数字集成电路及应用.pptx
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1、14 二月 202311.TTL数字集成电路(1)74系列(2)74H系列(3)74S系列(4)74LS系列(5)74ALS系列(6)74AS系列(7)74F系列 TTL是晶体管输入-晶体管输出的逻辑电路,它由NPN或PNP型晶体管组成。第1页/共86页14 二月 202322.CMOS数字集成电路(1)标准型4000B/4500B系列(2)74HC系列(3)74AC系列 电压范围宽(318V)、功耗小、速度较低、品种多、价格低廉。是高速CMOS标准逻辑电路系列,在保持低功耗的前提下,具有与74LS系列同等的工作速度。具有与74AS系列同等的工作速度和CMOS集成电路固有的低功耗及电源电压宽等
2、特点。CMOS数字集成电路是由P沟道增强型MOS管和N沟道增强型MOS管,按照互补对称形式连接起来的。第2页/共86页14 二月 202331.TTL电路的一般特性 数字集成电路的一般特性(1)电源电压范围(2)频率特性(3)TTL电路的电压输出特性 TTL电路的工作电源电压范围很窄。S、LS、F系列为5.05%;AS、ALS系列为5.010%TTL电路的工作频率比4000系列的高。当工作电压为+5V时,输出高电平大于2.4V,输入高电平大于2.0V;输出低电平小于0.4V,输入低电平小于0.8V。第3页/共86页14 二月 20234标准TTL电路为16mA;LS-TTL电路为8mA;S-T
3、TL电路为20mA;ALS-TTL电路为8mA;AS-TTL电路为20mA。标准TTL电路为40;LS-TTL电路为20;S-TTL电路为50;ALS-TTL电路为20;AS-TTL电路为50。(4)最小输出驱动电流(5)扇出能力 对于同一功能编号的各系列TTL集成电路,它们的引脚排列与逻辑功能完全相同,但是它们在电路的速度和功耗方面存在着明显的差别。第4页/共86页14 二月 202352.CMOS系列集成电路的一般特性(1)电源电压范围(2)功耗(3)输入阻抗(4)抗干扰能力 电源电压范围为318V。74HC系列约在26伏。当电源电压VDD=5V时,CMOS电路的静态功耗分别是:门电路类为
4、2.55 W;缓冲器和触发器类为520uW;中规模集成电路类为25100 W。CMOS电路的输入阻抗取决于输入端保护二极管的漏电流,因此输入阻抗极高,可达1081011以上。因为它们的电源电压允许范围大,因此它们输出高低电平摆幅也大,抗干扰能力就强。第5页/共86页14 二月 20236(5)逻辑摆幅(6)扇出能力(7)抗辐射能力(8)CMOS集成电路的制造 输出的逻辑高电平“1”非常接近电源电压VDD,逻辑低电平“0”接近电源VSS。在低频工作时,一个输出端可驱动50个以上CMOS器件。CMOS管是多数载流子受控导电器件,射线辐射对多数载流子浓度影响不大。CMOS集成电路的制造工艺比TTL集
5、成电路的制造工艺简单,占用硅片面积小,适合于制造大规模和超大规模集成电路。第6页/共86页14 二月 202371.不允许在超过极限参数的条件下工作。电路在超过极限参数的条件下工作,就可能工作不正常,且容易引起损坏。使用数字集成电路的注意事项2.电源的电压的极性千万不能接反。3.CMOS电路要求输入信号幅度不能超过VDDVSS。4.对多余输入端的处理。对CMOS电路,多余的输入端不能悬空;对TTL电路,对多余的输入端允许悬空。5.多余的输出端,应该悬空处理,决不允许直接接到VDD或VSS。第7页/共86页14 二月 202386.由于CMOS电路输入阻抗高,容易受静电感应发生击穿,除电路内部设
6、置保护电路外,在使用和存放时应注意静电屏蔽。7.多型号的数字电路它们之间可以直接互换使用,但有些引脚功能、封装形式相同的IC,电参数有一定差别,互换时应注意。8.注意设计工艺,增强抗干扰措施。在设计印刷线路板时,应避免引线过长,要把电源线设计得宽一些,地线要进行大面积接地,这样可减少接地噪声干扰。在CMOS逻辑系统设计中,应尽量减少电容负载。第8页/共86页14 二月 20239集成逻辑门电路及应用(1)常用逻辑门电路图形符号 9.2 集成门电路和中规模组合逻辑电路 1.集成逻辑门电路 1)与非门AB&2)或非门AB1第9页/共86页14 二月 2023103)与门4)或门AB&AB15)非门
7、6)与或非门AB&CD1A1第10页/共86页14 二月 2023117)异或门AB=1(2)反相器与缓冲器 74LS04、CD4069管脚排列图14VCC131211986A76543216Y 5A5Y 4A4Y1A1Y 2A 2Y3A 3Y GND11111174LS041014VDD13121110986A76543216Y 5A 5Y 4A 4Y1A1Y 2A 2Y 3A 3Y VSS111111CD4069第11页/共86页14 二月 202312(3)与门和与非门VCC4B76543214A 4Y 3B 3A 3Y1A1B 1Y 2A 2B 2Y GND&74LS00&14 131
8、2111098VCC4B 4A 4Y 3B 3A 3Y1A1B 1Y 2A 2B 2Y GND&74LS08&1413 12111098765432114 13121110982D 2C NC 2B 2A 2Y1A1B NC 1C 1D 1Y GND74LS20&VCC76543211A1B 1Y 2Y 2A 2B VSS&CD4011&VDD4B 4A 4Y 3Y 3B3A7654321141312111098第12页/共86页14 二月 2023132.集成门电路的应用(1)定时灯光提醒器R125k+RP510kR21kR31kVD1绿VD2红C3300F关开3V123411IC-1IC-
9、2第13页/共86页14 二月 2023142.集成门电路的应用(2)定时声音提醒器R133k234+6VSA1BLC1 RP4.7M1000FR25.1kC20.1FVT19013R31kSA21234610958121371114IC1-1IC1-2IC1-3IC1-41第14页/共86页14 二月 2023152.集成门电路的应用(3)双音门铃电路220VSA1TVD1VD4+6VIC1-1IC1-2IC1-3IC2-1 IC2-2IC2-3IC2-4R136.9k&VD5VD6VT111112345612568910121311390134BLIC1:CD4069IC2:CD4011V
10、D1VD6:IN44148C122FR324kC40.047FC30.1FR25.3kC2220F第15页/共86页14 二月 202316中规模组合逻辑电路 1.编码器编码:用文字、符号或者数字表示特定对象的过程(用二进制代码表示不同事物)。分类:二进制编码器2nn二十进制编码器104或普通编码器优先编码器第16页/共86页14 二月 202317(1)二进制编码器用 n 位二进制代码对 N=2n 个信号进行编码的电路。3 位二进制编码器(8 线-3 线)编码表输入输出 I0 I7 是一组互相排斥的输入变量,任何时刻只能有一个端输入有效信号。输 入 输 出0 0 00 0 10 1 00 1
11、 11 0 01 0 11 1 01 1 1Y2 Y1 Y0I0I1I2I3I4I5I6I73 位二进制编码器I0I1I6I7Y2Y1Y0I2I4I5I3第17页/共86页14 二月 202318函数式逻辑图 用或门实现 用与非门实现Y0 Y1 Y2111I7 I6 I5 I4 I3I2 I1I0&Y0 Y1 Y2第18页/共86页14 二月 202319二十进制编码器是将十进制的十个数码0 9编成对应的二进制代码的电路。几种常用编码二-十进制编码8421 码、余 3 码、2421 码、5211 码、余 3 循环码、右移循环码循环码(反射码或格雷码)ISO码、ANSCII(ASCII)码(2)
12、二十进制编码器 其他编码第19页/共86页14 二月 2023208421BCD码编码器的真值表 输 入输 出Y3 Y2 Y1 Y0I0I1I2I3I4I5I6I7I8I90 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1第20页/共86页14 二月 202321优先编码:允许几个信号同时输入,但只对优先级别最高的进行编码。(3)优先编码器74LS148 输出使能端 YS74LS148:输入低电平有效低电平有效8个信号输入端 I0 I7,优先顺序 I7 I0输入使能端 ST优先编码工作状态标志端 YES3
13、个二进制码输出端 Y2 Y1 Y0第21页/共86页14 二月 202322输 入 输 出 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1优先编码器74LS14874LS148功能表 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 10 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 0 1第22页/共86页14 二月 202323VCCGNDY
14、S1234567816151413121110974148I4I5I6I7STY1Y2YESI3I2I1I0Y0优先编码器74LS14874LS148电路及引脚&111111Y0Y1Y2111111111YSYESI0I1I2I3I5I6I7I4ST&第23页/共86页14 二月 2023242.集成译码器译码是编码的逆过程,是将具有特定含义的一组代码“翻译”出它的原意。&111111&1A0A1A2S2S3Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7S1VCCS1A0A11234567816151413121110974LS138A2GNDS2S3Y7Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6(1)3线8线译码器74
15、LS138第24页/共86页14 二月 20232574LS138的真值表 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1
16、1 1 1 1 1 1 1 0 输 入输 出第25页/共86页14 二月 202326半导体显示(LED)液晶显示(LCD)共阳极每字段是一只发光二极管(2)数码显示器数码显示器aebcfgdabcdefgR+5 VYaA3A2A1A0+VCC+VCC显示显示译码器译码器共阳共阳YbYcYdYeYfYg00000000001000100101001111001001000110100010101100000110100110001001000100000 低电平驱动011100011111000000000010010000100第26页/共86页14 二月 202327共阴极abcdefgR
17、+5 VYaA3A2A1A0+VCC显示显示译码器译码器共阴共阴YbYcYdYeYfYg 高电平驱动00001111110000100100110000110110100110100010101100111100010011111001011001110110111011111111000011111111111011aebcfgd第27页/共86页14 二月 202328(3)七段显示译码器74LS247 是把8421BCD码译成对应于数码管的七个字段信号,驱动数码管,显示出相应的十进制数码。输入信号 A3,A2,A1,A0输出信号控制端,VCCA1A2A3A0GND123456781615
18、1413121110974LS247gLTBIRBIfedcba第28页/共86页14 二月 20232974LS247功能表 输 入 输 出 显示 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 8 全灭 灭零 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 2 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 3 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 4 1 1 0 1 0 1 0
19、 1 0 0 1 0 0 5 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 6 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 7 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 8 9 第29页/共86页14 二月 20233074LS247和共阳极TLRO5O1HRA数码管连接图+5V+5Va a c cd d f fg gA A1 1A A2 2A A3 3A A0 01 12 23 34 45 56 67 71515141413131212111110109 974LS24774LS2478 8GNDGND3007300
20、7V VCC CC LT RBI BILT RBI BI1616b b e e第30页/共86页14 二月 2023313.数字编译码电路MC145030MC145030是一种编译码合为一体的单片集成电路。(1)各管脚的功能 1脚9脚:是地址信号输入端 10脚:是编码使能端,上升沿有效 11脚:为编译码状态指示信号输出端,编码时为高电平,译码和空闲时为低电平 A8A1A2A3A4A5A6A0A7OSC1OSC2OSC3VSSEODOVDDDR123456781615141312111817MC1450309101920DISTEND第31页/共86页14 二月 20233212脚:为译码信号输
21、入端,外部数据信号由该脚输入 13脚:译码复位端,当该脚为高电平时,使15脚强制复位,输出低电平 17脚:为电源负端,通常接地 15脚:为译码信号输出端 16脚:输出编码脉冲 14脚:为电源端,电源范围26V18、19、20脚:外接电阻和电容,组成振荡器,为芯片提供工作时钟。第32页/共86页14 二月 202333芯片的工作时钟与外接电阻R1、R2和电容C数值有关。(2)MC145030应用电路电路可组成应答式多路报警系统。MC145030MC14503011151216141115121614VDDE0DISTA01A13A24A35A46A57A68A82A79+V+VENVSSDR+V
22、201918101317134567829ENVSSDR+V101317OSC1OSC3OSC2201918OSC1OSC3OSC2编码开关.同上1612同上1612R1R2CR1R2C可选择直线连线可以是红外超声射频等载体A0A1A2A3A4A5A6A8A7E0DIST第33页/共86页14 二月 2023344.数据选择器 在多路数据传送过程中,能够根据需要将其中一路挑选出来作为输出的电路。A2 A1 A0 Y W 1 0 1 0 0 0 0 D0 0 0 0 1 D1 0 0 1 0 D2 0 0 1 1 D3 0 1 0 0 D4 0 1 0 1 D5 0 1 1 0 D6 0 1 1
23、 1 D7 74LS151的功能 地址输入端A2 A1 A0,可选择D0D7 8个数据。输入使能端 低电平有效。输出端 Y、W。第34页/共86页14 二月 20233574LS151逻辑图和引脚图&11111111D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2WY1G1234567816151413121110974LS151GNDVCCD0D1D2D3YWGD4D5D6D7A0A1A2第35页/共86页14 二月 202336集成触发器和锁存器基本要求1.有两个稳定的状态(0、1),以表示存储内容;2.能够接收、保存和输出信号。现态和次态1.现态:触发器接收输入信号之前的状态。2.次态:触发
24、器接收输入信号之后的状态。分类1.按电路结构和工作特点:基本、同步、主从和边沿。2.按逻辑功能分:RS、JK、D 和 T(T )。3.其他:TTL 和 CMOS,分立和集成。9.3 中规模时序逻辑集成电路第36页/共86页14 二月 2023371.JK触发器(1)JK触发器符号及功能 JK触发器的状态表 J K Qn Qn+1 输出输入0 0 0 00 0 1 10 1 0 00 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 01110JK触发器的特性方程 1JC11KQQJCPK第37页/共86页14 二月 202338(2)双JK触发器74LS76 74LS76是有预置和清零功
25、能的双JK触发器 JK触发器的状态表 输入输入输出输出CPJK101 0010 1001*1*110011101 011010 11111111只有在CP脉冲下降沿到来时,根据J、K端的取值决定触发器的状态。如无CP脉冲下降沿到来,无论有无输入数据信号,触发器保持原状态不变。1K1Q1QGND2K2Q2Q2J1CP1SD1RD1JVCC2CP2SD2RD1234567816151413121110974LS76第38页/共86页14 二月 2023392.D触发器(1)D触发器符号及功能D触发器的特性方程:Qn+1=DD触发器的状态表 D Qn+1 输出输入00111DC1QQDCP第39页/
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