常用基本數(shù)字集成電路應(yīng)用設(shè)計

1、課程設(shè)計題目：常用基本數(shù)字集成電路應(yīng)用設(shè)計學(xué)生姓名：學(xué) 號：院 系：專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師姓名及職稱： 起止時間： 課程設(shè)計評分：常用基本數(shù)字集成電路應(yīng)用設(shè)計1.多諧振蕩器概述 多諧振蕩器是一種自激振蕩器，它不需要輸入觸發(fā)信號，接通電源后就可自動輸出矩形脈沖。由于矩形脈沖含有豐富的諧波分量，因此，常將矩形脈沖產(chǎn)生電路稱為多諧振蕩器。1.1非門電路構(gòu)成的多諧振蕩器設(shè)計基本原理 門電路構(gòu)成多諧振蕩器 非門作為一個開關(guān)倒相器件，可用以構(gòu)成各種脈沖波形的產(chǎn)生電路。電路的基本工作原理是利用電容器的充放電，當(dāng)輸入電壓達到與非門的閾值電壓VT 時，門的輸出狀態(tài)即發(fā)生變化。因此，電路輸出的脈沖波形參數(shù)直接取決于

2、電路中阻容元件的數(shù)值。 （1）不對稱多諧振蕩器 非對稱型多諧振蕩器的輸出波形是不對稱的，當(dāng)用TTL與非門組成時，輸出脈沖寬度 tw1=RC, tw2=1.2RC, T=2.2RC 調(diào)節(jié) R和C值，可改變輸出信號的振蕩頻率，通常用改變C實現(xiàn)輸出頻率的粗調(diào)，改變電位器R實現(xiàn)輸出頻率的細(xì)調(diào)。圖1為不對稱多諧振蕩器，為了使電路產(chǎn)生振蕩，要求U1A和U1B兩個反向器都工作在電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)，即工作在放大區(qū)。（2）對稱型多諧振蕩器 電路完全對稱，電容器的充放電時間常數(shù)相同, 故輸出為對稱的方波。改變R和C的值，可以改變輸出振蕩頻率。非門3用于輸出波形整形。 一般取R1K,當(dāng)R1R2=1K，C1=C21

3、00pf100µf時，f可在幾HzMHz 變化。脈沖寬度tw1tw20.7RC，T1.4RC.圖2中，U1A和U1B兩個反向器之間經(jīng)電容C1和C2耦合形成正反饋回路。(3) 石英晶體穩(wěn)頻的多諧振蕩器 當(dāng)要求多諧振蕩器的工作頻率穩(wěn)定性很高時， 上述幾種多諧振蕩器的精度已不能滿足要求。為此常用石英晶體作為信號頻率的基準(zhǔn)。用石英晶體與門電路構(gòu)成的多諧振蕩器常用來為微型計算機等提供時鐘信號。 圖3所示為常用的晶體穩(wěn)頻多諧振蕩器。 （a） 、 (b)為TTL器件組成的晶體振蕩電路； （c） 、(d)為CMOS器件組成的晶體振蕩電路， 一般用于電子表中，其中晶體的f0=32768Hz。 圖3（c

4、）中，門1用于振蕩，門2用于緩沖整形。Rf是反饋電阻，通常在幾十兆歐之間選取， 一般選22M。R起穩(wěn)定振蕩作用，通常取十至幾百千歐。C1是頻率微調(diào)電容器，C2用于溫度特性校正。圖4 晶體振蕩器電路仿真（1）非門電路的模型如圖5所示圖5 非門電路模型（2）不對稱多諧振蕩器 根據(jù)圖 5，建立非門的模塊電路，并搭建不對稱仿真電路，如下圖 6所示。完成電路仿真。改變電阻 R9 和電容 C1 的數(shù)值，對輸出的波形和頻率有什么變化。根據(jù)電阻電容的數(shù)值，計算理論的輸出頻率，并與實測的頻率進行比較。 圖6 不對稱仿真電路圖 圖7 仿真結(jié)果圖根據(jù)頻率計算公式改變R9阻值和C1的容量，在一定范圍內(nèi)，增大R9阻值會

5、使占空比發(fā)生改變，并且使頻率減小，同樣，增大C1容量，會使頻率減小。（3）對稱多諧振器 根據(jù)電阻電容的數(shù)值，計算理論的輸出頻率，并與實測的頻率進行比較。圖8 對稱多諧振蕩器理論頻率值 圖9 仿真結(jié)果圖1.2 555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器設(shè)計 555定時器內(nèi)部電路構(gòu)成如圖10由電阻分壓器、電壓比較器、基本 RS觸發(fā)器、輸出緩沖反相器、集電極開路輸出三極管組成。圖10 555內(nèi)部電路555 功能表 555定時器原理圖11 555定時器電路圖 電路如圖11所示，將555定時器將端和TH端相連，對地接電容C1，對電源接電阻R1和R2，為C1提供充電回路。R2為C1放電回路中的電阻，C2起濾波作用，主要

6、用于消除高頻干擾，以保證內(nèi)部比較器閾值電平的穩(wěn)定，這樣便組成了多諧振蕩器。 555多諧振蕩器參數(shù)計算多諧振蕩器的周期T為為Uc由1/3V充到2/3V所需的時間，為Uc由2/3V下降到1/3V所需的時間。它們的計算公式為 ， 所以有仿真電路圖如圖12所示圖12 仿真電路圖圖13 仿真波形圖占空比：1.2.4 555定時器構(gòu)成的占空比可調(diào)的多諧振蕩器 圖14 555定時器構(gòu)成的占空比可調(diào)的多諧振蕩器2 N進制計數(shù)器與顯示仿真設(shè)計2.1 由三位的十進制計數(shù)器 74LS160 構(gòu)成 0999 的計數(shù)器K1 為計數(shù)時鐘按鈕，每按下一次，產(chǎn)生一個計數(shù)時鐘，K2為異步清零時鐘。圖15 0999 的計數(shù)器 圖

7、15電路分析（1）上面電路通過74ls160同步十進制加法計數(shù)器對輸入秒脈沖計數(shù)，輸出經(jīng)4511 七段鎖存譯碼器到數(shù)碼管顯示，進位輸出到下一個使能端或脈沖端。（2）按K1鍵，使電路產(chǎn)生脈沖信號，計數(shù)器加1,。（3）74LS160的有以下功能：第一，異步清零功能。第二，同步并行置數(shù)功能。第三，計數(shù)功能。第四，保持功能。2.2 60進制計數(shù)器利用十進制計數(shù)器 74LS160、4511譯碼器、共陰極數(shù)碼管、與非門 74LS00構(gòu)成一個 60進制的計數(shù)器。圖16 由兩片74ls160構(gòu)成的60進制的計數(shù)器 圖17 由兩片74ls190構(gòu)成的60進制的計數(shù)器2.3 簡單數(shù)字時鐘設(shè)計圖18 數(shù)字時鐘利用十進制計數(shù)器 74LS160、4511譯碼器、共陰極數(shù)碼管、與非門 74LS00、與門 74LS0設(shè)計一個時鐘，要求能顯示時分秒功能，小時采用 24 小時制，具有異步復(fù)位功能。秒分計數(shù)器為六十