集成电路应用.docx
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集成电路应用
《集成电路应用》课程辅导提纲
军区空军自考办
第一章数字集成电路
一、内容提要
1、数字集成电路的类型及特点
数字集成电路分为TTL型、CMOS型和ECL型等三大类。
CMOS又分为4000B系列、40H-系列和74HC系列；TCL类型分为74S系列以及74ALS系列、74AS系列；ECL类分为ECL10K系列和ECL100K系列。
各类数字集成电路可以如下几个方面进行性能比较，一在工作电源电压上，TTL标准工作电压是+5V；其它逻辑器件的工作电源电压大都有较宽的工作范围，CMOS中的4000B系列可以工作在3～18V，PMOS可工作在9～24V，在使用中注意各类器件其工作电压范围不同。
二是在工作频率上，PMOS工作频率最低，CMOS工作频率次之，TTL工作频率适中，而ECL工作频率最高。
三是在工作温度范围上，TTL、ECL工作温度范围较小，而CMOS工作温度范围较大。
2、数字IC使用注意事项及逻辑电路图用法
（1）数字IC使用注意事项
使用TTL、CMOS、HCOMS、ECL等高速IC时，要注意其高速的特性容易产生对别的电路或相互之间的干扰脉冲。
以MOS-FET为输入级的电路器件，输入阻抗极高，如果不连接任何低阻抗通路到其他低阻部分，就很容易受静电感应累积静电荷，从而形成高电压。
应采取保护性措施。
（2）逻辑电路图画法
任何复杂的逻辑电路，都可以用NAND或NOR来组成，在数字电路中，又把这两种门电路看成是最基本的逻辑电路，在表示电路图时，可采用连线图和电路图两种方法。
3、集成逻辑门
在各种数字IC系列产品中，与门、或门、非门、与非门、或非门为最基本的逻辑门，此外还有与或非门，集电极开路输出门，可扩门展门以及扩展器、缓冲器和异或门等。
（1）集成逻辑门的主要品种
主要有与非门、反相器、或非门、与门、或门、与或非门、可扩展门、扩展器、缓冲器、总线驱动器等系列品种。
（2）逻辑门电路的应用
门电路可用于控制作为取样控制、选通控制和禁止控制电路也可用于构成晶体振荡电路、RC多谐振荡器、单稳态触发器、脉冲变换电路等。
4、D型触发器
（1）D型触发器的基本工作原理。
（2）集成D型触发器的品种。
（3）D型触发器的典型应用。
5、J-K触发器
（1）J-K触发器的基本功能。
（2）J-K触发器的品种。
（3）J-K触发器的典型应用。
6、施密特触发器
（1）施密特触发器的滞后特性。
（2）集成施密特触发器的品种。
（3）施密特触发器门电路的应用。
7、单稳态触发器
（1）单稳态触发器的基本原理。
（2）集成单稳态触发器的品种。
（3）集成单稳态触发器的应用。
8、寄存器
（1）寄存器的工作原理及主要品种。
（2）锁存器的工作原理及主要品种。
（3）寄存器的典型应用。
9、移位寄存器
（1）移位寄存器的分类及品种。
（2）移位寄存器的基本工作原理。
（3）移位寄存器的应用。
10、计数器
（1）计数器的分类及品种。
（2）异步计数器的主要品种及应用特点、应用方法。
（3）同步计数器的主要品种及应用特点、应用方法。
（4）计数/分配器的典型品种与应用。
11、译码器
（1）译码器的类别及常用品种。
（2）显示译码器的品种及典型应用。
（3）数码译码器的主要品种及应用特点、典型应用方法。
12、编码器
（1）编码器的常用品种及应用特点。
（2）编码器的典型应用。
13、数据选择器
（1）数据选择器的常用品种及应用特点。
（2）数据选择器的典型应用。
14、缓冲变换器和电路衔接方法
（1）CMOS-TTL缓冲变换器。
（2）TTL-CMOS缓冲变换器。
（3）CMOS器件与其它电路的衔接方法。
（4）外围功率驱动接口器件。
二、基本要求
1、掌握数字集成电路的类型、了解各类数字集成电路的性能。
2、了解数字集成电路使用注意事项、掌握逻辑电路的画法。
3、了解集成逻辑门、D型触发器、J-K触发器、施密特触发器、单稳态触发器、寄存器、移位寄存器、计数器、译码器、编码器、数据选择器、缓冲变换器的工作原理和常用品种，掌握他们的主要功能，了解他们的典型应用。
三、重点内容
1、集成逻辑门
2、D型触发器
3、J-K触发器
4、施密特触发器
5、单稳态触发器
6、寄存器与移位寄存器
7、计数器、译码器及编码器
四、典型例题
1、填空题
（1）数字集成电路包括、、三类。
答案：
CMOS、TTL、ECL。
（2）数字集成电路的工作电源电压是：
TTL为，4000B系列为，74H-系列为，ECL-10K为。
答案：
+5V，3～18V，2～6V，-5.2V
（3）逻辑电路图的表示方法有两种：
即和。
答案：
电路图，连线图
（4）五种最基本的逻辑门是：
、、
、、。
答案：
与门、或门、非门、与非门、或非门
（5）基本门电路除正常的逻辑应用外，还可组成电路和电路。
答案：
脉冲电路和控制电路。
（6）门电路的控制功能有三个：
、和。
答案：
取样、选通、禁止。
（7）D型触电器是一种属于触发和触发的触发器。
答案：
主一从、边沿。
（8）D型触发器的S端表示，R端表示。
答案：
置1（位）、清0（除）
（9）从功能的、、方面考虑，J-K触发器具有明显优势。
答案：
功能的完善性、使用的灵活性、通用性。
（10）若将J-K触发器变换为D型触发器，只需要将加到J端的数字信号D与K端相连即可。
答案：
反相后。
（11）施密特触发器的特殊功能在于它的，即输入电压上升到V+时，，当输入电压回降到V+时，，而输入电压下降至V_时，V+-V_=ΔV，我们称之为。
答案：
滞后特性、触发器翻转、触发器不翻转、触发器翻转、回差电压。
（12）单稳态是指，主要应用于、和，其输出脉冲宽度由和决定。
答案：
一种暂时稳定状态、经过一段时间又恢复到从前的状态，脉冲波形整形，定时,延时，定时电阻、定时电容大小。
（13）寄存器具有、、的功能，所以称为数码寄存器，若按触发方式它可分为和。
答案：
接收、存放、传递数码、寄存器和锁存器。
（14）从数据输入方式为看，移位寄存器有和
之分。
从时钟的触发方式看，移位寄存器有和移
位寄存器。
答案：
串行输入、并行输入、上升沿、下降沿
（15）集成计数器按计数进制的不同，分为、和，
按进位方式分为和两类，按讲数过程数码的增减分为和计数器。
答案：
二进制、十进制、其它进制，异步计数器、同步计数器，加法、减法。
（16）译码器是指、一般有和两类。
答案：
输出的状态表示输入代码的数字电路，数码译码器、显示译码器。
（17）编码器是与相对立的器件，其过程就是的反过程。
答案：
译码器、编码、译码
（18）由于CMOS和TTL使用的电源不同，因此在同一电路中工作时需加。
答案：
缓冲变换器。
2、选择题
（1）TTL类芯片所用的电源是（）
A）3～18VB）+5VC）2～8VD）2～6V
答案：
B
（2）CMOS芯片所用的电源是（）
A）3～18VB）+5VC）2～8VD）2～6V
答案：
A
（3）CMOS与TTL芯片在工作频率的适用范围上（）。
A）CMOS比TTL高B）TTL比CMOS高
C）基本相同D）都只能工作于50KHz以下
答案：
B
（4）军品TTL类54系列全温度范围是（）。
A）0℃～+70℃B）0℃～+85℃
C）-70℃～+125℃D）-55℃～+125℃
答案：
D
（5）设计电路时，画原理图中芯片应画成（）。
A）电路图B）连线图
C）电路图和连线图均可
D）电路图和连线图只能选一，不能混合
答案：
C
（6）由各类集成逻辑门可组成（）。
A）模拟电路B）脉冲电路
C）控制电路D）脉冲和控制电路
答案：
D
（7）由门电路和晶振可构成（）。
A）晶体振荡电路B）可调式的多谐振荡器
C）单稳态电路D）脉冲变换电路
答案：
A
（8）对D触发器解释比较确切的是（）。
A）是一种边沿触发的触发器
B）是一种电平触发的触发器
C）在触发后是一种状态，但稳定一段时间后又恢复至原状态。
D）触发后产生一个脉冲，肪宽由定时电阻、电容大小决定。
答案：
A
（9）J-K触发器的特性是（）。
A）J、K的电平都可触发输出
B）J为定值，K的电平可触发输出
C）K为定值，J的电平可触发输出
D）J、K固定时，时针输入时边沿触发
答案：
D
（10）单稳态触发器（）。
A）触发时输出发生变化，脉冲宽度与芯片有关
B）触发时输出发生变化，脉冲宽度与外接电阻大小有关
C）触发时输出发生变化，脉冲宽度与电源有关
D）触发时输出发生变化，脉冲宽度与外接电阻、电容大小有关
答案：
D
（11）寄存器与锁存器的区别在于（）。
A）位数不同
B）有清除端与没有清除端
C）边沿触发与电平触发
D）有保持控制端与没有保持控制端
答案：
C
（12）下列形式的数据传送方式属于移位寄存器的是（）。
A）串入—串出
B）串入—并出或并入—串出
C）串入/并入—并出/串出或并出/串入—并出/串出
D）都是
答案：
D
（13）计数器的分类方式是（）。
A）按计数进制的不同分
B）按进位方式分类
C）按计数数码的增减分
D）上述方式都可以
答案：
D
五、思考、作业题
1、画出由门电路和晶振构成的晶体振荡器电路。
参考答案：
教材P22。
图1-12（a）
2、画出可控的由门电路和晶体振荡器构成的晶振电路。
参考答案：
教材P22。
图1-12（b）
3、设计一个基本的RC振荡器电路。
参考答案：
教材P23。
图1-14（a）
4、试设计由门电路构成的可控起/停的振荡器。
参考答案：
教材P24。
图1-16
5、用门电路、R、C构成一个脉冲展宽延时电路。
参考答案：
教材P29。
图1-25
6、试设计由门路构成的负脉冲输入产生窄脉冲电路。
参考答案：
教材P30。
图1-27
7、试用-D型触发器设计一双稳态触发器。
参考答案：
教材P34。
图1-31
8、用-D型触发器设计一个串行输入、并行输出（4位）的移位寄存器。
参考答案：
教材P35。
图1-33
9、用D触发器设计-单稳态触发器。
参考答案：
教材P36。
图1-35
10、试用—J-K触发器设计—双向时钟脉冲电路。
参考答案：
教材P41。
图1-40
11、用施密特触发器构成多谐振荡器。
参考答案：
教材P46。
图1-48
12、用单稳态电路设计—脉冲延迟电路。
参考答案：
教材P54。
图1-61
13、试用单稳态电路设计—占空比可调的多谐振荡器。
参考答案：
教材P55。
图1-62
14、用LS373设计—总线输出缓冲器。
参考答案：
教材P63。
图1-74
15、用四D锁存器CD4042组成抢答器电路。
参考答案：
教材P64。
图1-75
16、试用4015设计—时序脉冲产生器。
参考答案：
教材P76。
图1-87
第二章运算放大器
一、内容提要
1、集成运算放大器的基本理论
运算放大器是一个高增益的直流放大器，常用来作为一个有源电路中的源，也常用于深度负反馈中。
运算放大器由输入级、中间级、输出级所组成，引出端子系统反相输入端，同时输入端、调零端、相位补偿端、正电源、负电源和输出端。
运算放大器参数包括极限参数和电特性参数。
极限系数有差模输入电压、共模输入电压、电源电压和功耗。
由特性系数有输入失调电压、输入失调电流、输入编流、共模输入应用范围、最大输出电压、开坏电压增益，共模抑制比等。
运算放大器的理想运算放大器、反相放大器和同相放大器。
2、集成运算放大器的类型和品种
运算放大器的类型有通用双极型单运放、能用双极型双运放、能用双极型四运放、单电源运放、低噪声双极型运放、高精度运放等。
3、常用的运算放大器及应用举例
常用的运算放大器包括通用型集成运算放大器、高精度集成运放、斩波稳零集成运放、高输入阻抗集成运放、测量放大器、程控增益放大器等。
运算放大器可构成各种放大电路，包括单级直流反相放大器，交流反相放大器和高增益放大器和差动放大器，电压控制放大器。
运算放大器还可用于构成信号的切换、隔离电路、比较器、峰值检测器、取样保持电路以及转换电路、波形处理电路。
二、基本要求
掌握集成运算放大器的基本概念，引出端子功用、内部结构，了解集成运算放大器的主要特性参数，理解运算放大器三种基本电路的工作原理。
掌握集成运算放大器的类型，了解集成运算放大器的主要品种及常用运算放大器性能与典型应用。
三、重点内容
集成运算放大器的基本理论，常用品种与典型应用。
四、典型例题
1、填空题
（1）集成运算放大器的引出端子包括、、、
、、、。
答案：
反相输入端、同相输入端、调零端、相位补偿端、正电源、负电源、输出端。
（2）集成运算放大器内部包括、、。
答案：
输入级、中间级、输出级。
（3）运算放大器的极限系数中，有关电压的三个量是、
、。
答案：
差模输入电压，共模输入电压、电源电压。
（4）运算放大器的三种基本电路包括理想运算放大器、、
。
答案：
同相放大器、反相放大器。
（5）运算放大器的类型主要有、、、
等。
答案：
通用双极型单运放、通用双极性双运放、通用双极性四运放、单电源运放等。
2、选择题
（1）运算放大器，具有（）。
A）同相输入端和反相输入端，分别接信号正负端
B）同相输入端接信号，反相端接地
C）同相端接电源正，反相接信号
D）同相端和反相端分别接电源的正、负极
答案：
A
（2）集成运算放大器内部结构包括（）。
A）反相输入、同相输入、输出级
B）输入级、中间级、输出级
C）输入级、放大级、输出级
D）相位补偿电路、输入级、输出级
答案：
B
（3）输入失调电压VIO是指（）。
A）不加负电源输入端所加补偿电压
B）输出零伏输入端所加补偿电压
C）输出最大值时输入端所加电压
D）不加正电源，输入端所加补偿电压
答案：
B
（4）当采用单电源进行放大时，必须选用（）。
A）通用双极性运放
B）低噪声双极性运放
C）单电源运放
D）大输出运放
答案：
C
（5）若输出信号较弱，则优先选用（）。
A）通用运算放大器
B）高输入阻搞运放
C）斩波稳零集成运放
D）测量放大器
答案：
D
五、思考、作业题
1、画出集成运算放大器的引出端子图。
参考答案：
教材P144。
图2-1
2、分析反相放大器工作原理。
参考答案：
教材P149。
3、分析差动放大器原理。
参考答案：
教材P150。
4、画出测量放大器原理图。
参考答案：
教材P162。
图2-18
5、分析程控增益放大器原理。
参考答案：
教材P165
第三章D/AA/D变换器
一、内容提要
1、变换基础
DAC、ADC变换过程，DAC、ADC芯片主要参数、变换方式分类。
2、DAC基本原理
R-2R梯形电阻式2nR电阻排形DAC、恒流源R-2R形DAC、脉冲积分式DAC的基本工作原理。
3、DAC器件及应用
DAC08、DAC0808系列、DAC7000系列、DAC0830/31/32、DAC1000系列、DAC1200/1201、DAC5020其基本参数、主要特性、引脚功能、典型应用方法。
4、ADC基本原理
积分式ADC原理、比较式ADC原理
5、ADC器件与应用
逐次比较式ADC、量化反馈式ADC、并行式ADC器件及应用。
二、重点内容
DAC、ADC基本原理
DAC、ADC器件及应用
三、典型例题
1、填空题
（1）D/A、A/D变换速度是指。
答案：
D/A或A/D至输出所需的时间。
（2）D/A、A/D的分辨率指，实际输出与理论输出的差为，输出随周围环境及时间变化的程度称之。
答案：
分辨检测出信号变化的最小单位、精度、稳定度。
（3）ADC有和两大类型。
答案：
积分式、非积分式（比较式）
（4）DAC由、、、、
五个部分组成。
答案：
参考电压源、电阻译码网络、模拟开关，输入寄存器、输出缓冲器。
（5）ADC0809能对路模拟信号进行A/D转换，输出数据为位。
答案：
8，8
2、选择题
（1）R-2R梯形电阻开关式DAC其特点是（）。
A）以ECL路为主B）以TTL电路为主
C）以电阻元件为主D）以CMOS为主
答案：
D
（2）R-2R电流源开关式DAC其特点是（）。
A）以ECL电路为主B）以TTL电路为主
C）以电阻元件为主D）以CMOS为主
答案：
B
（3）ADC的输出（）。
A）有8位、10位、12位等
B）只有8位
C）可控制输出位数
D）只有12位
答案：
A
（4）ADC的转换步骤是（）。
A）取样、量化、编码
B）取样、保持、编码
C）取样、保持、量化、编码
D）保持、量化、编码
答案：
C
（5）ADC0809与单片机MCS-51系列接口时（）。
A）可直接将输出端与单片机某I/O相连，直接读数据。
B）可直接将输出端与单片机P1、P2、P3相连。
C）可直接将输出端接P0口，但要赋入地址控制码。
D）高4位可直接与单片机相连。
答案：
C
（6）ADC574转换长度（）。
A）8位B）10位
C）12位D）可为8位、也可为12位
答案：
D
五、思考、作业题
（1）用DAC08设计差动输出电路。
参考答案：
见教材P209。
图3-12
（2）用DAC08设计-高速A/D变换电路。
参考答案：
见教材P210。
图3-13
（3）用CD7520构成-电源发生器电路。
参考答案：
见教材P218。
图3-20
（4）画出ADC0801与单片机89c51的连接图。
参考答案：
见教材P255。
图3-71
（5）如何将ADC0808改为16路模拟输入电路。
参考答案：
见教材P258。
图3-75
第四章非线性模拟集成电路
一、内容提要
1、电压比较器
电压比较器的一般结构及基本原理。
电压比较器的逻辑符号及转移特性。
电压比较器的主要参数。
电压比较器的种类。
电压比较器组成电平比较器电路；电压比较器组成零交比较器；电压比较器组成窗口比较器电路；电压比较器组成多谐振荡器；电压比较器组成单稳态触发器电路。
2、模拟开关
模拟开关的特点。
模拟开关的基本原理和主要参数。
集成模拟开关的常用品种。
CC4066的引脚排列及功能。
CC4051B的引脚排列及功能。
四双向模拟开关的基本开关电路；四双向模拟开关组成的数控扫频振荡器电路；四双向模拟开关组成静噪电路；多路模拟开关组成键控式音调发生器电路；多路模拟开关组成程控放大或衰减电路。
3、时基电路
时基电路的主要功用：
时基电路的基本工作模式。
时基电路的典型品种。
时基电路多谐振荡器模式的应用；时基电路单稳态工作模式的应用；时基电路双稳态工作模式的应用。
4、函数发生器
函数发生器的主要特点及常见品种。
函数发生器的基本原理。
5G8038单片函数发生器的主要特点。
5G8038内部电路原理及工作过程。
5G8038典型应用线路；5G8038作调频和扫频的应用；5G8038作压控函数发生器应用。
5、V/F、F/V变换器
V/F、F/V变换器的功用及转换特性。
5GVFC32变换器的内部组成及引脚功能。
5GVFC32作V/F应用电路及工作过程；5GVFC32作F/V应用电路及工作过程。
5GVFC32在应用中外围元器件的选择方法。
6、采样/保持放大器
采样/保持放大器的基本原理及内部组成。
5G582管脚功能及主要参数。
5G582的控制电平与各种数字电路的连接方法；5G582不同增益的连接方法；5G582增益为1的连接方法；5G582峰值检测电路。
二、基本要求
了解电压比较器的一般结构及基本原理；了解模拟开关的基本原理和主要参数；了解时基电路的功用及主要品种；了解函数发生器的主要特点和基本原理；了解VFC和FVC的转换特性及主要应用；了解采样/保持放大器的内部组成及应用。
掌握电压比较器的逻辑符号及LM311的引脚功能；掌握CC4066、CC4051的引脚排列及功能；掌握时基电路的典型品种及工作模式。
熟练掌握LM311的基本应用；熟练掌握CC4066的基本应用；熟练掌握CB555的内部组成及多谐振荡器、单稳态模式的电路组成及工作过程分析（画波形图）。
三、重点内容
电压比较器、模拟开关和时基电路外部应用连接方法。
四、典型例题
1、填空题
（1）电压比较器由、、、
和控制五个部分组成。
答案：
编置电路、差分输入、中间转换、逻辑输出。
（2）电压比较器的工作过程是：
若同相输入端的电压反相输入端的电压，则输出“0”电平，同样，若同相输入端的电压反相输入端的电压，则输出“1”电平。
答案：
低于、高于
（3）模拟开关是。
答案：
用来对模拟信号的传递进行“能断”控制的电子开关。
（4）模拟开关的主要参数有、、、
。
答案：
导通电阻、通道截止漏电流、开启与关断时间，断开时对地电容。
（5）CB555与CB556的最大区别在于。
答案：
内含时基电路的数量不同。
（6）时基电路的工作模式有、、
。
答案：
单稳态工作模式、无稳态工作模式、双稳态工作模式。
（7）函数发生器ICL8038可产生的小型有、
、。
答案：
方波信号、三角波信号、正弦信号。
（8）V/F和F/V变换器有、两种。
答案：
模块式结构、单片集成
（9）采样/保持放大器由、、组成。
答案：
输入缓冲高速放大、采样/保持开关和控制逻辑高输入阻抗缓冲放大器。
2、选择题
（1）电压比较器的功用是（）。
A）判断两个电阻的大小。
B）判断两路电压的高低。
C）判断两路输出电容量的大小。
D）判断两路输出电流的大小。
答案：
B
（2）电压比较器属于（）。
A）数字集成电路。
B）模拟集成电路。
C）线性模拟集成电路。
D）非线性模拟集成电路。
答案：
D
（3）模拟开关是指（）。
A）对模拟信号传递进行“通/断”控制的电子开关。
B）仅对输入模拟信号控制。
C）输出为模拟信号。
D）对脉冲信号不能进行“通/断”控制。
答案：
A
（4）CB555与CB556的区别是（）。
A）CB556中仅比CB555多一个电压比较器。
B）CB556中仅比CB555多两个电压比较器。
C）CB556中有二块时基电路，CB555中只有一块。
D）CB556可控制复位，而CB555无此功能。
答案：
C
（5）CB555中的时基电路可工作于（）模式。
A）1种B）2种C）3种D）4种
答案：
C
（6）对ICL8038函数发生器输出信号频率调整方法是（）。
A）调外接电阻大小。
B）调外接电容大小。
C）调外接电阻、电容大小。
D）调外接控制电平的高低。
答案：
D
（7）若将电压转化为频率值，则需采用（）VFC32。
A）1片B）2片C）3片D）4片
答案：
A
五、思考作业题
1、分析将电压比较器作为窗口比较器应用
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