电子技术基础第10章

1、 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 中等职业学校机电类规划教材 教学演示课件 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.1 555集成电路及应用 10.3 模/数与数/模转换电路 10.2 半导体存储器 10.4 实例综合分析数字钟 本章系统介绍一些常用电路的基本工作原理及应用。首先介绍广泛使用的555定时器和用它构成单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器的方法。之后，介绍各种存储器的存储原理、结构、应用。此外，还讲述了存储器扩展存储容量的连接方法及可编程器件（PLD）的原理及

2、应用。最后介绍模数和数模转换的工作原理及常见电路。 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.1 555集成电路及应用集成电路及应用555555集成定时器应用示意图集成定时器应用示意图贵重物品防盗报警器贵重物品防盗报警器 555集成定时器是一种多用途的数字模拟混合集成电路，它具有使用灵活、适用范围宽的特点，它可以组成各种不同用途的脉冲电路，如多谐振荡器、单稳态电路和施密特触发器等。除此之外555集成定时器在测量与控制、仪器仪表、声响报警、家用电器、电子玩具等许多领域都得到了应用。图所示为555集成定时器应用的示意图贵重物品防盗报警器。

3、所有双极性产品型号最后的3位数码都是555，所有CMOS产品最后的4位数码都是7555。 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.1 555集成电路及应用集成电路及应用 10.1.1 555集成电路的组成及功能1. 电路结构 555555集成电路又称为集成电路又称为555555定时器定时器 实物图实物图 引脚排列引脚排列 GND接地端接地端 TR为低电平触发端为低电平触发端 OUT为输出端为输出端 R为复位端为复位端 CO为控制端为控制端 TH为高电平触发端为高电平触发端 D为放电端为放电端 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常

4、用电路 POSTS & TELECOM PRESS 内部结构图内部结构图 10.1 555集成电路及应用集成电路及应用 10.1.1 555集成电路的组成及功能1. 电路结构 555定时器一般由分压器、比较器（C1和C2）、基本RS触发器和放电开关（VT）四部分组成 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.1 555集成电路及应用集成电路及应用 10.1.1 555集成电路的组成及功能2. 基本功能 555555定时器功能表定时器功能表 RCCV31 阈值输入端THOUTVT00导通10导通1保持原状态不变保持原状态不变11截止触发输

5、入端TRCCV32CCV31CCV32CCV31CCV32 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.1 555集成电路及应用集成电路及应用 10.1.2 单稳态触发器 单稳态触发电路有一个稳态和暂态两种工作状态，而且只有在外界触发脉冲的单稳态触发电路有一个稳态和暂态两种工作状态，而且只有在外界触发脉冲的作用下，才能从稳态翻转到暂态，在暂态维持一段时间以后，自动回到稳态。作用下，才能从稳态翻转到暂态，在暂态维持一段时间以后，自动回到稳态。 1.电路结构 单稳态触发器电路图单稳态触发器电路图 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电

6、路 POSTS & TELECOM PRESS 10.1 555集成电路及应用集成电路及应用 10.1.2 单稳态触发器2. 工作原理 单稳态触发器波形图单稳态触发器波形图暂稳状态时间（输出脉冲宽度）：暂稳状态时间（输出脉冲宽度）：暂稳状态持续的时间又称输出脉冲暂稳状态持续的时间又称输出脉冲宽度，用宽度，用tW表示。表示。 tW1.1RC 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.1 555集成电路及应用集成电路及应用 10.1.3 多谐振荡器 多谐振荡器具有两个暂稳态，它不需外加触发信号，就可在两个暂稳态之间自动转换，多谐振荡器具有两

7、个暂稳态，它不需外加触发信号，就可在两个暂稳态之间自动转换，产生一定频率和一定带宽的矩形脉冲。多谐振荡器经常用作脉冲信号发生器。产生一定频率和一定带宽的矩形脉冲。多谐振荡器经常用作脉冲信号发生器。 1.电路的结构 555555定时器构成的多谐振荡器电路图定时器构成的多谐振荡器电路图 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.1 555集成电路及应用集成电路及应用 10.1.3 单稳态触发器2. 多谐振荡器的工作原 555 555定时器构成的多谐振荡器波形图定时器构成的多谐振荡器波形图 t10.7(R1+R2)C t20.7R2C 多谐振

8、荡器的振荡周期多谐振荡器的振荡周期T T21tt 0.7 (0.7 (R1+2R2) C 输出波形占空比输出波形占空比q qTt1 21212RRRR 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.1 555集成电路及应用集成电路及应用 10.1.4 施密特触发器施密特触发器是一种应用广泛的波形变换及整形电路，它有两个特点。施密特触发器是一种应用广泛的波形变换及整形电路，它有两个特点。 施密特触发器的电压传输特性施密特触发器的电压传输特性 第一，施密特触发器具有不同的阈值电压即第一，施密特触发器具有不同的阈值电压即具有具有滞回电压传输特性滞

9、回电压传输特性UT是是高电平阈值电压高电平阈值电压，UT是是低电平阈值电压。低电平阈值电压。而而UTUTUT称称回差电压回差电压 第二，电路状态转换时，输出电压变化很快，第二，电路状态转换时，输出电压变化很快，具有陡峭的跳变沿具有陡峭的跳变沿 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.1 555集成电路及应用集成电路及应用 10.1.4 施密特触发器1.电路结构 施密特触发器电路图施密特触发器电路图2. 工作原理 施密特触发器波形图施密特触发器波形图UTCCV32 UTCCV31UTCCV31 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常

10、用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.2 半导体存储器半导体存储器 10.2.1 存储器概述存储器是数字系统中用于存储大量信息的设备或部件。存储器是数字系统中用于存储大量信息的设备或部件。 存储器的种类很多，通常根据存储器存储介质的不同分为：存储器的种类很多，通常根据存储器存储介质的不同分为：磁介质存磁介质存储器储器（例：磁带、磁盘等）、（例：磁带、磁盘等）、半导体存储器半导体存储器（ROM、RAM等等）、）、光介质光介质存储器存储器（CD- ROM、VCD- ROM、DVD- ROM等）。其中半导体存储器等）。其中半导体存储器因存储容量大、速度快、功耗低、使用方便等一系列

11、优点，发展迅速，应因存储容量大、速度快、功耗低、使用方便等一系列优点，发展迅速，应用十分普遍。用十分普遍。 半导体存储器按存取功能上可以分为半导体存储器按存取功能上可以分为只读存储器（只读存储器（ROM）和随机存储）和随机存储器器( (RAM) )两大类。两大类。 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.2 半导体存储器半导体存储器 10.2.2 只读存储器1ROM的分类 （1 1） 掩模掩模ROM 这种这种ROM在在制造时，厂家利用掩模技术直接把数据写入存储器中，用制造时，厂家利用掩模技术直接把数据写入存储器中，用户无法进行修改。并

12、且在断电后不丢失其中存储内容，故又称固定只读存储器。户无法进行修改。并且在断电后不丢失其中存储内容，故又称固定只读存储器。 （2 2）一次可编程）一次可编程ROM（PROM） PROM在出厂时所有存储单元中都存入了在出厂时所有存储单元中都存入了1 1（或全为（或全为0 0），其中的数据可以由用户根据自己的需要写入，但一经写入就不能再修改了，），其中的数据可以由用户根据自己的需要写入，但一经写入就不能再修改了，PROM只实现一次编写的目的。只实现一次编写的目的。（3 3）可擦除可编程）可擦除可编程ROM（EPROM） EPROM里的数据不但可以由用户根据自己的需要写里的数据不但可以由用户根据自己

13、的需要写入，而且还能通过紫外线照射进行擦除重写，所以具有更大的灵活性。缺点就是擦除操作复入，而且还能通过紫外线照射进行擦除重写，所以具有更大的灵活性。缺点就是擦除操作复杂，擦除速度很慢。常用的杂，擦除速度很慢。常用的EPROM有有27162716、27322732等。等。 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.2 半导体存储器半导体存储器 10.2.2 只读存储器1ROM的分类 （4 4）电可擦除可编程）电可擦除可编程ROM（E2PROM） E E2 2PROMPROM的电擦除过程就是改写过程，其擦除的电擦除过程就是改写过程，其擦除

14、速度很快，一般为豪秒数量级。而且它还具有速度很快，一般为豪秒数量级。而且它还具有ROMROM的非易失性，可以随时改写，可重复擦的非易失性，可以随时改写，可重复擦写写1 1万以上。常用的万以上。常用的E2PROME2PROM有有28162816、28172817等。等。 （5 5）快闪存储器）快闪存储器（Flash Memory） 快闪存储器既吸收了快闪存储器既吸收了EPROM结构简单、编程可靠的结构简单、编程可靠的优点，又保留优点，又保留了了E2PROM擦擦除快捷的特性，而且集成度可以作得很高。一般一个芯片可以除快捷的特性，而且集成度可以作得很高。一般一个芯片可以擦除擦除/ /写入写入1001

15、00万次以上。自从万次以上。自从8080年代末期快闪存储器问世以来，发展迅速，并以高集程度、年代末期快闪存储器问世以来，发展迅速，并以高集程度、大容量、低成本和使用方便等优点被普遍应用。大容量、低成本和使用方便等优点被普遍应用。 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.2 半导体存储器半导体存储器 10.2.2 只读存储器2ROM的结构 ROMROM的内部结构图的内部结构图 ROM的结构如图示，的结构如图示，主要由地址译码器、存主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲器组储矩阵和输出缓冲器组成。成。 电子技术基础电子技术基础 第10章 其

16、他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.2 半导体存储器半导体存储器 10.2.2 只读存储器2ROM的结构 在存储器的每个存储单元中，在存储器的每个存储单元中，存放着由若干位二进制数码组成存放着由若干位二进制数码组成的信息的信息称为称为“字字”。为了寻。为了寻找不同存储单元所存的字，每个找不同存储单元所存的字，每个存储单元按其空间位置都有一个存储单元按其空间位置都有一个固定的编号，这个号码称为只读固定的编号，这个号码称为只读存储单元地址码，简称存储单元地址码，简称地址地址，这，这个地址是个地址是唯一唯一的。在输入不同的。在输入不同地址时，就能在存储器输出端读出相应的字地

17、址时，就能在存储器输出端读出相应的字, , 即即“地址地址”的输入代码与的输入代码与“字字”的输出数的输出数码有固定的对应关系。码有固定的对应关系。 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.2 半导体存储器半导体存储器 10.2.2 只读存储器2ROM的结构 通常都把存储量和存取速度作为衡量存储器的重要指标通常都把存储量和存取速度作为衡量存储器的重要指标 容量容量“字线字线位线位线” 2nm n条地址线有条地址线有2n个存储单元，每个单元存放一个字，一共可以存放个存储单元，每个单元存放一个字，一共可以存放2n个字，个字，每字有每字有m

18、位，即位，即 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.2 半导体存储器半导体存储器 10.2.3 随机存储器 随机存储器又叫能擦除存储器，它可以在任意时刻，对任意选种的存储单元进行信息随机存储器又叫能擦除存储器，它可以在任意时刻，对任意选种的存储单元进行信息的存入（写入）或取出（读出）操作。与只读存储器相比，的存入（写入）或取出（读出）操作。与只读存储器相比，RAM最大的优点是存取方便，最大的优点是存取方便，使用灵活，即能不破坏地读出所存信息，又能随时写入新的内容。其其缺点是使用灵活，即能不破坏地读出所存信息，又能随时写入新的内容。其

19、其缺点是一旦断电一旦断电，所存内容便全部丢失所存内容便全部丢失，如计算机中的内存，就是这一类内存储器。，如计算机中的内存，就是这一类内存储器。1RAM的分类 按照电路结构和工作原理的不同，按照电路结构和工作原理的不同，RAM可分为可分为静态静态RAM和和动态动态RAM两种。两种。 静态静态RAMRAM的存储单元由静态的存储单元由静态MOSMOS电路或双极型电路组成，电路或双极型电路组成，MOSMOS型的型的RAMRAM存储量大、存储量大、功耗低、而双极型功耗低、而双极型RAMRAM的存取速度快的存取速度快 动态动态RAMRAM是利用是利用MOSMOS电容存储信息。电容存储信息。 电子技术基础电

20、子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.2 半导体存储器半导体存储器 10.2.3 随机存储器2RAM的结构 RAMRAM的基本结构示意图的基本结构示意图 而RAM是由存储矩阵、地址译码器、读/写控制电路、输入/输出电路和片选控制电路组成，它属于大规模时序逻辑电路。 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.3 模模数与数数与数模转换电路模转换电路将模拟信号（如声音信号）转换成数字信号的过程称之为模将模拟信号（如声音信号）转换成数字信号的过程称之为模/ /数转换，简称数转换，简称A/DA/D

21、转换。完成转换。完成A/DA/D转换的电路称为模转换的电路称为模/ /数转换器，简称数转换器，简称ADCADC。 把数字量转换成模拟量的过程叫做数把数字量转换成模拟量的过程叫做数/ /模转换，简称模转换，简称D/AD/A转换。完成转换。完成D/AD/A转换的电路称为数转换的电路称为数/ /模转换器。简称模转换器。简称DAC DAC 所示为所示为A/DA/D、D/AD/A转换示意图转换示意图 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.3 模模数与数数与数模转换电路模转换电路 10.3.1 D/A转换器1. D/A转换器的基本原理 DAC方

22、框图方框图 DAC用于将输入的用于将输入的二进制数二进制数字量转换为与该数字量成字量转换为与该数字量成比例比例的的电压或电流电压或电流。 数据锁存器用来暂时存放输入数据锁存器用来暂时存放输入的数字量，这些数字量控制模拟的数字量，这些数字量控制模拟电子开关，电子开关， 将参考电压源将参考电压源V VREFREF按按位切换到电阻译码网络中获得相位切换到电阻译码网络中获得相应数位权值，然后送入求和放大应数位权值，然后送入求和放大器，输出相应的模拟电压，完成器，输出相应的模拟电压，完成D/AD/A转换过程。转换过程。 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM P

23、RESS 10.3 模模数与数数与数模转换电路模转换电路 10.3.1 D/A转换器2. 倒倒T型电阻网络DAC 倒倒T T型电阻网络型电阻网络D/AD/A转转 模拟电子开关模拟电子开关S3、S2、S1、S0分别分别受数据锁存器输出的数字信号受数据锁存器输出的数字信号D3、D2、D1、D0控制控制。 在在RFR时，输出电压为时，输出电压为 oU4REF2=V（D323D222D121D020） 将输入数字量扩展到将输入数字量扩展到n位，则有：位，则有： nREFo2=VU（D323D222D121D020） 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PR

24、ESS 10.3 模模数与数数与数模转换电路模转换电路 10.3.1 D/A转换器3. DAC的主要技术指标 (1)转换精度 分辨率 分辨率是指分辨率是指D/AD/A转换器最小输出电压（对应的输入数字量仅最低位为转换器最小输出电压（对应的输入数字量仅最低位为1 1）与最大输）与最大输出电压（对应的输入数字量各有效位全为出电压（对应的输入数字量各有效位全为1 1）之比，其值越小，分辨能力越强。对）之比，其值越小，分辨能力越强。对于一个于一个n n位的位的D/AD/A转换器，分辨率可表示为转换器，分辨率可表示为 分辨率 121n 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & T

25、ELECOM PRESS 10.3 模模数与数数与数模转换电路模转换电路 10.3.1 D/A转换器3. DAC的主要技术指标 (1)转换精度 转换误差 转换误差是指转换误差是指DACDAC实际输出模拟电压值与理论输出模拟电压值之差。显然，这个差值越小，实际输出模拟电压值与理论输出模拟电压值之差。显然，这个差值越小，电路的转换精度越高。电路的转换精度越高。 （2）转换速度 转换速度是指转换速度是指 DACDAC从输入数字信号开始到输出模拟电压或电流达到稳定值时所用的时间。从输入数字信号开始到输出模拟电压或电流达到稳定值时所用的时间。 它是反映它是反映D/AD/A转换器工作速度的指标，转换时间越

26、小，工作速度越高。转换器工作速度的指标，转换时间越小，工作速度越高。 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.3 模模数与数数与数模转换电路模转换电路 10.3.2 A/D转换器1.A/D转换的基本原理 模拟量到数字量的转换过程模拟量到数字量的转换过程 A/DA/D转换是将模拟信号转换为数字转换是将模拟信号转换为数字信号。转换过程通常包括信号。转换过程通常包括取样、保取样、保持、量化和编码持、量化和编码四个过程。首先是四个过程。首先是对输入的模拟电压信号取样，取样对输入的模拟电压信号取样，取样结束后进入保持时间，在这段时间结束后进入保

27、持时间，在这段时间内将取样的电压量化为数字量，并内将取样的电压量化为数字量，并按一定的编码形式给出转换结果。按一定的编码形式给出转换结果。然后再进行下一次取样。这四步并然后再进行下一次取样。这四步并不是分别完成，而是取样和保持一不是分别完成，而是取样和保持一次完成，量化和编码一次完成。次完成，量化和编码一次完成。 电子技术基础电子技术基础 第10章 其他常用电路 POSTS & TELECOM PRESS 10.3 模模数与数数与数模转换电路模转换电路 10.3.2 A/D转换器2. 逐次逼近型ADC 逐次逼近型逐次逼近型ADCADC方框图方框图 它是将大小不同的参考电压与输入模拟电压逐步进行比较，比较结果以相应的二进制代码表示 电子技术基础电子技术基础 第