第10单元 555集成电路及模数转换电路

电子技术基础与技能（通信类）人民邮电出版社第10单元555集成电路及模数转换电路知识目标：了解555定时器的功能及典型应用。了解单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器的概念及基本应用。理解数模与模数转换器的概念、指标。了解数模与模数转换器的电路工作原理及应用。技能目标：能用555定时器构成单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器。掌握数模与模数转换器的使用常识。555集成电路及用用1模数与数模转换电路2第1节555集成电路及应用一、555集成电路的组成及功能二、单稳态触发器三、多谐振荡器四、施密特触发器一、555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）4部分组成。555定时器共有8个引脚，分别为：（1）GND接地端；（2）

为低电平触发端；（3）OUT为输出端；（4）

为复位端，低电平有效；（5）CO为控制端；（6）TH为阈值输入端；（7）D为放电端；（8）VCC

为电源端，电压范围为4.5～16V。2．基本功能二、单稳态触发器1．单稳态触发电路特性及应用

单稳态触发电路有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。暂态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲信号无关。由于单稳态触发电路具有这些特点，它被广泛应用于整形、延时及定时等电路。2．555定时器构成单稳态触发电路（1）电路结构（2）工作原理暂稳状态持续的时间又称输出脉冲宽度，用tW

表示。它由电路中电容C两端的电压来决定，可以推导出tW≈1.1RC三、多谐振荡器1．多谐振荡器的特点及应用多谐振荡器是一种自激振荡器，它具有两个暂稳态，在接通电源后，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，是数字系统中重要的硬件组成部分。2．555定时器构成多谐振荡器（1）电路的结构。（2）多谐振荡器的工作原理。充电时间t1

和放电时间t2

为t1≈0.7(R1+R2)C

t2≈0.7R2C多谐振荡器的振荡周期TT=t1+t2≈0.7(R1+2R2)C电路的振荡频率f输出波形占空比q定义：q=t1/T，即脉冲宽度与脉冲周期之比，称为占空比。四、施密特触发器1．施密特触发器的特点及应用（1）在输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入转换电平不同，即具有不同的阈值电压。说明电路有滞回电压传输特性，如图10.8所示。图10.8中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。回差电压越大，施密特触发器的抗干扰性越强，但施密特触发器的灵敏度也会相应降低。（2）电路状态转换时，输出电压变化很快，具有陡峭的跳变沿。2．555定时器构成施密特触发器。（1）电路结构。（2）工作原理若在控制端5外接控制电压US，则UT+=US，第2节模数与数模转换电路把模拟信号转换成数字信的过程称为模数转换，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称为数模转换，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。如图10.12所示为A/D、D/A转换应用示意图。一、数模转换器二、模数转换器一、数模转换器1．数模转换器的基本原理数模转换器是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。D0

～Dn-1是输入的n位二进制数，Uo

是与输入二进制数成比例的输出电压。图中Uo、D、VREF

三者之间关系可用数学表达式表示为：U=KDVREF。式中K为比例系数。不同的数模转换器有各自对应的K。2．集成数模转换器简介（1）DAC0808的引脚功能。D7

～D0为8位数字输入端，D7为最高位，D0

为最低位。Io是求和电流输出端。+VREF

和-VREF

接基准电流发生电路中运算放大器的反相输入端和同相输入端，COMP供外接补偿电容之用。VCC

和-VEE

为正、负电源输入端，分别为+5V和-15V。（2）DAC0808的典型应用。3．数模转换器的主要技术指标（1）转换精度。①分辨率分辨率是指数模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位的数模转换器，分辨率可表示为n（数模转换的位数）越大，分辨率越小，转换精度越高。②转换误差转换误差是指数模转换器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数模转换器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。它是反映数模转换器工作速度的指标，转换时间越小，工作速度越高。二、模数转换器1．模数转换的基本原理模数转换是将模拟信号转换为数字信号。而其输入的模拟电流或电压一般是由传感器输送的，如图10.16所示。如图10.16所示是模数转换器的输入、输出关系框图。转换过程通常包括取样、保持、量化和编码4个过程。2．集成模数转换器件简介（1）ADC0809的引脚功能IN0

～IN7

为8路单端模拟输入电压的输入端；A2

～A0

为模拟输入通道的地址选择线，A2为最高位，A0为最低位，用来选通8路输入；ALE为地址锁存允许信号，高电平有效，当ALE=1时，将地址信号有效锁存，并经译码器选中其中一个通道；D0

～D7

为转换器的数码输出线，D7为高位，D0为低位；START为启动脉冲信号输入端，当需启动模数转换过程时，在此端加一个正脉冲，脉冲的上升沿将所有的内部寄存器清零，下降沿时开始模数转换过程；CP为时钟脉冲输入端；EOC为转换结束信号，转换结束时为高电平有效，转换开始时为低电平；VREF(＋)、VREF(－)

为基准电压的正、负极输入端。一般VREF(＋)

接+5V，VREF(－)

接地。（2）ADC0809典型应用不同的模拟量转变成了与之对应的数字量。当模拟量之间的差别太小时，数字量是分辨不出来的。3．模数转换器的主要技术指标（1）分辨率

模数转换器的分辨率是指模数转换器对输