74LS系列集成電路分類(lèi)及常用芯片功能課件

1常用芯片簡(jiǎn)介一、數(shù)字集成電路的分類(lèi)與特點(diǎn)數(shù)字集成電路有雙極型集成電路（如TTL、ECL）和單極型集成電路（如CMOS）兩大類(lèi)，每類(lèi)中又包含有不同的系列品種1TTL數(shù)字集成電路這類(lèi)集成電路內(nèi)部輸入級(jí)和輸出級(jí)都是晶體管結(jié)構(gòu)，屬于雙極型數(shù)字集成電路。其主要系列有：1．74–系列這是早期的產(chǎn)品，現(xiàn)仍在使用，但正逐漸被淘汰。2．74H–系列這是74–系列的改進(jìn)型，屬于高速TTL產(chǎn)品。其“與非門(mén)”的平均傳輸時(shí)間達(dá)10ns左右，但電路的靜態(tài)功耗較大，目前該系列產(chǎn)品使用越來(lái)越少，逐漸被淘汰。23．74S–系列這是TTL的高速型肖特基系列。在該系列中，采用了抗飽和肖特基二極管，速度較高，但品種較少。4．74LS–系列這是當(dāng)前TTL類(lèi)型中的主要產(chǎn)品系列。品種和生產(chǎn)廠(chǎng)家都非常多。性能價(jià)格比比較高，目前在中小規(guī)模電路中應(yīng)用非常普遍。5．74ALS–系列這是“先進(jìn)的低功耗肖特基”系列。屬于74LS–系列的后繼產(chǎn)品，速度（典型值為4ns）、功耗（典型值為1mW）等方面都有較大的改進(jìn)，但價(jià)格比較高。6．74AS–系列這是74S–系列的后繼產(chǎn)品，尤其速度（典型值為1.5ns）有顯著的提高，又稱(chēng)“先進(jìn)超高速肖特基”系列。32CMOS集成電路CMOS數(shù)字集成電路是利用NMOS管和PMOS管巧妙組合成的電路，屬于一種微功耗的數(shù)字集成電路。主要系列有：1．標(biāo)準(zhǔn)型4000B/4500B系列該系列是以美國(guó)RCA公司的CD4000B系列和CD4500B系列制定的，與美國(guó)Motorola公司的MC14000B系列和MC14500B系列產(chǎn)品完全兼容。該系列產(chǎn)品的最大特點(diǎn)是工作電源電壓范圍寬（3～18V）、功耗最小、速度較低、品種多、價(jià)格低廉，是目前CMOS集成電路的主要應(yīng)用產(chǎn)品。2．74HC–系列54/74HC–系列是高速CMOS標(biāo)準(zhǔn)邏輯電路系列，具有與74LS–系列同等的工作度和CMOS集成電路固有的低功耗及電源電壓范圍寬等特點(diǎn)。74HCxxx是74LSxxx同序號(hào)的翻版，型號(hào)最后幾位數(shù)字相同，表示電路的邏輯功能、管腳排列完全兼容，為用74HC替代74LS提供了方便。43．74AC–系列該系列又稱(chēng)“先進(jìn)的CMOS集成電路”，54/74AC系列具有與74AS系列等同的工作速度和與CMOS集成電路固有的低功耗及電源電壓范圍寬等特點(diǎn)。CMOS集成電路的主要特點(diǎn)有：（1）具有非常低的靜態(tài)功耗。在電源電壓VCC=5V時(shí)，中規(guī)模集成電路的靜態(tài)功耗小于100mW。（2）具有非常高的輸入阻抗。正常工作的CMOS集成電路，其輸入保護(hù)二極管處于反偏狀態(tài)，直流輸入阻抗大于100MΩ。（3）寬的電源電壓范圍。CMOS集成電路標(biāo)準(zhǔn)4000B/4500B系列產(chǎn)品的電源電壓為3～18V。（4）扇出能力強(qiáng)。在低頻工作時(shí)，一個(gè)輸出端可驅(qū)動(dòng)CMOS器件50個(gè)以上輸入端。（5）抗干擾能力強(qiáng)。CMOS集成電路的電壓噪聲容限可達(dá)電源電壓值的45%，且高電平和低電平的噪聲容限值基本相等。（6）邏輯擺幅大。CMOS電路在空載時(shí)，輸出高電平VOH≥VCC-0.05V，輸出低電平V0L≤0.05V。5二

數(shù)字集成電路的應(yīng)用要點(diǎn)1數(shù)字集成電路使用中注意事項(xiàng)１．仔細(xì)認(rèn)真查閱使用器件型號(hào)的資料對(duì)于要使用的集成電路，首先要根據(jù)手冊(cè)查出該型號(hào)器件的資料，注意器件的管腳排列圖接線(xiàn)，按參數(shù)表給出的參數(shù)規(guī)范使用，在使用中，不得超過(guò)最大額定值（如電源電壓、環(huán)境溫度、輸出電流等），否則將損壞器件。２．注意電源電壓的穩(wěn)定性為了保證電路的穩(wěn)定性，供電電源的質(zhì)量一定要好，要穩(wěn)壓。在電源的引線(xiàn)端并聯(lián)大的濾波電容，以避免由于電源通斷的瞬間而產(chǎn)生沖擊電壓。更注意不要將電源的極性接反，否則將會(huì)損壞器件。6３．采用合適的方法焊接集成電路在需要彎曲管腳引線(xiàn)時(shí)，不要靠近根部彎曲。焊接前不允許用刀刮去引線(xiàn)上的鍍金層，焊接所用的烙鐵功率不應(yīng)超過(guò)25W，焊接時(shí)間不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)。焊接時(shí)最好選用中性焊劑。焊接后嚴(yán)禁將器件連同印制線(xiàn)路板放入有機(jī)溶液中浸泡。４．注意設(shè)計(jì)工藝，增強(qiáng)抗干擾措施在設(shè)計(jì)印刷線(xiàn)路板時(shí)，應(yīng)避免引線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)，以防止竄擾和對(duì)信號(hào)傳輸延遲。此外要把電源線(xiàn)設(shè)計(jì)的寬些，地線(xiàn)要進(jìn)行大面積接地，這樣可減少接地噪聲干擾。2

TTL集成電路使用應(yīng)注意的問(wèn)題１．正確選擇電源電壓TTL集成電路的電源電壓允許變化范圍比較窄，一般在4.5V～5.5V之間。在使用時(shí)更不能將電源與地顛倒接錯(cuò)，否則將會(huì)因?yàn)檫^(guò)大電流而造成器件損壞。7２．對(duì)輸入端的處理TTL集成電路的各個(gè)輸入端不能直接與高于+5.5V和低于-0.5V的低內(nèi)阻電源連接。對(duì)多余的輸入端最好不要懸空。雖然懸空相當(dāng)于高電平，并不影響“與門(mén)、與非門(mén)”的邏輯關(guān)系，但懸空容易接受干擾，有時(shí)會(huì)造成電路的誤動(dòng)作。因此，多余輸入端要根據(jù)實(shí)際需要作適當(dāng)處理。例如“與門(mén)、與非門(mén)”的多余輸入端可直接接到電源Vcc上；也可將不同的輸入端共用一個(gè)電阻連接到Vcc上；或?qū)⒍嘤嗟妮斎攵瞬⒙?lián)使用。對(duì)于“或門(mén)、或非門(mén)”的多余輸入端應(yīng)直接接地。對(duì)于觸發(fā)器等中規(guī)模集成電路來(lái)說(shuō)，不使用的輸入端不能懸空，應(yīng)根據(jù)邏輯功能接入適當(dāng)電平。３．對(duì)于輸出端的處理除“三態(tài)門(mén)、集電極開(kāi)路門(mén)”外，TTL集成電路的輸出端不允許并聯(lián)使用。如果將幾個(gè)“集電極開(kāi)路門(mén)”電路的輸出端并聯(lián),實(shí)現(xiàn)線(xiàn)與功能時(shí)，應(yīng)在輸出端與電源之間接入一個(gè)計(jì)算好的上拉電阻。集成門(mén)電路的輸出更不允許與電源或地短路，否則可能造成器件損壞。83CMOS集成電路使用應(yīng)注意的問(wèn)題1．正確選擇電源由于CMOS集成電路的工作電源電壓范圍比較寬（CD4000B/4500B：3～18V），選擇電源電壓時(shí)首先考慮要避免超過(guò)極限電源電壓。其次要注意電源電壓的高低將影響電路的工作頻率。降低電源電壓會(huì)引起電路工作頻率下降或增加傳輸延遲時(shí)間。例如CMOS觸發(fā)器，當(dāng)Vcc由+15V下降到+3V時(shí)，其最高頻率將從10MHz下降到幾十kHz。２．防止CMOS電路出現(xiàn)可控硅效應(yīng)的措施當(dāng)CMOS電路輸入端施加的電壓過(guò)高（大于電源電壓）或過(guò)低（小于０V），或者電源電壓突然變化時(shí)，電源電流可能會(huì)迅速增大，燒壞器件，這種現(xiàn)象稱(chēng)為可控硅效應(yīng)。

預(yù)防可控硅效應(yīng)的措施主要有：（1）輸入端信號(hào)幅度不能大于Vcc和小于0V。

9（2）要消除電源上的干擾。（3）在條件允許的情況下，盡可能降低電源電壓。如果電路工作頻率比較低，用+5V電源供電最好。（4）對(duì)使用的電源加限流措施，使電源電流被限制在30mA以?xún)?nèi)。常用的電源限流電路如圖4.2.1所示。10３．對(duì)輸入端的處理在使用CMOS電路器件時(shí)，對(duì)輸入端一般要求如下：（1）應(yīng)保證輸入信號(hào)幅值不超過(guò)CMOS電路的電源電壓。即滿(mǎn)足VSS≤VI≤Vcc，一般VSS＝０V。（2）輸入脈沖信號(hào)的上升和下降時(shí)間一般應(yīng)小于數(shù)ms，否則電路工作不穩(wěn)定或損壞器件。（3）所有不用的輸入端不能懸空，應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求接入適當(dāng)?shù)碾妷海╒cc或０V）。由于CMOS集成電路輸入阻抗極高，一旦輸入端懸空，極易受外界噪聲影響，從而破壞了電路的正常邏輯關(guān)系，也可能感應(yīng)靜電，造成柵極被擊穿。４．對(duì)輸出端的處理（1）CMOS電路的輸出端不能直接連到一起。否則導(dǎo)通的P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管和導(dǎo)通的N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管形成低阻通路，造成電源短路。（2）在CMOS邏輯系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量減少電容負(fù)載。電容負(fù)載會(huì)降低CMOS集成電路的工作速度和增加功耗。11（3）CMOS電路在特定條件下可以并聯(lián)使用。當(dāng)同一芯片上２個(gè)以上同樣器件并聯(lián)使用（例如各種門(mén)電路）時(shí)，可增大輸出灌電流和拉電流負(fù)載能力，同樣也提高了電路的速度。但器件的輸出端并聯(lián)，輸入端也必須并聯(lián)。（4）從CMOS器件的輸出驅(qū)動(dòng)電流大小來(lái)看，CMOS電路的驅(qū)動(dòng)能力比TTL電路要差很多，一般CMOS器件的輸出只能驅(qū)動(dòng)一個(gè)LS-TTL負(fù)載。但從驅(qū)動(dòng)和它本身相同的負(fù)載來(lái)看，CMOS的扇出系數(shù)比TTL電路大的多（CMOS的扇出系數(shù)≥500）。CMOS電路驅(qū)動(dòng)其他負(fù)載，一般要外加一級(jí)驅(qū)動(dòng)器接口電路。121TTL與CMOS接口下圖是TTL電路與CMOS電路采用不同電源電壓時(shí)的接口電路。C是加速電容，能改善頻率響應(yīng)，使信號(hào)波形的上、下沿更加陡直。假如TTL與CMOS電路采用同樣的電源（＋5V），為提高TTL輸出的高電平，應(yīng)在其輸出端與+5V端接一只上拉電阻。電路如圖4.3.1(b)所示。三

數(shù)字集成電路的接口電路在使用數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)電子系統(tǒng)時(shí)，經(jīng)常把不同類(lèi)型的集成電路進(jìn)行轉(zhuǎn)接，這就需要增加接口電路，使各級(jí)電平或阻抗相匹配。132CMOS電路驅(qū)動(dòng)LED或繼電器接口電路下圖a電路是CMOS驅(qū)動(dòng)小型直流繼電器的接口電路。當(dāng)CMOS輸出高電平時(shí)，三極管飽和，繼電器線(xiàn)圈有電流通過(guò)，繼電器吸合，可驅(qū)動(dòng)報(bào)警器或執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。反之，繼電器不動(dòng)作。為了保護(hù)三極管，在繼電器線(xiàn)圈兩端并聯(lián)一只續(xù)流二極管。注意二極管的極性不得接反，否則不僅起不到保護(hù)作用，還使繼電器無(wú)法正常工作。在數(shù)字儀器中，經(jīng)常要用發(fā)光二極管（LED）作電平指示或工作指示燈。此時(shí)可將LED串一限流電阻代替三極管集電極負(fù)載。電路如下圖b。143利用光電耦合器構(gòu)成的接口電路下圖電路是利用光電耦合器4N25組成的晶閘管觸發(fā)接口電路。該電路由同相驅(qū)動(dòng)器74LS07、4N25、三極管、變壓器和整流電路等組成。觸發(fā)電路使用獨(dú)立電源，觸發(fā)脈沖由A、B兩端輸出，A端為正輸出端。當(dāng)同相驅(qū)動(dòng)器74LS07輸出低電平時(shí)，光電耦合器的輸出端導(dǎo)通，晶體管9013導(dǎo)通，A、B端有觸發(fā)脈沖輸出。反之，晶體管截止，觸發(fā)脈沖結(jié)束。15下圖是利用光電耦合器構(gòu)成的另一種接口電路。用于觸發(fā)雙向晶閘管，不需要另外的觸發(fā)電源，利用雙向晶閘管的工作電源作為觸發(fā)電源。MOC3021是雙向晶閘管輸出型的光電耦合器，輸出端的額定電壓為400V，最大輸出電流為1A，最大隔離電壓為7500V，輸入端控制電流小于15mA。當(dāng)74LS07輸出低電平時(shí)，MOC3021的輸入端有電流流入，輸出端的雙向晶閘管導(dǎo)通，觸發(fā)外部的雙向晶閘管KS導(dǎo)通。反之，MOC3021輸出端的雙向晶閘管關(guān)斷，外部雙向晶閘管KS在外部電壓過(guò)零后也關(guān)斷。16四

集成邏輯門(mén)電路1集成反相器與緩沖器在數(shù)字電路中，反相器就是“非門(mén)”電路。其中74LS04是通用型六反相器。

與該器件具有相同的邏輯功能且管腳排列兼容的器件有：74HC04（CMOS器件）、CD4069（CMOS器件）等

74LS05也是六反相器，該器件的封裝、引腳排列、邏輯功能均與74LS04相同，不同的是74LS05是集電極開(kāi)路輸出（簡(jiǎn)稱(chēng)OC門(mén)）。在實(shí)際使用時(shí)，必須在輸出端至電源正端接一個(gè)1kΩ～3kΩ的上拉電阻。

緩沖器:的輸出與輸入信號(hào)同相位，它用于改變輸入輸出電平以及提高電路的驅(qū)動(dòng)能力。圖4.4.1(b)是集電極開(kāi)路輸出同相驅(qū)動(dòng)器74LS07管腳排列圖。該器件的輸出管耐壓為30V，吸收電流可達(dá)40mA左右。與之兼容的器件有74HC07（CMOS）、74LS17。

17若需要更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力門(mén)電路，可采用ULN2000A系列。該系列包括ULN2001A～ULN2005A。管腳排列如下圖c所示。內(nèi)部有7個(gè)相同的驅(qū)動(dòng)門(mén)。ULN2000A系列的吸收電流可達(dá)500mA,輸出管耐壓為50V左右，故它們有很強(qiáng)的低電平驅(qū)動(dòng)能力，可用于小型繼電器、微型步進(jìn)電機(jī)的相繞組驅(qū)動(dòng)。下圖所示電路為ULN2000A驅(qū)動(dòng)一直流繼電器的典型接法。VCC_CIRCLE1/7ULN2000AGNDJ+12V9116182集成與門(mén)和與非門(mén)常見(jiàn)的與門(mén)有2輸入、3輸入和4輸入等幾種；與非門(mén)有2輸入、3輸入、8輸入及13輸入等幾種。下圖為74LS系列和74HC系列管腳排列圖。下圖為D4000B/MC

14000B系列管腳排列圖。193集成或門(mén)和或非門(mén)各種或門(mén)和或非門(mén)的管腳排列如下圖所示。204集成異或門(mén)異或門(mén)是實(shí)現(xiàn)數(shù)碼比較常用的一種集成電路。常用的異或門(mén)集成電路管腳排列圖如下圖所示。215集成門(mén)電路的應(yīng)用1、方波發(fā)生器振蕩頻率：222、晶體振蕩器233、倍壓電路244、水位顯示器25五數(shù)字集成電路及應(yīng)用1集成編碼器

編碼器的邏輯功能是將加在電路若干個(gè)輸入端中的某一個(gè)輸入端的信號(hào)變換成相應(yīng)的一組二進(jìn)制代碼輸出。常用的編碼器集成電路有8/3線(xiàn)優(yōu)先編碼器和10/4線(xiàn)優(yōu)先編碼器等器件。

下圖a是8/3線(xiàn)優(yōu)先編碼器74LS148的管腳排列圖。I0～I(xiàn)7是輸入信號(hào)輸入端，輸入8個(gè)信號(hào)，低電平有效。C、B、A為三輸出端，可組成8組二進(jìn)制碼輸出，且為反碼輸出。在I0～I(xiàn)7輸入端中，優(yōu)先權(quán)排列順序?yàn)镮7(最高)……I0（最低）。74LS148編碼器的真值表如表所示。下圖b是10/4線(xiàn)優(yōu)先編碼器74LS147的管腳排列圖。下該器件無(wú)使能控制端。它有9根輸入線(xiàn)I1～I(xiàn)9，4根輸出線(xiàn)DCBA，編碼優(yōu)先權(quán)順序?yàn)镮9（最高）……I1（最低），輸入為低電平有效，輸出為反碼輸出。74LS147編碼器的真值表如表4-2。262集成譯碼器

譯碼是編碼的相反過(guò)程，譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼翻譯成相應(yīng)的輸出信號(hào)以表示編碼時(shí)所賦予原意的電路。常用的集成譯碼器有二進(jìn)制譯碼器、二—十進(jìn)制譯碼器和BCD—7段譯碼器。2774LS138是一種常用的二進(jìn)制譯碼器。有3個(gè)輸入端A、B、C接受二進(jìn)制編碼，輸出端Y0～Y7共8條譯碼輸出線(xiàn)。74LS138的管腳排列圖如下圖a所示。其真值表見(jiàn)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(hào)管腳不同，在74LS137中，該腳為鎖存控制端。當(dāng)=0時(shí)，所有的功能與74LS138相同。2874LS48可直接驅(qū)動(dòng)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(kāi)路形式，可用于驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)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(dá)25mA。其管腳排列見(jiàn)圖所示。真值表如表４-6所示。該器件用于驅(qū)動(dòng)共陰極7段LED數(shù)碼管。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(hào)的電路。但只能傳送數(shù)字信號(hào)，不能傳送模擬信號(hào)。這種器件在微機(jī)系統(tǒng)、數(shù)字通訊設(shè)備使用較多。29304集成數(shù)字運(yùn)算電路

數(shù)字運(yùn)算電路包括數(shù)字比較器、半加器、全加器、奇偶檢測(cè)器等邏輯單元電路。下面簡(jiǎn)單介紹幾種常用的數(shù)字運(yùn)算路。74LS85和CD4585B是其功能相似的4位二進(jìn)制碼比較器。其管腳排列圖分別見(jiàn))和圖。功能表見(jiàn)表。31

常用的全加器集成電路是74LS183，它是包含兩個(gè)完全獨(dú)立的全加器?？蓪?shí)現(xiàn)2位二進(jìn)制數(shù)加法運(yùn)算。管腳排列如下圖a所示。74LS283則是一個(gè)四位二進(jìn)制加法器，可實(shí)現(xiàn)4位二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算。其管腳排列如下圖所示。32六

中規(guī)模時(shí)序邏輯集成電路1集成觸發(fā)器和鎖存器

常用負(fù)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(gè)相同且獨(dú)立的J-K觸發(fā)器。它們不僅包含CP、J、K信號(hào)輸入端，而且還具有復(fù)位、置位功能。他們的管腳排列和功能表，不作詳細(xì)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(fù)位”和“置數(shù)”所要求的信號(hào)電平高低不同，它們每片都包含兩個(gè)獨(dú)立的D觸發(fā)器。管腳排列見(jiàn)下圖a和b所示。33

鎖存器有無(wú)輸出控制信號(hào)和帶輸出控制信號(hào)兩種類(lèi)型。無(wú)輸出控制信號(hào)的D鎖存器有74LS77、74LS75、74LS375等，它們的功能是當(dāng)輸入控制端G為高電平時(shí)，D鎖存器中的門(mén)是打開(kāi)的，輸入數(shù)據(jù)D通過(guò)門(mén)傳輸?shù)捷敵鯭端；當(dāng)G為低電平時(shí)，門(mén)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(lèi)鎖存器又稱(chēng)“透明鎖存器”。34

帶輸出控制信號(hào)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。352集成移位寄存器

移位寄存器是暫時(shí)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(dòng)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。363集成計(jì)數(shù)器

計(jì)數(shù)器具有累積計(jì)數(shù)脈沖的功能。它是數(shù)字電路系統(tǒng)中一個(gè)十分重要的邏輯部件，目前生產(chǎn)廠(chǎng)家已制造出了具有不同功能的集成計(jì)數(shù)芯片，各種計(jì)數(shù)器的不同點(diǎn)主要表現(xiàn)在計(jì)數(shù)方式（同步計(jì)數(shù)或異步計(jì)數(shù)）、輸出編碼形式（自然二進(jìn)制碼、BCD編碼、時(shí)序分配輸出）、計(jì)數(shù)規(guī)律（加法計(jì)數(shù)或可逆計(jì)數(shù)）、預(yù)置方式（同步預(yù)置或異步預(yù)置）以及復(fù)位方式（同步復(fù)位或異步復(fù)位）等六個(gè)方面。下面將簡(jiǎn)單介紹幾種常用的集成計(jì)數(shù)器。

二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。常用多級(jí)異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器有CD4020、CD4024、CD4040及CD4060。其中CD4024是7級(jí)串行二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，CD4040是12級(jí)計(jì)數(shù)器，CD4020及CD4060是14級(jí)串行二進(jìn)制計(jì)數(shù)器37

十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的編碼一般都是BCD碼，常見(jiàn)的十進(jìn)制加法計(jì)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(jìn)制計(jì)數(shù)器），所不同的是74LS160是異步清零，而74LS162是同步清零

可逆計(jì)數(shù)器。所謂“可逆計(jì)數(shù)器”是指該器件不僅能完成加法計(jì)數(shù)，而且也能實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)。常見(jiàn)的可逆計(jì)數(shù)器有74LS190/74LS191和74LS192/74LS193等。其中74LS190/74LS191是單時(shí)鐘同步加/減計(jì)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(jìn)制計(jì)數(shù)器，而74LS191是二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

3839

時(shí)序脈沖分配器。它的功能是在時(shí)鐘脈沖的作用下，實(shí)現(xiàn)順序脈沖產(chǎn)生功能，整個(gè)輸出時(shí)序是Q0—Q1—Q2……Q7……依次出現(xiàn)與時(shí)鐘同步的高電平，寬度等于時(shí)鐘周期。這也屬于計(jì)數(shù)器。常見(jiàn)的時(shí)序脈沖發(fā)生器有CD4017和CD4022兩種，CD4017是十進(jìn)制脈沖分配器，有Q0～Q9十個(gè)輸出端；CD4022是八進(jìn)制脈沖分配器，有Q0～Q7八個(gè)輸出端。它們的管腳排列見(jiàn)下圖a所示。

4041七

常用集成模擬開(kāi)關(guān)

模擬開(kāi)關(guān)是用于接通和斷開(kāi)模擬信號(hào)（也包括數(shù)字信號(hào)）的開(kāi)關(guān)。它具有功耗低、速度快、體積小、無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。故在電子電路中獲得廣泛應(yīng)用1單刀單擲型集成模擬開(kāi)關(guān)

常用的集成器件是CD4066，該器件為通用4開(kāi)關(guān)，內(nèi)部包含4只獨(dú)立的可控CMOS開(kāi)關(guān)，其管腳排列如圖4.7.1(a)所示。四只開(kāi)關(guān)各有控制端C端和兩個(gè)可互換的輸入/輸出端(I/O)，當(dāng)C=1（VCC）時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)導(dǎo)通；反之，模擬開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。422單刀雙擲型集成模擬開(kāi)關(guān)

CD4053是三組二選一雙向模擬開(kāi)關(guān)，其管腳排列圖見(jiàn)圖4.7.1(b)。圖中X、Y、Z表示三個(gè)通道，A0、A1、A2分別是X、Y、Z通道的三個(gè)控制信號(hào)。例如，當(dāng)A0=0時(shí)，K1開(kāi)關(guān)與0X信號(hào)接通；當(dāng)A0=1時(shí)，K1開(kāi)關(guān)與1X信號(hào)接通。同理，A1、A2對(duì)K2、K3的控制作用也是一樣。INH是禁止端，當(dāng)INH=1時(shí)，三組模擬開(kāi)關(guān)全部斷開(kāi)。43

另外，該器件有三個(gè)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(dāng)VCC=5V，VSS=0V，VEE=-5V時(shí)，可用0～5V的數(shù)字信號(hào)控制幅值為±5V的模擬信號(hào)的傳輸。3單刀多擲型集成模擬開(kāi)關(guān)

此類(lèi)器件常用的有CD4052、CD4051、CD4067等。CD4052是雙四選一模擬開(kāi)關(guān)；CD4051是八選一模擬開(kāi)關(guān)；CD4067是十六選一模擬開(kāi)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(hào)輸入端、公共通道信號(hào)輸出端等。它們均是雙向開(kāi)關(guān)。八

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(shí)需要定時(shí)、延時(shí)、脈沖展寬等操作，專(zhuān)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(jiǎn)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。451集成可重復(fù)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。其管腳排列圖如下圖a所示，它們的功能表見(jiàn)下表a和表b46CD4538是精密型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在整個(gè)允許工作的溫度范圍內(nèi)，相對(duì)脈沖輸出寬度的誤差僅在±0.5%以?xún)?nèi)。輸出脈寬計(jì)算公式為：可用于10ms～數(shù)秒以上的定時(shí)。外接定時(shí)元件參數(shù)范圍是：CX≥0（無(wú)明確上限值）一般上限實(shí)用范圍可達(dá)數(shù)十mF；RX≥5kΩ。電路定時(shí)元件RX、CX的接法如下圖。47九集成D/A和A/D轉(zhuǎn)換器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(wú)參考電壓及電壓輸出電路。這種芯片在應(yīng)用時(shí)，不能直接和微處理器的數(shù)據(jù)總線(xiàn)相連，必須通過(guò)具有輸出鎖存功能的I/O口和鎖存器相連。48AD7520是一種廉價(jià)的D/A轉(zhuǎn)換芯片，內(nèi)部由CMOS電流開(kāi)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4.9.1(b)所示。圖中D9～D0為數(shù)據(jù)輸入端；VCC為主電源輸入端（5～15V）；VREF為參考電壓輸入端（-10V～+10V）；RF為反饋輸入端；GND為數(shù)字地；Iout1、Iout2為電流輸出端。由于A(yíng)D7520本身帶負(fù)載能力弱，因此其輸出必須通過(guò)運(yùn)算放大器將Iout1和Iout2轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓輸出，單極工作方式基本連接見(jiàn)圖4.9.2。輸出電壓為：49502集成A/D轉(zhuǎn)換器

A/D轉(zhuǎn)換器的功能是把輸入模擬電壓或電流轉(zhuǎn)換成與它成正比的數(shù)字量。A/D轉(zhuǎn)換器種類(lèi)很多，但從原理上通?？煞譃橐韵滤姆N：計(jì)數(shù)器式A/D轉(zhuǎn)換器，逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，并行A/D轉(zhuǎn)換器、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器。1.8位集成逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC0809由八路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、256電阻階梯、樹(shù)狀開(kāi)關(guān)、逐次逼近式寄存器SAR、控制電路和三態(tài)輸出鎖存器等組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖a所示。管腳排列圖見(jiàn)下圖b。該器件采用DIP封裝，共28條引腳，現(xiàn)分四組簡(jiǎn)述如下：（1）IN0～I(xiàn)N7。IN0～I(xiàn)N7為八路模擬電壓輸入線(xiàn)，用于輸入被轉(zhuǎn)換的模擬電壓。51

（2）地址輸入線(xiàn)和控制線(xiàn)（4條）。ALE為地址鎖存允許輸入線(xiàn)，高電平有效。當(dāng)ALE線(xiàn)為高電平時(shí)，A2、A1、A0三條地址線(xiàn)上地址信號(hào)得以鎖存，經(jīng)譯碼后控制八路模擬開(kāi)關(guān)工作。當(dāng)A2A1A0=000時(shí)，選中IN0輸入端上的模擬電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；同理，當(dāng)A2A1A0=001時(shí)，選中IN1輸入端上的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換；依次類(lèi)推，當(dāng)A2A1A0=111時(shí)，選中IN7輸入端上的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

（3）數(shù)字量輸出端及控制線(xiàn)（共11條）。START為“啟動(dòng)脈沖”輸入線(xiàn)，該脈沖由數(shù)字控制系統(tǒng)提供，寬度要大于100ns，上升沿清零SAR，下降沿啟動(dòng)ADC工作。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出線(xiàn)，該線(xiàn)輸出高電平表示A/D轉(zhuǎn)換已結(jié)束，數(shù)字量已鎖入“三態(tài)輸出鎖存器”。D7～D0為數(shù)字量輸出線(xiàn)，D7為最高位，D0為最低位。OE為“輸出允許”線(xiàn)，當(dāng)OE為高電平時(shí)，可使D7～D0引腳上輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。52

（4）電源線(xiàn)及時(shí)鐘（5條）。CLOCK為時(shí)鐘輸入線(xiàn)，用于為ADC0809提供逐次比較所需時(shí)鐘脈沖序列，最高頻率650kHz。VCC為電源輸入線(xiàn)，范圍5～15V；GND為地線(xiàn)；VREF(+)和VREF(-)為參考電壓輸入線(xiàn)，通常VREF(+)和VCC相連，VREF(-)和GND相連。532.位雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器ICL7106ICL7106是目前廣泛應(yīng)用的一種位A/D轉(zhuǎn)換器，可方便位液晶顯示的數(shù)字電壓表。ICL7106的主要性能特點(diǎn)為：的構(gòu)成（1）采用7～15V單電源供電，可選用9V疊層電池。低功耗（約16mW）。（2）輸入阻抗高（1010Ω）。內(nèi)設(shè)時(shí)鐘電路、+2.8V基準(zhǔn)電源、異或門(mén)輸出電路，能直接驅(qū)動(dòng)位液晶顯示器。（3）A/D轉(zhuǎn)換精度高達(dá)±0.05%，。且具有自動(dòng)調(diào)零、自動(dòng)判定極性等功能。（4）外圍電路簡(jiǎn)單，僅需配5只電阻、5只電容和LCD顯示器，即可構(gòu)成一塊DVM（直流電壓表）表頭。其抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。545556十

集成V/F、F/V變換器V/F變換即電壓到頻率的變換，表示輸出信號(hào)頻率f0與輸入電壓VI成正比。F/V變換即頻率到電壓的變換，表示輸出電壓V0與輸入頻率fI成正比。目前實(shí)現(xiàn)V/F變換和F/V的變換方法很多，有由分離元件組成的變換電路，也有各種集成電路，這類(lèi)集成電路使用簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，轉(zhuǎn)換精度也比較高，是目前首選器件。下面將重點(diǎn)介紹LMx31系列V/F、F/V變換器。LMx31系列V/F、F/V變換器介紹LMx31系列包括LM131A/LM131、LM231A/LM231、LM331A/LM331，該系列的器件是一種性能價(jià)格比較高的集成電路，很適合用作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器、長(zhǎng)時(shí)間積分器、線(xiàn)性頻率調(diào)制或解調(diào)等功能電路。57

其主要特點(diǎn)有：·雙電源或單電源供電（單電源在4～40V范圍內(nèi)均能工作）?！じ叩木€(xiàn)性度（0.01%）?！っ}沖輸出與所有邏輯形式兼容。·穩(wěn)定性好，溫度系數(shù)≤50×10-6/℃。·功耗低，當(dāng)電源為5V時(shí)，功耗為15mW?！?dòng)態(tài)范圍寬（10kHz滿(mǎn)量程頻率下最小值為100dB）?！M(mǎn)量程頻率范圍（1Hz～100kHz）?！こ杀镜?。581腳：輸出電流I0輸出端。它是內(nèi)部一個(gè)精密電流源的輸出端。2腳：基準(zhǔn)電流IS輸出端。該腳對(duì)地電壓的典型值為1.9V。在使用時(shí)，一般對(duì)地接一電阻RS，其典型值取14kW，實(shí)際應(yīng)用時(shí)取3.8kW～150kW。3腳：脈沖頻率輸出端。該端子是內(nèi)部一個(gè)三極管集電極，且集電極開(kāi)路輸出。

故在使用時(shí)，一定要外接一上拉電阻。4腳：接地端（或負(fù)電源端）。5腳：外接定時(shí)電阻和定時(shí)電容端。該腳是內(nèi)部單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的外接定時(shí)元件端子。6腳：閾值電壓輸入端。它是內(nèi)部一個(gè)比較器的反相輸入端，該端的電壓與⑦腳輸入電壓相比較，并根據(jù)比較結(jié)果啟動(dòng)內(nèi)部的單穩(wěn)定時(shí)電路。597腳：被轉(zhuǎn)換的外部電壓輸入端。8腳：正電源端。LMx31系列V/F、F/V變換器的應(yīng)用實(shí)例1．組成V/F變換器60

上

圖是LMx31組成的簡(jiǎn)單的V/F變換器。圖中RIN、CIN組成輸入濾波環(huán)節(jié)，RW1為調(diào)零電位器，RW2為轉(zhuǎn)換增益調(diào)節(jié)，RW2要選用多圈電位器。在CL上串聯(lián)RB產(chǎn)生一個(gè)附加的滯后效應(yīng)，改善線(xiàn)性度。RIN取100kW，使7腳的偏流能抵消6腳的偏流影響，以減小頻率失調(diào)。CIN取0.01～0.1mF，當(dāng)輸入信號(hào)紋波較大時(shí)，也可取1mF，但無(wú)論如何不應(yīng)使CIN<<CL，以防止VIN微小的變化會(huì)導(dǎo)致fOUT的瞬時(shí)停頓。按照電路所示的元件值，該電路的指標(biāo)：輸入電壓0～+10V，輸出頻率為0～10kHz，非線(xiàn)性誤差為0.03%。6162上圖是LMx31組成的精密V/F變換器。該電路中主要是增加了積分器（由A、CF構(gòu)成）。因?yàn)槭欠聪喾e分，故要求輸入電壓為負(fù)值。本電路指標(biāo)：輸入電壓0～-10V，輸出頻率為0～10kHz，非線(xiàn)性度可達(dá)±0.01%。２．組成F/V變換器63十一555/556集成定時(shí)器64555/556集成定時(shí)器有雙極型和單極型（CMOS型）兩種。555/556表示雙極型結(jié)構(gòu)；7555/7556則表示采用CMOS工藝制成的。但不管采用何種制造工藝，它們的管腳排列完全相同，國(guó)產(chǎn)型號(hào)與國(guó)外產(chǎn)品的管腳排列也一致，可互換使用。

雙極型555定時(shí)器與CMOS型555定時(shí)器二者的功能相同，外型和管腳排列一致，在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合下可直接代換。但二者采用的工藝不同，其性能指標(biāo)是有差異的，主要表現(xiàn)如下方面：·CMOS型555定時(shí)器的功耗僅為雙極型的幾十分之一，靜態(tài)電流僅為300mA，為微功耗集成電路?！MOS型555定時(shí)器的電源電壓可低至2～3V，各輸入端電流均為pA數(shù)量級(jí)?！MOS型555定時(shí)器輸出脈沖的上升沿和下降沿比雙極型的要陡，轉(zhuǎn)換時(shí)間短。65·CMOS型555定時(shí)器在傳輸過(guò)渡時(shí)間里產(chǎn)生的尖峰電流小，僅為2～3mA，而雙極型555的尖峰電流高達(dá)300～400mA。·CMOS型555定時(shí)器的輸入阻抗比雙極型的高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)，高達(dá)1010W。·CMOS型555定時(shí)器的驅(qū)動(dòng)能力差，輸出電流僅為1～3mA，而雙極型555定時(shí)器的輸出驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200mA。

通過(guò)以上兩者的比較，可以得出：在要求定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)、功耗小、負(fù)載輕的場(chǎng)合，宜選用CMOS型的555。而在負(fù)載重、要求驅(qū)動(dòng)電流大的場(chǎng)合，宜選用雙極型的555。此外，由于雙極型的尖峰電流大，在電路中應(yīng)加電源濾波電容，且容量要大。

CMOS型555定時(shí)器的輸入阻抗高達(dá)1010W數(shù)量級(jí)，特別適合做長(zhǎng)延時(shí)電路，RC時(shí)間常數(shù)可允許很大。66水位自動(dòng)控制器67簡(jiǎn)易電容測(cè)試儀68密碼電子鎖69八路智力競(jìng)賽搶答器70數(shù)字音量控制電路71程控增益放大器一般RF=R,所以電壓放大倍數(shù)為：(b)74HC138(74LS138)集成譯碼器引腳圖邏輯圖74HC138集成譯碼器邏輯圖74LS151功能框圖D7YYE74HC151D6D5D4D3D2D1D0S2S1S02、集成電路數(shù)據(jù)選擇器8選1數(shù)據(jù)選擇器74HC151輸入輸出使能選擇YYES2S1S0HXXXLHLLLLD0LLLHD1LLHLD2LLHHD3LHLLD4LHLHD5LHHLD6LHHHD73、74LS151的功能表當(dāng)E=1時(shí)，Y=1。當(dāng)E=0時(shí)①數(shù)據(jù)選擇器組成邏輯函數(shù)產(chǎn)生器控制Di，就可得到不同的邏輯函數(shù)。5、數(shù)據(jù)選擇器74