【正文】 穩(wěn)態(tài)的時(shí)間是 由延時(shí)元件 R 和 C 的數(shù)值決定的： t t = 。 （ 2 ）集成化單穩(wěn)電路圖 11 是微分型單穩(wěn)電路，它用 2 個(gè)與非門交叉連接，門 1 輸出到門 2 是用微分電路耦合，門 2 輸出到門 1 是直接耦合，觸發(fā)脈沖加到門 1 的另一個(gè)輸入端 U I 。 脈沖電路的讀圖要點(diǎn) ② 從電路結(jié)構(gòu)上抓關(guān)鍵找異同。 ③ 脈沖電路中，脈沖的生成、變換和整形都和電容器的充、放電有關(guān)，電路的時(shí)間常數(shù)即 R 和 C 的數(shù)值對(duì)確定電路的性質(zhì)有極重要的意義，這一點(diǎn)尤為重要數(shù)字邏輯電路的用途和特點(diǎn)把它叫做數(shù)字電路是因?yàn)殡娐分袀鬟f的雖然也是脈沖，但這些脈沖是用來(lái)表示二進(jìn)制數(shù)碼的，例如用高電平表示“ 1 ”，低電平表示“ 0 ”。這種電路除了能進(jìn)行二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算外還能完 成邏輯運(yùn)算和具有邏輯推理能力，所以才把它叫做邏輯電路。 由于數(shù)字邏輯電路有易于集成、傳輸質(zhì)量高、有運(yùn)算和邏輯推理能力等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用于計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、通信、測(cè)量等領(lǐng)域。所以數(shù)字邏輯電路的第二個(gè)特點(diǎn)是我們主要關(guān)心它能完成什么樣的邏輯功能，較少考慮它的電氣參數(shù) 性能等問(wèn)題。 （ 1 ）門電路目前有大量集成化產(chǎn)品可供選用。 最基本的門電路有 3 種：非門、與門和或門。這種功能也叫邏輯乘，如果輸入是 A 、 B ，輸出寫成 P=A圖 1 是它們的圖形符號(hào)和真值表。它有兩個(gè)輸出端，一個(gè)是 Q 一個(gè)是 Q ，加有小圈的輸出端是 Q 端。 R D 和 S D 都帶小圓圈，表示要加上低電平才有效。 D 觸發(fā)器是受 CP 和 D 端雙重控制的， CP 加高電平 1 時(shí)，它的輸出和 D 的狀態(tài)相同。表中 Q n+1 表示加上觸發(fā)信號(hào)后變成的狀態(tài)， Qn 是原來(lái)的狀態(tài)。 J － K 觸發(fā)器是在 CP 脈沖的下陣沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的，所以在 CP 端畫一個(gè)小圓圈以示區(qū)別。有的 J—K 觸發(fā)器同時(shí)有好幾個(gè) J 端和 K 端， J 1 、 J 2 … 和 K 1 、 K 2 … 之間都是邏輯與的關(guān)系。有 10 個(gè)輸入端，用按鍵控制，平時(shí)按鍵懸空相當(dāng)于接高電平 1 。左側(cè)有 10 個(gè)輸入端，帶小圓圈表示要用低電平，右側(cè)有 4 個(gè)輸出端，從上到下按從低到高排列。 要把二進(jìn)制碼還原成十進(jìn)制數(shù)就要用譯碼器。輸出端帶小圓圈表示低電平有效。可見要把十進(jìn)制數(shù)用七段顯示管顯示出來(lái)還要經(jīng)過(guò)一次譯碼。寄存器和移位寄存器 4 個(gè) CP 端連在一起作為控制端，只有 CP=1 時(shí)它才接收和存貯數(shù)碼。這時(shí) CP 稱為移位脈沖。 先從 R D 端送低電平清零，使寄存器成 0000 狀態(tài)。計(jì)數(shù)器和分頻器它是一個(gè) 16 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)值是 1111 ，相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù) 15 。 ② 第 2 個(gè) CP 后沿，觸發(fā)器 C0 又翻轉(zhuǎn)成“ Q0=0 ， C1 翻轉(zhuǎn)成 Q1=1 ，計(jì)數(shù)器成 0010 。因?yàn)榫w振蕩器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度很高，所以得到的秒脈沖信號(hào)也是精確可靠的。 ③ 逐級(jí)分析輸出與輸入的邏輯關(guān)系，了解各部分的邏輯功能。 圖 11 是智力競(jìng)賽用的三路搶答器電路。裁判宣布競(jìng)賽結(jié)果后，再按一下 SA4 ，電路又進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。 例 2 彩燈追逐電路開始時(shí)按下 SA ，觸發(fā)器 C1 ～ C4 被置成 1000 ，彩燈 HL1 被點(diǎn)亮。只要增加觸發(fā)器可使燈數(shù)增加，改變 CP 的頻率可變化速度。 555 集成電路內(nèi)部有幾十個(gè)元器件，有分壓器、比較器、觸發(fā)器、輸出管和放電管等，電路比較復(fù)雜，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。 2 腳稱觸發(fā)端（），是下比較器的輸入。 5 腳稱控制電壓端（ V C ），可以用它改變上下觸發(fā)電平值。這個(gè)特殊的觸發(fā)器有兩個(gè)輸入端；閾值端（ TH ）可看成是置零端 R ，要求高電平；觸發(fā)端（ ）可看成是置位端 ，低電平有效。（ 2 ）兩個(gè)輸入端的觸發(fā)電平，也就是使它們翻轉(zhuǎn)的閾值電壓值也不同，當(dāng) V C 端不接控制電壓時(shí)，對(duì) TH （ R ）端來(lái)講， 2 /3 V DD 是高電平 1 ， 2 /3 V DD 是低電平 0 ；而對(duì) （ ） 端來(lái)講，＞ 1/ 3 V DD 是高電平 1 ，＜ 1 /3 V DD 是低電平 0 。雙極型的優(yōu)點(diǎn)是輸出功率大，驅(qū)動(dòng)電流達(dá) 200 毫安，其它指標(biāo)則不如 CMOS 型的。 此外還有一種 556 雙時(shí)基電路， 14 腳封裝，內(nèi)部包含有兩個(gè)相同的時(shí)基電路單元。下面分析它的工作：開關(guān)放開后，電源又向 C T 充電，經(jīng)時(shí)間 t d 后， C T 上電壓升到 2 /3 V DD 時(shí)，輸出又翻轉(zhuǎn)成 V =0 ，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。這個(gè)電路利用放電端使定時(shí)電容能快速放電。 ① 穩(wěn)態(tài)：通電后， R=1 ， =1 ，輸出 V o =0 ， DIS 端接地， C T 上電壓為 0 即 R=0 ，輸出仍保持 V o =0 ，這是它的穩(wěn)態(tài)。 ② 暫穩(wěn)態(tài)：輸入負(fù)脈沖后，輸入=0 ，輸出翻轉(zhuǎn)成 V o =1 ， DIS 端開路，電源通過(guò) R T 向 C T 充電，暫穩(wěn)態(tài)開始。555 雙穩(wěn)電路要注意的是兩個(gè)輸入端的電平要求和閾值電壓都不同，見圖 5 （ a ）。 把 555 電路的 6 、 2 端并接起來(lái)成為只有一個(gè)輸入端的觸發(fā)器，見圖 6 （ a ）。而當(dāng)輸入電壓從最高值下降時(shí)，要降到 1 /3 V DD 以后， V o 才翻轉(zhuǎn)成 1 。現(xiàn)在來(lái)看看它的振蕩工作原理：通電后電源經(jīng)內(nèi)部電阻、 V 0 端、 R f 向 C 充電，當(dāng) C 上電壓升到＞ 2 /3 V DD 時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn) V 0 =0 ，于是 C 上電荷通過(guò) R f 和 V 0 放電入地。脈沖頻率約為 f= ／ R f C 。 （ 2 ）間接反饋型無(wú)穩(wěn)這是目前使用最多的 555 振蕩電路。 這個(gè)電路在剛通電時(shí)， V 0 =1 ， DIS 端開路， C 的充電路徑是：電源 →R A →DIS→R B →C ，當(dāng) C 上電壓上升到＞ 2 /3 V DD 時(shí)， V 0 =1 ， DIS 端接地， C 放電， C 放電的路徑是： C→R B →DIS→ 地。 要想得到方波輸出，可以用圖 9 的電路。但對(duì)初學(xué)者來(lái)講，常見的電路也不過(guò)是上述幾種，因此在讀圖時(shí)，只要抓住關(guān)鍵，識(shí)別它們是不難的。 從電路結(jié)構(gòu)上分析，三類 555 電路的區(qū)別或者說(shuō)它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要在輸入端。 ①7 端懸空不用的一定是雙穩(wěn)電路。這類電路一般用作定時(shí)延時(shí)控制和檢測(cè)的用途。 （ 2 ） 6 、 2 端短接的這類電路常用作電子開關(guān)、告警、檢測(cè)和整形的用途。 ② 輸入端有電阻電容而 7 端懸空的，這時(shí)要看電阻電容的接法：（ a ） R 和 C 串聯(lián)接在電源和地之間的是單穩(wěn)電路， R 和 C 就是它的定時(shí)電阻和定時(shí)電容。 ③7 端也接在輸入端，成“ R A － 7 － R B － 6 、 2—C ”的形式的就是最常用的無(wú)穩(wěn)電路。 SB 放開后電源向 C1 充電，當(dāng) C1 上電壓升到 4 伏時(shí)，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，定時(shí)時(shí)間到，電路恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。圖中引腳號(hào)碼是 556 的引腳號(hào)碼。 圖中 R1 是光敏電阻，無(wú)光照時(shí)阻值為幾～幾十兆歐，所以 555a 的輸入相當(dāng)于 R=0 、 S=0 ，輸出 V 0 =1 ，三極管 VT 導(dǎo)通， VT 的集電極電壓只有 伏，加在 555b 的復(fù)位端（ MR ），使 555b 處于復(fù)位狀態(tài)，即無(wú)振蕩輸出。 當(dāng) R1 受光照后，阻值突然下降到只有幾～幾十千歐，于是 555a 的輸入電壓升到上閥值電壓以上，輸出翻轉(zhuǎn)成 V 0 =0 ， VT 截止， VT 集電極電壓升高， 555b 被解除復(fù)位狀態(tài)而振蕩，于是揚(yáng)聲器 BL 發(fā)聲告警。它使用 556 雙時(shí)基集成電路，有兩個(gè)獨(dú)立的 555 電路。 例 2 光電告警電路電路定時(shí)時(shí)間是可調(diào)的，大約是 1 秒～ 2 分鐘。 電路在通電后， C1 上電壓被充到 6 伏，輸出 V 0 =0 ，繼電器 KA 不吸動(dòng)，常開接點(diǎn)是打開的，曝光燈 HL 不亮。從圖看到，輸入端 6 、 2 并接在 RC 串聯(lián)電路中，所以這是一個(gè)單穩(wěn)電路， R1 和 RP 是定時(shí)電阻， C1 是定時(shí)電容。 例 1 相片曝光定時(shí)器下面的問(wèn)題就比較好辦了，例如定時(shí)時(shí)間、振蕩頻率等都可以按給出的公式進(jìn)行估算。 （ 3 ）如果控制電壓（ V c ）端接有直流電壓，則只是改變了上下兩個(gè)閥值電壓的數(shù)值，其它分析方法仍和上面的相同。這類電路可以有很多種變型：如省去 R A ，把 7 端接在 V 0 上；或者在 R B 兩端并聯(lián)二極管 VD 以獲得方波輸出，或者用電阻和電位器組成 R A 和 R B ，而且在 R A 和 R B 兩端并聯(lián)有二極管以獲得占空比可調(diào)的脈沖波等等。 ②7 、 6 端短接并接有電阻電容、取 2 端作輸入的一定是單穩(wěn)電路。這類電路一般都是作電子開關(guān)、控制和檢測(cè)電路的用途。 555 脈沖振蕩電路常被用作交流信號(hào)源，它的振蕩頻率范圍大致在零點(diǎn)幾赫到幾兆赫之間。 在這個(gè)電路的基礎(chǔ)上，在 R A 和 R B 回路內(nèi)增加電位器以及采用串聯(lián)或并聯(lián)二極管的方法可以得到占空比可調(diào)的脈沖振蕩電路。當(dāng) R A =R B 時(shí)， C 的充放電時(shí)間常數(shù)相等，輸出就得到方波。 t 1 = （ R A ＋ B B ） C 、 t 2 = B C ，脈沖頻率 f= ／（ R A ＋ 2R ） C電源又向 C 充電，不斷重復(fù)上述過(guò)程。 利用 555 施密特觸發(fā)器的回滯特性，在它的輸入端接電容 C ，再在輸出 V 0 與輸入之間接一個(gè)反饋電阻 R f ，就能組成直接反饋型多諧振蕩器，見圖 7 （ a ）。 無(wú)穩(wěn)電路有 2 個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，它不需要外觸發(fā)就能自動(dòng)從一種暫穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一種暫穩(wěn)態(tài)，它的輸出是一串矩形脈沖，所以它又稱為自激多諧振蕩器或脈沖振蕩器。由于它的輸入有兩個(gè)不同的閾值電壓，所以這種電路被用作電子開關(guān)，各種控制電路，波形變換和整形的用途。從曲線看到，當(dāng)輸入 V i =0 時(shí)輸出 V o =1 。這時(shí)內(nèi)部放電開關(guān)接通， DIS 端接地， C T 上電荷很快放到零，為下一次定時(shí)控制作準(zhǔn)備。電路的 2 端平時(shí)接高電平，當(dāng)輸入接低電平或輸入負(fù)脈沖時(shí)才啟動(dòng)電路。（ 2 ）脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn) 將 555 電路的 6 、 2 端并接起來(lái)接在 RC 定時(shí)電路上，在定時(shí)電容 C T 兩端接按鈕開關(guān) SB ，就成為人工啟動(dòng)型 555 單穩(wěn)電路，見圖 3 （ a ）。 555 單穩(wěn)電路單穩(wěn)電路有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。 555 集成電路有雙極型和 CMOS 型兩種。 經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化， 555 電路可以等效成一個(gè)觸發(fā)器，它的功能表見圖 2 （ b ）?？梢姼淖兛刂贫说目刂齐妷褐悼梢愿淖兩舷掠|發(fā)電平值。放電端（ DIS ）可看成由內(nèi)部的放電開關(guān)控制的一個(gè)接點(diǎn)，放電開關(guān)由觸發(fā)器的 Q 端控制： =1 時(shí) DIS 端接地； =0 時(shí) DIS 端懸空。 7 腳的放電端（ DIS ），它是內(nèi)部放電管的輸出，它也有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定的。 555 集成電路是 8 腳封裝，圖 1 （ a ）是雙列直插型封裝，按輸入輸出的排列可畫成圖 1 （ b ）。但是后來(lái)經(jīng)過(guò)開發(fā)，它除了作定時(shí)延時(shí)控制外，還可以用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制以及計(jì)量檢測(cè)等作用；還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn) 和脈沖調(diào)制電路，作為交流信號(hào)源以及完成電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等用途。第 2 個(gè) CP 脈沖點(diǎn)亮 HL3 ，第 3 個(gè)點(diǎn)亮 HL4 ，第 4 個(gè) CP 又把觸發(fā)器 C1 ～ C4 置成 1000 ，又點(diǎn)亮 HL1 。 競(jìng)賽開始，假定 1 號(hào)臺(tái)搶先按下 SA1 ，觸發(fā)器 C1 翻轉(zhuǎn)成 Q1=1 、 Q1=0 。這時(shí) Q1 ～ Q3 均為 1 ，搶答燈不亮；門 1 和門 2 輸出為 0 ，門 3 和門 4 組成的音頻振蕩器不振蕩，揚(yáng)聲器無(wú)聲。讀圖時(shí)要： ① 先大致了解電路的用途和性能。數(shù)字邏輯電路讀圖要點(diǎn)和舉例可見這個(gè)計(jì)數(shù)器確實(shí)能對(duì) CP 脈沖計(jì)數(shù)。 J—K 觸發(fā)器的特性表告訴我們：當(dāng) J=1 、 K=1 時(shí)來(lái)一個(gè) CP ，觸發(fā)器便翻轉(zhuǎn)一次。 能對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的部件叫計(jì)數(shù)器。 可見經(jīng)過(guò) 4 個(gè) CP ，寄存器就寄存了 4 位二進(jìn)制碼 1001 。第 1 個(gè) CP 后， 1 被打入第 1 個(gè)觸發(fā)器，寄存器成 0001 ；第 2 個(gè) CP 后， Qo 的 1 被移入 Q 1 ，新的 0 打入 D 1 ，成為 0010 ；第 3 個(gè) CP 后，成為 0100 ；第 4 個(gè) CP 后，成為 1001 。 圖 8 是一個(gè)能把數(shù)碼逐位左移的寄存器。 有移位功能的寄存器叫移位寄存器，它可以是左移的、右移的，也可是雙向移位的。如果要存貯二進(jìn)制碼 1001 ，只要把它們分別加到觸發(fā)器 D 端，當(dāng) CP 來(lái)到后 4 個(gè)觸發(fā)器從高到低分別被置成 1 、 0 、 0 、 1 ，并一直保持到下一次輸入數(shù)據(jù)之前。 能夠把二進(jìn)制數(shù)碼存貯起來(lái)的的部件叫數(shù)碼寄存器，簡(jiǎn)稱寄存器。譯碼器左側(cè)有 4 個(gè)二進(jìn)制碼的輸入端，右側(cè)有 7 個(gè)輸出可直接和數(shù)碼管相連。現(xiàn)以共陽(yáng)極發(fā)光二極管（ LED ）七段數(shù)碼顯示管為例，見圖 6 。圖 5 是一個(gè) 4 線 —10 線譯碼器。 如按下“ 7 ”鍵，則 B 門、 C 門、 D 門輸出為 1 ，整個(gè)輸出成 0111 。如果按下“ 1 ”鍵，與“ 1 ”鍵對(duì)應(yīng)的線被接地，等于輸入低電平 0 、于是門 D 輸出為 1 ，整個(gè)輸出成 0001 。一個(gè)十進(jìn)制數(shù)被表示成二進(jìn)制碼必須 4 位，常用的碼是使從低到高的每一位二進(jìn)制碼相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)的 1 、 2 、 4 、 8 ，這種碼稱為 8 － 4 － 2 － 1 碼或簡(jiǎn)稱 BCD 碼。 （ 1 ）編碼器反過(guò)來(lái)能把二進(jìn)制數(shù)碼還原成數(shù)字、字母的電路就稱為譯碼器。也有的時(shí)候?yàn)榱耸箞D更簡(jiǎn)潔，常常把 RD 和 S D