《集成逻辑门基本应用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《集成逻辑门基本应用.ppt（29页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第9讲 集成逻辑门基本应用,一、集成逻辑门及基本应用1、门电路构成的时钟源2、门电路构成的触发器3、三态门的应用二、555及基本应用1、内部结构及性能特点2、基本电路及应用,一、集成逻辑门的基本应用,按照逻辑功能可以将集成逻辑门分为反相器、与非门、集电极开路(简称OC)与非门、或非门、缓冲/驱动器、组合逻辑门及具有三态输出的逻辑门等。,学习要求 掌握TTL、CMOS与非门电路主要参数的测试方法及OC门、TS门的“线与”功能；设计与安装测试逻辑门参数的实验电路，并进行参数测试；学会运用集成逻辑门设计报警、延时等功能电路。,一、集成逻辑门的基本应用,1.门电路构成的时钟源,(1)TTL门电路构成的
2、脉冲时钟源,Ro为门电路内部等效电阻，一般为几百欧姆。输出频率可从几赫兹至几兆赫兹变化，改变电容C实现频率粗调，调节RP实现频率细调。,1D,2D,3D,4D,0,1,0,0,0,1,1,1,1,1,0,0,工作原理：初始态，设1D输入为0，则各D的两端电压如图所示，此时C充电，左端电压达到UOH时，1D输入为1，电容C反向充电，左端电压达到UOL时，1D输入为0，电路工作情况重复。产生方波如上图。,晶体管T接成射极跟随器，可使输出级与前级隔离，电位器电阻RP变化几十千欧也不会影响电路的工作状态。因此，该电路具有输出频率范围宽、输出波形好、带负载能力强的优点。,2.门电路构成的触发器,用门电路
3、可以构成RS触发器、单稳态触发器等，右图为基本RS触发器。,它具有复位(清“0”)和置位(置“1”)的功能，开关S置于1时Q=0，S置于2时Q=1，而且开关S的切换不会引起Q端的抖动，因此，该电路常用作去抖动开关电路。,右图为由基本RS触发器构成的单稳态触发电路，可用作常明灯的控制电路或报警电路。,工作原理：在触发脉冲没有来到时，R=1，S=0，Q=1，发光二极管D亮，电容Ct经Rt充电，直到S=1。Q仍维持1不变，D始终保持亮，故称常明灯。如果负脉冲来到，R=0，S=1，则D灭，电容Ct放电，直到S=0。当R=1，S=0时，D又恢复亮状态。灯灭的时间t=0.7RtCt。,3.集电极开路(OC
4、)门和三态(TS)门的应用,集电极开路(OC)与非门和三态(TS)输出门都具有“线与”的功能，即它们的输出端可以直接相连。,对于集电极开路的与非门，因其输出端是悬空的，使用时一定要在输出端与电源之间接一电阻RL，其值根据应用条件决定。,右图为n个OC门“线与”驱动TTL门电路的情况。分析表明，外接电阻RL的最大值RL max和最小值RL min的表达式,n个OC门线与,式中，VOH min=2.4V，IOH=100A，IIH=50A,VOL max=0.4V，IOL=8mA，IIL=0.4mA，m为负载门输入端总个数。,用OC与非门实现“与或非”逻辑功能比采用普通与非门要经济得多，用一级OC门
5、可代替三级与非门，不仅器件少而且速度大大提高。一般取RL minRLRL max。,图 一级OC门代替三级“与非门”,(a),(b),(a)三级“与非门”(b)一级OC门,三态(TS)输出与非门与普通与非门电路不同之处在于多了一个控制端(又称禁止端或使能端EN)，如图所示。当控制端为高电平时，输出端断开，呈现高阻状态，或称“悬挂”。当控制端为低电平时，输出等于输入。将三态缓冲驱动器的输出端直接并联到一条公共总线上，当它们的控制端C轮流为低电平时，可将各组数据轮流地传送到总线上,三态门用于数据传输,二、集成电路定时器555及其基本应用,学习要求 掌握集成电路定时器555构成的单稳态触发器、自激多
6、谐振荡器及施密特触发器的工作原理与应用电路的设计方法。熟练安装与测试各实验电路，独立完成所布置的实验设计与制作任务。,1、555的内部结构及性能特点,555定时器的电压范围较宽，在+3V+18V范围内均能正常工作，其输出电压的低电平VoL0，高电平VOH+VCC，可与其它数字集成电路(CMOS、TTL等)兼容，而且其输出电流可达到100mA，能直接驱动继电器。555的输入阻抗极高，输入电流仅为0.1A，用作定时器时，定时时间长而且稳定。555的静态电流较小，一般为80A左右。,三极管T起开关控制作用,A1为反相比较器,A2为同相比较器,比较器的基准电压由电源电压+VCC及内部电阻的分压比决定,
7、RS触发器具有复位控制功能，可控制T的导通与截止,2、555组成的基本电路及应用,单稳态触发器及其应用,多谐振荡器及其应用,RS触发器和施密特触发器的应用,单稳态触发器及其应用,接通电源设T截止,+VCC通过R向C充电,当vC上升到（2/3）VCC时反相比较器A1翻转,输出低电平,RS触发器复位,输出端vo为“0”,则三极管T导通，C经T迅速放电，输出端为零保持不变,如果负跳变触发脉冲vi由端输入,当vi下降到VCC/3时同相比较器A2翻转，输出低电平,RS触发器置位,输出端vo为“1”,则三极管T截止,电源+VCC经R再次向C充电,以后重复上述过程,单稳态触发器及其应用,工作波形如图所示,其
8、中,Vi为输入触发脉冲,VC为电容C两端的电压,Vo为输出脉冲,tp为延时脉冲的宽度,分析表明:tp=RCln31.1RC 触发脉冲的周期T应大于tp才能保证每个负脉冲起作用,(1)触摸开关电路,无触发脉冲输入时，555的输出vo为“0”，发光二极管D不亮,当用手触摸金属片M时,相当于端输入一负脉冲,555的内部比较器A2翻转,使输出vo变为高电平“1”,发光二极管亮,直至电容C上的电压充到VC=2VCC/3为止,C1为高频滤波电容，以保持VCC的基准电压稳定，一般取0.01F,C2用来滤除电源电流跳变引入的高频干扰，一般取0.01F0.1F,触摸开关电路可以用于触摸报警、触摸报时、触摸控制等
9、。电路输出信号的高低电平与数字逻辑电平兼容,(2)分频电路,多谐振荡器及其应用,电容C的放电时间t1与充电时间t2分别为 t1=R2Cln20.7R2C t2=(R1+R2)Cln20.7(R1+R2)C,输出脉冲的频率,(1)时钟脉冲发生器,555组成的多谐振荡器可以用作各种时钟脉冲发生器，如图所示为脉冲频率可调的矩形脉冲发生器,由于电容C的充放电回路时间常数不相等，所以所示电路的输出波形为矩形脉冲，矩形脉冲的占空比随频率的变化而变化,(1)时钟脉冲发生器,占空比可调的时钟脉冲发生器,放电回路为D2、RB、内部三极管T及电容C，放电时间 t10.7RBC,充电回路为RA、D1、C，充电时间
10、t20.7RAC,输出脉冲的频率,调节电位器RP可以改变输出脉冲的占空比,但频率不变。如果使RA=RB,则可获得对称方波,(2)通断检测器,通断检测器电路的应用十分广泛，如检测电路的通断、水位报警等,(3)手控蜂鸣器,该电路可以用作电子门铃、医院病床用呼叫等,实验与思考题,利用555组成的单稳态触发器，设计以下电路，并进行实验调整与制作。触摸控制灯 要求手触摸金属片(或导线)时，床头小电珠亮10s，作为晚上看手表时间用分频器 设时钟脉冲的频率为1kHz，要求输出脉冲的频率为10Hz 倍频器 设时钟脉冲的频率为500Hz，要求输出脉冲的频率为1kHz,利用555组成的多谐振荡器，设计以下电路，并进行实验。晶体管测试器 插上被测晶体管，发声，说明晶体管是好的。声音越大，值越高。若无声，说明晶体管已坏。要求能够测试PNP型与NPN型的晶体三极管 运算放大器测试器 设被测运放为A741。如果A741是好的，则两只发光二极管轮流导通发光；如果发光二极管不亮，说明A741已损坏 时钟信号发生器 要求具有标准秒脉冲输出及1kHz、20Hz20kHz内任意频率的信号，且脉冲信号的占空比可调,实验与思考题,报警电路：水位报警、超速报警、防盗报警。报警用的检测器根据用途自行选定。利用555组成的施密特触发器实现波形变换，将三角波变成方波。,实验与思考题,
