新阶梯波发生器电路

1、电子工艺实习时间安排：任务安排：实验讲义：基本要求：焊接练习准备工具：镊子，剥线钳、一小块湿布焊接基本技巧：阶梯波发生器的电路设计第一节 由555构成多谐振荡器电路分析n 555集成定时器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件。外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器、单稳电路、施密特触发器等，应用十分广泛。图 用555构成多谐振荡电路图图 多谐振荡器工作波形图555内部原理框图 n它是由上、下两个电压比较器、三个5k电阻、一个RS触发器、一个放电三极管 T以及功率输出级组成。n比较器 C1的同相输入端接到由三个5 k电阻组成的分压网络的2/3Vcc处（也称控制电压端

2、），反相输入端为阀值电压输入端。比较器C2的反相输入端接到分压电阻网络的1/3Vcc处，同相输入端为触发电压输入端，用来启动电路。两个比较器的输出端控制RS触发器。RS触发器设置有复位端，当复位端处干低电平时，输出为低电平。控制电压端是比较器C1的基准电压端，通过外接元件或电压源可改变控制端的电压值，即可改变比较器C1、C2的参考电压。不用时可将它与地之间接一个O01F的电容，以防止干扰电压引入。555的电源电压范围是+4.5+18V，输出电流可达100200mA，能直接驱动小型电机、继电器和低阻抗扬声器。 555集成电路引脚排列图多谐振荡器的电路图和波形图电源接通后，Vcc通过电阻R1、R2

3、向电容C充电。当电容上电vC=2/3Vcc时，阀值输入端受到触发，比较器C1翻转，输出电压Vo=0，同时放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容上电压Vc=1/3Vcc，比较器C2工作，输出电压Vo变为高电平。C放电终止、又重新开始充电，周而复始，形成振荡。其振荡周期与充放电的时间有关 n充电时间：CRRVVVVCRRtCCCCCCCCPH)( 7 . 03132ln)(2121放电时间 CRVVVVCRtCCCCCCCCPL227 . 03132lnn振荡周期：T=tPH+tPL0.7(R1+2R2)Cn振荡频率：f=1/T=CRRttPLPH)2(44. 1121n由上分析可知：n a）电

4、路的振荡周期T、占空系数D，仅与外接元件R1、R2和C有关，不受电源电压变化的影响。n b）改变R1、R2，即可改变占空系数，其值可在较大范围内调节。n c） 改变C的值，可单独改变周期，而不影响占空系数。n 另外，复位端也可输入1个控制信号。复位端为低电平时，电路停振。第二节 计数器及多路模拟选通开关n计数器74HC161介绍n引脚图引出端功能符号引出端功能符号nD0D3 并行数据输入端；nQ0Q3 数据输出端；n 异步清除输入端（低电平有效）；n 同步并行置入控制端（低电平有效）；nCP 时钟输入端（上升沿有效）；nCTT,CTP 计数控制端；nCO 进位输出端。逻辑功能表逻辑功能表CRL

5、D输 入输 出CTPCTTCPD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3LLLLLHLd0d1d2d3d0d1d2d3HHHH计 数HHL保 持HHL保 持计数器应用电路（模12）U174HC161D_6VQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2U2A74HC00N_6VVDD5VVSS0VV11kHz 5 V 1VDDVSS4XSC1ABCDGT5632仿真波形方法二（模13）U174HC161D_6VQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2U2A74HC00N_6VVDD5VV

6、SS0VV11kHz 5 V 1VSSXSC1ABCDGT5632VDD4仿真图（模13）多路模拟开关CD4053nCMOS多路模拟开关电路是由地址译码器和多路双向模拟开关组成，可以通过外部地址输入，经电路内部的地址译码器译码后，接通与地址码相对应的其中的一个开关。它允许从n线到1线的传送或1线到n线的信号分离，以及允许信号的并串转换。CC4053是三组二路模拟开关。CD4053引脚图CD4053电路框图第三节 数/模转换器一、数/模转换器的工作原理二、DAC的主要技术指标三、集成D/A转换器及其应用一、数/模转换器的工作原理 数/模转换器是将数字量转换成模拟量的装置。其转换方式有并行转换和串

7、行转换两种。目前常使用的是并行转换方式。并行转换是要把转换的各位数字代码同时送到转换器相应的输入端，转换时间只取决于转换器中电流或电压建立的时间以及求和时间，所以转换速度快，用得最多。 数/模转换器的输入输出可用下式表示： KDA 公式式中：A模拟输出电压（或电流）； K基准电压（或电流）： D输入的数字量，若D是二进制整数，可用下式表示001122112222DDDDDnnnn公式 式中，Di为1或0的系数，n为整数。为了把数字量D转换成模拟量A，必须将二进制数中每一个为1的代码按其权相加，所得总和就是与数字量成正比的模拟量，从而实现数字/模拟转换。为实现上述转换功能，基本的数/模转换器一般

8、包括5部分：精密的基准电压（或电流）、暂时存放数字量的输入寄存器、模拟二进制系数Di的电压（或电流）开关、产生二进制权电压或权电流的电阻译码电路、提供电压或电流相加输出的运算放大器。D/A转换器框图UR输入D寄存器电阻译码电路模拟开关运算放大电路模拟信号A参考电压源参考电压源图14-2 D/A转换器框图1.权电阻D/A转换器 图14-3所示为4位权电阻D/A转换器原理图，它由输入寄存器、模拟开关S3S0、权电阻网络、基准电压源UR和运算放大器A等五部分组成。4位权电阻DACIII1I2S0S1S2S3D3D2D1D0URAI3I0图14-3 4位权电阻DACRFUO输入寄存器Q3Q2Q1Q0R

9、02R12R22R32权电阻D/A转换器组成（1）输入寄存器。 （2）电阻模拟开关。 （3）权电阻网络。 （4）基准电源UR。 （5）运算放大器A。 工作原理 若有一个二进制数码表示的4位数字量D=D3D2D1D0。用4位二进制代码D3、D2、D1、D0分别控制电子开关S3、S2、S1、S0。当Sn接UR时该支路中的电阻便得到电流，否则该支路电流为0，各支路的总电流流到RF上便建立起输出电压。取RF=R/2，则0011223333021120301230123222222222842DDDDRUDDDDRUDRUDRUDRUDRUIIIIIRRRRRR001122334222222DDDDUR

10、IRIURFO 对一个n为权电阻DAC则存在如下关系： 即将输入的数字量转换成了与之对应的模拟输出量。0011221122222DDDDUUnnnnnRO 例如，若UR=10V，则对于4位二进制数D=D3D2D1D0=1001，转换成的模拟输出电压为 由于这里电阻的数值是按照二进制不同的位权值进行匹配的，所以叫做权电阻求和网络。)(625. 09210120202122401234VUURO2.倒T形电阻网络D/A转换器 这种电路只有R和2R两种电阻接成倒T形电阻网络。4位倒T形电阻网络D/A转换器如图14-4所示。 在电路的任一端口A、B、C、D，其左边部分电路的等效电阻为R。因此，从参考电

11、压端输入的电流为。图14-4IR2RRRRIAURA图14-4 倒T形电阻网络DACRFUOS3D32RI3S2D22RI2S1D12RI1S0D02RI0BCDIO1(LSB)(MSB) 根据电流分流公式即可得出各2R支路的电流分别为： 由此可得出电阻网络的输出电流：001122334122222DDDDIIRO00112233422222DDDDRUR001122334122222DDDDRRUIRUFROFO运算放大器输出的模拟电压UO为如果输入的是n位二进制数，则001122334122222DDDDRRUIRUFROFO00112211422222DDDDRRUUnnnnFRO 当取

12、RF=R时，则上式为 即输出的模拟量与输入的数字量成正比关系，实现了数/模转换。 倒T形电阻网络转换器是D/A转换器中速度最快的一种，使用最为广泛。 00112211422222DDDDUUnnnnRO二、DAC的主要技术指标1.分辨率2.转换误差 3.转换速度 1.分辨率 分辨率是指对输出最小电压的分辨能力。它用输入数码只有最低有效位为1时的输出电压与输入数码全为1时输出满量程电压之比来表示，即121n分辨率2.转换误差 又称转换精度，表示DAC输出电压的实际值与理想值之差。常用最低有效位（LSB）的倍数表示，例如某DAC的转换误差是LSB，就是输出模拟电压的绝对误差等于输入二进制数为最低位

13、为1时输出电压的一半。因此，转换误差与位数有关，位数越多，LSB愈小，精度则愈高。3.转换速度 转换速度是指从输入数字信号起，到输出电流或电压达到稳态值所需要的时间。因此，也称作输出建立时间。一般位数越多，转换时间越长。也就是说精度与速度是相互矛盾的。第四节 运算放大器LM324nLM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器, 除电源共用外,四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。两个信号输入端中,Vi-

14、（-）为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反;Vi+（+）为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。 引脚图同相放大电路U3ALM324N321141U3BLM324N561147R110kR210kR410k789V212 V 1100V30.2 Vrms 1kHz 0 0XSC2ABExt Trig+_+_12100T R I G2O U T3R ST4C V O L T5T H R6D I SC7V C C8G N D1U 2N E 5 5 5 ND S1L E D 0V in31V o u t2G N DU 11 1 1 7 5 .0C 21 0 4

15、C 11 0 u F12JP 1P o w e r12JP 2U o u tS1R 43 0 0+ 9 V+ 5 VC 41 0 4C 31 0 4R 21 0 kR 11 0 kP CSR1P E9C E T1 0C E P7C L K2T C1 5P 03Q 01 4P 14Q 11 3P 25Q 21 2P 36Q 31 1V C C1 6G N D8U 6SN 7 4 h c 1 6 1 A N+ 5 VP CY 02Y 11Z 13Z4V C C1 6Z 05E N6X 11 3V E E7G N D8X 01 2C9B1 0A1 1Y1 5X1 4U 4C D 4 0 5 3 B C NY 02Y 11Z 13Z4V C C1 6Z 05E N6X 11 3V E E7G N D8X 01 2C9B1 0A1 1Y1 5X1 4U 5C D