数字集成电路应用举例.doc

电子线路教案 第15章 数字集成电路应用举例教学重点：1掌握比较器的工作原理。2了解数据选择器工作原理。3掌握555时基电路的功能，了解555时基电路的应用。4了解各种集成电路的接口电路。教学难点：1555时基集成电路的应用。2集成电路的接口电路。学时分配：序号内 容学 时115.1 比较器与选择器2215.2 时基集成电路的应用2315.3 集成电路的接口电路1.54本章小结与习题0.55 本章总学时615.1 比较器与选择器图15.1.1 同比较器15.1.1 数码比较器数码比较器是能够比较两个数码的逻辑电路。同比较器：只能比较两个数码是否相同的比较器；大小比较器：可以比较两个数码的大小的比较器。一、同比较器1电路构成：由四个异或门和一个或非门组成。图15.1.2 一位大小比较器2逻辑函数式：3工作原理：Y = 1时，两个数相等；Y = 0时，两数不等。二、大小比较器1电路构成：(一位二进制数的比较)两个非门和两个与门构成。2逻辑功能：当； 当； 当Ai = Bi ，Y1 = Y2 = 0。3真值表一位大小比较器真值表参见表15.1.1。表15.1.1 一位大小比较器真值表输 入输 出AiBiY1(Ai Bi)Y1(Ai Bi)00000101101011004多位数码的比较可采用逐位比较法，首先从最高位开始，依次比出结果。15.1.2 多路选择器多路选择器是从多个输入信号中，选择一个并且单个输出的电路。图15.1.3是4选1选择器。A1、A2、A3、A4及B1、B2、B3、B4为输入的多个信号，S为旋转开关，P为控制信号输入选通脉冲。功能：与一个单刀多掷开关相似。适用场合：广泛运用于多输入、单输出的数据传输网络。也叫数据选择器。图15.1.4为集成多路数据选择器。集成多路数据选择器的功能参见表15.1.2。 图15.1.3 4选1的选择器示意图 图15.1.4 4选1数据选择器74LS157的管脚排列图表15.1.2 功能表输 入输出GSABYHLLLLLLLHHLHLLLHHHG是选通信号端，低电平有效；S是选择信号端，用来选择哪一路信号输出。15.2 时基集成电路的应用15.2.1 555时基集成电路简介555时基电路开始出现时，通常作为定时器应用，所以称为555定时器或555时基电路。优点：工作可靠，使用方便、价格低廉。用途：可用作定时控制；用于调光、调温、调压、调速等多种控制；组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路等。1555集成电路555集成电路为8脚双列直插型封装。外引线排列如图15.2.1所示。通常，555集成电路采用单电源，在 +5 +15 V电压范围内均能工作，最大输出电流达200 mA，可与TTL、MOS逻辑电路或模拟电路相配合使用。图15.2.1 555时基集成电路外引线排列2功能555电路可看成一个带放电开关的RS触发器。当VTR = VTH = 0 V，Y = 1 V；当VTH 23VCC、VTR 23VCC，VTR 13VCC，Y = 0 V；当VTH 23VCC，VTR 13VCC，Y维持原态；当VTH 23VCC，VTR 13VCC，Y维持原态。3类型双极型，输出功率大，驱动电流达200 mA，其它指标不如CMOS型；CMOS型，功耗低，电源电压低，输入阻抗高，但输出功率小，驱动电流几毫安。15.2.2 555时基集成电路应用举例1人工启动型单稳 图15.2.3 用“555”组成人工启动型单稳态电路 图15.2.4 用“555”组成脉冲启动型单稳态电路555构成的单稳电路是利用电容的充放电形成暂稳态的，因此它的输入端是带有定时电阻和定时电容。用“555”组成人工启动型单稳态电路如图15.2.3所示。电路特点：将555电路的6、2端并接起来接在RC定时电路上。工作原理：接上电源后，电路进入稳态；按下开关S，暂稳态开始；开关放开后，电容开始充电，当电容C上的电压升到大于2/3VCC时，输出又翻转成vO = 0，暂稳态结束。应用：用作定时、延时控制。2脉冲启动型单稳如图15.2.4所示。电路特点：把555电路的6、7端并接起来接到定时电容C上，用2端端作为输入端。工作原理：通电后，输出vO = 0，这是电路的稳态；输入负脉冲后，输出翻转成vO = 1，暂稳态开始；经过tp后，电容C上电压升到大于2/3 VCC，输出vO = 0，暂稳态结束。图15.2.5 用“555”组成施密特电路应用：用作定时、延时控制。例15.1 图15.2.5(a)是把555电路的6、2端并接起来，成为只有一个输入端的触发器。这个触发器因为输出电压和输入电压的关系是一个长方形的回线，见图15.2.5(b)，称为施密特触发器，试对其工作原理作简要的说明。解 从图15.2.5(b)的曲线看到，当输入vI = 0时，输出vO = 1；当输入电压从0上升时，要升到大于23VCC以后，vO才翻转成0；而当输入电压从最高值下降时，要降到小于13VCC以后，vO才又翻转成1。所以输出电压vO和输入电压vI之间是一个回线形曲线。由于这种电路有两个不同的阈值电压，所以这种电路常被用于开关、控制电路、波形变换和整形电路等。15.3 集成电路的接口电路接口电路：在TTL与CMOS两类门电路连接处加入的附加电路。功能：使驱动门的输出逻辑电平与负载门的输入逻辑电平合理配合；使驱动门输出的最大电流满足负载门所需的输入电流；隔离前级电路和后级电路，互不干扰。15.3.1 TTL电路驱动CMOS电路1接口主要解决的问题：电平匹配。2采取措施：如图15.3.1电路所示。在图15.3.1(a)中，采用OC门接口电路。将OC门输出端电阻R接到 +VDD处，使OC门的输出电平与CMOS电路输入电平一致。图15.3.1 TTL电路驱动CMOS电路的接口电路在图15.3.1(b)中，采用反相器作接口电路。使TTL电路输出电平转换为与CMOS电路相匹配的电平。在图15.3.1(c)中，采用提升电阻(上拉电阻)，将TTL的输出电平提高到5 V左右。15.3.2 CMOS电路驱动TTL电路图15.3.2 CMOS电路驱动TTL电路接口电路1接口主要解决的问题：降低CMOS电路的输出电平但又要保证有足够的驱动TTL电路的能力。2采取措施：如图15.3.2电路所示。在图15.3.2(a)中，采用反相器作缓冲器，实现电平变换及驱动功能；在图15.3.2(b)中，采用专用缓冲器作接口电路。15.3.3 集成门电路与其它负载连接图15.3.3 门电路与负载连接示意图1主要考虑的问题：集成门电路的驱动能力及负载的工作电流。2采取措施：如图15.3.3电路所示。在图15.3.3(a)中，用TTL门电路直接驱动；在图15.3.3(b)中，TTL门经驱动器与负载连接；在图15.3.3(c)中，CMOS门经驱动器与负载连接。总之，集成电路在应用时，接口电路相当重要，应认真选用合适的接口电路，保证电路能长期正常工作。本章小结一、数码比较器：同比较器是比较两个数是否相同；大小比较器是比较