【正文】 此時(shí)積分電路中電容充電的電流為： IC=1CRVV ?? （ 12） 將式（ 11）代入上式，可得： IC=1CR2V 。將 R3＝ R4代入上式，得 V_ =V ＋ = 21 VC （ 11） 運(yùn)放 A2 與 R R7 構(gòu)成滯回比較器。 圖中的 A1 和 A2可用集成雙運(yùn)放。 15V 直流穩(wěn)壓電源供電。 4. 方波的上升時(shí)間和下降時(shí)間分別不超過(guò) 200ns。 3. 三種波形幅值已在圖中標(biāo)出，要求誤差不超過(guò)177。 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 79 不超過(guò)177。 76 77 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(guò)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。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。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。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(guò)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印ｋm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。 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。如果將集電極開(kāi)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。 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 + 和低于 的低內(nèi)阻電源連接，因?yàn)榈蛢?nèi)阻電源能提供較大電流，會(huì)由于過(guò)熱而燒壞器件。 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) 73 1. TTL 集成電路的電源電壓 TTL 集成電路的電源電壓不能高于 。 （ 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。 72 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。 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。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）。 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。不允許在 CMOS 電路還沒(méi)接通電源的 71 情況下，有輸入信號(hào)輸入。開(kāi)啟時(shí)，應(yīng)先接通 CMOS 電路電源，后接通信號(hào)源電源。 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。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。也可以利用電烙鐵斷電后的余熱快速焊接，禁止在電路通電情況下焊接。一般將其放在金屬容器中，或用金屬箔將集成塊包起來(lái)，并利用金屬 圖 36 CMOS 電路的 箔把各引腳短接起來(lái)。為此，在制造 CMOS 集成塊時(shí)，所有輸入端都附加有保護(hù)電路，如圖 36 中二極管 D1～ D3 和 69 電阻 R 所示。 四、 CMOS 集成電路使用注意事項(xiàng) CMOS 集成電路有電路簡(jiǎn)單、功耗 低、扇出系數(shù)大、抗干擾能力強(qiáng)、易于大規(guī)模集成等許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使其發(fā)展十分迅速，已越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用。色標(biāo)通常有四個(gè)色環(huán)（或三個(gè)色點(diǎn)），位置靠近電阻器的一端，從端點(diǎn)向中間順序依次為第 1～ 4 色環(huán)，第一色環(huán)表示電阻器阻值有效數(shù)字的高位，第二色環(huán)表示阻值有效數(shù)字的低位，第三色環(huán)表示乘數(shù)（ 10 n），第四色環(huán)表示電阻值的偏差范圍。 電阻器的阻值和誤差，一般用數(shù)字標(biāo)印于電阻器上。固定式電阻器通常簡(jiǎn)稱電阻，可調(diào)式電阻器是一種阻值連續(xù)可調(diào)（變）的電阻器。如果是有極性的電容器，則在電容器外殼上標(biāo)有正（＋）極性或負(fù)（ — ）極性，加在電容器兩端的電壓不能反向。電容器的容量一般標(biāo)在電容器上面，通常不需要測(cè)量具體數(shù)值。常見(jiàn)的無(wú)極性電容器按其介質(zhì)的不同，有紙介電容器、油浸紙介電容器、金屬化紙介電 容器、有機(jī)薄膜電容器、云母電容器和陶瓷電容器等。而可變式電容器的容量是可調(diào)整變化的。 圖 35 晶體管管腳識(shí)別圖 67 （ a） 金屬外殼晶體管 （ b） 塑料外殼晶體管 （ 3）電容器 電容器可分為固定式和可變式兩大類。 （ 2）場(chǎng)效應(yīng)管 場(chǎng)效應(yīng)管一般采用金屬管帽封裝，其管腳底視圖與金屬管殼的晶體管相似 [如圖 35（ a） ]，但管腳功能不同，由定位銷算起，按順時(shí)針?lè)较?，管腳依次為漏極 D、源極 S 和柵極 G，若有第四個(gè)管腳，則為外殼引線。 用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量時(shí)，可直接得到三 極管的電流放大系數(shù)（β值）。 值得指出，并非所有晶體管的管腳均為如上所述，因此，使用前最好查閱一下器件手冊(cè)。無(wú)定位銷的管子，觀察者面對(duì)管腳的上半圓，按順時(shí)針?lè)较颍苣_依次為 E、 B、 C。圖 35（ a）為金屬外殼管子的管腳底視圖（即管腳朝上，帽頂朝下，面對(duì)管底觀察到的圖）。 3. 雙極型晶體管與場(chǎng)效應(yīng)管 65 （ 1）雙極型晶體管 這里僅介紹使用最多的小功率晶體管的引腳識(shí)別。 圖 34 集成電路引腳圖 用數(shù)字萬(wàn)用表也可以測(cè)量二極管和穩(wěn)壓管。具體測(cè)量方法為：用萬(wàn)用表“ R 1K”或“ R 100”檔測(cè)兩個(gè)管腳之間的電阻，將表的黑表筆（ — ）接某一管腳，紅表筆（＋）接另一個(gè)管腳，測(cè)得電阻最小的一次，則黑表筆所接為二極管及穩(wěn)壓管的正極，紅表筆接的是負(fù)極。上述引腳號(hào)識(shí)別方法國(guó)內(nèi)外器件均相同。其余引腳號(hào)的識(shí)別為：正視集成塊引腳頂視圖上的型號(hào)，標(biāo)記（缺口或小圓點(diǎn)）的下方引腳為第一引腳，依次逆時(shí)針計(jì)數(shù)，從而得知各引腳號(hào)。集成塊引腳的數(shù)目和功能隨集成電路功能的不同而異，因此，要知道各引腳 63 的功能必須查閱集成電路手冊(cè)。以下介紹一些引腳排列規(guī)則和一些簡(jiǎn)易的識(shí)別方法，以減少查閱器件手冊(cè)的時(shí)間。應(yīng)學(xué)會(huì)準(zhǔn)確地識(shí)別各種元器件的引腳，以免出錯(cuò)而造成人為故障或事故。這種方式不太適合在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用，因此，這里暫不予以介紹。所以應(yīng)選購(gòu)簧片質(zhì)量好的面包板，對(duì)多次使用后的面包板應(yīng)從背面揭開(kāi)，取出彈性差的簧片，用鑷子加以調(diào)整，使彈性增強(qiáng)，以延長(zhǎng)面包板的使用壽命。 用插接方式組裝電路的最大優(yōu)點(diǎn)是：不用焊接，不用制印刷板，容易更改線路和器件，而且可以多次使用，使用方便，造價(jià)低廉，因此，在產(chǎn)品研制、開(kāi)發(fā)過(guò)程中和課程設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。一個(gè)插孔只準(zhǔn)插一根線。 連線要求貼緊面包板，不要留空隙。把準(zhǔn)備好的連線插入相應(yīng)位置的插孔內(nèi)。準(zhǔn)備連線時(shí)，通常用 的單股硬導(dǎo)線（導(dǎo)線太細(xì)易接觸不良 ，太粗會(huì)損傷插孔）。為了防止裸露的導(dǎo)線及引腳短路，必須套上套管。 對(duì)多次用過(guò)的集成塊的引腳，必須修理整齊，引腳不能彎曲，所有的引腳應(yīng)稍向外偏，以使引腳與插孔接觸良好。 圖 33 雙列直插式集成塊插入面包板的方式 60 在面包板上組裝電路應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 所有集成塊的插入方向要保持一致，以便于正確布線和查線。 一塊面包板的面積是有限的，當(dāng)電路規(guī)模比較大時(shí)，可用多塊面包板拼起來(lái)使用。因此，前者每 59 一條插孔作公共信號(hào)線、地線和電源線時(shí)，提供的孔比較多，使用起來(lái)比較方便。 圖 32（ b）所示的面包板和圖 32（ a）的不同之處在于最 外邊的插孔。此兩條插孔一般可作為公共信號(hào)線、接地線和電源線的插接孔。此外，面包板最外邊各有一條 11 5的小插孔（如圖中 X和 Y標(biāo)記），每 5個(gè)孔是相通的。雙列直插式集成塊安裝在無(wú)孔的槽上，其引腳插于槽兩邊的插孔中，如圖 33 所示。 圖 32 面包板正面結(jié)構(gòu)圖 58 （ a） 兩側(cè)各一條插孔 （ b） 兩側(cè)各二條插孔 圖 32（ a）畫出的面包板的結(jié)構(gòu)為：板中間有一條無(wú)孔的槽，槽的兩邊各有 65 5 個(gè)插孔，縱向每邊 5 個(gè)孔為一組（ ABCDE 或FGHIJ），且 5 個(gè)孔中的金屬簧片是連通的，因此槽的兩邊有 65 組插孔。面包板是一個(gè)有許多小方孔的塑料板，每個(gè)小方孔內(nèi)裝有供插接元器件引腳或?qū)Ь€的金屬簧片。 二、元器件插接與焊接技術(shù) 前面已提到元器件在電路板上的組裝方式有插接和焊接兩種，現(xiàn)分別介紹如下。 （ 5）電路板的布局還應(yīng)注意美觀和檢修方便。 在這種接地方式中，各級(jí)地線可就近相連，接地比較簡(jiǎn)單，但因存在地線電阻（如圖中虛線所示），各級(jí)電流通過(guò)相應(yīng)的地線電阻產(chǎn)生干擾電壓，影響各級(jí)的工作。 顯然，上述單點(diǎn)接地的方法可以完全消除各級(jí)之間通過(guò)地線產(chǎn) 56 生的相互影響，但接地方式比較麻煩，且接地線比較長(zhǎng)，容易產(chǎn)生寄生振蕩。 輸出信號(hào)的“地”應(yīng)接公共地，而不是輸出級(jí)的“地”。 數(shù)字電路與模擬電路不允許共用一條地線。換言之，各級(jí)的地是割裂的，不直接相連，然后再分別接到公共地線上。 （ 4）合理布置接地線。 （ 3）連線布置。即各級(jí)元器件圍繞各級(jí)的集成塊或晶體管布置。 （ 2）安排其他電路元器件（如電阻、電容、二極管）的位置。當(dāng)芯片多，面板面積有限時(shí)，則布成一個(gè)“ U”字型，“ U”字型的口一般盡量靠近電路板的引出線處，以利于第一級(jí)的輸入線、末級(jí)的輸出線與電路板引出線之間的連線。 電路板結(jié)構(gòu)布局沒(méi)有固定的模式，不同的人所進(jìn)行的布局設(shè)計(jì)有不同的結(jié)果，但無(wú)論如何，以下的布局原則可以參考： 54 （ 1）首先布置主電路的集成塊和晶體管的位置。 不論是哪一種組裝方式，首先必須考慮元器件在電路板上的結(jié)構(gòu)布局問(wèn)題。 2. 電路板結(jié)構(gòu)布局 在一塊板上按電路圖把元器件組裝 成電路，其組裝方式通常有兩種：插接方式和焊接方式。在盡量滿足這些原則的前提下，應(yīng)特別注意安裝、調(diào)試和維修方便，以及整體美觀。 （ 8）注意安裝、調(diào)試和維修的方便，并盡可能注意整體布局 53 的美觀。 強(qiáng)電流線與弱電流線應(yīng)分開(kāi)走，輸入級(jí)的輸入線應(yīng)與輸出級(jí)的輸出線分開(kāi)走。 此外，與指示和顯示有關(guān)的電路板最好是安裝在面板附近。電路板的布置可以采用臥式或立式，這要視具體空間而定。 如果電路規(guī)模不大或電路規(guī)模雖大但安裝空間沒(méi)有限制，則盡可能采用一塊電路板，否則采用多塊電路板。此外，輸入級(jí)也應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離輸出級(jí)。 容易接受干擾的 52 元器 件（如高放大倍數(shù)的放大器的第一級(jí)）應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離干擾源（如變壓器、高頻振蕩器、繼電器、接觸器等）。 為此，半導(dǎo)體器件、熱敏器件、電解電容等應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離發(fā)熱部件。為此，大功率管應(yīng)加裝散熱片，并布置在靠近裝置的外殼，要開(kāi)鑿?fù)L(fēng)孔，必要時(shí)加裝小型排風(fēng)扇。還應(yīng)注意裝置前后、左右的重量平衡。 整體結(jié)構(gòu)布局沒(méi)有固定的模式，只有一些應(yīng)遵循的原則： （ 1）注意電子裝置的重心平衡與穩(wěn)定。例如，電源變壓器、電路板、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、指示與顯示部分、操作部分以及其他部分等，在空間尺寸不受限制的場(chǎng)合，這些都比較好布局。 1. 整體結(jié)構(gòu)布局 51 這是一個(gè)空間布局的問(wèn)題。 一、電子電路安裝布局的原則 按總體電路圖準(zhǔn) 備好所需要的元器件后，如何把這些元器件按電路圖組裝起來(lái)，電路各部分應(yīng)放在什么位置，是用一塊電路板組裝，還是用多塊電路板組裝，一塊板上電路元件又如何布置等等，都屬于電路安裝和布局問(wèn)題。電子電路的安裝技術(shù)與工藝在電子工程技術(shù)中占有十分重要的位置，不可輕視。 如果電路不能自啟動(dòng)，則需要采取措施加以解決，一種方法是在電路開(kāi)始工作時(shí)，通過(guò)預(yù)置數(shù)將電路的狀態(tài)置成有效狀態(tài)循環(huán)中的某一種，另一種方法是修改邏輯設(shè)計(jì)。 （ 5）畫 邏輯圖 根據(jù)得到的方程式畫出邏輯圖。其次，要給每個(gè)電路狀態(tài)規(guī)定對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器狀態(tài)組合，每組觸發(fā)器的狀態(tài)組合都是一組二值代碼，因此又將這項(xiàng) 49 工作稱為狀態(tài)編碼。 （ 3）狀態(tài)分配 狀態(tài)分配又稱為狀態(tài)編碼，時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)是用觸發(fā)器狀態(tài)的不同組合來(lái) 表示的。 （ 2）狀態(tài)化簡(jiǎn) 若兩個(gè)電路狀態(tài)在相同的輸入下有相同的輸出