第13章 555定時器與模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換

1、（第四版）（第四版）2555集成定時器與模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換 第13章主要主要內(nèi)容內(nèi)容3【案例】變音警笛電路第13章1.電路及工作過程電路及工作過程1MNE555（1）NE555（2）1k47k1k10k1F0.01F9VUCCRDDISTH TR GNDcouoUCCRDDISTH TR GNDcouo0.1F9015BL4第13章2.電路元器件電路元器件NE555兩個兩個揚聲器揚聲器8/2W一個一個三極管三極管9015一個一個1k電阻兩個電阻兩個10k、47k1M電阻各一個電阻各一個電解電容電解電容16V/1F一個一個滌綸電容滌綸電容16V/0.01F、16V/0.1F各一個各一個9V直流

2、電源直流電源8腳集成電路插座二個腳集成電路插座二個萬能版一塊、連接導(dǎo)線若干萬能版一塊、連接導(dǎo)線若干【案例】變音警笛電路5第13章3.案例實施案例實施【案例】變音警笛電路自己設(shè)計電路安裝圖，在萬能版上安裝元器件，并焊接。注意集成塊應(yīng)先焊好集成塊座，再自己設(shè)計電路安裝圖，在萬能版上安裝元器件，并焊接。注意集成塊應(yīng)先焊好集成塊座，再按引腳順序插入集成塊。按引腳順序插入集成塊。查閱集成電路手冊，熟悉查閱集成電路手冊，熟悉NE555各引腳；認(rèn)真檢查元器件，確保器件完好。各引腳；認(rèn)真檢查元器件，確保器件完好。對照電路，檢查無誤后，接上對照電路，檢查無誤后，接上9V電源，揚聲器應(yīng)發(fā)出嗚電源，揚聲器應(yīng)發(fā)出嗚-

3、哇哇-嗚嗚-哇的聲音。若不能正常發(fā)出哇的聲音。若不能正常發(fā)出聲音，應(yīng)查找故障，直至正常為止。聲音，應(yīng)查找故障，直至正常為止。6第13章4.案例思考案例思考？改變改變R1、R2、C2的大小，對揚聲器發(fā)出聲音的節(jié)奏有何影響？的大小，對揚聲器發(fā)出聲音的節(jié)奏有何影響？【案例】變音警笛電路？改變改變R3、R4、C4的大小，對揚聲器發(fā)出聲音的節(jié)奏有何影響？的大小，對揚聲器發(fā)出聲音的節(jié)奏有何影響？713.1 555集成定時器第13章13.1.1 13.1.1 555集成定時器結(jié)構(gòu)及其基本原理集成定時器結(jié)構(gòu)及其基本原理1.555定時器組成定時器組成 13個個5k的電阻的電阻組成分壓器組成分壓器兩個電壓比較器兩

4、個電壓比較器基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器放電三極管放電三極管UR1UR2&COTHTR+UCCuoD5kIC1VT265843 7 RQQRRR5k5kIC2G1G2+ _+ _8當(dāng)當(dāng)CO無控制電壓輸入時無控制電壓輸入時CCUU32R1CCUU31R2當(dāng)當(dāng)CO接固定電壓時接固定電壓時CO1RUUCOR221UU&COTHTR+UCCuoD5kIC1VT265843 7 RQQRRR5k5kIC2G1G2+ _+ _13.1 555集成定時器第13章13.1.1 13.1.1 555集成定時器結(jié)構(gòu)及其基本原理集成定時器結(jié)構(gòu)及其基本原理92.555集成定時器的基本工作原理集成定時器的基

5、本工作原理 1Quo=0，VT飽和導(dǎo)通。飽和導(dǎo)通。VTH2VCC/3IC1=0、IC2=1， Q=0，uo=0，VT飽和導(dǎo)通。飽和導(dǎo)通。VTH2VCC/3IC1=1、IC2=1，Q不變，不變，uo不變，不變，VT狀態(tài)不變。狀態(tài)不變。VTH2VCC/3IC1=1、IC2=0，Q=1，uo=1，VT截止。截止。0R1RTRVVCC/3TRVVCC/3TRVVCC/313.1 555集成定時器第13章13.1.1 13.1.1 555集成定時器結(jié)構(gòu)及其基本原理集成定時器結(jié)構(gòu)及其基本原理10TH TR RuoVT00導(dǎo)通導(dǎo)通10導(dǎo)通導(dǎo)通1保持保持保持保持11截止截止555集成定時器的邏輯功能表集成定時

6、器的邏輯功能表CC32UCC32UCC31UCC31UCC31U13.1 555集成定時器第13章13.1.1 13.1.1 555集成定時器結(jié)構(gòu)及其基本原理集成定時器結(jié)構(gòu)及其基本原理11ui8 4 7 632 5 1+UCCuo0.01FRC555tOuouitOuCtOtP2/3UCC13.1 555集成定時器第13章13.1.2 13.1.2 555集成定時器的應(yīng)用集成定時器的應(yīng)用12u電路有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。電路有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。u在外來觸發(fā)脈沖作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。在外來觸發(fā)脈沖作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。u暫穩(wěn)態(tài)是一個不能長久保持的狀態(tài)，經(jīng)過一段時間暫穩(wěn)態(tài)是

7、一個不能長久保持的狀態(tài)，經(jīng)過一段時間后，電路會自動返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間與后，電路會自動返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間與觸發(fā)脈沖無關(guān)，僅決定于電路本身的參數(shù)。觸發(fā)脈沖無關(guān)，僅決定于電路本身的參數(shù)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點13.1 555集成定時器第13章13.1.2 13.1.2 555集成定時器的應(yīng)用集成定時器的應(yīng)用脈沖整形、脈沖定時脈沖整形、脈沖定時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器功能單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器功能&單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器uiuouAuo tp uiuouAuo13 多諧振蕩器是一種能產(chǎn)生矩形脈沖波的自激振蕩器，所以也稱矩形波發(fā)生器。多諧振蕩器是一種能產(chǎn)生矩形脈沖波的自激振蕩器，所以也

8、稱矩形波發(fā)生器。 8 4 7 632 5 1+UCCuo0.01FR1C555R22Ucc/3Ucc/3tOuitOuot1t213.1 555集成定時器第13章13.1.2 13.1.2 555集成定時器的應(yīng)用集成定時器的應(yīng)用14)2()()(2121211RRRRtttqt1= 0.7(R1+R2)Ct2=0.7 R2C振蕩周期振蕩周期T= t1+t2+ =0.7(R1+2R2)C振蕩頻率振蕩頻率f =1/T占空比占空比適當(dāng)選取適當(dāng)選取C的大小，即可通過調(diào)節(jié)的大小，即可通過調(diào)節(jié)R1、R2的值達(dá)到調(diào)節(jié)振的值達(dá)到調(diào)節(jié)振蕩器輸出信號頻率及占空比的目的。蕩器輸出信號頻率及占空比的目的。 13.1

9、555集成定時器第13章13.1.2 13.1.2 555集成定時器的應(yīng)用集成定時器的應(yīng)用15 R ui8 4 6 7 555 3 2 5 1+UCCUCO控制電壓控制電壓調(diào)節(jié)回差調(diào)節(jié)回差+UCC1uouo1tOuouitOUT+UT回差電壓（滯后電壓）：回差電壓（滯后電壓）：UT UTUT13.1 555集成定時器第13章13.1.2 13.1.2 555集成定時器的應(yīng)用集成定時器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。而且施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。而且由于回差電壓的存在，具有滯回特性，所以抗干擾能力

10、也很強(qiáng)。由于回差電壓的存在，具有滯回特性，所以抗干擾能力也很強(qiáng)。 16 能將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱能將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或轉(zhuǎn)換器或ADC。 能將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，簡稱能將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或轉(zhuǎn)換器或DAC。13.2 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換第13章13.2.1 13.2.1 D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器)2222(00112n2n1n1nuoddddKu輸出輸出D/A輸入輸入d0d1dn-117D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)分辨率用輸入二進(jìn)制數(shù)的有效位數(shù)表示。在分辨率為分辨

11、率用輸入二進(jìn)制數(shù)的有效位數(shù)表示。在分辨率為n位的位的D/A轉(zhuǎn)換器中，輸出電壓能轉(zhuǎn)換器中，輸出電壓能區(qū)分區(qū)分2n個不同的輸入二進(jìn)制代碼狀態(tài)，能給出個不同的輸入二進(jìn)制代碼狀態(tài)，能給出2n個不同等級的輸出模擬電壓。個不同等級的輸出模擬電壓。001.01023112110分辨率也可以用分辨率也可以用D/A轉(zhuǎn)換器的最小輸出電壓（對應(yīng)的輸入數(shù)字量只有最低有效位為轉(zhuǎn)換器的最小輸出電壓（對應(yīng)的輸入數(shù)字量只有最低有效位為1）與）與最大輸出電壓（對應(yīng)的輸入數(shù)字量所有有效位全為最大輸出電壓（對應(yīng)的輸入數(shù)字量所有有效位全為1）的比值表示。）的比值表示。10位位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為轉(zhuǎn)換器的分辨率為D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精

12、度是指輸出模擬電壓的實際值與理想值之差，即最大靜態(tài)轉(zhuǎn)換誤差。轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度是指輸出模擬電壓的實際值與理想值之差，即最大靜態(tài)轉(zhuǎn)換誤差。從輸入數(shù)字信號起，到輸出電壓或電流到達(dá)穩(wěn)定值時所需要的時間，稱為輸出建立時間。從輸入數(shù)字信號起，到輸出電壓或電流到達(dá)穩(wěn)定值時所需要的時間，稱為輸出建立時間。13.2 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換第13章13.2.1 13.2.1 D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器18二進(jìn)制權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)二進(jìn)制權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 d1d0d2d3S3RuoI32RS2I2I1I04R8RS1S0+VREFIREFiFR/2i+ _13.2 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換第13章13.2.1 13.2.1 D

13、/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器19RVIRVIRVIRVIREF3REF2REF1REF0 2 4 8)2222(2248001122333REF3REF2REF1REF0REF33221100ddddRVdRVdRVdRVdRVdIdIdIdIi各支路電分別為各支路電分別為)2222(22001122334REFFFoddddViRiRu合成電流為合成電流為13.2 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換第13章13.2.1 13.2.1 D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器20倒倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 從從A、B、C、D向右看的二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻都是向右看的二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻都是R 。參考電壓源參考電壓源模擬開關(guān)模擬開關(guān)電

14、阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò)運算放大器運算放大器d1d0d2d3S3R uoI32RS2I2I1I02R2RS1S0+VREFIREFiFR/2i2RRRRBCDAI3I2I1I0+ _13.2 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換第13章13.2.1 13.2.1 D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器21RVIREFREFRVIIRVIIRVIIRVII16161 881 441 221REFREF0REFREF1REFREF2REFREF3)2222(2)214181161(001122334REFREF321033221100ddddRVRVdddddIdIdIdIi)2222(2001122334FREFFFFoddddRRViRi

15、Ru從參考電壓端輸入的電流從參考電壓端輸入的電流 各支路的電流分別各支路的電流分別合成電流合成電流 輸出電壓輸出電壓13.2 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換第13章13.2.1 13.2.1 D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器22l 分辯率分辯率8位；位；l 電流穩(wěn)定時間電流穩(wěn)定時間1s；l 可雙緩沖，單緩沖或直接數(shù)字輸入；可雙緩沖，單緩沖或直接數(shù)字輸入；l 只需在滿量程下調(diào)整其線性度；只需在滿量程下調(diào)整其線性度；l 單一電源供電（單一電源供電（+5V+15V）；）；l 低功耗，低功耗，20mw。 DAC0832是一種具有兩個輸入數(shù)據(jù)寄存器的是一種具有兩個輸入數(shù)據(jù)寄存器的8位位D/A轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 主要技術(shù)指標(biāo)主要技

16、術(shù)指標(biāo)13.2 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換第13章13.2.1 13.2.1 D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器23DAC0832結(jié)構(gòu)及原理結(jié)構(gòu)及原理 1)1(LE允許數(shù)據(jù)輸入允許數(shù)據(jù)輸入 0)1(LE數(shù)據(jù)被鎖存數(shù)據(jù)被鎖存 1)2(LE允許允許D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 0)2(LE停止停止D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 10DGND 數(shù)字地數(shù)字地UCCAGND 模擬地模擬地20LE（2）LE（1）9IOUT1IOUT2VREF812118位位DAC寄存寄存器器8位輸位輸入寄入寄存器存器13141516456719121817D7D6D5D4D3D2D1D0ILECSWR1WR2XFERRfb8位位D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器3111113.2 模擬量

17、和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換第13章13.2.1 13.2.1 D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器24寫寫1（低電平）（低電平）寫寫2（低電平）（低電平）傳送控制信號（低電平）傳送控制信號（低電平）1234567891011121314151617181920DAC083008310832CSAGNDD3D2D1D0DGNDXFERD4D5D6D7WR1WR2VREFIOUT2IOUT1RfbUCCILE片選信號引腳（低電平）片選信號引腳（低電平）輸入鎖存允許信號（高電平）輸入鎖存允許信號（高電平） 數(shù)字輸入量數(shù)字輸入量DAC電流輸出電流輸出反饋電阻反饋電阻參考電壓輸入?yún)⒖茧妷狠斎牍╇婋娫垂╇婋娫茨M地模擬地數(shù)字地數(shù)字地構(gòu)

18、成第一級輸入鎖存構(gòu)成第一級輸入鎖存構(gòu)成第二級輸入鎖存構(gòu)成第二級輸入鎖存13.2 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換第13章13.2.1 13.2.1 D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器25A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換過程轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換過程數(shù)字量輸出數(shù)字量輸出ADC的數(shù)字的數(shù)字化編碼電路化編碼電路 CPS S采樣保持電路采樣保持電路采樣展寬信號采樣展寬信號輸入模擬電壓輸入模擬電壓Cui（t）uS（t）d0d1Dn-113.2 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換第13章13.2.2 13.2.2 A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器26采樣采樣-保持電路保持電路O t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11tuiuouiuoCA1A2采樣

19、脈沖采樣脈沖開關(guān)驅(qū)開關(guān)驅(qū)動電路動電路 SuiuouC+ _+ _13.2 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換第13章13.2.2 13.2.2 A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器27A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)用輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示，位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。用輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示，位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。相對精度是指實際的各個轉(zhuǎn)換點偏離理想特性的誤差。相對精度是指實際的各個轉(zhuǎn)換點偏離理想特性的誤差。轉(zhuǎn)換速度是指完成一次轉(zhuǎn)換所需的時間。轉(zhuǎn)換速度是指完成一次轉(zhuǎn)換所需的時間。13.2 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換第13章13.2.2 13.2.2 A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器282.逐次逼近型逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字量輸出數(shù)字量 輸入模擬電壓輸入模擬電壓 順序脈沖順序脈沖發(fā)生器發(fā)生器逐次