数字集成电路应用举例.docx
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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
图15.1.1同比较器
15.1.1数码比较器
数码比较器是能够比较两
图15.1.34选1的选择器示意图图15.1.44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
15.2.1555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~+15V电压范围内均能工作，最大输出电流达200mA，可与TTL、MOS逻辑电路或模拟电路相配合使用。
图15.2.1555时基集成电路外引线排列
2．功能
555电路可看成一个带放电开关的RS触发器。
当VTR=VTH=0V，Y=1V；
当VTH≤2／3VCC、VTR<1／3VCC，Y=1V；
当VTH>2／3VCC，VTR≥1／3VCC，Y=0V；
当VTH≤2／3VCC，VTR≥1／3VCC，Y维持原态；
当VTH<2／3VCC，VTR≥1／3VCC，Y维持原态。
3．类型
双极型，输出功率大，驱动电流达200mA，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。
15.2.2555时基集成电路应用举例
1．人工启动型单稳
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
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，，电路进入稳态；按下开关S，，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2/3VCC时，输出又翻转成vO=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，，输出vO=0，这是电路的稳态；输入负脉冲后，，输出翻转成vO=1，暂稳态开始；经过tp后，电容C上电压升到大于2/3VCC，，输出vO=0，暂稳态结束。
图15.2.5用“555”组成施密特电路
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vI=0时，输出vO=1；当输入电压从0上升时，要升到大于2／3VCC以后，vO才翻转成0；而当输入电压从最高值下降时，要降到小于1／3VCC以后，vO才又翻转成1。
所以输出电压vO和输入电压vI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；隔离前级电路和后级电路，互不干扰。
15.3.1TTL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+VDD处，使OC门的输出电平与CMOS电路输入电平一致。
图15.3.1TTL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5V左右。
15.3.2CMOS电路驱动TTL电路
图15.3.2CMOS电路驱动TTL电路接口电路
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
图15.3.3门电路与负载连接示意图
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。
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。
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