS電路的接口電路在圖(b)中，采用反相器作接口電路。使TTL電路輸出電平轉(zhuǎn)換為與CMOS電路相匹配的電平。在圖(c)中，采用提升電阻(上拉電阻)，將TTL的輸出電平提高到5 V左右。15.3.2 CMOS電路驅(qū)動(dòng)TTL電路圖 CMOS電路驅(qū)動(dòng)TTL電路接口電路1接口主要解決的問(wèn)題：降低CMOS電路的輸出電平但又要保證有足夠的驅(qū)動(dòng)TTL電路的能

9、力。2采取措施：如圖電路所示。在圖15.3.2(a)中，采用反相器作緩沖器，實(shí)現(xiàn)電平變換及驅(qū)動(dòng)功能；在圖15.3.2(b)中，采用專(zhuān)用緩沖器作接口電路。15.3.3 集成門(mén)電路與其它負(fù)載連接圖15.3.3 門(mén)電路與負(fù)載連接示意圖1主要考慮的問(wèn)題：集成門(mén)電路的驅(qū)動(dòng)能力及負(fù)載的工作電流。2采取措施：如圖電路所示。在圖(a)中，用TTL門(mén)電路直接驅(qū)動(dòng)；在圖(b)中，TTL門(mén)經(jīng)驅(qū)動(dòng)器與負(fù)載連接；在圖(c)中，CMOS門(mén)經(jīng)驅(qū)動(dòng)器與負(fù)載連接?？傊?，集成電路在應(yīng)用時(shí)，接口電路相當(dāng)重要，應(yīng)認(rèn)真選用合適的接口電路，保證電路能長(zhǎng)期正常工作。本章小結(jié)一、數(shù)碼比較器：同比較器是比較兩個(gè)數(shù)是否相同；大小比較器是比較兩個(gè)數(shù)碼的大小。