電子專業(yè)班培優(yōu) (2)

1、電子專業(yè)班培優(yōu)鐘祥職高 李祖華數(shù)字電路部分1、數(shù)制2、基本邏輯門3、編碼電路4、譯碼電路5、數(shù)碼顯示電路6、觸發(fā)器7、脈沖產(chǎn)生和整形8、555電路應用1.1、數(shù)制的基本概念二進制二進制 數(shù)碼為：0、1；基數(shù)是2。運算規(guī)律：逢二進一，即：1110。二進制數(shù)的權展開式：八進制八進制 數(shù)碼為：07；基數(shù)是8。運算規(guī)律：逢八進一，即：7110。八進制數(shù)的權展開式：十六進制十六進制 數(shù)碼為：09、AF；基數(shù)是16。運算規(guī)律：逢十六進一，即：F110。十六進制數(shù)的權展開式：1.2、數(shù)制互化1、 十進制與二進制之間的轉換 乘權相加法 （1） 整數(shù)部分 ：除2取余法 倒記法 （2）小數(shù)部分 ：乘2取整法2、

2、二進制與八進制之間的轉換 （1） 二進制轉換為八進制 方法：取三合一法 （2） 將八進制轉換為二進制 方法：取一分三法 3、 二進制與十六進制的轉換 （1） 二進制轉換為十六進制 方法：取四合一法 (2)將十六進制轉換為二進制 方法：取一分四法 4、八進制、十六進制與十進制的轉化與二進制同 1.3、數(shù)制與編碼所謂編碼，就是用數(shù)字或某種文字和符號來表示某一對象或信號的過程。十進制編碼或某種文字和符號的編碼難于用電路來實現(xiàn)，在數(shù)字電路中一般采用二進制數(shù)。用二進制數(shù)表示十進制數(shù)的編碼方法稱二 十進制編碼，即BCD碼。常用的BCD碼有8421碼、5421碼、2421碼等編碼方式。以8421碼為例，84

3、21分別代表對應二進制位的權，即當那一位二進制位為1時代表10進制的數(shù)相應的權數(shù)?？匆豢磁c十進制碼的對照關系：十進制數(shù)碼 8421碼 十進制數(shù)碼 8421碼 0 0000 5 0101 1 0001 6 0110 2 0010 7 0111 3 0011 8 1000 4 0100 9 1001還有無權碼、格雷碼、余三碼等等。2.1基本邏輯門3.1、編碼電路組合邏輯電路的分析組合邏輯電路分析的步驟大致如下：已知邏輯圖根據(jù)邏輯圖寫邏輯函數(shù)表達式運用布爾（邏輯）代數(shù)化簡或變換列邏輯狀態(tài)表分析邏輯功能 編碼器的含義 一般地說，用文字、符號或者數(shù)碼表示特定信息的過程稱為編碼，能夠實現(xiàn)編碼功能的電路稱為

4、編碼器 編碼器編碼器 (SN74LS148)輸入輸出E101234567A2A1A0GSE01*11111011111111111100*0000010*01001010*011010010*0111011010*01111100010*011111101010*011111111001001111111111014.1、譯碼器（1）譯碼的含義譯碼是編碼的反過程，是將給定的二進制代碼翻譯成編碼時賦予的原意，完成這種功能的電路稱為譯碼器。譯碼器是多輸入、多輸入出的組合邏輯電路 0123012201210120BBBYBBBYBBBYBBBY0127012601250124BBBYBBBYBBBY

5、BBBY輸 入輸 出B2 B1 B0 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 0 76543210YYYYYYYY&1111110B1B2B1&7Y6Y5Y3Y4Y1Y2Y0Y1111110B1B2B1S2S3S74LS1380Y1Y2Y4Y5Y6Y7Y3Y3S2S1S0B1B2B（2）譯碼器的擴展我們可

6、以利用使能端進行譯碼門的擴展級聯(lián)，例如用兩片74LS138可以構成四變量二進制碼譯碼器，具體電見圖3.16。對于四位二進制碼，將兩片74LS138的輸入并聯(lián)，接向輸入四位二進制碼的，低位片的輸出是四位二進制碼譯碼輸出的低八位；高位片的輸出是四位二進制碼輸出的高八位。所以，處于四位二進制碼的低八個時，應用B3=0去封鎖高位片，僅使低位片工作。這樣一種接線，當處于四位二進制碼的低八個時，最高位的B3=0，為此高位片不工作，低位片工作，將的狀態(tài)譯出；當處于四位二進制碼的高八個時，最高位的B3=1，為此低位片不工作，高位片工作，將的狀態(tài)譯出。74LS138765432102B1B0B1S7654321

7、02B1B0BIII”“ 0”“ 13B111111101101110010111010100110000111011001010100001100100001000074LS138765432101514131211109 82S3S1S2S3S5.1、數(shù)碼顯示器 目前用于電子電路系統(tǒng)中的顯示器件主要有發(fā)光二極管組成的各種顯示器件和液晶顯示器件，這二種顯示器件都有筆劃段和點陣型兩大類。筆劃段型的由一些特定的筆劃段組成，以顯示一些特定的字型和符號；點陣型的由許多成行成列的發(fā)光元素點組成，由不同行和列上的發(fā)光點組成一定的字型、符號和圖形。 gfedcbadpdpgfedcbadpgfedcba7

8、4LS 48ABCDLT/ RBIBIRBIeYdYcYaYbYYgYf6.1、觸發(fā)器一、基本RS觸發(fā)器 DSDRQQ1001011011不變不變00不定不定二、鐘控同步R-S觸發(fā)器nQ1nQ表示時鐘到來之前觸發(fā)器的輸出狀態(tài)，表示時鐘脈沖到來之后的狀態(tài) 三、JK觸發(fā)器1nQnQnQJK0001010111四、D觸發(fā)器D Qn+10011五、T觸發(fā)器觸發(fā)器的邏輯功能是T=1時每來一個CP信號它的狀態(tài)就翻轉一次；而當T=0時，CP信號到達后它的狀態(tài)保持不變，其特性表如下：TQnQn+10011010101106.2、各類觸發(fā)器的轉換計數(shù)器1、復位法（Sn）2、預置數(shù)法（Sn-1）QDQ107416

9、0Q32Q3DETQ10Q211CPLD31DQEPQ計數(shù)脈沖RCO20DRD主要要求：主要要求： 了解脈沖信號產(chǎn)生與整形的方法。了解脈沖信號產(chǎn)生與整形的方法。 了解多諧振蕩器的常用電路及其工作原理。了解多諧振蕩器的常用電路及其工作原理。 7.1、 概概 述述了解了解施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的邏輯施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的邏輯功能、工作特點和典型應用功能、工作特點和典型應用。 常用的有施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。常用的有施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 一、脈沖信號產(chǎn)生與整形的方法一、脈沖信號產(chǎn)生與整形的方法 獲取脈沖信獲取脈沖信號的方法號的方法 脈沖信號產(chǎn)生與脈沖信號產(chǎn)生與整形電路整形電路的

10、實現(xiàn)的實現(xiàn)是一種多用途集成電路，只要外接少量阻容是一種多用途集成電路，只要外接少量阻容元件就可構成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多元件就可構成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等，使用方便、靈活，應用廣泛。諧振蕩器等，使用方便、靈活，應用廣泛。 用多諧振蕩器直接產(chǎn)生。用多諧振蕩器直接產(chǎn)生。 用用整形電路整形電路對已有波形進行整形、變換。對已有波形進行整形、變換。 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器主要用以主要用以將緩慢變化將緩慢變化或快速變化的或快速變化的非矩形脈沖變換非矩形脈沖變換成陡峭的矩形脈沖。成陡峭的矩形脈沖。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 主要用以將寬度不符合要求的脈主要用以將寬度不符合要求的脈沖

11、變換成符合要求的矩形脈沖。沖變換成符合要求的矩形脈沖。用門電路構成。用門電路構成。 用專用的集成電路。用專用的集成電路。 用用 555 定時器定時器構成。構成。 UOLUOH二、施密特觸發(fā)器二、施密特觸發(fā)器 ( (一一) )施密特觸發(fā)器的特性和符號施密特觸發(fā)器的特性和符號 UT = UT+ - - UT- -回差電壓回差電壓施密特觸發(fā)施密特觸發(fā)器工作特點器工作特點 ( (1) )允許輸入允許輸入信號為信號為緩慢變化緩慢變化的信號。的信號。 ( (2) )有有兩個閾值兩個閾值電壓。電壓。 ( (3) )有兩個穩(wěn)態(tài)。有兩個穩(wěn)態(tài)。 UT+OuOuIUT- -正向閾值電壓正向閾值電壓負向閾值電壓負向閾

12、值電壓 當當 uI 從小增大時，從小增大時，經(jīng)過經(jīng)過 UT+ 處才能使輸處才能使輸出發(fā)生躍變。出發(fā)生躍變。 當當uI從大減小從大減小時，經(jīng)過時，經(jīng)過UT- -處才能處才能使輸出發(fā)生躍變。使輸出發(fā)生躍變。Schmitt TriggerUOLUOHUT+OuOuIUT- -uOuI具有施密特特具有施密特特性的與非門符號性的與非門符號OuItuOUT+UT- -Ot( (二二) )施密特觸發(fā)器應用舉例施密特觸發(fā)器應用舉例 波形變換波形變換 將三角波、正弦波和其它將三角波、正弦波和其它不規(guī)則信號變換成矩形脈沖。不規(guī)則信號變換成矩形脈沖。 UOHUOL uI UT+ 后，后，uO = UOL,只有當只有

13、當 uI下降到經(jīng)過下降到經(jīng)過 UT- - 時，時，uO 才會發(fā)生躍變。才會發(fā)生躍變。 uI 2/3VCC時時電壓傳輸特性為反相輸出的滯回特性電壓傳輸特性為反相輸出的滯回特性uIuO當當TH=TR=uI1/3VCC時時1/3VCC0當當1/3VCC TH=TR=uI2/3VCC時時當當uI1/3VCC時時當當uI由高電平逐漸下降，由高電平逐漸下降，且且1/3VCC uI 1/3 VCC) )。 當當 uC 2/3 VCC 時，滿足時，滿足TR = uI 1/3 VCC，TH = uI 2/3 VCC,因因此此 uO 為低電平，為低電平，V 導通，電容導通，電容 C 經(jīng)放經(jīng)放電管電管 V 迅速放電

14、完畢，迅速放電完畢，uC 0 V。這時這時TR = UIH 1/3 VCC，TH = uC 0 2/3 VCC，uO 保持保持低電平不變。因此，低電平不變。因此，穩(wěn)態(tài)時穩(wěn)態(tài)時 uC 0 V，uO 為低電平。為低電平。充電充電工作原理工作原理 導通導通放電放電VuCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC0VUOLUIH 2. 觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài) ( (二二) )工作原理、工作波形與參數(shù)估算工作原理、工作波形與參數(shù)估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC當輸入當輸入 uI 由高電平躍變?yōu)榈碗娖接筛唠娖杰S變

15、為低電平( (應應 1/3 VCC ) )時，使時，使 TR = UIL1/3 VCC而而TH = uC 0 V 2/3 VCC，因此，因此 uO 躍變?yōu)檐S變?yōu)楦唠娖剑M入暫穩(wěn)態(tài)高電平，進入暫穩(wěn)態(tài)，這時放電管，這時放電管 V截止，截止，VCC 又經(jīng)又經(jīng) R 向向 C 充電，充電，uC 上升上升。UILUOH充電充電 3. 自動返回穩(wěn)定狀態(tài)自動返回穩(wěn)定狀態(tài) ( (二二) )工作原理、工作波形與參數(shù)估算工作原理、工作波形與參數(shù)估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC 2. 觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài) UIHUOL TH2/3 VCC放電放電V當輸入當

16、輸入 uI 由高電平躍變?yōu)榈碗娖接筛唠娖杰S變?yōu)榈碗娖? (應應 1/3 VCC) )時，使時，使 TR = UIL1/3 VCC 而而TH = uC 0 V 1/3 VCC ) )，因此，因此 uO 重新躍變重新躍變?yōu)榈碗娖健榈碗娖?。同時，放電管導通，同時，放電管導通，C 經(jīng)經(jīng) V 迅速放電迅速放電 uC 0 V，放電完畢放電完畢后，電路返回穩(wěn)態(tài)。后，電路返回穩(wěn)態(tài)。 例例 用上述單穩(wěn)態(tài)電路輸出定時用上述單穩(wěn)態(tài)電路輸出定時時間為時間為1 s 的的正脈沖，正脈沖，R = 27 k ，試確定定時元件試確定定時元件 C 的取值。的取值。 ( (二二) )工作原理、工作波形與參數(shù)估算工作原理、工作波形

17、與參數(shù)估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度 tW 即為暫穩(wěn)態(tài)維持時即為暫穩(wěn)態(tài)維持時間，主要取決于充放電元件間，主要取決于充放電元件 R、C。 該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為不可重復觸發(fā)器，該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為不可重復觸發(fā)器，且要求輸入脈寬且要求輸入脈寬 tWI 小于輸出脈寬小于輸出脈寬 tWO 。解：解：因為因為 tWO 1.1 RC故故可取標稱值可取標稱值 33 F。F33.7k271 . 1S11 . 1WO RtC估算公式估算公式 tWO 1.1 RCGNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01 FR1CuOuC-

18、-+R2四、用四、用 555 定時器組成多諧振蕩器定時器組成多諧振蕩器 ( (一一) )電路結構電路結構 DISVCCR1THTRGNDVCCRDCO0.01 FOUTuOCuC- -+R2( (二二) )工作原理、工作波形與周期估算工作原理、工作波形與周期估算 uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VCC31V 充電充電UOHTH = TR = uC 很小很小接通接通 VCC 后后，開始時，開始時 TH = TR = uC 0 0，uO 為高電平，為高電平，放電管截止，放電管截止，VCC 經(jīng)經(jīng) R1、R2 向向 C 充電，充電，uC 上升上升，這時，這時電電路路處于暫穩(wěn)態(tài)處于暫穩(wěn)態(tài)

19、。 工作原理工作原理 ( (二二) )工作原理、工作波形與周期估算工作原理、工作波形與周期估算 uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VCC31V UOLTH = TR 2/3 VCC當當 uC 上升到上升到 TH = TR = uC 2/3 VCC 時，時，uO 躍變?yōu)榈碗娖?，躍變?yōu)榈碗娖?，同時放電管同時放電管 V 導通，導通，C 經(jīng)經(jīng) R2 和和 V 放電，放電，uC 下降下降，電路進入電路進入暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài) 。工作原理工作原理 接通接通 VCC 后后，開始時，開始時 TH = TR = uC 0，uO 為高電平，為高電平，放電管截止，放電管截止，VCC經(jīng)經(jīng) R1、R2 向向 C

20、充電，充電，uC 上升上升，這時，這時電電路路處于暫穩(wěn)態(tài)處于暫穩(wěn)態(tài)。 放電放電當當 uC 下降到下降到 TH = TR = uC 1/3 VCC 時，時， uO 重新躍變?yōu)楦唠娖街匦萝S變?yōu)楦唠娖剑瑫r，同時放電管放電管 V 截止，截止，C 又被又被充電，充電，uC 上升上升，電路又電路又返回到暫穩(wěn)態(tài)返回到暫穩(wěn)態(tài)。( (二二) )工作原理、工作波形與周期估算工作原理、工作波形與周期估算uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VCC31V TH=TR1/3VCC工作原理工作原理 當當 uC 上升到上升到 TH = TR = uC 2/3 VCC時，時，uO 躍變?yōu)榈碗娖剑S變?yōu)榈碗娖?，同時

21、放電管同時放電管 V 導通，導通，C 經(jīng)經(jīng) R2 和和 V 放電，放電，uC 下降下降，電路進入電路進入暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài) 。接通接通 VCC 后后，開始時，開始時 TH = TR = uC 0 0，uO 為高電平，為高電平，放電管截止，放電管截止，VCC 經(jīng)經(jīng) R1、R2 向向 C 充電，充電，uC 上升上升，這時，這時電電路路處于暫穩(wěn)態(tài)處于暫穩(wěn)態(tài)。 ( (二二) )工作原理、工作波形與周期估算工作原理、工作波形與周期估算 電容電容 C 如此循環(huán)充電和放電，如此循環(huán)充電和放電，使電路產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。使電路產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VCC31V

22、周期與占空比估算周期與占空比估算tWH 0.7 (R1 + R2)C tWL 0.7 R2CT = tWH + tWL 0.7 (R1 + 2R2)C2121 WH2RRRRTtq GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01 FR1C+R2RP1RP2 例例 指出右圖中指出右圖中控制揚聲器鳴響與否和控制揚聲器鳴響與否和調(diào)節(jié)音調(diào)高低的分別是調(diào)節(jié)音調(diào)高低的分別是哪個電位器？若原來無哪個電位器？若原來無聲，如何調(diào)節(jié)才能鳴響？聲，如何調(diào)節(jié)才能鳴響？欲提高音調(diào)，又該如何欲提高音調(diào)，又該如何調(diào)節(jié)？調(diào)節(jié)？解：解：R1、R2、RP1 和和 C 共同構成定時元件，因此調(diào)節(jié)共同構成定時元件，因此

23、調(diào)節(jié) RP1 可調(diào)節(jié)音調(diào)高低?？烧{(diào)節(jié)音調(diào)高低。欲提高音調(diào)，則應減小欲提高音調(diào)，則應減小 RP1 ，因此觸頭應下移。，因此觸頭應下移。RP2調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) RP2 可控制可控制 RD 為為 0 或或 1，從而控制振蕩器工作與，從而控制振蕩器工作與否，因此能控制揚聲器鳴響與否。否，因此能控制揚聲器鳴響與否。調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) RP2 使觸頭左移至適當位置，可使使觸頭左移至適當位置，可使 RD = 1，使，使揚聲器鳴響。揚聲器鳴響。RP1本章小結本章小結施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是兩種常用的整施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是兩種常用的整形電路，形電路，可將輸入的周期信號整形成符合要求可將輸入的周期信號整形成符合要求的同

24、周期矩形脈沖。的同周期矩形脈沖。施密特觸發(fā)器具有回差特性，它有兩個穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，施密特觸發(fā)器具有回差特性，它有兩個穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，有兩個不同的觸發(fā)電平。有兩個不同的觸發(fā)電平。施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器可將任意波形變換可將任意波形變換成矩形脈成矩形脈沖，輸出脈沖寬度取決于輸入信號的波形和沖，輸出脈沖寬度取決于輸入信號的波形和回差電壓的大小?；夭铍妷旱拇笮　Ｊ┟芴赜|發(fā)器還可用來進施密特觸發(fā)器還可用來進行幅度鑒別、構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩行幅度鑒別、構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。實用中，常選用集成施密特觸發(fā)器器等。實用中，常選用集成施密特觸發(fā)器或或 采用采用555 定時器構成施密特觸發(fā)器。定時器構成施密特觸

25、發(fā)器。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一個穩(wěn)定狀態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一個穩(wěn)定狀態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。其輸出脈沖的寬度只取決于電路本身其輸出脈沖的寬度只取決于電路本身 R、C 定定時元件的數(shù)值，與輸入信號沒有關系。時元件的數(shù)值，與輸入信號沒有關系。輸入信輸入信號只起到觸發(fā)電路進入暫穩(wěn)態(tài)的作用。改變號只起到觸發(fā)電路進入暫穩(wěn)態(tài)的作用。改變 R、C 定時元件的數(shù)值可調(diào)節(jié)輸出脈沖的寬度。定時元件的數(shù)值可調(diào)節(jié)輸出脈沖的寬度。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可將輸入的觸發(fā)脈沖變換可將輸入的觸發(fā)脈沖變換為為寬度和幅度都符合要求的矩形脈沖，寬度和幅度都符合要求的矩形脈沖，因此，常因此，常用于脈沖的定時、整形和展寬等。用于脈沖的定時、整形和展寬等。實用中，常選用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實用中，常選用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器或或 采用采用 555 定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 在振蕩頻率穩(wěn)定度要求很高的情況下，在振蕩頻