新阶梯波发生器电路

充电时间：
t PH
2 VCC VCC 3 0.7( R1 R2 )C ( R1 R2 )C ln 1 VCC VCC 3
放电时间
2 VCC VCC 3 0 .7 R 2 C t PL R2 C ln 1 VCC VCC 3
2
74HC161D_6V
4 VSS 0V
仿真图（模13）
多路模拟开关CD4053

CMOS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 。


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。
2.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，从参考电压端输入的
4位权电阻DAC
Q3 Q2 输 入 寄 Q1 存 器 Q0 D3 D2 D1 D0 S3 S2 S1 S0
2R
0
I3 I2 I∑ I1 I0
RF I UO
2R
2R 23 R
2
1
A
UR
图14-3 4位权电阻DAC
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。
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向电容C充电。当电容上电 vC=2/3Vcc时，阀值输入端⑥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


UR 3 2 1 0 4 D3 2 D2 2 D1 2 D0 2 2 R


由此可得出电阻网络的输出电流：
U R RF U O RF I O1 4 D3 2 3 D2 2 2 D1 21 D0 2 0 2 R


运算放大器输出的模拟电压UO为
U O RF I O1 U R RF 3 2 1 0 D 2 D 2 D 2 D 2 3 2 1 0 24 R
D/A转换器框图
参考电压源 UR 输 入 D … 寄 存 器 … 电阻 译码 电路 … 运算放 大电路 模拟 信号 A
模 拟 开 关
…
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 S3~S0 、权电阻网
络、基准电压源 UR 和运算放大器 A 等五部分组 成。
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。
UR UR UR UR I I 3 I 2 I1 I 0 D3 D2 D1 D0 R 2R 4R 8R U R D3 D2 D1 D0 U R 3 2 1 0 2 D 2 D 2 D 2 D0 3 2 1 0 1 2 3 3 R 2 2 2 2 2 R
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：


即将输入的数字量转换成了与之对 应的模拟输出量。
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
UR 3 10 2 1 0 U O 4 2 1 2 0 2 0 2 1 4 9 0.625(V ) 2 2
电流为。
图14-4
(LSB) D0 D1 D2 D3
(MSB)
IO1
RF I A UO
S0 2R I0
S1 2R I1 R C 2R R
S2 I2
S3 2R I3 2R IR UR
D
B
R
A
图14-4 倒T形电阻网络DAC
根据电流分流公式即可得出各 2R 支路的 电流分别为：
I O1
IR 3 2 1 0 4 D3 2 D2 2 D1 2 D0 2 2

振荡周期：T=tPH+tPL≈0.7(R1+2R2)C 振荡频率：f=1/T=
t PH
1 1.44 t PL ( R1 2 R2 )C



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由上分析可知： a）电路的振荡周期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。 b）改变R1、R2，即可改变占空系数 ，其值可在较大范围内调节。 c） 改变C的值，可单独改变周期，而 不影响占空系数。 另外，复位端④也可输入1个控制信号 。复位端④为低电平时，电路停振。
1 分辨率 n 2 1
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 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。
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
直流稳 压电路 脉冲发生 器电路 阶梯波形 成级电路 阶梯波放大 器电路
U
t
开关电路
第一节 由555构成多谐振荡器电路 分析

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。
VDD 5V U1
3 VSS 4 5 6 A B C D ENP ENT ~LOAD ~CLR CLK QA QB QC QD RCO 14 13 12 11 15
A
XSC1
G T
B
C
D
2
3
5 6 U2A 74HC00N_6V
VDD
7 10 9 1
1 V1 1kHz 5V
2
74HC161D_6V 4
第二节 计数器及多路模拟选通开 关

计数器74HC161介绍 引脚图 V CO Q
CC 0
Q1
13
Q2
12
Q3
11
CTT
10
LD
9
16
15
14
74LS161
1
2
3
4
5
6
7
8
CR
CP
D0
D1
D2
D3
CTp
GND
引出端功能符号


D0～D3 ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙并行数据输入端； Q0～Q3 ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙数据输出端； ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙异步清除输入端（低电平有效）； ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙同步并行置入控制端（低电平有效 ）； CP ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙时钟输入端（上升沿有效）； CTT,CTP ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙计数控制端； CO ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙进位输出端。


取RF=R/2，则
UR 3 R U O I RF I 4 2 D3 2 2 D2 21 D1 2 0 D0 2 2


对一个n为权电阻DAC则存在如下关 系：
U R n 1 U O n 2 Dn 1 2 n 2 Dn 2 21 D1 2 0 D0 2
A KD
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
D Dn1 2
n1
Dn2 2
n 2
D1 2 D0 2
1
0
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。
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LM324

LM324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（-）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。
VSS 0V
仿真波形
方法二（模13）
VDD 5V U1
3 VSS 4 5 6 A B C D ENP ENT ~LOAD ~CLR CLK QA QB QC QD RCO 14 13 12 11 15
A
XSC1
G T B C D
2
3
5 6 U2A 74HC00N_6V
VDD
7 10 9 1
1 V1 1kHz 5V


如果输入的是n位二进制数，则
U R RF UO 4 Dn 1 2 n 1 Dn 2 2 n 2 D1 21 D0 2 0 2 R


当取RF=R时，则上式为
UR U O 4 Dn 1 2 n 1 Dn 2 2 n 2 D1 21 D0 2 0 2


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。
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
逻辑功能表
输 入 输 出
CR
LD
CTP
CTT
CP
D0
D1
D2
D3
Q0
Q1
Q2
Q3
L H H H
× L H H
× × H L
× × H ×
× ↑ ↑ ×
× d0 × ×
× d1 × ×
× d2 × ×
× d3 × ×
L d0
L d1 计 保
L d2 数 持
L
d3
H
H
×
L
×
×
×
×
×
保
持
计数器应用电路（模12）
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


它是由上、下两个电压比较器、三个5kΩ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。 比较器 C1的同相输入端⑤接到由三个5 kΩ电阻组成的 分压网络的2/3Vcc处（⑤也称控制电压端），反相输入 端⑥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②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④，当复位端处干低电平时， 输出③为低电平。控制电压端⑤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O．01μF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100 ～200mA，能直接驱动小型电机、继电器和低阻抗扬声 器。