數(shù)字電路及應用

數(shù)字電路及應用第一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三4.5.2集成譯碼器譯碼是編碼的相反過程，譯碼器是將輸入的二進制代碼翻譯成相應的輸出信號以表示編碼時所賦予原意的電路。常用的集成譯碼器有二進制譯碼器、二—十進制譯碼器和BCD—7段譯碼器。第二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三74LS138是一種常用的二進制譯碼器。有3個輸入端A、B、C接受二進制編碼，輸出端Y0～Y7共8條譯碼輸出線。74LS138的管腳排列圖如圖4.5.2(a)所示。其真值表見表4-3所示。另外74LS137是具有地址鎖存功能的3/8譯碼器，與74LS138相比，僅4號管腳不同，在74LS137中，該腳為鎖存控制端。當=0時，所有的功能與74LS138相同。第三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三74LS48可直接驅(qū)動共陰極LED數(shù)碼管而不需外接限流電阻。74LS46/47的管腳排列與74LS48完全相同，所不同的是輸出a～g為反碼輸出，且輸出端為集電極開路形式，可用于驅(qū)動共陽極7段LED數(shù)碼管。CD4511也是一種BCD-7段顯示譯碼器，它屬于CMOS器件，高電平輸出電流可達25mA。其管腳排列見圖４.5.2(d)所示。真值表如表４-6所示。該器件用于驅(qū)動共陰極7段LED數(shù)碼管。4.5.3集成數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器是一種能從多路平行輸入數(shù)據(jù)中，任選一路作為輸出信號的電路。但只能傳送數(shù)字信號，不能傳送模擬信號。這種器件在微機系統(tǒng)、數(shù)字通訊設(shè)備使用較多。第四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三第五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三4.5.4集成數(shù)字運算電路數(shù)字運算電路包括數(shù)字比較器、半加器、全加器、奇偶檢測器等邏輯單元電路。下面簡單介紹幾種常用的數(shù)字運算路。74LS85和CD4585B是其功能相似的4位二進制碼比較器。其管腳排列圖分別見圖4.5.4(a)和圖4.5.4(b)。功能表見表4-8。第六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三常用的全加器集成電路是74LS183，它是包含兩個完全獨立的全加器?？蓪崿F(xiàn)2位二進制數(shù)加法運算。管腳排列如圖4.5.5(a)所示。74LS283則是一個四位二進制加法器，可實現(xiàn)4位二進制數(shù)的加法運算。其管腳排列如圖4.5.5(b)所示。第七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三4.6中規(guī)模時序邏輯集成電路4.6.1集成觸發(fā)器和鎖存器常用負邊沿集成J-K觸發(fā)器有74LS76、74LS112、74LS114等，常用的集成正邊沿J-K觸發(fā)器有74LS109、CD4027等。它們都是在一片芯片內(nèi)包含了兩個相同且獨立的J-K觸發(fā)器。它們不僅包含CP、J、K信號輸入端，而且還具有復位、置位功能。他們的管腳排列和功能表，不作詳細討論。D觸發(fā)器也是一種常用的雙穩(wěn)態(tài)電路，常用的集成D觸發(fā)器有74LS74、CD4013等。74LS74和CD4013的不同是“復位”和“置數(shù)”所要求的信號電平高低不同，它們每片都包含兩個獨立的D觸發(fā)器。管腳排列見圖4.6.1(a)和4.6.1(b)所示。第八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三

鎖存器有無輸出控制信號和帶輸出控制信號兩種類型。無輸出控制信號的D鎖存器有74LS77、74LS75、74LS375等，它們的功能是當輸入控制端G為高電平時，D鎖存器中的門是打開的，輸入數(shù)據(jù)D通過門傳輸?shù)捷敵鯭端；當G為低電平時，門是關(guān)閉的，輸出數(shù)據(jù)Q保持上次輸入的數(shù)據(jù)，即為鎖存狀態(tài)。象這類鎖存器又稱“透明鎖存器”。第九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三帶輸出控制信號的鎖存器常用的有74LS373、74HC573、74HC563等。它們的數(shù)據(jù)輸出端是三態(tài)輸出。第十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三4.6.2集成移位寄存器移位寄存器是暫時記憶數(shù)據(jù)的“寄存器”，其特征是具有將數(shù)據(jù)向左或向右移動的功能。移位寄存器有各種形式。按存數(shù)據(jù)的位數(shù)有4位、8位等，按“輸入/輸出數(shù)據(jù)”形式有“串入/串出”、“串入/并出”、“并入/串出”、“并入/并入”等。第十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三4.6.3集成計數(shù)器計數(shù)器具有累積計數(shù)脈沖的功能。它是數(shù)字電路系統(tǒng)中一個十分重要的邏輯部件，目前生產(chǎn)廠家已制造出了具有不同功能的集成計數(shù)芯片，各種計數(shù)器的不同點主要表現(xiàn)在計數(shù)方式（同步計數(shù)或異步計數(shù)）、輸出編碼形式（自然二進制碼、BCD編碼、時序分配輸出）、計數(shù)規(guī)律（加法計數(shù)或可逆計數(shù)）、預置方式（同步預置或異步預置）以及復位方式（同步復位或異步復位）等六個方面。下面將簡單介紹幾種常用的集成計數(shù)器。二進制計數(shù)器。常用多級異步二進制計數(shù)器有CD4020、CD4024、CD4040及CD4060。其中CD4024是7級串行二進制計數(shù)器，CD4040是12級計數(shù)器，CD4020及CD4060是14級串行二進制計數(shù)器第十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三十進制計數(shù)器的編碼一般都是BCD碼，常見的十進制加法計數(shù)器有74LS160、74LS162及CD4518等。74LS160和74LS162管腳排列和邏輯功能完全相同（與74LS161、74LS163管腳相同，但74LS161、74LS163是4位二進制計數(shù)器），所不同的是74LS160是異步清零，而74LS162是同步清零可逆計數(shù)器。所謂“可逆計數(shù)器”是指該器件不僅能完成加法計數(shù)，而且也能實現(xiàn)減法計數(shù)。常見的可逆計數(shù)器有74LS190/74LS191和74LS192/74LS193等。其中74LS190/74LS191是單時鐘同步加/減計數(shù)器，管腳排列完全相同，如圖4.6.4(d)所示。所不同的是74LS190是十進制計數(shù)器，而74LS191是二進制計數(shù)器。第十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三第十四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三

時序脈沖分配器。它的功能是在時鐘脈沖的作用下，實現(xiàn)順序脈沖產(chǎn)生功能，整個輸出時序是Q0—Q1—Q2……Q7……依次出現(xiàn)與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期。這也屬于計數(shù)器。常見的時序脈沖發(fā)生器有CD4017和CD4022兩種，CD4017是十進制脈沖分配器，有Q0～Q9十個輸出端；CD4022是八進制脈沖分配器，有Q0～Q7八個輸出端。它們的管腳排列見圖4.6.5(a)所示。第十五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三第十六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三4.7常用集成模擬開關(guān)模擬開關(guān)是用于接通和斷開模擬信號（也包括數(shù)字信號）的開關(guān)。它具有功耗低、速度快、體積小、無機械觸點及使用壽命長等優(yōu)點。故在電子電路中獲得廣泛應用4.7.1單刀單擲型集成模擬開關(guān)

常用的集成器件是CD4066，該器件為通用4開關(guān)，內(nèi)部包含4只獨立的可控CMOS開關(guān)，其管腳排列如圖4.7.1(a)所示。四只開關(guān)各有控制端C端和兩個可互換的輸入/輸出端(I/O)，當C=1（VCC）時，模擬開關(guān)導通；反之，模擬開關(guān)斷開。第十七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三4.7.2單刀雙擲型集成模擬開關(guān)

CD4053是三組二選一雙向模擬開關(guān)，其管腳排列圖見圖4.7.1(b)。圖中X、Y、Z表示三個通道，A0、A1、A2分別是X、Y、Z通道的三個控制信號。例如，當A0=0時，K1開關(guān)與0X信號接通；當A0=1時，K1開關(guān)與1X信號接通。同理，A1、A2對K2、K3的控制作用也是一樣。INH是禁止端，當INH=1時，三組模擬開關(guān)全部斷開。第十八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三另外，該器件有三個電源端子，其中VCC是正電源端，VEE是模擬地，VSS是數(shù)字地。例如當VCC=5V，VSS=0V，VEE=-5V時，可用0～5V的數(shù)字信號控制幅值為±5V的模擬信號的傳輸。4.7.3單刀多擲型集成模擬開關(guān)

此類器件常用的有CD4052、CD4051、CD4067等。CD4052是雙四選一模擬開關(guān)；CD4051是八選一模擬開關(guān)；CD4067是十六選一模擬開關(guān)。它們的基本功能是一樣的，均包含有地址輸入端、禁止端、多路信號輸入端、公共通道信號輸出端等。它們均是雙向開關(guān)。4.8集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在數(shù)字電路控制系統(tǒng)中，有時需要定時、延時、脈沖展寬等操作，專用于完成這種功能的集成電路，就是“集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器”。目前常用的集成器件有74LS121、74LS122、74LS123、CD4538及CD4098等，它們使用非常方便簡單，只需外接一只電容和電阻即可得到輸出所需寬度的脈沖。第十九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三4.8.1集成可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

常用的集成器件有CD4538和74LS123，它們都是雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。其管腳排列圖如圖4.8.2(a)所示，它們的功能表見表4-16和表4-17第二十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三CD4538是精密型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在整個允許工作的溫度范圍內(nèi)，相對脈沖輸出寬度的誤差僅在±0.5%以內(nèi)。輸出脈寬計算公式為：可用于10ms～數(shù)秒以上的定時。外接定時元件參數(shù)范圍是：CX≥0（無明確上限值）一般上限實用范圍可達數(shù)十mF；RX≥5kΩ。電路定時元件RX、CX的接法如圖4.8.3。第二十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三輸出脈沖的計算公式為：

4.9集成D/A和A/D轉(zhuǎn)換器4.9.1集成D/A轉(zhuǎn)換器

1.10位D/A轉(zhuǎn)換器AD7520AD7520D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部不帶輸入鎖存器，無參考電壓及電壓輸出電路。這種芯片在應用時，不能直接和微處理器的數(shù)據(jù)總線相連，必須通過具有輸出鎖存功能的I/O口和鎖存器相連。第二十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三

AD7520是一種廉價的D/A轉(zhuǎn)換芯片，內(nèi)部由CMOS電流開關(guān)和T形電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其電路結(jié)構(gòu)如圖4.9.1(a)所示，該芯片的管腳排列如圖4.9.