2 4简单的实用电路

发布 2023-08-05 11:00:25 阅读 5005

1、 ttl型和cmos型集成电路在电气特性方面的差别。

数字集成电路有ttl与cmos两种类型,例如集成与、或、非门也有ttl与cmos两种类型,ttl主要由npn型晶体管构成,cmos主要由场效应管构成,由于使用器件不同,决定了这两种集成电路的结构和电气性能有很大不同,使用时,理解它们的特性非常重要。

由于ttl型和cmos型集成电路的最大额定电源电压、逻辑电平、延迟时间等参数都有较大的差别,所以ttl型和cmos型集成电路不能混合使用。

虽然ttl型和cmos型集成电路在电气特性方面有较大差别,但相同功能电路的逻辑关系是相同的,不影响对电路的逻辑分析。

2、 用数字集成电路安装简单的实用电路。

用数字集成电路构成简单实用电路,是数字集成电路应用和构成较复杂组合数字电路的基础。学生通过电路安装,可以认识和熟悉电子元器件,初步掌握焊接、安装技巧,体验成功的快乐,培养对电子技术的兴趣。在教学时可选用与、或、非、与非、或非等集成门构成多谐振荡电路,利用多谐振荡器搭接电子门铃、报警器等简单、有趣电路,有兴趣的学生除了学会安装多谐振荡器外,还可了解多谐振荡器频率的计算方法,以便调节频率、改变音调。

产生脉冲信号是数字集成电路的典型应用之一,脉冲信号既可作为数字系统的时钟脉冲,也可构成有趣的声响电路。在教学时可选用集成门电路构成多谐振荡电路,利用多谐振荡器搭接电子门铃等简单、有趣电路,有兴趣的学生除了学会安装多谐振荡器外,还可了解多谐振荡器频率的计算方法,以便调节频率、改变门铃声音。

多谐振荡器是一种自激振荡器,通电后能自动产生连续的矩形波脉冲,由于矩形波中除基波频率外,还含有丰富的高次谐波分量,所以矩形波振荡器又加多谐振荡器。用不同方法构成多谐振荡器,目的是使学生掌握多种设计方案,以便试验、比较、选择。

例2 cmos门电路构成非对称式多谐振荡器试验。

用多谐振荡器构成天亮叫醒电路如图9.7所示。

(1)元器件作用:ic采用cd4011型cmos四2输入与非门,与非门u1的输出与输入之间接有反馈电阻r1,它工作在电压传输特性的转折区,把它的输出电压直接接到u2的输入端作为u2的静态偏置电压,就能使u2也工作在电压传输特性的转折区,其输出经电容c1反馈到u1的输入端构成正反馈回路,b是蜂鸣器,rg 选用硫化镉光敏电阻mg41—23,其暗电阻≥5mω、亮电阻≤5kω。

(2)工作原理:

天黑时,因rg≥5mω,uk=“0”,振荡器不起振,蜂鸣器b不叫;

天亮时,因rg≤5kω,uk=“1”,如果有一点小的干扰,就会在u1与u2之间引起自激振荡,使电路在两个暂稳态中转换,于是电路不停地振荡。由理论推导可知,电路的振荡周期为:t≈1.

4r1c1(适用ttl电路)。

(3)试验:

① 可调节w的电阻值,调节叫醒信号报警时的天亮程度;

② 可改变r1、c1的值,改变振荡频率,改变蜂鸣器的声音。

图 9.7 非对称式多谐振荡器天亮报警电路。

例3 cmos门电路构成对称式多谐振荡器试验。

图 9.8 对称式多谐振荡器电路。

对称式多谐振荡器电路如图9.8所示,它由两个与非门和—对rc定时元件组成,其中r1=r2=r,c1=c2=c,b是蜂鸣器,s是控制端。当s接5v电源时,振荡器振荡;s接地时,振荡器停振。

接通电源后,与非门u1和u2因输出与输入之间接有反馈电阻r1和r2,工作在电压传输特性的转折区,u1、c1、u2、c2构成正反馈回路,如果有一点小的干扰,就会引起自激振荡,使电路在两个暂稳态中转换,于是电路不停地振荡。由理论推导可知,电路的振荡周期为:t≈1.

4rc(适用ttl电路)。

在作试验时,r、c可选用不同的值进行试验,用示波器观察输出波形的变化,听蜂鸣器发出不同的声音。

5、数字电路简单的组合设计和制作试验。

数字电路的组合设计要建立在简单数字集成电路安装的基础之上,是对简单数字集成电路的组合应用。可将两个不同频率的多谐振荡器进行组合,用较高频信号对较低频信号进行调制,合成一个新的信号,并由此制作一个发出变调声音的报警器,这就是常见的数字电路组合设计。

例4 可变调的天亮叫醒电路。

将例2和例3电路进行组合设计,将例2电路u2的输出直接接到例3电路的控制端s,电路如图9.9所示。u1和u2组成第一级振荡器产生较低频率,u3和u4组成第二级振荡器产生较高频率,让u1、u2产生的较低频率振荡控制u3、u4振荡器的工作,这样合成一个新的信号,就是较高频率信号对较低频率信号的调制。

工作原理:1)天黑时,因rg≥5mω,uk=“0”,u1、u2振荡器不起振,控制端s为低电平,振荡器u3、u4也不工作;

2)天亮时,因rg≤5kω,uk=“1”,如果有一点小的干扰,u1、u2产生自激振荡:从s端输出周期性脉冲信号:

输出脉冲信号高电平时:s=“1”,u3、u4振荡器起振,输出较高频率信号;

输出脉冲信号低电平时:s=“0”,u3、u4振荡器暂停工作,无信号输出。

其输出信号v0的波形如图9.10所示,t1为u1、u2振荡器产生的振荡周期,t2为u3、u4振荡器产生的振荡周期。

图 9.9 可变调天亮报警电路。

图 9.10 组合电路输出调制信号。

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