(整理)常用基本数字集成电路

常用基本数字集成电路应用设计

1常用基本数字集成电路概述

数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统。根据数字集成电路中包含的门电路或元、器件数量，可将数字集成电路分为小规模集成（SSI）电路、中规模集成MSI电路、大规模集成（LSI）电路、超大规模集成VLSI电路和特大规模集成（ULSI）电路。小规模集成电路包含的门电路在10个以内，或元器件数不超过100个；中规模集成电路包含的门电路在10～100个之间，或元器件数在100～1000个之间；大规模集成电路包含的门电路在100个以上，或元器件数在10～10个之间；超大规模集成电路包含的门电路在1万个以上，或元器件数在10～10之间；特大规模集成电路的元器件数在10～10之间。

2 门电路构成的多谐振荡器的基本原理

非门作为一个开关倒相器件，可用以构成各种脉冲波形的产生电路。电路的基本工作原理是利用电容器的充放电，当输入电压达到与非门的阈值电压V T时，门的输出状态即发生变化。因此，电路输出的脉冲波形参数直接取决于电路中阻容元件的数值。

2.1不对称多谐振荡器

非对称型多谐振荡器的输出波形是不对称的，当用TTL与非门组成时，输出脉冲宽度 tw1=RC, tw2=1.2RC, T=2.2RC

调节R和C值，可改变输出信号的振荡频率，通常用改变C实现输出频

率的粗调，改变电位器R实现输出频率的细调。

2.1.2对称型多谐振荡器

电路完全对称，电容器的充放电时间常数相同, 故输出为对称的方波。

改变R和C的值，可以改变输出振荡频率。非门3用于输出波形整形。

一般取R≤1KΩ,当R1＝R2=1KΩ，C1=C2＝100pf～100µf时，f可在几Hz～

MHz 变化。脉冲宽度tw1＝tw2＝0.7RC，T＝1.4RC.

2.1.3门电路多谐振荡器仿真

图3非门内部电路

图4不对称多谐振荡器

图5对称多谐振器

3 555定时器构成的多谐振荡器

3.1 555定时器

(1)基本原理及其组成

由电阻分压器、电压比较器、基本RS 触发器、输出缓冲反相器、集电极开路输出三极管组成。其内部结构如图（A）及管脚排列如图（B）所示。

3.2用555定时器组成多谐振荡器

工作原理：

1）电路第一暂态，输出为1。电容充电，电路转换到第二暂态,输出为0

2）电路第二暂稳态，电容放电，电路转换到第一暂态。

图5用555定时器组成多谐振荡器的原理图

工作波形与振荡频率计算：

t PL =R 2C 1n2≈0.7R 2C

t pH = (R 1+R 2)C 1n2≈0.7(R 1+R 2)C

3.3用555定时器组成占空比可的调多谐振荡器

t pH = R A C 1n2≈0.7R A C t PL =R B C 1n2≈0.7R B C

PL PH 121 1.43

(2)f t t R R C

=≈

++

CC

v μF

R R

v V 2 3 V 1 3 v

R A

R B

O

μ F

C

)R R (.t t f B +≈

+=

A pL pH

43

11

3.4 555振荡器仿真

555芯片构成的如图9所示。输出脉冲波的高电平持续时间TW 1=0.7（R 1+R 2）C 1

.

图9 555多谐振荡器

555多谐振荡器电路的仿真结果：

%(%)q 100A

⨯+=B

A R R

R

4 N进制计数器

（1）计数器概述

计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。计数器可以用来显示产品的工作状态，一般来说主要是用来表示产品已经完成了多少份的折页配页工作。它主要的指标在于计数器的位数，常见的有3位和4位的。很显然，3位数的计数器最大可以显示到999，4位数的最大可以显示到9999。

（2）计数器原理分析与设计参数计算

计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，

同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS 触发器、T 触发器、D 触发器及JK 触发器等。计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等

计数器按计数进制不同，可分为二进制计数器、十进制计数器、其他进制计数器和可变进制计数器，若按计数单元中各触发器所接收计数脉冲和翻转顺序或计数功能来划分，则有异步计数器和同步计数器两大类，以及加法计数器、减法计数器、加/减计数器等，如按预置和清除方式来分，则有并行预置、直接预置、异步清除和同步清除等差别，按权码来分，则有“8421”码，“5421”码、余“3”码等计数器，按集成度来分，有单、双位计数器等等，其最基本的分类如下：

计数器的种类⎪⎪

⎪⎪

⎪

⎪⎩

⎪⎪⎪⎪

⎪⎪

⎨⎧

⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎩⎪

⎨⎧⎩⎨

⎧进制计数器十进制计数器

二进制计数器进制可逆计数器

减法计数器加法计数器功能异步计数器同步计数器结构N 、、、321

1、用D 触发器构成异步二进制加/减计数器

图3.8.1是用四只D 触发器构成的四位二进制异步加法计数器，它的连接特点是将每只D 触发器接成T'触发器，再由低位触发器的Q 端和高一位的CP 端相连接。

图3.8.1四位二进制异步加法计数器