当前位置:文档之家› 数字集成电路应用举例

数字集成电路应用举例

数字集成电路应用举例
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:
1.555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
1 15.1 比较器与选择器 2
2 15.2 时基集成电路的应用 2
3 15.3 集成电路的接口电路 1.5
4 本章小结与习题0.5
5 本章总学时 6
15.1 比较器与选择器
15.1.1 数码比较器
数码比较器是能够比较两
136
图15.1.1 同比较器
137
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。

2.逻辑函数式:
0112233B A B A B A B A Y ⊕+⊕+⊕+⊕=
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012
1
====>i
i i
i i
i
A B Y B A Y B A ,,; 当102
1
====<i
i i
i i
i
A B Y B A Y B A ,,; 当A i = B i ,Y 1 = Y 2 = 0。

3.真值表
一位大小比较器真值表参见表15.1.1。

图15.1.2 一位大小比较器
表15.1.1 一位大小比较器真值表
4.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。

138
139
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 G S A B Y H × × × L L L L × L L L H × H L H × L L L
H
×
H
H
G 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。

1.555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。

2.功能
555电路可看成一个
带放电开关的RS触发
图15.2.1 555时基集成电路外引线排列器。

当V TR = V TH = 0 V,Y = 1 V;
当V TH δ 2/3V CC、V TR < 1/3V CC,Y = 1 V;
当V TH > 2/3V CC,V TR ε 1/3V CC,Y = 0 V;
140
141
当V TH δ 2/3V CC ,V TR ε1/3V CC ,Y 维持原态;
当V TH < 2/3V CC ,V TR ε 1/3V CC ,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
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
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
142
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,011O
===v S R ,,,电路进入稳态;按下开关S ,100O
===v S R ,,,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2/3V CC 时,输出又翻转成v O
= 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,11==S R ,,输出v O
= 0,这是电路的稳态;输入负脉冲后,0=S ,输出翻转成v O
= 1,暂稳态开始;经过t p 后,电容C 上电压升到大于2/3 V CC
,11==S R ,,输出v O
= 0,暂稳态结束。

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
图15.2.5 用“555”组成施密特电路
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v I = 0时,输出v O = 1;当输入电压从0上升时,要升到大于2/3V CC以后,v O才翻转成0;而当输入电压从最高值下降时,要降到小于1/3V CC以后,v O才又翻转成1。

所以输出电压v O和输入电压v I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
143
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 +V DD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
144
145 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 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 门电路直接驱图15.3.2 CMOS 电路驱动TTL 电路接口电路
图15.3.3 门电路与负载连接示意图
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;大小比较器是比较两个数码的大小。

二、多路选择器:是从多个输入信号种选择一个并且单路输出的电路。

它的功能相当于一个单刀多掷开关。

三、“555”时基集成电路应用:利用“555”时基集成电路可以组成单稳态、双稳态和无稳态电路。

146
四、集成电路接口电路:集成门电路驱动不同类型负载时,为保证电路的正常使用,需选用合适的接口电路。

147。

相关主题