第24讲 555定时器及其应用与D-A-D转换.ppt

24.1555定时器及其应用,第24讲脉冲波形的产生与整形,24.1555定时器及其应用24.1.1555定时器结构原理24.1.2用555定时器构成施密特触发器24.1.3用555定时器构成单稳态触发器24.1.4用555定时器构成多谐振荡器,24.1概述,555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件便可以构成单稳触发器、多谐振荡器和施密特触发器。各电子器件公司生产的555定时器，它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。TTL单定时器型号的最后3位数字为555，双定时器为556；CMOS单定时器型号的最后4位数字为7555，双定时器为7556。555定时器的电源电压范围很宽，并可承受较大的负载电流。TTL型的定时器电源电压范围为516V，最大负载电流可达200mA；CMOS型的定时器电源电压范围为318V，最大负载电流在4mA以下。,24.1.1555定时器结构及功能,1.电路组成,(1)电阻分压器(2)电压比较器(3)基本RS触发器（4）放电管T,电压比较器C1、C2,集电极开路放电三极管,基本RS触发器,分压器,24.1.1集成555定时器结构原理,1.组成,555,当5脚悬空时，,VR2=1/2VCO=1/3VCC,参考电压：,1.组成,控制电压输入端,阈值端,触发端,输出扩展端,复位端,0,1,0,VR1=VCO=2/3VCC,555,（1）当：UTH2/3VCCUTR1/3VCC,0,1,1,0,2.功能分析,R=0；S=1；,Q=0,Uo为低电平,T导通。,1,0,555,（2）当：UTH1/3VCC,2.功能分析,1,1,R=1；S=1；,Uo保持原状态，T保持原状态。,1,555,0,1,1,0,2.功能分析,R=1;S=0,Q=1,Uo为高电平,T截止。,1,1,（3）当：VTHVR20导通,1VR21截止,1VR2保持保持,2.功能分析,555,3.逻辑符号和管脚图,555,24.1.2用555定时器构成施密特触发器,555,1）VI从0逐渐升高的过程：,1.施密特触发器工作原理,当Vi=0，则VO=VOH；当VR2VR1后，VO=0。因此，VT+=VR1,555,2）VI从VCC逐渐降低的过程：,1.施密特触发器工作原理,当Vi=VCC时，vO=0V当VR2ViVR1时，VO保持不变；当Vi1/3VCC时维持稳态,接通电源电容C被充电，,当uC2/3VCC,T饱和导通，C经T迅速放电uC2/3VCC,比较器均输出高电平,uo0可一直保持,555,t,t,uc,2/3VCC,t,uo,T,（2）暂态维持一段时间自动返回稳态,ui,555,4.工作波形,555,例用左图所示的单稳态电路输出定时时间为1s的正脉冲，R=27k，试确定定时元件C的取值。,解：,因为tWO1.1RC,故,可取标称值33F。,555,6.1.4用555定时器接成的多谐振荡器,是一种自激振荡器，在接通电源以后，不需要外加触发信号能自动地产生矩形脉冲。,555,t,uc,t,uo,Vcc,2/3Vcc,1/3Vcc,设uc=0。,1.多谐振荡器结构原理,555,t,uc,t,uo,Vcc,2/3Vcc,1/3Vcc,T,T1,T2,1.多谐振荡器结构原理,555,电路的振荡周期为:,2.多谐振荡器周期计算,555,占空比为:,多谐振荡器应用举例11)控制扬声器鸣响与否和调节音调高低的分别是哪个电位器？2)若原来无声，如何调节才能鸣响？欲提高音调该如何调节？,解：,2)欲提高音调，则应减小RP1，因此触头应下移。,RP2,RP1,555,多谐振荡器应用举例2,当光电二极管无光照时，呈现高阻，复位端接地，Q=0。当有光照时，光电二极管呈现低阻，复位端达高电平。,+,_,+,_,R,S,Q,Q,R,+VCC,uo,C2,R1,T,uc,R2,_,R2,光电二极管,5K,5K,5K,C,C,555,可由R4调节,555,多谐振荡器应用举例3,555,电路功能：双笛音发生电路,多谐振荡器应用举例3,10k,555定时器典型应用电路,555,24.2模拟量与数字量之间的转换,24.2.1概述,执行机构,被控对象,传感器,A/D转换器,计算机控制系统,D/A转换器,图9.1计算机控制系统框图,24.2.2D/A转换器,包含：译码网络、模拟开关、求和运算电路和基准电压源等部分组成。,根据译码网络的不同，D/A转化器可分为多种。本节将介绍权电阻网络D/A转换器、倒T型电阻网络D/A转换器。,D/A转换器的功能：是将数字信号转换为模拟信号。,1、权电阻网络D/A转换器,输出正比于输入的数字量，实现模拟量到数字量的转换,9.2.2倒T型电阻网络D/A转换器,倒T型电阻网络D/A转换电路：电阻只有和两种阻值，便于电路集成。同时,这种结构中的电子开关在虚地和地之间转换时,各支路的电流始终保持不变,不需要电流的建立时间,这样不仅提高了转换速度，而且也减少了动态变化过程中输出端可能出现的尖脉冲，因此应用较广。,权电阻网络D/A转换器电路：结构简单，所需要的器件也很少。但每一位的电阻阻值都不同且相差很大，给制造工艺带来很大的困难，并且很难保证电阻的精度，容易引起转换误差。尤其是当转换位数较多时，问题就显得更加突出，因此实际应用较少。,24.2.3D/A转换器的主要性能指标,1.分辨率：分辨率是用来表征D/A转换器对输入量微小变化的敏感程度，或者说对最小输入电压的分辨能力。分辨率通常定义为最小输出电压(即对应输入数字信号量只有最低有效位为1)与最大输出电压(即对应输入数字信号量所有有效位全为1)的比值。,2.转换精度：在给定满刻度数字量的情况下，D/A转换电路实际输出的模拟电压和理论值之间的偏差。,3.转换速度：一般用建立时间来定量描述，建立时间是指输入数字信号从全0跳变到全1，或者由全1跳变为全0时，模拟信号电压或电流达到稳定值所需要的时间。建立时间越短，说明D/A转换的速度越快。,24.2.4集成D/A转换器CC7520,24.3A/D转换器,A/D转换器的功能：将模拟信号转换为数字信号,A/D转换器的种类很多，按工作原理可以分为直接型和间接型两大类。前者直接将模拟量转换成数字量，而后者是将输入的模拟信号先转换为一个中间量（时间或频率），然后再将中间量转换成数字量。,本节将主要介绍直接型中的并行型A/D转换器和逐次逼近型A/D转换器。,24.3.1并行A/D转换器,分压电路比较器编码器,24.3.2逐次逼近A/D转换器,逐次逼近转换技术：实质上是由D/A转换器从高位到低位逐位增加转换位数，产生不同的比较电压，并把输入电压逐次与这些已知电压进行比较而实现。逐次逼近A/D转换器的转换精度高，速度快，容易和微机接口，是目前应用较为广泛的一种A/D转换器件。,并联比较型A/D转换器：转换速度快。当要求输出精度较高时需要较多的比较器，所需的元件数目也按几何级数增加。对于位的A/D转换器，需要个比较器，其编码电路也会变得相当复杂。,24.3.3A/D转换器的主要性能指标,1分辨率：通常用输出数据二进制的位数表示，它表征了A/D转换器对输入模拟信号的分辨能力。当输入信号在一定范围内变化时，位数越多，量化的误差越小，分辨能力越强，转换精度也越高。,2转换误差：通常以输出误差最大值来衡量转换误差。它表示实际输出的数字量与理论值的差别，一般用最低有效位的倍数表示。转换误差与电源电压、环境温度有很大的关系。,3转换速度：是指A/D转换器完成一次模数转换所需要的时间。转换速度与转换器的电路形式密切相关，不同类型的转换器，其转换速度相差很大。总体来说，直接型A/D转换器的转换速度较间接型A/D转换器快，但转换精度和抗干扰能力相对较差。,24.3.4集成A/D转换器ADC0809,当地址锁存控制端的ALE=1(高电平)时：根据地址代码C、B、A的不同，输入8路模拟信号(IN0IN7)中的某一路将被选中进行A/D转换。,ALE=0(低电)时：锁存C、B、A的数值，保证在ALE=1时所选择的通道保持不变。,+UREF和-UREF：分别为基准电压的高电平端和低电平端，提供D/A转换器权电阻的标准电平。,CLK：时钟脉冲输入端。ADC080