数字电子技术基础教程夏路易电子教案

1、第12章 数字输入与驱动电路 数字输入与驱动电路是配合数字电路工作的电路，本章重点介绍常用的数字接口电路，包括按键、按键消除抖动电路与光隔离输入电路等常用输入电路，以及LED显示电路与数字驱动电路等常用输出电路，最后介绍三态总线与数字实验电路。,12.1 常用开关量输入电路 12.1.1 按键电路 1按键 具有上拉与下拉电阻的按键电路如图12-1所示。,2按键抖动消除电路 按键的抖动与按键的质量有关，一般质量的按键常有125 ms的抖动时间，按键闭合时电阻为0.1 ，断开时电阻为无穷大。具有上拉电阻的按键抖动过程波形如图12-3所示。,（1）具有电容的消除按键抖动电路 很多应用中需要消除按键抖

2、动，具有电容的消除按键抖动的硬件电路如图12-4所示。,4矩阵按键 44矩阵按键电路如图12-9所示。,12.1.2 光耦隔离输入电路 1光耦合器 光耦合器（简称光耦）种类有很多，分为直流输入与交流输入两种，下面分别介绍。 （1）直流输入光耦4N25 4N25的内部电路与引脚排列如图12-10所示。 4N25的主要电特性如表12-1所示。,（2）交流输入的光耦TLP120 TLP120是可以接收交流输入信号的光耦，其内部电路与引脚排列如图12-12所示。 该芯片推荐工作条件为： 电源电压VCC范围为548 V，正向电流IF最大为20 mA，集电极电流IC为110 mA。主要电特性如表12-2所

3、示。,2光耦隔离的直流开关输入电路 光耦隔离开关输入电路可以有效隔离高电压与输入共模干扰。图12-13所示的就是数字系统中常用的光耦隔离输入电路。,若是需要在接线时不考虑开关侧的电源极性，则可以采用图12-14所示的电路。由于TLP120的最小电流传输比CTR=50%，大于4N25的传输比，因此可以有效保证三极管的饱和与截止，使输出电压VO满足数字器件的高低电平需求。,3光耦隔离的交流输入电路 光耦隔离的交流输入电路如图12-15所示。该电路的输入电源是电压范围为200240 V/50 Hz的交流电源，采用电容限流的方法向TLP120光耦发光二极管供电。图中C1是限流电容，C2是滤波电容。,1

4、2.2 LED显示电路 1发光二极管显示 实际中，常用发光二极管（LED灯）作为指示灯显示引脚的电平。通常有两种方式连接LED灯，一种是引脚输出高电平使LED灯亮，另外一种是引脚输出低电平使LED灯亮。,2静态数码管显示 数字电路直接驱动静态数码管显示电路如图12-17所示。,3扫描数码管显示 4位扫描数码管显示电路如图12-18所示，其中图12-18（a）为共阳数码管显示电路，图12-18（b）是共阴数码管显示电路。,4基于74HC595的静态数码管显示电路 74HC595是8位串入、并行输出的移位寄存器。引脚排列与内部逻辑如图12-20所示。,图12-21 由74HC595组成的3位静态数

5、码管显示电路,图12-22 采用两片74HC595组成的8位动态数码管显示电路,588点阵LED显示器 88点阵LED显示器的内部结构如图12-23（a）所示。,图12-23 88点阵LED显示器的内部结构与显示原理图,图12-24 74HC595 88点阵LED驱动电路,12.3 数字驱动电路 12.3.1 采用三极管或场效应管驱动继电器 1. 继电器工作原理与参数 由于数字电路驱动能力不够大，因此常借助于三极管或场效应管驱动继电器。,图12-25 继电器结构图与符号图,2三极管驱动继电器 使用三极管可以增加数字集成电路引脚的驱动能力，数字电路通过三极管驱动继电器的电路如图12-26所示。,

6、*12.3.2 其他数字输出接口电路 1光耦直接输出 采用光耦TLP521-2的隔离输出电路如图12-27所示。,图12-28（a）是采用三极管9013的驱动继电器电路，图12-28（b）是采用NMOS管IRF540的驱动继电器电路。,2三极管直接输出 三极管输出电路形式相比于继电器输出响应快（一般在0.2 ms以下），适用于要求快速响应的场合； （1）NPN型输出电路 NPN型三极管作为输出的电路如图12-29所示。,（2）PNP型输出电路 PNP型三极管作为输出的电路如图12-30所示。图中元件参数要求同NPN电路,3使用功率绝缘栅场效应晶体管 功率绝缘栅场效应晶体管（MOS管）主要用做功

7、率开关及各种驱动器，其优点是开关速度快、在很宽的温度范围内增益稳定。图12-31所示的是两种常用的功率MOS管驱动电路。,图12-32是TTL有源输出电路和集电极开路输出电路驱动低端功率MOS管的电路图,图12-33（a）所示的是N沟道功率MOS管驱动继电器类负载的电路，该电路在数字电路输出高电平时，功率MOS管导通。 图12-33（b）所示的是功率P沟道MOS管驱动继电器类负载的电路，该电路在数字电路输出低电平时，功率MOS管导通。,4集成多路驱动芯片ULN2803 若是多路数字电路输出引脚驱动能力不够，则可以采用8路达林顿阵列电路ULN2803增加驱动能力。ULN2803的引脚图与内部结构

8、图如图12-36所示。,ULN2803驱动8路继电器的电路如图12-38所示。,*12.3.3 驱动交流负载 数字电路驱动过零型晶闸管的电路如图12-39所示。,图中MOC3062是过零型光隔离晶闸管驱动电路，该电路用于驱动双向晶闸管BTA12。,过零型光隔离晶闸管驱动器MOC3062是控制双向晶闸管BTA12的集成电路，该电路在其1、2端加正向电压时，内部发光二极管发光，在交流电的过零点时，内部双向晶闸管导通，输出电流信号。MOC3062的主要极限参数如表12-6所示。,*12.4 总线驱动器 总线驱动器又称为缓冲器，常用三态门组成，其输出信号与输入信号之间呈同相或反相关系，具有较强的电流输出能力。74LS240、241、242、243与244是常用的8总线驱动芯片。 八缓冲/线驱动器/线接收器74LS244内部结构如图12-40所示。,八双向总线发送器/接收器74LS245内部结构如图12-41所示。该芯片技术参数与74LS244基本相同。,图12-42是AT89S51单片机编程接口，该接口采用74HC/LS244芯片,图12-43 采用74LS244的扫描数码管电路,12.5 常用数字实验电路 学习数字电路时，最好能有自己的数字电路实验装置，下面介绍图12-44所示的简单实验电路。,本章主要内容为： （1）常用开关量输入电路，包括各种