【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 無源停電報(bào)警器 9 第三章 電路集成塊和集 成芯片基本功能介紹 本章主要介紹無源停電報(bào)警器電路所用到的集成塊，下面的小結(jié)就是對(duì)它們的外部、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、所能實(shí)現(xiàn)的功能原理進(jìn)行相關(guān)分析。集成塊有： 2 輸入端四與非門 CD4011集成電路 和 4N25 型光電耦合器 。 二輸入端四與非門 CD4011 集成電路 CD4011 為二輸入正向邏輯與非門。 CD4011 提供了 14引線 多層陶瓷雙列直插（ D）、塑料雙列直插（ P）和陶瓷片載體（ C）等封裝。 1. 電路結(jié)構(gòu) (1) CD4011 的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)圖和管腳排列圖 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 管腳排列圖 圖 31 CD4011 內(nèi)外結(jié)構(gòu)圖 (2) 組成 CD4011 集成電路 有四個(gè)與非門集成，即單獨(dú)的 4個(gè)與非門。引腳 引腳 2是與非門的輸入端，引腳 3是輸出端；引腳 引腳 6是與非門的輸入端，引腳 4是輸出端；引腳 引腳 9是與非門的輸入端，引腳 10是輸出端；引腳 1引腳 13 是與非門的輸無源停電報(bào)警器 10 入端，引腳 11是輸出端。關(guān)于邏輯門中的與非門是經(jīng)常被應(yīng)用的，是較為基礎(chǔ)的邏輯門。 表 31與非門 邏輯真 值表 與非門的特殊作用： 與非門的輸出端串接上由電容 C 和電阻 R 組成的反饋網(wǎng)絡(luò)，把輸出信號(hào)通過反饋網(wǎng)絡(luò)反饋到與非門的輸入端，這樣可以形成自激 振蕩，組成振蕩器應(yīng)用與此電路。 (3) TTL 與非門 圖為五管 TTL與非門典型電路圖。它可以分為三部分： 輸入極、中間極（放大區(qū)）、輸出極三部分 圖 32 TTL 與非門電路圖 a: 輸入級(jí)：它由多發(fā)射極晶體管 T1和基極電組 R1組成 ,它實(shí)現(xiàn)了輸入變量 A、 B、 C的與運(yùn)算。 b: 中間級(jí)：中間級(jí)由 T R2和 R3組成，是一個(gè)倒相器，從 T2的集電極 C2和發(fā)射極E2上可以分別獲得兩個(gè)相位相反的電壓信號(hào)，用以供給輸出級(jí)使用。 A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 無源停電報(bào)警器 11 c: 輸出級(jí)：它 是由 T T T6和電組 R R5組成。其中 T T4二管構(gòu)成復(fù)合管，由于復(fù)合管 T T4的基極信號(hào)為 C2， 光電耦合器 4N25 光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。 在光電耦合器輸入端加電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而 產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。 1. 芯片 結(jié)構(gòu) (1) 4N25 內(nèi)部 結(jié)構(gòu)圖和管腳排列圖 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 外部引腳圖 圖 33 4N25 光電耦合器內(nèi)外結(jié)構(gòu)圖 內(nèi)部是一個(gè)發(fā)光二極管與光敏三極管的組合封裝而成，外部為六引腳的集成電路。 它采用雙列直插式 6腳塑封包裝，其中 6腳為空腳，只用其 2和 5四腳，其中 4腳為接地腳（ GND）。 (2)組成 光電耦合器的主要結(jié)構(gòu)是把發(fā)光器件和光接收器件組裝在一個(gè)密閉的管殼內(nèi)，然后無源停電報(bào)警器 12 利用發(fā)光器件的管腳作輸入端，而把光接收器的管腳作為輸出端。當(dāng)在輸入端加電信號(hào)時(shí)，發(fā)光器件發(fā)光。這樣，光接收器件由于光敏效應(yīng)而在光照后產(chǎn)生光電流并由輸出端輸出。從而實(shí)現(xiàn)了以 “光 ”為媒介的電信號(hào)傳輸，而器件的輸入和輸出兩端在電氣上是絕緣的。 ① 發(fā)光二極管 發(fā)光二極管 即 LED 是應(yīng)用相當(dāng)廣泛的元件， 在電子制作方面經(jīng) 常被用到， 發(fā)光二極管也與普通二極管一樣由 PN 結(jié)構(gòu)成，也具有單向?qū)щ娦浴?由于本身 有可點(diǎn)亮這一特性，常常作為指示燈。 圖 34 發(fā)光二極管實(shí)物、電路符號(hào) 從 圖 a)外觀上看發(fā)光二極管有兩個(gè)引腳，一長(zhǎng)一短，長(zhǎng)引腳接正極，短引腳接負(fù)極 。圖 b)是等效成理想情況下 發(fā)光情景， 在實(shí)際使用中一定要串接限流電阻 。 a. LED 發(fā)光原理： 發(fā)光二極管是由 Ⅲ Ⅳ 族化合物，如 GaAs（砷化鎵）、 GaP（磷化鎵）、 GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是 PN 結(jié)。因此它具有一般 PN結(jié)的特性，即正向?qū)?，反向截止、擊穿?性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由 N 區(qū)注入 P 區(qū)，空穴由 P 區(qū)注入 N 區(qū) ， 進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光 。 b. LED 的特性參數(shù)： （ 1）允許功耗 :允許加于 LED 兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值， LED 發(fā)熱、損壞 。 （ 2）最大正向直流電流：允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極管 。 （ 3）最大反向電壓：所允許加的最大反向電壓。超過此值，發(fā)光二極管可能被擊穿損壞。（ 4）工作環(huán)境 :發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。 無源停電報(bào)警器 13 ② 光敏三極管 光敏三極管和普通三極管相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時(shí)也受光輻射的控制。 通?；鶚O不引出 。它通常和發(fā)光二極管一起使用，構(gòu)成光電耦合元器件，如 4N2 4N2 4N2 4N28 等。 圖 35 光敏三極管原理圖 光 敏 三極管也是靠光的照射量來控制電流的器件。它可等效看作一個(gè)光電二極管與一只晶體三極管的結(jié)合，所以它具有放大作用。其最常用的材料是硅，一般僅引出集電極和發(fā)射極，其外形與發(fā)光二極管一樣 。 光敏三極管和普通三極管的結(jié)構(gòu)相類似。不同之 處是光敏三極管必須有一個(gè)對(duì)光敏感的 PN 結(jié)作為感光面，一般用集電結(jié)作為受光結(jié)，因此，光敏 三 極管實(shí)質(zhì)上是一種相當(dāng)于在基極和集電極之間接有光敏二極管的普通三 極管 。 當(dāng)具有光敏特性的 PN 結(jié)受到光輻射時(shí)，形成光電流，由此產(chǎn)生的光生電流由基極進(jìn)入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到一個(gè)放大了相當(dāng)于 β倍的信號(hào) 對(duì)于一個(gè)集成芯片，他一般有很多引腳，而這些引腳的排列必須是有順序的。對(duì)于常見的雙列直插，我們讓芯片正面的小點(diǎn)或小空放置在自己的左方，那么這是芯片左下方第一引腳就是順序上的第一引腳 ， 然后逆時(shí)針依 次讀出引腳位數(shù)。 無源停電報(bào)警器 14 第四章 元器件選擇及其分析介紹 本章主要介紹無源停電報(bào)警器電路所用到的一般元器件，具體包括：電 容、電阻 、二極管、揚(yáng)聲器，下面的小節(jié)就是對(duì)它們的逐一介紹。 電容 電容器是一種儲(chǔ)能元件，在電路中用于調(diào)諧、濾波、耦合、旁路、能量轉(zhuǎn)換和延時(shí)。電容器通常叫做電容。 本電路我們選用的是電解電容和元片電容 ，它們分別用于濾波、存儲(chǔ)電荷、耦合等。 電容的選用 （ 1） 選用常識(shí) 電容在電路中實(shí)際要承受的電壓不能超過它的耐壓值。在濾波電路中，電容的耐壓值不要小于交流有效值的