脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料課件

1、脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料8-18-1 多諧振蕩器多諧振蕩器 8-28-2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8-3 8-3 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器8-4 5558-4 555定時器及其應(yīng)用定時器及其應(yīng)用第八章第八章 脈沖脈沖(michng)(michng)波形的產(chǎn)生與變波形的產(chǎn)生與變換換第一頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料正確理解多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器的正確理解多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器的電路組成及工作原理。電路組成及工作原理。掌握多諧、單穩(wěn)、施密特掌握多諧、單穩(wěn)、施密特MSIMSI器件的邏輯功能器件的邏輯功能(gngnng)(gngnng)及及主要參數(shù)計算。主

2、要參數(shù)計算。掌握掌握555555定時器的工作原理。定時器的工作原理。了解由了解由555555定時器組成的多諧、單穩(wěn)、施密特電路工作定時器組成的多諧、單穩(wěn)、施密特電路工作原理。原理。本章基本(jbn)要求第二頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 多諧振蕩器多諧振蕩器是一種自激震蕩電路，接通是一種自激震蕩電路，接通(ji tn)(ji tn)電源后電源后無需外接觸發(fā)信號即能產(chǎn)生方波和矩形波，其不存在穩(wěn)定狀無需外接觸發(fā)信號即能產(chǎn)生方波和矩形波，其不存在穩(wěn)定狀態(tài)，又稱態(tài)，又稱無穩(wěn)態(tài)電路無穩(wěn)態(tài)電路。多諧振蕩器多諧振蕩器 多諧振蕩器多諧振蕩器 VCC第三頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 開

3、開關(guān)關(guān)電電路路 延時環(huán)節(jié)延時環(huán)節(jié)1.1.開關(guān)開關(guān)(kigun)(kigun)器件：產(chǎn)生高、低電平；器件：產(chǎn)生高、低電平； 3.3.延遲延遲(ynch)(ynch)環(huán)節(jié)：利用環(huán)節(jié)：利用RCRC電路的電路的充放電特性實現(xiàn)延時，以獲得所充放電特性實現(xiàn)延時，以獲得所需要的振蕩頻率。需要的振蕩頻率。一、多諧振蕩器電路多諧振蕩器電路(dinl)組成組成2.2.反饋網(wǎng)絡(luò)：將輸出電壓恰當(dāng)?shù)胤答伨W(wǎng)絡(luò)：將輸出電壓恰當(dāng)?shù)胤答伣o開關(guān)器件使之改變輸出狀反饋給開關(guān)器件使之改變輸出狀態(tài)；態(tài)；第四頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 1 1 vI vO1 vO C R G1 G2 由由CMOSCMOS門電路組成門電路組

4、成(z chn)(z chn)的多諧振蕩器的多諧振蕩器 1.1.電路組成電路組成開關(guān)器件：開關(guān)器件：反饋延遲環(huán)節(jié)：反饋延遲環(huán)節(jié)：邏輯門電路邏輯門電路R R、C C 電路電路二、二、門電路組成門電路組成(z chn)的多諧振的多諧振蕩器蕩器第五頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 2.2.工作工作(gngzu)(gngzu)原原理理假定假定(jidng)vO1 = 1，vO2 = 0 Vth=VON=VOFF=VDD/2 vI D1 D2 TP TN vO1 R C D4 D3 TP TN vO2 G1 G2 +VDD VC進入進入(jnr)(jnr)第二暫穩(wěn)態(tài)第二暫穩(wěn)態(tài) t t1 t2

5、t t vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0(1) (1) 第一暫穩(wěn)態(tài)及電第一暫穩(wěn)態(tài)及電路自動翻轉(zhuǎn)過程路自動翻轉(zhuǎn)過程 01 vI vO1 vO2 正反饋正反饋第六頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 vI D1 D2 TP TN vO1 R C D4 D3 TP TN vO2 G1 G2 +VDD VCvO1 = 0，vO2 = 1 Vth=VON=VOFF=VDD/2(2) (2) 第二暫穩(wěn)態(tài)及電第二暫穩(wěn)態(tài)及電路自動路自動(zdng)(zdng)翻轉(zhuǎn)過翻轉(zhuǎn)過程程 二二 t t1 t2 t t vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0T1T210 2. 工作工作(gngz

6、u)原原理理vI vO1 vO2 正反饋正反饋 VVDD V第七頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料3.3.振蕩周期振蕩周期T T的計算的計算(j (j sun)sun)對于第一對于第一(dy)暫穩(wěn)態(tài)，以暫穩(wěn)態(tài)，以t1作為起點，作為起點，T1=t2-t1RCVvVVvDDI)(0)0(1根據(jù)根據(jù)(gnj)RC電路瞬電路瞬態(tài)相應(yīng)分析，態(tài)相應(yīng)分析，( )()(0)()ettvvvv (0 )()ln( )()vvtv tvthDDDD1lnVVVRCT t t1 t2 t t vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0T1T2 VVDD V第八頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料3

7、.3.振蕩周期振蕩周期T T的計算的計算(j (j sun)sun)thDD2lnVVRCT ththDD221)(lnVVVVRCTTTDDTRC1n41.4RC T = T1(充充) + T2(放放)對于第二對于第二(d r)暫穩(wěn)態(tài)，以暫穩(wěn)態(tài)，以t2作為起點，作為起點，RCvVVVvIDDDD0)()0(1 t t1 t2 t t vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0T1T2(0 )()ln( )()vvtv tv VVDD V第九頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料特點特點(tdin)(tdin): :（1 1）一個）一個穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)，一個，一個暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)。（2 2）無信

8、號時為穩(wěn)態(tài)；在信號觸發(fā)下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；）無信號時為穩(wěn)態(tài)；在信號觸發(fā)下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；（3 3）暫穩(wěn)態(tài)不能長久保持暫穩(wěn)態(tài)不能長久保持, , 由于電路中由于電路中RCRC延時環(huán)節(jié)延時環(huán)節(jié)(hunji)(hunji)的作的作用，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)的持用，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)時間僅續(xù)時間僅取決于取決于RCRC電路的參數(shù)值電路的參數(shù)值。而與觸發(fā)脈沖的寬度和而與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無關(guān)。幅度無關(guān)。分類分類(fn (fn li)li)：微分型微分型積分型積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第十頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料一

9、、門電路組成一、門電路組成(z chn)的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器器1.1.電路電路(dinl)(dinl) vO1vO2vcRvI&vO1vO2vcvI1 1 RCMOSCMOS與非門構(gòu)成與非門構(gòu)成(guchng)(guchng)的微分型的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 CMOSCMOS或非門構(gòu)成的微分型或非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 第十一頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+ vthtttttpivthtwt1t22.2.工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理(1)(1)沒有觸發(fā)沒有觸發(fā)(chf)(chf)

10、信號時，信號時，電路處于一種穩(wěn)態(tài)電路處于一種穩(wěn)態(tài) vO1vO2vcvI1 1 RvRvDD0 00 00 01 11 1G1G2第十二頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+ vthttttvthtpitwt1t22. 2. 工作工作(gngzu)(gngzu)原原理理vo1 v R vO2 vIvR vO2 vO1 vO1vO2vcvI1 RvRvDD1 11 11 11 10 0(2)(2)外加觸發(fā)信號后，電外加觸發(fā)信號后，電路路(dinl)(dinl)進入暫穩(wěn)態(tài)。進入暫穩(wěn)態(tài)。(3)(3)電容放電電容放電(fng din)(fng din)，電，電

11、路由暫穩(wěn)態(tài)自動返回到穩(wěn)路由暫穩(wěn)態(tài)自動返回到穩(wěn)態(tài)。態(tài)。1 0 0第十三頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+ vthttttvthtpitwt1t23.3.討論討論(toln)(toln)（1 1）二極管的作用：在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束）二極管的作用：在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束(t=t(t=t2 2) )瞬間，門瞬間，門G G2 2的輸入電壓的輸入電壓(diny)(diny) R R達到達到V VDDDD+V+VT T，可能損壞，可能損壞G G2 2門，二極管具有保護作用；減少恢門，二極管具有保護作用；減少恢復(fù)時間，給電容提供放電回路。復(fù)時間，給電容提供放電回路。vO1vO2v

12、cvI1 RvRvDD0 00 00 01 11 11 1 1第十四頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+ vthtttttpivthtwt1t2vO1vO2vcvI1 1 RvRvDD1 10 00 00 01 1G1G23.3.討論討論(toln)(toln)（2）輸入的觸發(fā)脈沖的寬度）輸入的觸發(fā)脈沖的寬度t tPIPI t tW W , , v vO2O2變?yōu)榈碗娖胶?，變?yōu)榈碗娖胶?，G1沒有相應(yīng)，沒有相應(yīng)，不能形成正反饋過程不能形成正反饋過程(guchng)(guchng)，使，使v vO2O2的輸出沿變緩。當(dāng)?shù)妮敵鲅刈兙?。?dāng)t tPIPI很寬

13、時，可很寬時，可在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端加入在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端加入Rd、Cd微分電路，如果需要改善輸出波形，微分電路，如果需要改善輸出波形，可在可在G2的輸出端再加以反向器。的輸出端再加以反向器。第十五頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 vO1vO2vcvI1 1 RvRVCCCdRdvDvI1vo2寬脈沖寬脈沖(michng)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器發(fā)器第十六頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料3.3.主要參數(shù)的計算主要參數(shù)的計算(j sun)(j sun)vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+ vthtttttpivthtwt1t2DDwDDtlnhVtRCVVt

14、w0.7RC (1)(1)輸出脈沖輸出脈沖(michng)(michng)寬度寬度t tw w R(t)=VR( )VR(0+)-VR( ) te R(0+) = 0 R( ) =VDD =RC2/VDDthV當(dāng)(2)(2)恢復(fù)恢復(fù)(huf)(huf)時時間間t tre re tre 3 d (3)(3)最高工作頻率最高工作頻率f fmaxmax m axm inwre11fTtt第十七頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料1.1.定時定時(dn (dn sh)sh)&單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器器vIvAvBvOvAvIvBvOtW用單穩(wěn)的輸出控制用單穩(wěn)的輸出控制(kngzh)(kng

15、zh)v vA A定時通過定時通過tW利用其輸出脈寬為利用其輸出脈寬為t tW W的脈沖的脈沖(michng)(michng)，控制其它電路工作。，控制其它電路工作。二、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應(yīng)用二、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應(yīng)用第十八頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料輸出沿比輸入沿滯后輸出沿比輸入沿滯后(zh hu)(zh hu)了了t tW W時間時間輸入輸入(shr)上上升沿升沿輸入輸入(shr)下下升沿升沿輸出上輸出上升沿升沿輸出下輸出下升沿升沿2.2.延時延時QBtWQttt第十九頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器是具有是具有(jyu)(jyu)滯后特性的數(shù)字傳輸門。

16、滯后特性的數(shù)字傳輸門。 (3)(3)輸出電壓波形輸出電壓波形(b xn)(b xn)的的邊沿很陡邊沿很陡。(1)(1)電平電平(din pn)(din pn)觸發(fā)觸發(fā)：達某一電平值，輸出狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換，達某一電平值，輸出狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換， 電路被觸發(fā)。電路被觸發(fā)。(2)(2)正向正向增長時的增長時的閾值閾值，與，與負(fù)向負(fù)向增長時的增長時的閾值閾值不同不同。 具有具有滯后滯后的電壓傳輸特性。的電壓傳輸特性。特點特點：閾值：閾值：使輸出狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換時的輸入電壓使輸出狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換時的輸入電壓的電平值。的電平值。 VT+VT-vIvOVOHVOL傳輸特性傳輸特性施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器第二十頁，共五十一頁。

17、脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料一、施密特觸發(fā)器的組成一、施密特觸發(fā)器的組成(z (z chn)chn) 1 vovI21I1IO1212RRRRRRv I1 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 DDT2VV R1 R2 I為三角波為三角波 作如下假定：作如下假定： 1.組成組成(z chn)2. 符號符號(fho)第二十一頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料21I12120thRRRRRR 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 vI1O211I2121I RRRRRR0 00 0只要只要(zhyo)(zhyo)v vI1I1VVVthth，則保持，則保持v vO

18、 O=V=VOHOH當(dāng)當(dāng)v vI1I1=V=Vthth，電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)如下正反饋：如下正反饋： 1T-th2(1)RVVR當(dāng)當(dāng)v vI I下降下降(xijing)(xijing)，v vI1I1也下也下降降0 01T+th2(1)RVVR1TT+Tth22RVVVVR回差電壓回差電壓 vI vI1 vO1 vO 3.3.工作原理工作原理第二十三頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料4.4.波形波形(b xn)(b xn) vI VT+VT_vO00tt0vIvOVT+VT_VDD(a) 工作波形工作波形(b) 傳輸特性曲線傳輸特性曲線 1 1 G1 G

19、2 vI vO R2 R1 vO1 vI1第二十四頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料（1 1）波形波形(b xn)(b xn)變換變換三角波、正弦波三角波、正弦波方波方波vItvOtVT+VT-VT+VT-vItvOt正弦波正弦波方波方波三角三角(snjio)(snjio)波波方波方波調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)(tioji)(tioji)V VT T可改變可改變脈寬脈寬二、施密特觸發(fā)器的應(yīng)用二、施密特觸發(fā)器的應(yīng)用第二十五頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料tOvOttOOvIvOVT2回差電壓回差電壓(diny)(diny)較小較小回差電壓回差電壓(diny)(diny)較大較大VT1加大加大V

20、VT T可消除頂部可消除頂部(dn b)(dn b)干干擾擾(2)(2)波形整形波形整形第二十六頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料vItvOtVT+VT-調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)(tioji)(tioji)V VT+T+可調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)鑒別門限鑒別門限(3) (3) 脈沖幅度鑒別脈沖幅度鑒別(jinbi)(jinbi)第二十七頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料555555定時器及其應(yīng)用定時器及其應(yīng)用(yngyng)(yngyng) 555 555定時器是一種應(yīng)用方便的中規(guī)模集成電路定時器是一種應(yīng)用方便的中規(guī)模集成電路, ,只需外接少量只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器。廣泛用

21、于信的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器。廣泛用于信號的產(chǎn)生號的產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)、變換、控制與檢測。、變換、控制與檢測。 電壓電壓(diny)比較器：是一個開環(huán)的運算放大器。比較器：是一個開環(huán)的運算放大器。- -+ +UXUREFDD=REFXREFXUUUU01第二十八頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料電阻電阻(dinz)分分壓器壓器電壓電壓(diny)比比較器較器基本基本(jbn)RS觸發(fā)器觸發(fā)器復(fù)位輸入復(fù)位輸入端端(0)輸出緩沖反輸出緩沖反相器相器集電極開路輸集電極開路輸出三極管出三極管 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)

22、(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC(8)G1.1.電路組成電路組成第二十九頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料0 01 10 0 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC(8)G CC32VCC31V如果如果(rgu)懸懸空空CC32V CC31V 0 01 10 01 10 0CC32V CC31V 1 10 01 11 10 01 1CC32V CC31V 1 11 1保持保持(boch)保持保持(boch)2.2.工作原理工作原理

23、第三十頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 555555定時器功能表定時器功能表不變不變不變不變1導(dǎo)通導(dǎo)通01截止截止11導(dǎo)通導(dǎo)通00放電管放電管 T輸出輸出(VO)復(fù)位復(fù)位(RD)觸發(fā)輸入觸發(fā)輸入(VI2)閾值輸入閾值輸入(VI1)輸輸 出出輸輸 入入CC31V CC31V CC31V CC32V CC32V CC32V 第三十一頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料一、一、555555定時器組成定時器組成(z chn)(z chn)多諧振蕩器多諧振蕩器 VCC vC vO 0.01 F C 8 4 555 7 6 2 3 5 1 R1R2v v0 0 2 3 VCC 1 3 VC

24、C vC 0 t1 t2 tPLtPHtPL=R2C1n20.7R2C tpH = (R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C PLPH1211.43(2)fttRR C 不變不變不變不變導(dǎo)通導(dǎo)通0截止截止(jizh)1導(dǎo)通導(dǎo)通0 T VOV VI2I2V VI1I1輸輸 出出輸輸 入入CC31V CC31V CC31V CC32V CC32V CC32V 截止截止(jizh)導(dǎo)通導(dǎo)通定時器應(yīng)用舉例定時器應(yīng)用舉例V VI1I1V VI2I2第三十二頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料一、一、555555定時器組成定時器組成(z chn)(z chn)多諧振蕩器多諧振蕩器 VCC R1

25、vO 0.01F C RB 8 4 555 7 6 2 3 5 1 R2 RA RB R3 D2 + vC D1 tPL=RBC1n20.7RBC tpH = RAC1n20.7RAC PLPH11.43()ABfttRR CAAB(%)100%RQRR占空比可調(diào)占空比可調(diào)第三十三頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料2.2.脈沖整形電路脈沖整形電路：把其它形狀：把其它形狀(xngzhun)(xngzhun)周期性信號變成周期性信號變成所要求矩形脈沖。所要求矩形脈沖。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：輸出脈寬與輸入信號無關(guān)，由電路參單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：輸出脈寬與輸入信號無關(guān)，由電路參數(shù)數(shù)(cnsh)(cnsh)決

26、定。決定。 施密特觸發(fā)器：輸出脈寬由輸入信號施密特觸發(fā)器：輸出脈寬由輸入信號(xnho)(xnho)決定，且輸出邊決定，且輸出邊沿陡。沿陡。1.1.多諧振蕩器多諧振蕩器: : 能自動的產(chǎn)生矩形脈沖信號。能自動的產(chǎn)生矩形脈沖信號。3.3.555555定時器定時器：能組成施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)觸發(fā)器，多諧振蕩器。能組成施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)觸發(fā)器，多諧振蕩器。小結(jié)小結(jié)返回返回第三十四頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料數(shù)字?jǐn)?shù)字(shz)(shz)電子電路電子電路綜合性設(shè)計性實驗綜合性設(shè)計性實驗 實驗項目實驗項目(xingm)：簡易數(shù)字鐘電路設(shè)計實驗簡易數(shù)字鐘電路設(shè)計實驗 實驗實驗(shyn)(shy

27、n)目目的：的： 數(shù)字鐘是運用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式數(shù)字鐘是運用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。用壽命，因此得到了廣泛的使用。 數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。目前，數(shù)字鐘的功能越來越強，并且有多種專門的大規(guī)模和時序電路。目前，數(shù)字鐘的功能越來越強，并且有多種專門的大規(guī)模集成電路可供選擇。集成電路可供選擇。本次

28、綜合設(shè)計實驗要求同學(xué)們綜合運用所學(xué)的數(shù)字電子電路知識預(yù)本次綜合設(shè)計實驗要求同學(xué)們綜合運用所學(xué)的數(shù)字電子電路知識預(yù)先設(shè)計出一部數(shù)字鐘的部分電路，之后在實驗中進行實際電路的搭接先設(shè)計出一部數(shù)字鐘的部分電路，之后在實驗中進行實際電路的搭接與調(diào)試。從而檢查自己所學(xué)的理論知識，提高自己實際運用知識的能與調(diào)試。從而檢查自己所學(xué)的理論知識，提高自己實際運用知識的能力。力。 第三十五頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料設(shè)計說明設(shè)計說明 1.數(shù)字鐘電路的設(shè)計數(shù)字鐘電路的設(shè)計(shj)(shj)簡簡介介 數(shù)字鐘電路主要數(shù)字鐘電路主要(zhyo)(zhyo)有振蕩器，分頻器，計數(shù)器和譯有振蕩器，分頻器，計數(shù)器

29、和譯碼顯示電路構(gòu)成。其電路原理圖如下：碼顯示電路構(gòu)成。其電路原理圖如下： 振蕩器：振蕩器：555555定時器組成產(chǎn)生時鐘脈沖定時器組成產(chǎn)生時鐘脈沖 分頻器：分頻器：由于振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖信號由于振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖信號(xnho)(xnho)過高，因此過高，因此 需要進行分頻處理，供計數(shù)器進行計數(shù)使用。需要進行分頻處理，供計數(shù)器進行計數(shù)使用。第三十六頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料計數(shù)器：計數(shù)器：是將分頻是將分頻(fn pn)(fn pn)后的時鐘脈沖信號進行計數(shù)記錄后的時鐘脈沖信號進行計數(shù)記錄1Hz1Hz的時鐘信號，作為秒計數(shù)器，秒計數(shù)器記到的時鐘信號，作為秒計數(shù)器，秒計數(shù)器記到

30、6060后清零并后清零并向分計數(shù)器進位，以此類推。向分計數(shù)器進位，以此類推。 譯碼器：譯碼器：由計數(shù)器輸出的信號要顯示在數(shù)碼管上需要經(jīng)過譯由計數(shù)器輸出的信號要顯示在數(shù)碼管上需要經(jīng)過譯碼，譯碼驅(qū)動電路將計數(shù)器輸出的碼，譯碼驅(qū)動電路將計數(shù)器輸出的8421BCD8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)需要的邏輯狀態(tài)(zhungti)(zhungti)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。夠的工作電流。 顯示器：顯示器：電路由發(fā)光二極管（電路由發(fā)光二極管（LEDLED）數(shù)碼管組成）數(shù)碼管組成(z chn)(z chn)，將，將譯碼器輸出的電平信號

31、顯示成阿拉伯?dāng)?shù)字。譯碼器輸出的電平信號顯示成阿拉伯?dāng)?shù)字。 第三十七頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料設(shè)計設(shè)計(shj)(shj)要求要求1.設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容設(shè)計數(shù)字鐘的部分電路：時鐘脈沖振蕩電路；分頻器電路；設(shè)計數(shù)字鐘的部分電路：時鐘脈沖振蕩電路；分頻器電路；計數(shù)器電路三部分。譯碼驅(qū)動計數(shù)器電路三部分。譯碼驅(qū)動(q dn)和顯示電路由實驗箱提和顯示電路由實驗箱提供，不要求同學(xué)設(shè)計，但需要進行電路連接。供，不要求同學(xué)設(shè)計，但需要進行電路連接。最終設(shè)計結(jié)果：最終設(shè)計結(jié)果：兩位顯示，低位顯示十進制數(shù)，高位顯示兩位顯示，低位顯示十進制數(shù)，高位顯示六進制數(shù)（即模擬秒計時），這樣，當(dāng)數(shù)碼管顯示六進

32、制數(shù)（即模擬秒計時），這樣，當(dāng)數(shù)碼管顯示5959時歸時歸零。零。 (1)數(shù)字鐘的時鐘脈沖振蕩電路：數(shù)字鐘的時鐘脈沖振蕩電路：要求用要求用555555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生50Hz50Hz的時鐘脈沖信號。的時鐘脈沖信號。給給定定(i dn)元件參數(shù)：元件參數(shù)：5 5端腳電容端腳電容=0.01f=0.01f，2 2端腳電容端腳電容=1f=1f，電，電阻阻R2=10KR2=10K請計算電阻請計算電阻R1=R1=？，實驗中由？，實驗中由10K10K電位器調(diào)節(jié)給定。電位器調(diào)節(jié)給定。 第三十八頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料（2 2）分頻器電路：）分頻器電路：采用采

33、用74LS9074LS90型芯片進行時鐘分頻。分型芯片進行時鐘分頻。分頻器接為十分頻形式，將多諧振蕩器產(chǎn)生頻器接為十分頻形式，將多諧振蕩器產(chǎn)生50Hz50Hz脈沖信號分脈沖信號分成成(fn chn)(fn chn)5Hz5Hz信號輸入給計數(shù)器。信號輸入給計數(shù)器。 （3 3）計數(shù)器電路：）計數(shù)器電路：采用采用74LS9074LS90型芯片進行脈沖計數(shù)。低位計型芯片進行脈沖計數(shù)。低位計數(shù)為十進制，給定時鐘脈沖為分頻器輸出的數(shù)為十進制，給定時鐘脈沖為分頻器輸出的5Hz5Hz脈沖信號。高脈沖信號。高位計數(shù)為六進制（模擬秒計時），當(dāng)計數(shù)狀態(tài)一到位計數(shù)為六進制（模擬秒計時），當(dāng)計數(shù)狀態(tài)一到01100000

34、01100000立即清零。因為立即清零。因為(yn wi)(yn wi)9090有反饋清零端，所以用反饋清零法。有反饋清零端，所以用反饋清零法。給定時鐘脈沖為低位產(chǎn)生的進位信號。給定時鐘脈沖為低位產(chǎn)生的進位信號。 2.2.選用元件選用元件(yunjin)(yunjin)要求要求555555定時器芯片，定時器芯片，74LS9074LS90芯片，芯片，74LS0074LS00芯片，電位器，芯片，電位器，電容，譯碼及顯示電路，導(dǎo)線等。電容，譯碼及顯示電路，導(dǎo)線等。 第三十九頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料3.3.元件元件(yunjin)(yunjin)使用說明使用說明 （1）555定時器：

35、采用定時器：采用5V供電供電(n din)。（2）74LS90芯片：芯片采用芯片：芯片采用5V供電。供電。計數(shù)計數(shù)(j sh)功能：功能：Qa輸出端連到輸出端連到B輸入端，輸入計數(shù)輸入端，輸入計數(shù)(j sh)脈脈沖加到輸入端沖加到輸入端A上。上。Qa，Qb，Qc，Qd分別為輸出。分別為輸出。分頻功能：分頻功能：將將74LS9074LS90芯片芯片QdQd輸出端連到輸出端連到A A輸入端上，輸入計數(shù)輸入端上，輸入計數(shù)脈沖加到脈沖加到B B輸入端，即可得到一個對稱的輸入端，即可得到一個對稱的1010分頻計數(shù)器，在分頻計數(shù)器，在QaQa輸出端上可得到一個輸出端上可得到一個1010分頻的方波。分頻的方

36、波。（3 3）數(shù)碼管顯示電路：）數(shù)碼管顯示電路：數(shù)碼管顯示采用實驗箱右上角的發(fā)光數(shù)數(shù)碼管顯示采用實驗箱右上角的發(fā)光數(shù)碼管，數(shù)碼管為共陰極，對應(yīng)公共端為碼管，數(shù)碼管為共陰極，對應(yīng)公共端為LEDxLEDx，將，將LEDxLEDx接地，對應(yīng)接地，對應(yīng)的數(shù)碼管點亮。用的數(shù)碼管點亮。用DxDx，CxCx，BxBx，AxAx進行編碼，可得到從進行編碼，可得到從0-90-9的顯的顯示。示。第四十頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 1. 異步集成計數(shù)器異步集成計數(shù)器74LS90 74LS90是二是二五五十進制異步計數(shù)器，它包含十進制異步計數(shù)器，它包含(bohn)兩個獨立的下降沿觸發(fā)的計數(shù)器，即模兩個獨

37、立的下降沿觸發(fā)的計數(shù)器，即模2(二進制二進制)和模和模5(五進制五進制)計數(shù)器；異步清計數(shù)器；異步清0端端R01、R02和異步置和異步置9端端S91、S92均為高電平有效，均為高電平有效，QAQBQCQDCP1CP2S91S92R01R02( b )74 LS90第四十一頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料從表中看出從表中看出(kn ch)，當(dāng)，當(dāng)R01R02=1， S91S92=0時，無論時鐘如何，輸出全部時，無論時鐘如何，輸出全部清清0；而當(dāng)；而當(dāng)S91S92=1時，無論時鐘和清時，無論時鐘和清0信號信號R01、R02如何，輸出就置如何，輸出就置9。這。這說明清說明清0、置、置9都是

38、異步操作，而且置都是異步操作，而且置9是優(yōu)先的，所以稱是優(yōu)先的，所以稱R01、R02為異為異步清步清0端，端，S91、S92為異步置為異步置9端。端。 第四十二頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 當(dāng)滿足當(dāng)滿足(mnz)R01R02=0、S91S92=0時電路才能執(zhí)行計數(shù)操作，根時電路才能執(zhí)行計數(shù)操作，根據(jù)據(jù)CP1、CP2的各種接法可以實現(xiàn)不同的計數(shù)功能。當(dāng)計數(shù)脈沖從的各種接法可以實現(xiàn)不同的計數(shù)功能。當(dāng)計數(shù)脈沖從CP1輸輸入，入，CP2不加信號時，不加信號時，QA端輸出端輸出2分頻信號，即實現(xiàn)二進制計數(shù)。當(dāng)分頻信號，即實現(xiàn)二進制計數(shù)。當(dāng)CP1不加信號，計數(shù)脈沖從不加信號，計數(shù)脈沖從CP2

39、輸入時，輸入時，QD、 QC、QB實現(xiàn)五進制計數(shù)。實現(xiàn)五進制計數(shù)。實現(xiàn)十進制計數(shù)有兩種接法。圖實現(xiàn)十進制計數(shù)有兩種接法。圖 (a)是是8421 BCD碼接法，先模碼接法，先模2計數(shù)，后計數(shù)，后模模5計數(shù)，由計數(shù)，由QD、QC、 QB、QA 輸出輸出8421 BCD碼，最高位碼，最高位QD作進位輸作進位輸出。圖出。圖 (b)是是5421 BCD碼接法，先模碼接法，先模5計數(shù)，后模計數(shù)，后模2計數(shù)，由計數(shù)，由QA、QD、 QC、QB輸出輸出5421 BCD碼，最高位碼，最高位Q作進位輸出，波形對稱。作進位輸出，波形對稱。 兩種接法兩種接法的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表(也稱態(tài)序表也稱態(tài)序表)見表見表 。

40、 第四十三頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料兩種接法的態(tài)序表兩種接法的態(tài)序表 第四十四頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料74LS90構(gòu)成構(gòu)成(guchng)十進制計數(shù)器的兩種接法十進制計數(shù)器的兩種接法(a) 8421 BCD碼接法；碼接法； (b) 5421 BCD碼接法碼接法 QAQBQCQDCP1CP274LS90CP(a)(b)QAQBQCQDCP1CP274LS90CPS91S92R01R02S91S92R01R02第四十五頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料4.4.電路調(diào)試注意事項：電路調(diào)試注意事項：由于此次設(shè)計綜合性實驗接線較為復(fù)雜，因此，我們由于此次設(shè)計綜合

41、性實驗接線較為復(fù)雜，因此，我們要求先分別調(diào)試各個電路的功能，待其功能達到要求后要求先分別調(diào)試各個電路的功能，待其功能達到要求后再將電路組成系統(tǒng)進行聯(lián)調(diào)。建議先調(diào)再將電路組成系統(tǒng)進行聯(lián)調(diào)。建議先調(diào)555555定時器電路，定時器電路，產(chǎn)生產(chǎn)生50Hz50Hz時鐘脈沖信號，再進行時鐘脈沖信號，再進行74LS9074LS90芯片的分頻功能芯片的分頻功能測試和譯碼顯示電路的功能測試，然后再組成實際整體測試和譯碼顯示電路的功能測試，然后再組成實際整體電路。電路。實驗線路導(dǎo)線應(yīng)盡可能短，特別實驗線路導(dǎo)線應(yīng)盡可能短，特別(tbi)(tbi)是是555555定時器電路，定時器電路，以免引入干擾信號。以免引入干擾信號。 第四十六頁，共五十一頁。脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料實驗要求：實驗要求：1.必須撰寫出預(yù)習(xí)必須撰寫出預(yù)習(xí)(yx)實驗報告，選定所需元件規(guī)格，設(shè)計實驗報告，選定所需元件規(guī)格，設(shè)計好電路原理圖，并在電路原理圖中標(biāo)明芯片引腳號。好電路原理圖，并在電路原理圖中標(biāo)明芯片引腳號。憑預(yù)憑預(yù)習(xí)報告進入實驗室！習(xí)報告進入實驗室！2.每每2人一組，在實驗室要嚴(yán)肅認(rèn)真，不在實驗室做與本實驗無人一組，在實驗室要嚴(yán)肅認(rèn)真，不在實驗室做與本實驗無關(guān)的事情，實驗開始后嚴(yán)禁隨意走動。關(guān)的事情，實驗開始后嚴(yán)禁隨意走動。3.實驗臺上儀器設(shè)備要放置合理，不得在儀器設(shè)備上亂放實驗臺上儀器設(shè)備要放置合理，不