課題十-2電工電子)

1、電工電子技術(shù)與技能溫風(fēng)燕 主編任務(wù)二 分析時(shí)序邏輯電路一、計(jì)數(shù)器課題十 四人搶答器的組裝與調(diào)試1.異步四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器2.異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器1.異步四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器圖10-16異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器每輸入一個(gè)脈沖，就進(jìn)行一次加1運(yùn)算的計(jì)數(shù)器稱為加法計(jì)數(shù)器，也稱為遞增計(jì)數(shù)器。圖10-16所示為由四個(gè)JK觸發(fā)器構(gòu)成的異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。1.異步四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器圖10-17異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的波形圖各觸發(fā)器接收負(fù)跳變脈沖信號(hào)時(shí)狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)，其波形圖如圖10-17所示。2.異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器圖10-18異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器1)計(jì)數(shù)器輸入09個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，工作過(guò)程與四位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)

2、器完全相同，第9個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后， Q3Q2Q1Q0狀態(tài)為1001。圖10-18所示為由四個(gè)JK觸發(fā)器組成的異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。2.異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器2)第10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖到來(lái)后，Q0由1變0，其負(fù)跳變脈沖輸入到FF1和FF3的輸入端C1。異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表見(jiàn)表10-7。表10-7異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表CP序號(hào)二進(jìn)制數(shù)碼對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)00000010001120010230011340100450101560110670111781000891001910000003.74LS160十進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器圖10-1974LS160十進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器的外形和引腳排列74LS160十進(jìn)制

3、集成計(jì)數(shù)器的外形和引腳排列如圖10-19所示，其邏輯功能見(jiàn)表10-8。2.異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器表10-874LS160邏輯功能清零預(yù)置使能時(shí)鐘預(yù)置數(shù)據(jù)輸入輸出工作模式CCCP00000異步清零10同步預(yù)置數(shù)110保持?jǐn)?shù)據(jù)保持110保持?jǐn)?shù)據(jù)保持1111十進(jìn)制計(jì)數(shù)加法計(jì)數(shù)由表10-8可知，74160具有以下功能：異步清零。當(dāng)CR=0時(shí)，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，有無(wú)時(shí)鐘脈沖CP，計(jì)數(shù)器輸出將被直接置零(Q3Q2Q1Q0=0000)，稱為異步清零。同步并行預(yù)置數(shù)。當(dāng)CR=1、LD=0時(shí)，在輸入時(shí)鐘脈沖CP上升沿的作用下，并行輸入端的數(shù)據(jù)D3D2D1D0被置入計(jì)數(shù)器的輸出端，即Q3Q2Q1Q0=D3D

4、2D1D0,由于這個(gè)操作要與CP上升沿同步，所以稱為同步預(yù)置數(shù)。計(jì)數(shù)。當(dāng)CR=LD=CTT=CTP=1時(shí)，在CP端輸入計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器進(jìn)行十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)。保持。當(dāng)CR=LD=1，且CTTCTP=0，即兩個(gè)使能端中有0時(shí)，計(jì)數(shù)器保持原來(lái)的狀態(tài)不變。1.基本寄存器圖10-20四位二進(jìn)制寄存器二、寄存器圖10-20所示的是由四個(gè)D觸發(fā)器并聯(lián)組成的四位二進(jìn)制寄存器。它能接收和存儲(chǔ)四位二進(jìn)制數(shù)碼。2.移位寄存器圖10-21四位左移移位寄存器圖10-21所示的是由D觸發(fā)器組成的四位左移移位寄存器2.移位寄存器圖10-22移位寄存器波形圖其工作過(guò)程如下1)由置0端輸入一個(gè)負(fù)脈沖使寄存器清零，即Q3Q2Q1Q

5、0=0000，為輸入數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備。假設(shè)要輸入的數(shù)據(jù)是1101，波形如圖10-22所示。2.移位寄存器2)第一個(gè)CP到來(lái)前，四個(gè)觸發(fā)器輸入端的狀態(tài)為D3D2D1D0=0001。第一個(gè)CP的上升沿到來(lái)后，寄存器的狀態(tài)為Q2Q1Q0Q=0001。 3）第二個(gè)CP到來(lái)前， D3D2D1D0= Q2Q1Q0QSL=0011。在第二個(gè)CP上升沿到來(lái)后，寄存器的狀態(tài)為Q3Q2Q1Q0 =0011。按照上述規(guī)則，第四個(gè)CP上升沿到來(lái)后，寄存器的狀態(tài)為Q3Q2Q1Q0=1101，即經(jīng)過(guò)四個(gè)CP的輸入和控制，一個(gè)串行輸入的數(shù)據(jù)1101經(jīng)過(guò)四次左移后被移送到寄存器中。1.脈沖幅值Um 表示脈沖電壓的最大值，其值等于脈

6、沖底部至脈沖頂部之間的電位差，單位為V(伏)。2.脈沖上升時(shí)間tr表示脈沖前沿從0.1m上升到0.9m所需的時(shí)間，單位主要有s(秒)、ms(毫秒)、s(微秒)。tr越小表明脈沖上升越快。3.脈沖下降時(shí)間tf表示脈沖后沿從0.9m下降到0.1m所需的時(shí)間。其數(shù)值越小，表明脈沖下降得越快。4.脈沖寬度tw由脈沖前沿0.5m到脈沖后沿0.5m之間的時(shí)間。其值越大，表明脈沖出現(xiàn)后持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)。5.脈沖周期T對(duì)于周期性脈沖，脈沖周期指相鄰兩個(gè)脈沖波對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的間隔時(shí)間，其倒數(shù)為脈沖的頻率任務(wù)三 認(rèn)識(shí)脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與變換電路一、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1.與非門(mén)組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2.74121集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3.單

7、穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用一、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖10-28由與非門(mén)組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由與非門(mén)組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如圖10-28所示。1.與非門(mén)組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)器工作原理分析如下：(1)觸發(fā)器的穩(wěn)態(tài)無(wú)論輸入信號(hào)ui為高電平還是低電平，因?yàn)镚1的反相作用，G2的兩個(gè)輸入中總有一個(gè)是低電平，即通常G2處于關(guān)閉狀態(tài)，輸出uo為高電平，這是電路的穩(wěn)態(tài)。(2)外加觸發(fā)信號(hào)，電路翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)態(tài)設(shè)穩(wěn)態(tài)時(shí)ui為低電平。維持G2開(kāi)通的條件除ui為高電平外，就是電容C兩端的電壓大于門(mén)G2的關(guān)門(mén)電平(使與非門(mén)的輸出電平達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)高電平的輸入電平)。但是uo1由高變低后，已充電的電容C就要通過(guò)R和G1放電。電容C兩端的電壓按指數(shù)規(guī)律

8、下降，維持G2開(kāi)通的條件將被破壞，因此G2開(kāi)通的狀態(tài)是暫時(shí)的，稱為暫穩(wěn)態(tài)。(3)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)當(dāng)電容C兩端的電壓下降到關(guān)門(mén)電平時(shí)，G2由開(kāi)通狀態(tài)返回到關(guān)閉狀態(tài)，uo由低電平返回到高電平。2. 74121集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖10-2974121的引腳排列和邏輯符號(hào)74121是一個(gè)具有施密特觸發(fā)器輸入的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，對(duì)觸發(fā)信號(hào)要求不高，其引腳排列和邏輯符號(hào)如圖10-29所示，工作波形如圖10-30所示，功能表見(jiàn)表10-11。2. 74121集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖10-3074121工作波形2. 74121集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器表10-1174121功能表輸入輸出輸入輸出BQBQ3.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用圖10-3

9、1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形整形應(yīng)用利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被觸發(fā)后由穩(wěn)態(tài)進(jìn)入了暫穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)tw時(shí)間后自動(dòng)回到穩(wěn)態(tài)的特性，在脈沖整形、定時(shí)或延時(shí)方面得到了廣泛應(yīng)用，如圖10-31所示。二、施密特觸發(fā)器1.基本工作原理2.回差特性3.集成施密特觸發(fā)器4.施密特觸發(fā)器的應(yīng)用二、施密特觸發(fā)器圖10-32施密特觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和符號(hào)施密特觸發(fā)器是一種靠輸入觸發(fā)信號(hào)維持的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其特點(diǎn)是：電路具有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)電平升高至上限觸發(fā)電平時(shí)，電路翻轉(zhuǎn)到第二穩(wěn)態(tài)；當(dāng)輸入信號(hào)電平降低至下限觸發(fā)電平時(shí)，電路就由第二穩(wěn)態(tài)返回第一穩(wěn)態(tài)。其電路結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖10-32所示。1.基本工作原理圖10-33施密特觸發(fā)器工作波形

10、施密特觸發(fā)器輸入三角波時(shí)，對(duì)應(yīng)的工作波形如圖10-33所示。1.基本工作原理(1)第一穩(wěn)態(tài)輸入電壓ui=0時(shí)，G1關(guān)閉，輸出高電平；G2開(kāi)通，輸出低電平，電路處于第一穩(wěn)態(tài)。(2)翻轉(zhuǎn)到第二穩(wěn)態(tài)隨著輸入端ui的上升，加到G1的ui1逐漸上升，當(dāng)ui1大于G1的閾值電壓UTH時(shí)，G1開(kāi)通，uo1變?yōu)榈碗娖剑籊2關(guān)閉，輸出高電平，電路由第一穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)為第二穩(wěn)態(tài)。在施密特觸發(fā)器的輸入電壓ui增大過(guò)程中，使輸出電壓uo2產(chǎn)生跳變所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值UTH定義為上限觸發(fā)電平。1.基本工作原理(3)返回第一穩(wěn)態(tài)輸入端ui從高電平處開(kāi)始下降，加到G1的ui1也隨著下降，當(dāng)ui1低于G1的閾值電壓T時(shí)，G1關(guān)閉，u

11、o1輸出跳變?yōu)楦唠娖?；G2開(kāi)通，uo2輸出低電平，電路由第二穩(wěn)態(tài)返回第一穩(wěn)態(tài)。在施密特觸發(fā)器的輸入電壓ui降低過(guò)程中，輸出電壓uo2產(chǎn)生跳變所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值UTL定義為下限觸發(fā)電平。圖10-34施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性2.回差特性回差是施密特觸發(fā)器的固定特性，其電壓傳輸特性如圖10-34所示。3.集成施密特觸發(fā)器圖10-3574LS132的引腳排列集成施密特觸發(fā)器有TTL和CMOS兩大系列。74LS132 TTL集成施密特觸發(fā)器為四二輸入的施密特與非門(mén)觸發(fā)器，其引腳排列如圖10-35所示。4.施密特觸發(fā)器的應(yīng)用(1)波形變換施密特觸發(fā)器可以把邊沿變化緩慢的周期性信號(hào)變換為邊沿很陡的矩形脈沖

12、信號(hào)，如圖10-36所示。圖10-36施密特觸發(fā)器波形變換4.施密特觸發(fā)器的應(yīng)用圖10-37施密特觸發(fā)器整形(2)脈沖整形當(dāng)脈沖信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到干擾使波形變壞時(shí)，可應(yīng)用施密特觸發(fā)器來(lái)整形，如圖10-37所示。4.施密特觸發(fā)器的應(yīng)用(3)幅度鑒別由圖10-38可見(jiàn)，若將一系列幅度各異的脈沖信號(hào)加到施密特觸發(fā)器的輸入端時(shí)，只有那些幅度大于TH的脈沖才會(huì)在輸出端產(chǎn)生輸出信號(hào)。圖10-38施密特觸發(fā)器鑒幅三、多諧振蕩器1.電路組成2.基本工作原理1.電路組成圖10-39RC耦合多諧振蕩器電路圖10-39所示為RC耦合多諧振蕩器電路，圖中非門(mén)G1、G2連接成阻容耦合正反饋電路，使之產(chǎn)生振蕩。2.基本工作原理圖10-40RC耦合多諧振蕩器電容的充放電如圖10-40a所示，非門(mén)G2輸出高電平時(shí)，通過(guò)R2向C1充電，導(dǎo)致G2的輸入端電位逐漸上升；非門(mén)G1輸出低電平時(shí)，電容C2將通過(guò)R1放電，導(dǎo)致G1的輸入端電位逐漸下降，最后使G1輸出高電平(1態(tài))、G2輸出低電平(0態(tài))，進(jìn)入第二穩(wěn)態(tài)。如圖10-40b所示，非門(mén)G1輸出高電平