第13章 555定时器与模拟量和数字量的转换

1、（第四版）（第四版）2555集成定时器与模拟量和数字量的转换 第13章主要主要内容内容3【案例】变音警笛电路第13章1.电路及工作过程电路及工作过程1MNE555（1）NE555（2）1k47k1k10k1F0.01F9VUCCRDDISTH TR GNDcouoUCCRDDISTH TR GNDcouo0.1F9015BL4第13章2.电路元器件电路元器件NE555两个两个扬声器扬声器8/2W一个一个三极管三极管9015一个一个1k电阻两个电阻两个10k、47k1M电阻各一个电阻各一个电解电容电解电容16V/1F一个一个涤纶电容涤纶电容16V/0.01F、16V/0.1F各一个各一个9V直流

2、电源直流电源8脚集成电路插座二个脚集成电路插座二个万能版一块、连接导线若干万能版一块、连接导线若干【案例】变音警笛电路5第13章3.案例实施案例实施【案例】变音警笛电路自己设计电路安装图，在万能版上安装元器件，并焊接。注意集成块应先焊好集成块座，再自己设计电路安装图，在万能版上安装元器件，并焊接。注意集成块应先焊好集成块座，再按引脚顺序插入集成块。按引脚顺序插入集成块。查阅集成电路手册，熟悉查阅集成电路手册，熟悉NE555各引脚；认真检查元器件，确保器件完好。各引脚；认真检查元器件，确保器件完好。对照电路，检查无误后，接上对照电路，检查无误后，接上9V电源，扬声器应发出呜电源，扬声器应发出呜-

3、哇哇-呜呜-哇的声音。若不能正常发出哇的声音。若不能正常发出声音，应查找故障，直至正常为止。声音，应查找故障，直至正常为止。6第13章4.案例思考案例思考？改变改变R1、R2、C2的大小，对扬声器发出声音的节奏有何影响？的大小，对扬声器发出声音的节奏有何影响？【案例】变音警笛电路？改变改变R3、R4、C4的大小，对扬声器发出声音的节奏有何影响？的大小，对扬声器发出声音的节奏有何影响？713.1 555集成定时器第13章13.1.1 13.1.1 555集成定时器结构及其基本原理集成定时器结构及其基本原理1.555定时器组成定时器组成 13个个5k的电阻的电阻组成分压器组成分压器两个电压比较器两

4、个电压比较器基本基本RS触发器触发器放电三极管放电三极管UR1UR2&COTHTR+UCCuoD5kIC1VT265843 7 RQQRRR5k5kIC2G1G2+ _+ _8当当CO无控制电压输入时无控制电压输入时CCUU32R1CCUU31R2当当CO接固定电压时接固定电压时CO1RUUCOR221UU&COTHTR+UCCuoD5kIC1VT265843 7 RQQRRR5k5kIC2G1G2+ _+ _13.1 555集成定时器第13章13.1.1 13.1.1 555集成定时器结构及其基本原理集成定时器结构及其基本原理92.555集成定时器的基本工作原理集成定时器的基

5、本工作原理 1Quo=0，VT饱和导通。饱和导通。VTH2VCC/3IC1=0、IC2=1， Q=0，uo=0，VT饱和导通。饱和导通。VTH2VCC/3IC1=1、IC2=1，Q不变，不变，uo不变，不变，VT状态不变。状态不变。VTH2VCC/3IC1=1、IC2=0，Q=1，uo=1，VT截止。截止。0R1RTRVVCC/3TRVVCC/3TRVVCC/313.1 555集成定时器第13章13.1.1 13.1.1 555集成定时器结构及其基本原理集成定时器结构及其基本原理10TH TR RuoVT00导通导通10导通导通1保持保持保持保持11截止截止555集成定时器的逻辑功能表集成定时

6、器的逻辑功能表CC32UCC32UCC31UCC31UCC31U13.1 555集成定时器第13章13.1.1 13.1.1 555集成定时器结构及其基本原理集成定时器结构及其基本原理11ui8 4 7 632 5 1+UCCuo0.01FRC555tOuouitOuCtOtP2/3UCC13.1 555集成定时器第13章13.1.2 13.1.2 555集成定时器的应用集成定时器的应用12u电路有一个稳态和一个暂稳态。电路有一个稳态和一个暂稳态。u在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。u暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间暂稳态是

7、一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。单稳态触发器特点单稳态触发器特点13.1 555集成定时器第13章13.1.2 13.1.2 555集成定时器的应用集成定时器的应用脉冲整形、脉冲定时脉冲整形、脉冲定时单稳态触发器功能单稳态触发器功能&单稳态触发器单稳态触发器uiuouAuo tp uiuouAuo13 多谐振荡器是一种能产生矩形脉冲波的自激振荡器，所以也称矩形波发生器。多谐振荡器是一种能产生矩形脉冲波的自激振荡器，所以也

8、称矩形波发生器。 8 4 7 632 5 1+UCCuo0.01FR1C555R22Ucc/3Ucc/3tOuitOuot1t213.1 555集成定时器第13章13.1.2 13.1.2 555集成定时器的应用集成定时器的应用14)2()()(2121211RRRRtttqt1= 0.7(R1+R2)Ct2=0.7 R2C振荡周期振荡周期T= t1+t2+ =0.7(R1+2R2)C振荡频率振荡频率f =1/T占空比占空比适当选取适当选取C的大小，即可通过调节的大小，即可通过调节R1、R2的值达到调节振的值达到调节振荡器输出信号频率及占空比的目的。荡器输出信号频率及占空比的目的。 13.1

9、555集成定时器第13章13.1.2 13.1.2 555集成定时器的应用集成定时器的应用15 R ui8 4 6 7 555 3 2 5 1+UCCUCO控制电压控制电压调节回差调节回差+UCC1uouo1tOuouitOUT+UT回差电压（滞后电压）：回差电压（滞后电压）：UT UTUT13.1 555集成定时器第13章13.1.2 13.1.2 555集成定时器的应用集成定时器的应用施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。而且施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。而且由于回差电压的存在，具有滞回特性，所以抗干扰能力

10、也很强。由于回差电压的存在，具有滞回特性，所以抗干扰能力也很强。 16 能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称A/D转换器或转换器或ADC。 能将数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器，简称能将数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器，简称D/A转换器或转换器或DAC。13.2 模拟量和数字量的转换第13章13.2.1 13.2.1 D/A转换转换器器)2222(00112n2n1n1nuoddddKu输出输出D/A输入输入d0d1dn-117D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标分辨率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨率为分辨

11、率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨率为n位的位的D/A转换器中，输出电压能转换器中，输出电压能区分区分2n个不同的输入二进制代码状态，能给出个不同的输入二进制代码状态，能给出2n个不同等级的输出模拟电压。个不同等级的输出模拟电压。001.01023112110分辨率也可以用分辨率也可以用D/A转换器的最小输出电压（对应的输入数字量只有最低有效位为转换器的最小输出电压（对应的输入数字量只有最低有效位为1）与）与最大输出电压（对应的输入数字量所有有效位全为最大输出电压（对应的输入数字量所有有效位全为1）的比值表示。）的比值表示。10位位D/A转换器的分辨率为转换器的分辨率为D/A转换器的转换精

12、度是指输出模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差。转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差。从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值时所需要的时间，称为输出建立时间。从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值时所需要的时间，称为输出建立时间。13.2 模拟量和数字量的转换第13章13.2.1 13.2.1 D/A转换转换器器18二进制权电阻网络二进制权电阻网络D/A转换器转换器 d1d0d2d3S3RuoI32RS2I2I1I04R8RS1S0+VREFIREFiFR/2i+ _13.2 模拟量和数字量的转换第13章13.2.1 13.2.1 D

13、/A转换转换器器19RVIRVIRVIRVIREF3REF2REF1REF0 2 4 8)2222(2248001122333REF3REF2REF1REF0REF33221100ddddRVdRVdRVdRVdRVdIdIdIdIi各支路电分别为各支路电分别为)2222(22001122334REFFFoddddViRiRu合成电流为合成电流为13.2 模拟量和数字量的转换第13章13.2.1 13.2.1 D/A转换转换器器20倒倒T型电阻网络型电阻网络D/A转换器转换器 从从A、B、C、D向右看的二端网络等效电阻都是向右看的二端网络等效电阻都是R 。参考电压源参考电压源模拟开关模拟开关电

14、阻网络电阻网络运算放大器运算放大器d1d0d2d3S3R uoI32RS2I2I1I02R2RS1S0+VREFIREFiFR/2i2RRRRBCDAI3I2I1I0+ _13.2 模拟量和数字量的转换第13章13.2.1 13.2.1 D/A转换转换器器21RVIREFREFRVIIRVIIRVIIRVII16161 881 441 221REFREF0REFREF1REFREF2REFREF3)2222(2)214181161(001122334REFREF321033221100ddddRVRVdddddIdIdIdIi)2222(2001122334FREFFFFoddddRRViRi

15、Ru从参考电压端输入的电流从参考电压端输入的电流 各支路的电流分别各支路的电流分别合成电流合成电流 输出电压输出电压13.2 模拟量和数字量的转换第13章13.2.1 13.2.1 D/A转换转换器器22l 分辩率分辩率8位；位；l 电流稳定时间电流稳定时间1s；l 可双缓冲，单缓冲或直接数字输入；可双缓冲，单缓冲或直接数字输入；l 只需在满量程下调整其线性度；只需在满量程下调整其线性度；l 单一电源供电（单一电源供电（+5V+15V）；）；l 低功耗，低功耗，20mw。 DAC0832是一种具有两个输入数据寄存器的是一种具有两个输入数据寄存器的8位位D/A转换器。转换器。 主要技术指标主要技

16、术指标13.2 模拟量和数字量的转换第13章13.2.1 13.2.1 D/A转换转换器器23DAC0832结构及原理结构及原理 1)1(LE允许数据输入允许数据输入 0)1(LE数据被锁存数据被锁存 1)2(LE允许允许D/A转换转换 0)2(LE停止停止D/A转换转换 10DGND 数字地数字地UCCAGND 模拟地模拟地20LE（2）LE（1）9IOUT1IOUT2VREF812118位位DAC寄存寄存器器8位输位输入寄入寄存器存器13141516456719121817D7D6D5D4D3D2D1D0ILECSWR1WR2XFERRfb8位位D/A转换转换器器3111113.2 模拟量

17、和数字量的转换第13章13.2.1 13.2.1 D/A转换转换器器24写写1（低电平）（低电平）写写2（低电平）（低电平）传送控制信号（低电平）传送控制信号（低电平）1234567891011121314151617181920DAC083008310832CSAGNDD3D2D1D0DGNDXFERD4D5D6D7WR1WR2VREFIOUT2IOUT1RfbUCCILE片选信号引脚（低电平）片选信号引脚（低电平）输入锁存允许信号（高电平）输入锁存允许信号（高电平） 数字输入量数字输入量DAC电流输出电流输出反馈电阻反馈电阻参考电压输入参考电压输入供电电源供电电源模拟地模拟地数字地数字地构

18、成第一级输入锁存构成第一级输入锁存构成第二级输入锁存构成第二级输入锁存13.2 模拟量和数字量的转换第13章13.2.1 13.2.1 D/A转换转换器器25A/D转换器的转换过程转换器的转换过程数字量输出数字量输出ADC的数字的数字化编码电路化编码电路 CPS S采样保持电路采样保持电路采样展宽信号采样展宽信号输入模拟电压输入模拟电压Cui（t）uS（t）d0d1Dn-113.2 模拟量和数字量的转换第13章13.2.2 13.2.2 A/D转换转换器器26采样采样-保持电路保持电路O t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11tuiuouiuoCA1A2采样

19、脉冲采样脉冲开关驱开关驱动电路动电路 SuiuouC+ _+ _13.2 模拟量和数字量的转换第13章13.2.2 13.2.2 A/D转换转换器器27A/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标用输出二进制数的位数表示，位数越多，误差越小，转换精度越高。用输出二进制数的位数表示，位数越多，误差越小，转换精度越高。相对精度是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差。相对精度是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差。转换速度是指完成一次转换所需的时间。转换速度是指完成一次转换所需的时间。13.2 模拟量和数字量的转换第13章13.2.2 13.2.2 A/D转换转换器器282.逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器转换器输出数字量输出数字量 输入模拟电压输入模拟电压 顺序脉冲顺序脉冲发生器发生器逐次