电子技术基础 教学课件 ppt 作者 陈振源 褚丽歆 第10章

《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS中等职业学校机电类规划教材电子技术基础教学演示《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS第10章其他常用电路10.1555集成电路及应用10.3模/数与数/模转换电路10.2半导体存储器10.4实例综合—数字钟本章系统介绍一些常用电路的基本工作原理及应用。首先介绍广泛使用的555定时器和用它构成单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器的方法。之后，介绍各种存储器的存储原理、结构、应用。此外，还讲述了存储器扩展存储容量的连接方法及可编程器件（PLD）的原理及应用。最后介绍模数和数模转换的工作原理及常见电路。《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.1555集成电路及应用555集成定时器应用示意图——贵重物品防盗报警器555集成定时器是一种多用途的数字——模拟混合集成电路，它具有使用灵活、适用范围宽的特点，它可以组成各种不同用途的脉冲电路，如多谐振荡器、单稳态电路和施密特触发器等。除此之外555集成定时器在测量与控制、仪器仪、声响报警、家用电器、电子玩具等许多领域都得到了应用。图所示为555集成定时器应用的示意图——贵重物品防盗报警器。所有双极性产品型号最后的3位数码都是555，所有CMOS产品最后的4位数码都是7555。《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.1555集成电路及应用10.1.1555集成电路的组成及功能1.电路结构555集成电路又称为555定时器实物图引脚排列GND接地端OUT为输出端CO为控制端TH为高电平触发端D为放电端《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS内部结构图10.1555集成电路及应用10.1.1555集成电路的组成及功能1.电路结构555定时器一般由分压器、比较器（C1和C2）、基本RS触发器和放电开关（VT）四部分组成《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.1555集成电路及应用10.1.1555集成电路的组成及功能2.基本功能555定时器功能表触发输入端 阈值输入端TH OUT VT 0 × × 0 导通 1 0 导通 1 保持原状态不变 保持原状态不变 1 1 截止《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.1555集成电路及应用10.1.2单稳态触发器单稳态触发电路有一个稳态和暂态两种工作状态，而且只有在外界触发脉冲的作用下，才能从稳态翻转到暂态，在暂态维持一段时间以后，自动回到稳态。1.电路结构单稳态触发器电路图《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.1555集成电路及应用10.1.2单稳态触发器2.工作原理单稳态触发器波形图暂稳状态时间（输出脉冲宽度）：暂稳状态持续的时间又称输出脉冲宽度，用tW表示。tW≈1.1RC《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.1555集成电路及应用10.1.3多谐振荡器多谐振荡器具有两个暂稳态，它不需外加触发信号，就可在两个暂稳态之间自动转换，产生一定频率和一定带宽的矩形脉冲。多谐振荡器经常用作脉冲信号发生器。1.电路的结构555定时器构成的多谐振荡器电路图《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.1555集成电路及应用10.1.3单稳态触发器2.多谐振荡器的工作原555定时器构成的多谐振荡器波形图t1≈0.7(R1+R2)Ct2≈0.7R2C多谐振荡器的振荡周期T输出波形占空比q《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.1555集成电路及应用10.1.4施密特触发器施密特触发器是一种应用广泛的波形变换及整形电路，它有两个特点。施密特触发器的电压传输特性第一，施密特触发器具有不同的阈值电压即具有滞回电压传输特性UT＋是高电平阈值电压，UT－是低电平阈值电压。而ΔUT＝UT＋－UT－称回差电压第二，电路状态转换时，输出电压变化很快，具有陡峭的跳变沿《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.1555集成电路及应用10.1.4施密特触发器1.电路结构施密特触发器电路图2.工作原理施密特触发器波形图ΔUT＝《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.2半导体存储器10.2.1存储器概述存储器是数字系统中用于存储大量信息的设备或部件。存储器的种类很多，通常根据存储器存储介质的不同分为：磁介质存储器（例：磁带、磁盘等）、半导体存储器（ROM、RAM等）、光介质存储器（CD-ROM、VCD-ROM、DVD-ROM等）。其中半导体存储器因存储容量大、速度快、功耗低、使用方便等一系列优点，发展迅速，应用十分普遍。半导体存储器按存取功能上可以分为只读存储器（ROM）和随机存储器(RAM)两大类。《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.2半导体存储器10.2.2只读存储器1．ROM的分类（1）掩模ROM这种ROM在制造时，厂家利用掩模技术直接把数据写入存储器中，用户无法进行修改。并且在断电后不丢失其中存储内容，故又称固定只读存储器。（2）一次可编程ROM（PROM）PROM在出厂时所有存储单元中都存入了1（或全为0），其中的数据可以由用户根据自己的需要写入，但一经写入就不能再修改了，PROM只实现一次编写的目的。（3）可擦除可编程ROM（EPROM）EPROM里的数据不但可以由用户根据自己的需要写入，而且还能通过紫外线照射进行擦除重写，所以具有更大的灵活性。缺点就是擦除操作复杂，擦除速度很慢。常用的EPROM有2716、2732等。《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.2半导体存储器10.2.2只读存储器1．ROM的分类（4）电可擦除可编程ROM（E2PROM）E2PROM的电擦除过程就是改写过程，其擦除速度很快，一般为豪秒数量级。而且它还具有ROM的非易失性，可以随时改写，可重复擦写1万以上。常用的E2PROM有2816、2817等。（5）快闪存储器（FlashMemory）快闪存储器既吸收了EPROM结构简单、编程可靠的优点，又保留了E2PROM擦除快捷的特性，而且集成度可以作得很高。一般一个芯片可以擦除/写入100万次以上。自从80年代末期快闪存储器问世以来，发展迅速，并以高集程度、大容量、低成本和使用方便等优点被普遍应用。《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.2半导体存储器10.2.2只读存储器2．ROM的结构ROM的内部结构图ROM的结构如图示，主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲器组成。《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.2半导体存储器10.2.2只读存储器2．ROM的结构在存储器的每个存储单元中，存放着由若干位二进制数码组成的信息——称为“字”。为了寻找不同存储单元所存的字，每个存储单元按其空间位置都有一个固定的编号，这个号码称为只读存储单元地址码，简称地址，这个地址是唯一的。在输入不同地址时，就能在存储器输出端读出相应的字,即“地址”的输入代码与“字”的输出数码有固定的对应关系。《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.2半导体存储器10.2.2只读存储器2．ROM的结构通常都把存储量和存取速度作为衡量存储器的重要指标容量＝“字线×位线”＝2n×mn条地址线有2n个存储单元，每个单元存放一个字，一共可以存放2n个字，每字有m位，即《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.2半导体存储器10.2.3随机存储器随机存储器又叫能擦除存储器，它可以在任意时刻，对任意选种的存储单元进行信息的存入（写入）或取出（读出）操作。与只读存储器相比，RAM最大的优点是存取方便，使用灵活，即能不破坏地读出所存信息，又能随时写入新的内容。其其缺点是一旦断电，所存内容便全部丢失，如计算机中的内存，就是这一类内存储器。1．RAM的分类按照电路结构和工作原理的不同，RAM可分为静态RAM和动态RAM两种。静态RAM的存储单元由静态MOS电路或双极型电路组成，MOS型的RAM存储量大、功耗低、而双极型RAM的存取速度快动态RAM是利用MOS电容存储信息。《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.2半导体存储器10.2.3随机存储器2．RAM的结构RAM的基本结构示意图而RAM是由存储矩阵、地址译码器、读/写控制电路、输入/输出电路和片选控制电路组成，它属于大规模时序逻辑电路。《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.3模—数与数—模转换电路将模拟信号（如声音信号）转换成数字信号的过程称之为模/数转换，简称A/D转换。完成A/D转换的电路称为模/数转换器，简称ADC。把数字量转换成模拟量的过程叫做数/模转换，简称D/A转换。完成D/A转换的电路称为数/模转换器。简称DAC所示为A/D、D/A转换示意图《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.3模—数与数—模转换电路10.3.1D/A转换器1.D/A转换器的基本原理DAC方框图DAC用于将输入的二进制数字量转换为与该数字量成比例的电压或电流。数据锁存器用来暂时存放输入的数字量，这些数字量控制模拟电子开关，将参考电压源VREF按位切换到电阻译码网络中获得相应数位权值，然后送入求和放大器，输出相应的模拟电压，完成D/A转换过程。《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.3模—数与数—模转换电路10.3.1D/A转换器2.倒T型电阻网络DAC倒T型电阻网络D/A转模拟电子开关S3、S2、S1、S0分别受数据锁存器输出的数字信号D3、D2、D1、D0控制。在RF＝R时，输出电压为将输入数字量扩展到n位，则有：（D323＋D222＋…＋D121＋D020）《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.3模—数与数—模转换电路10.3.1D/A转换器3.DAC的主要技术指标(1)转换精度①分辨率分辨率是指D/A转换器最小输出电压（对应的输入数字量仅最低位为1）与最大输出电压（对应的输入数字量各有效位全为1）之比，其值越小，分辨能力越强。对于一个n位的D/A转换器，分辨率可表示为《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.3模—数与数—模转换电路10.3.1D/A转换器3.DAC的主要技术指标(1)转换精度②转换误差转换误差是指DAC实际输出模拟电压值与理论输出模拟电压值之差。显然，这个差值越小，电路的转换精度越高。（2）转换速度转换速度是指DAC从输入数字信号开始到输出模拟电压或电流达到稳定值时所用的时间。它是反映D/A转换器工作速度的指标，转换时间越小，工作速度越高。《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.3模—数与数—模转换电路10.3.2A/D转换器1.A/D转换的基本原理模拟量到数字量的转换过程A/D转换是将模拟信号转换为数字信号。转换过程通常包括取样、保持、量化和编码四个过程。首先是对输入的模拟电压信号取样，取样结束后进入保持时间，在这段时间内将取样的电压量化为数字量，并按一定的编码形式给出转换结果。然后再进行下一次取样。这四步并不是分别完成，而是取样和保持一次完成，量化和编码一次完成。《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.3模—数与数—模转换电路10.3.2A/D转换器2.逐次逼近型ADC逐次逼近型ADC方框图它是将大小不同的参考电压与输入模拟电压逐步进行比较，比较结果以相应的二进制代码表示《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS10.3模—数与数—模转换电路10.3.2A/D转换器3.ADC的主要技术指标（1）分辨率ADC的分辨率指A/D转换器对输入模拟信号的分辨能力，即ADC输出数字量的最低位变化一个数码时，对应输入模拟量的变化量。位数愈多，量化单位愈小，分辨率愈高(2)转换速度转换速度是指ADC完成一次转换所需要的时间，即从接到模拟信号开始到输出端出现稳定的数字信号所需要的时间转换时间越短，说明转换速度越高。《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS它主要由振荡器、分频器、时计数器、分计数器、秒计数器、校时电路、译码显示电路组成。10.4实例综合分析——数字钟《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS本章小结1．555定时器是一种用途很广的集成电路，可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。2．存储器是数字计算机和其他数字装置中非常重要的组成部分,其功能是存放数据、指令等信息。RAM它存储的数据随电源断电而消失，因此是一种易失性的读写存储器。ROM是一种非易失性的存储器。3.D/A转换是将数字量转换成与之对应的模拟量。A/D转换是将模拟量转换成与之成正比的数字量。其转换过程包括取样、保持、量化和编码四个过程。4．A/D转换器和D/A转换器的主要技术参数是转换精度和转换速度，在与系统连接后，转换器的这两项指标决定了系统的精度与速度。《电子技术基础》第10章其他常用电路人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS《电子技术基础》编写组制作2006年6月