【正文】 接反。否則電源將被保護(hù)電路中的二極管D2和D3短路，造成保護(hù)電路損壞。插拔電路板電源插頭時(shí)，應(yīng)該注意先切斷電源。4. CMOS集成電路的輸入電壓CMOS集成電路的輸入電壓必須在VDD和VSS之間，即VSS≤VI≤VDD，否則容易造成輸入保護(hù)二極管損壞。5. CMOS集成電路輸入信號(hào)與電源的開關(guān)順序若CMOS電路與輸入信號(hào)源采用兩組電源供電時(shí)，應(yīng)注意兩組電源開啟與關(guān)斷的順序。開啟時(shí)，應(yīng)先接通CMOS電路電源，后接通信號(hào)源電源。關(guān)斷時(shí)則反之。不允許在CMOS電路還沒接通電源的情況下，有輸入信號(hào)輸入。否則亦會(huì)導(dǎo)致輸入信號(hào)串至VDD端，造成CMOS電路的誤動(dòng)作。6. CMOS集成電路多余端的處理CMOS電路的多余輸入端不允許懸空。否則不但容易接受外界干擾，而且由于輸入電位不定，破壞正常的邏輯關(guān)系。多余輸入端的處理方法有兩種：一是按邏輯功能要求，把多余端接VDD或VSS（對(duì)與邏輯，接VDD；或邏輯，則接VSS）。另一種是將多余輸入端與使用端并聯(lián)使用，但它會(huì)增加電路的輸入電容量，影響電路的開關(guān)速度，且使電路功耗增加，所以，此種方法只適用于對(duì)速度和效率要求不高的場(chǎng)合。必須指出，一個(gè)芯片中，可能有幾個(gè)相同功能的CMOS電路，可能只有某些被使用，而另一些未被使用。對(duì)于這些未被使用的電路，若已接通電源，則其輸入端也應(yīng)作為多余輸入端來(lái)處理。7. CMOS集成電路輸入端的處理（1）當(dāng)CMOS電路輸入端接有大電容或連接長(zhǎng)線時(shí)，必須在輸入端串接一個(gè)10～20KΩ的電阻，然后再接大電容或長(zhǎng)線。否則會(huì)因切斷電源時(shí)，大電容通過保護(hù)二極管放電，放電電流較大而損壞二極管，或由于長(zhǎng)線的分布電感與電容構(gòu)成LC寄生振蕩而損壞保護(hù)二極管。（2）凡直接與印刷電路板的印刷插頭相連的CMOS電路輸入端，都必須加限流電阻和保護(hù)電阻接地，如圖37所示。否則當(dāng)印刷電路板從機(jī)器中拔出時(shí)，輸入端必然出現(xiàn)懸空。 圖37 印刷電路板CMOS輸入端的保護(hù)五、TTL集成電路使用注意事項(xiàng)1. TTL集成電路的電源電壓。使用時(shí)，不能將電源與地顛倒錯(cuò)接，否則將會(huì)因?yàn)檫^大電流流過而造成器件損壞。2. TTL集成電路的輸入端處理TTL集成電路的各輸入端不能直接與高于+，因?yàn)榈蛢?nèi)阻電源能提供較大電流，會(huì)由于過熱而燒壞器件。3. TTL集成電路的輸出端處理（1）除三態(tài)和集電極開路的電路外，輸出端不允許并聯(lián)使用。如果將集電極開路的門電路輸出端并聯(lián)使用而使電路具有“線與”功能時(shí)，應(yīng)在其公共輸出端加一個(gè)預(yù)先計(jì)算好的上拉負(fù)載電阻到VCC端。4. TTL集成電路的輸出端處理（2）輸出端不允許與電源或地短路，否則可能造成器件損壞，但可以通過電阻與電源相連，提高輸出電平。5. TTL集成電路通電注意事項(xiàng)在電源接通時(shí)，不要移動(dòng)或插入集成電路，因?yàn)殡娏鞯臎_擊可能會(huì)造成永久性損壞。6. TTL集成電路多余端的處理多余的輸入端最好不要懸空。雖然懸空相當(dāng)于高電平，并不影響與門的邏輯功能，但懸空容易接受干擾，有時(shí)會(huì)造成電路誤動(dòng)作，這在時(shí)序電路中表現(xiàn)更為明顯。因此多余輸入端要根據(jù)需要進(jìn)行處理。例如，與門、與非門的多余輸入端可直接接到VCC上；也可將不同的輸入端通過一個(gè)公共電阻（幾KΩ）接到VCC上；或?qū)⒍嘤嗟妮斎攵撕褪褂枚瞬⒔?。不用的或門和或非門輸入端直接接地。為使電路功耗最低，可將不使用的與非門和或非門等器件的所有輸入端接地，也可將它們的輸出端接到不使用的與門輸入端上。對(duì)于觸發(fā)器來(lái)講，不使用的輸入端不能懸空，應(yīng)根據(jù)邏輯功能接入電平。輸入端連線應(yīng)盡量短，這樣可以縮短時(shí)序電路中時(shí)鐘信號(hào)沿傳輸線的延遲時(shí)間。一般不允許將觸發(fā)器的輸出直接驅(qū)動(dòng)指示燈、電感負(fù)載、長(zhǎng)線傳輸，需要時(shí)必須加緩沖門。第四章 電子電路部分題目設(shè)計(jì)舉例一 壓控方波、三角波和鋸齒波發(fā)生器一、簡(jiǎn)要說(shuō)明我們?cè)凇澳M電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程中學(xué)過三角波發(fā)生器（可同時(shí)輸出方波）和三角波變鋸齒波電路，但本題要求用電壓來(lái)控制它們的頻率。二、任務(wù)和要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)壓控波形發(fā)生器，要求如下：圖11 壓控波形發(fā)生器輸出波形1. 它能同時(shí)輸出如圖11所示的三種波形，它們的頻率均為fo，fo與控制電壓VC的函數(shù)關(guān)系是： fo=100VC（HZ）式中VC的單位為伏特，它可在+1V～+10V范圍內(nèi)變化。2. 振蕩頻率的實(shí)際值與按上述函數(shù)關(guān)系求出的理論值之誤差不超過177。10％。3. 三種波形幅值已在圖中標(biāo)出，要求誤差不超過177。5％。4. 方波的上升時(shí)間和下降時(shí)間分別不超過200ns。5. 可用177。15V直流穩(wěn)壓電源供電。三、參考資料關(guān)于壓控三角波振蕩器：一般的壓控振蕩器輸出矩形波和鋸齒波，圖12所示電路也是一種壓控振蕩器，它可輸出方波和三角波。圖中的A1和A2可用集成雙運(yùn)放。圖12 三角波振蕩器之一運(yùn)放A1與電容C及電阻R1構(gòu)成積分電路，A1的反相輸入端電位與同相端電位幾乎相等，即：V_ =V＋=VC式中VC是控制電壓，它為正值。將R3＝R4代入上式，得 V_ =V＋=VC （11）運(yùn)放A2與RR7構(gòu)成滯回比較器。當(dāng)它的輸出電壓VO2為低電平時(shí)，三極管截止。此時(shí)積分電路中電容充電的電流為： IC= （12）將式（11）代入上式，可得： IC= （13）電容充電時(shí)，VO1將逐漸下降。當(dāng)它下降到一定程度時(shí)，使VO2變?yōu)楦唠娖剑龢O管飽和導(dǎo)通，它的集電極與發(fā)射極之間的壓降很小，一般可忽略不計(jì)，因此，電容放電的電流可由下式求出： I‘C=IR1IR2≈再將式（11）和R2=R1代入上式，可得：ICˊ≈ （14）由上式和式（13）可知，電容放電電流與充電電流的大小基本相等，方向相反，而且它們的絕對(duì)值與控制電壓成正比，因?yàn)閂O1為三角波，VO2為方波，且它們的頻率與控制電壓的大小成正比。圖13是另一種壓控三角波振蕩器，該電路具有良好的穩(wěn)定性和優(yōu)良的線性。此電路的工作原理請(qǐng)同學(xué)們自己分析。圖13 三角波振蕩器之二四、參考電路說(shuō)明：電路中，A1可使用集成電路芯片LF351（高阻型運(yùn)算放大器），AAAA5可合用集成電路芯片LM324（通用型集成運(yùn)算放大器），G可使用CD4081（CMOS型四2輸入與門）。圖14 壓控方波、三角波、鋸齒波發(fā)生器參考電路二 音響放大器的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解集成功率放大器內(nèi)部電器工作原理，掌握其外圍電路設(shè)計(jì)與主要性能參數(shù)的測(cè)試方法。2. 掌握音響放大器的設(shè)計(jì)方法與小型電子線路系統(tǒng)的安裝調(diào)試技術(shù)。二、設(shè)計(jì)任務(wù)1. 音響放大器設(shè)計(jì)要求具有電子混響延時(shí)、音調(diào)輸出控制、對(duì)話筒與放音機(jī)的輸出信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)音、卡拉OK伴唱等功能。需要條件：+VCC=+9V；話筒（低阻20Ω）的輸出電壓為5mV；錄音機(jī)的輸出信號(hào)為100 mV；電子混響延時(shí)模塊一個(gè)；集成功放LA4102一塊；8Ω／2W的負(fù)載電阻RL一只；8Ω／4W揚(yáng)聲器一只；集成運(yùn)放LM324一塊。2. 主要技術(shù)指標(biāo)額定功率： Po=1W 負(fù)載阻抗： RL=8Ω 頻率響應(yīng)： f L～ f H=40HZ ～10KHZ輸入阻抗： Ri 20KΩ音調(diào)控制特性： 1KHZ處增益為0dB，100HZ和10KHZ處有177。12dB的調(diào)節(jié)范圍，AuL=AuH≥+20dB。三、設(shè)計(jì)思路參考首先確定整機(jī)電路的級(jí)數(shù)，再根據(jù)各級(jí)的功能及技術(shù)指標(biāo)要求分配電壓增益，然后分別計(jì)算各級(jí)電路參數(shù)，通常從功放級(jí)開始向前級(jí)逐級(jí)計(jì)算。電子混響部分已采用電子混響電路模塊，需要設(shè)計(jì)的電路為話筒放大器、混合前置放大器、音調(diào)控制器及功率放大器。根據(jù)題意要求，輸入信號(hào)為5mV時(shí)，輸出功率的最大值為1W，因此電路系統(tǒng)的總電壓增益Au=566。由于實(shí)際電路中會(huì)有損耗，故取Au=600，各級(jí)增益分配如圖21所示。功放級(jí)增益Au4由集成功放塊決定，取值100，音調(diào)控制級(jí)在f 0＝1KHZ時(shí)，增益為1（0dB），但實(shí)際電路有可能產(chǎn)生衰減，取Au3=。話筒放大級(jí)與混合級(jí)一般采用運(yùn)算放大器，但會(huì)受到增益帶寬的限制，各級(jí)增益不宜太大，取Au1=，Au2=1。以上分配方案還可以在實(shí)驗(yàn)中適當(dāng)變動(dòng)。圖21 各級(jí)電壓增益分配1. 功率放大器設(shè)計(jì)由于采用集成功率放大器，電路設(shè)計(jì)變得十分簡(jiǎn)單，只要查閱手冊(cè)即可獲得功放塊外圍電路的元件值，如圖22所示。功放級(jí)的電壓增益Au4為： Au420KΩ／RF所以： RF==20KΩ／100=200Ω如果輸出波形出現(xiàn)高頻自激（疊加毛刺）。電路中集成功率放大器A4采用LA4102。2. 音調(diào)控制器（含音量控制）設(shè)計(jì)音調(diào)控制器的電路如圖23所示。運(yùn)算放大器選用單電源供電的四運(yùn)放LM324，其中RW33稱為音量控制電位器，其滑臂在最上端時(shí)，音響放大器輸出最大功率。3. 話筒放大器與混合前置放大器設(shè)計(jì)圖24所示電路由話筒放大與混合前置放大兩級(jí)電路組成。其中A1組成同相放大器，具有很高的輸入阻抗，能與高阻話筒配接作為話筒放大器電路，其放大倍數(shù)Au1為：Au1=1+=運(yùn)放LM324的頻帶雖然很窄（增益為1時(shí)，帶寬為1MHZ），但這里放大倍數(shù)不高，故能達(dá)到f H=10KHZ的頻率響應(yīng)要求。 圖22 功率放大器設(shè)計(jì)圖23 音調(diào)控制器設(shè)計(jì)混合前置放大器的電路由運(yùn)算放大器A2組成，這是一個(gè)反相加法器電路，輸出電壓的表達(dá)式為：　　　　　　uo2= （uo1＋ui2）根據(jù)圖21的增益分配，混合級(jí)的輸出電壓有效值Uo2≥，而話筒放大器的輸出有效值Uo1已經(jīng)達(dá)到了Uo2的要求，即：Uo1=Au1，ui1=39mV，所以取R21=R22。錄音機(jī)輸出插孔的信號(hào)ui2一般為100mV，已經(jīng)遠(yuǎn)大于Uo2的要求，所以對(duì)ui2要進(jìn)行適當(dāng)衰減，否則輸出會(huì)產(chǎn)生失真。取R23=100KΩ，R22=R21=39 KΩ，以使錄音機(jī)輸出經(jīng)混合級(jí)后也達(dá)到uo2的要求。如果要進(jìn)行卡拉OK歌唱，可在話筒放大級(jí)的輸出端接兩個(gè)音量控制電位器RWRW2（見圖24），分別控制聲音和音樂的音量。以上各單元電路的設(shè)計(jì)值還需要通過實(shí)驗(yàn)調(diào)整和修改，特別是在進(jìn)行整機(jī)調(diào)試時(shí)，由于各級(jí)之間的相互影響，有些參數(shù)可能要進(jìn)行較大變動(dòng)，待整機(jī)調(diào)試完成后，再畫出整機(jī)電路圖。圖24 話筒放大器與混合前置放大器電路設(shè)計(jì)四、參考電路三 多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^本題的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步掌握數(shù)字電路的設(shè)計(jì)技巧。增進(jìn)實(shí)踐能力。二、設(shè)計(jì)要求1. 具有“秒”、“分”、“時(shí)”計(jì)時(shí)、顯示功能。小時(shí)按24小時(shí)計(jì)時(shí)制計(jì)時(shí)。2. 具有校時(shí)的功能，能夠?qū)Α胺帧焙汀靶r(shí)”進(jìn)行調(diào)整。3. 具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，在59min和59s時(shí)發(fā)出1KHZ的音頻信號(hào)，時(shí)間持續(xù)1s。4. 具有鬧鐘功能，鬧時(shí)信號(hào)持續(xù)1min。5. 有整點(diǎn)數(shù)報(bào)時(shí)功能。6. 進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真。三、設(shè)計(jì)思路參考1. 總體框圖可參考圖31。 圖31 數(shù)字鐘框圖2. 產(chǎn)生秒信號(hào)（1HZ）可利用電子手表集成電路（如5C702），其晶體頻率f 0=32768HZ，經(jīng)215分頻得到1HZ信號(hào)。也可以參考圖32的電路。還可以利用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生1KHZ信號(hào)，然后再經(jīng)1000分頻得到或利用1MHZ晶振經(jīng)106分頻得到。圖32 用32768HZ得到秒信號(hào)3．分、秒計(jì)數(shù)器為模60的計(jì)數(shù)器4. 時(shí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)24小時(shí)制的計(jì)數(shù)器當(dāng)數(shù)字鐘運(yùn)行到23 h 59 min 59 s時(shí)，秒的個(gè)位計(jì)數(shù)器再輸入一個(gè)秒脈沖，數(shù)字鐘應(yīng)自動(dòng)顯示出00 h 00 min 00s。5. 校時(shí)電路設(shè)計(jì)。校時(shí)是數(shù)字鐘的基本功能。對(duì)校時(shí)電路的要求是在小時(shí)校正時(shí)不影響分、秒的正常計(jì)數(shù)，在分校正時(shí)，不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)時(shí)。圖33給出一種時(shí)、分校正電路，其中S1為時(shí)校正開關(guān)，S2為分校正開關(guān)，其控制功能如表31所示。校時(shí)脈沖采用秒脈沖（1HZ）。因?yàn)樾r(shí)電路由組合電路組成，有可能產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象，電容C1和C2可以部分消除抖動(dòng)，如果電容CC2仍不能消除抖動(dòng)，則可采用消抖動(dòng)開關(guān)，如圖34所示。表31 校時(shí)開關(guān)功能S1S2功能11計(jì)數(shù)10校分01校時(shí)圖33 校時(shí)電路6. 鬧鐘設(shè)計(jì)按指定時(shí)間值“鬧時(shí)”，也是數(shù)字鐘的重要功能，其原理為：例如要求6 h 59 min發(fā)出鬧時(shí)信號(hào)，并持續(xù)1 min。6 h 59 min對(duì)應(yīng)數(shù)字鐘的時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為0110，分十位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為0101，分個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為1001，那么將上述計(jì)數(shù)器輸出為1的所有輸出端相與后去控制音響電路，可以使音響電路在6 h 59 min奏響，持續(xù)1 min后（即7時(shí)整）停響。7. 整點(diǎn)報(bào)時(shí)如果采用模仿電臺(tái)的報(bào)時(shí)方式，則每