集成信号源的设计原理教案.doc

河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 6 次课 2 学时上次课复习：集成信号源的设计原理本次课题（或教材章节题目）：第三章 一位及多位四合一电路第一节 双BCD同步加法计数器第二节 译码/驱动电路第三节 无效零消隐和动态扫描电路教学要求： 掌握计数器、译码/驱动电路的原理，无效零消隐和动态扫描电路的设计重 点：CD4518的级联方法，CD4511译码/驱动器的逻辑优先权，无效零消隐和动态扫描难 点：无效零消隐和动态扫描电路的设计要点教学手段及教具：讲授讲授内容及时间分配：1. 同步加法计数器30分钟 2. 译码/驱动器30分钟 3. 无效零消隐电路的设计 30分钟课后作业网络测试卷3参考资料1. 沙占友等编著. 数字化测量技术.机械工业出版社，2009.32. 沙占友等著. 单片机外围电路设计（第2版），电子工业出版社，2006.6注：本页为每次课教案首页第一节 双BCD同步加法计数器计数器是由触发器和逻辑控制电路构成的时序电路，其输出状态与时钟脉冲有关。计数器分同步计数器、异步计数器两大类。CMOS计数器的分类如下： 异步计数器：CD4020，CD4024，CD4060计数器 加计数：CD4518，CD4520减计数（可预置）：MC14522，CD4526 同步计数器 加计数（可预置）：CD40160，CD40161 加减计数（可预置）：CD4510，CD40192 计数分配器：CD4017，CD4022CD4518是常用的计数器电路，内部包含两个二-十进制同步加法计数器，每个计数器由4个T触发器（T1T4）构成。一、CD4518的工作原理CD4518设计了两个时钟输入端：CP、EN。CP端靠上升沿触发，此时EN1；EN端靠下降沿触发，要求CP0。巧妙地利用CP端和EN端，还可作为数字频率计的计数门。R为复位端，R1（接高电平或正脉冲）时计数器复零，正常计数时R0。Q4Q1为BCD码输出端，可输出8、4、2、1编码的数据。二、CD4518的应用1. 多级串行计数CD4518未设置进位端，但可利用Q4做输出端。有人误将第一级的Q4端接到第二级的CP端，结果发现计数变成“逢八进一”了。原因在于Q4是在CP8作用下产生正跳变的，其上升沿不能作进位脉冲，只有其下降沿才是“逢十进一”的进位信号。正确接法应是将低位的Q4端接高位的EN端，高位计数器的CP端接USS。串行级联电路如图3-2-2所示。仅对最低位计数器而言，用CP或EN作时钟输入端均可。图3-2-2 串行级联电路2. 与指轮开关组成译码电路CD4518配以BCD码指轮开关，构成的译码电路如图3-2-3所示。图3-2-3 由计数器与指轮开关构成的译码电路电路特点：（1）支轮开关与计数器输出端发生关系；（2）隔离二极管的负极分别接CD4518输出端；（3）该电路等效于一个四端与门；（4）仅当计数状态与指轮开关的设定值完全相符时，指轮开关才输出一个符合信号UA。第二节 译码/驱动电路以CD4511和MC14513为例，介绍BCD码锁存译码驱动器的原理、应用，以及无效零自动消隐电路的设计。一、BCD码锁存译码驱动器1. CD4511型BCD码锁存译码驱动器CD4511是将锁存、译码、驱动三种功能集于一身的“三合一”电路。锁存器的作用是避免在计数过程中出现跳数现象，便于观察和记录。译码器将BCD码转换成7段码，再经过大电流反相器，驱动共阴极LED数码管。译码器属于非时序电路，其输出状态与时钟无关，仅取决于输入的BCD码。CD4511的引脚功能：DA为BCD码输入端。ag是7段码输出端。是灯测试端，当0时LED数码管显示全亮笔段“8”，可检查数码管的质量好坏，有无笔段残缺现象。为强迫消隐控制端，当0时强迫显示器消隐。LE为锁存控制端，当LE0时选通，LE1时锁存。逻辑优先权：CD4511的典型应用电路如图3-4-3所示。将、端接UDD。加锁存功能时LE端应接上拉电阻，常态下呈高电平，选通信号为负脉冲。进行累计数译码显示时不需要锁存功能，LE端可固定接USS。限流措施：计算R的公式为 （3-4-1）举例说明：设UDD5V，IF10mA，UOH4V，UF1.9V。由式（3-4-1）计算出R210。可选标称阻值为200的1/8W电阻。UF的准确值可用数字多用表的二极管挡测出。图3-4-3 CD4511的典型应用电路2. MC14513型BCD码锁存译码驱动器MC14513比CD4511增加了RBI、RBO端，分别为串行消隐输入端和输出端。在用多片MC14513进行级联时，巧妙地使用这两端，可实现无效零自动消隐功能，这是MC14513比CD4511优越之处。第三节 无效零消隐和动态扫描电路一、无效零消隐电路的设计所谓无效零，包括下述两种情况：整数前面的零属于无效零（亦称前导零），例如显示值为008063，最左边的两个零即为无效零；小数点后面的无效零，例如3.80400中最右边两个零也是无效零。倘若保留无效零，既不符合人们的读数习惯，还增加了显示器的功耗。1. 消隐整数前的无效零欲使MC14513能消隐整数前面的无效零，必须满足三个条件：第一，该位的1（不进行灯测试），1（也不强迫消隐）；第二，该位的RBI1；第三，该位的输入状态为零（DA端为0000状态，即计数器状态为零）。仅当同时满足上述三个条件时，该位的无效零才能消隐，并且该位的RBO1，也为下一位消隐无效零提供了必要（但不充分）的条件。消隐整数前无效零的电路如图3-4-5所示。图3-4-5 消隐整数前无效零的电路级联方法：将第六位（最高位）的RBI6接UDD，RBO6则接第五位的RBI5，依次类推，并使1，1。2. 消隐小数点后面的无效零电路如图3-4-6所示。图3-4-6 消隐小数点后面无效零的电路级联方法：将第一位（最低位）的RBI1接UDD，RBO1接第二位的RBI2，依次类推。个位小数点的引出端，必须经过限流电阻接UDD。3. 同时消隐两种无效零将图3-4-5与图3-4-6组合起来，即可同时消隐整数前面及小数点后面的无效零。思考题：1. 某人设计的一片CD4518级联的电路如习题图3-1所示，请指出图中共有几处错误？说明理由并画出正确的接线图。习题图3-1 错误的CD4518级联电路图2. 简述图3-3-2所示译码电路的特点。若将4只隔离二极管的极性接反了，会出现什么问题？如将R的电阻值取得过小（例如100），可能造成什么