【正文】 能，再分析輔助電路的作用。前面介紹了集基耦合方式的三種基本單元電路，它們都由雙管反相器構(gòu)成正反饋電路，這是它們的相同點。這樣一分析，三種電路就很好區(qū)別了。 數(shù)字電子電路中的后起之秀是數(shù)字邏輯電路。聲音圖像文字等信息經(jīng)過數(shù)字化處理后變成了一串串電脈沖，它們被稱為數(shù)字信號。電路的輸出和輸入之間是一種邏輯關(guān)系。一般家電產(chǎn)品中，如定時器、告警器、控制器、電子鐘表、電子玩具等都要用數(shù)字邏輯電路。 數(shù)字邏輯電路的第一個特點是為了突出“邏輯”兩個字，使用的是獨特的圖形符號。按邏輯功能要求把這些圖形符號組合起來畫成的圖就是邏輯電路圖，它完全不同于一般的放大振蕩或脈沖電路圖。 數(shù)字電路中有關(guān)信息是包含在 0 和 1 的數(shù)字組合內(nèi)的，所以只要電路能明顯地區(qū)分開 0 和 1 ， 0 和 1 的組合關(guān)系沒有破壞就行，脈沖波形的好壞我們是不大理會的。也因為這個原因，數(shù)字邏輯電路中使用了一些特殊的表達方法如真值表、特征方程等，還使用一些特殊的分析工具如邏輯代數(shù)、卡諾圖等等，這些也都 與放大振蕩電路不同。 門電路和觸發(fā)器 門電路可以看成是數(shù)字邏輯電路中最簡單的元件。非門就是反相器，它把輸入的 0 信號變成 1 ， 1 變成 0 。與門有 2 個以上輸入，它的功能是當輸入都是 1 時，輸出才是 1 。B 。這種功能也叫邏輯加，輸出就寫成 P=A ＋ B 。 把這三種基本門電路組合起來可以得到各種復(fù)合門電路，如與門加非門成與非門，或門加非門成或非門。此外還有與或非門、異或門等等。 數(shù)字集成電路有 TTL 、 HTL 、 CMOS 等多種，所用的電源電壓和極性也不同，但只要它們有相同的邏輯功能，就用相同的邏輯符號。 觸發(fā)器實際上就是脈沖電路中的雙穩(wěn)電路，它的電路和功能都比門電路復(fù)雜，它也可看成是數(shù)字邏輯電路中的元件。常用的觸發(fā)器有 D 觸發(fā)器和 J—K 觸發(fā)器。 D 觸發(fā)器有一個輸入端 D 和一個時鐘信號輸入端 CP ，為了區(qū)別在 CP 端加有箭頭。另外它還有兩個預(yù)置端 R D 和 S D ，平時正常工作時要 R D 和 S D 端都加高電平 1 ，如果使 R D =0 （ S D 仍為 1 ），則觸發(fā)器被置成 Q=0 ；如果使 S D =0 （ R D =1 ），則被置成 Q=1 。 D 觸發(fā)器的邏輯符號見圖 2 ，圖中 Q 、 D 、 SD 端畫在同一側(cè)； Q 、R D 畫在另一側(cè)。如 D=0 ， CP 來到后， Q=0 ；如 D=1 ， CP 來到后， Q=1 。這樣的邏輯功能畫成表格就稱為功能表或特性表，見圖 2 ?！?X ”表示是 0 或 1 的任意狀態(tài)。 有的 D 觸發(fā)器有幾個 D 輸入端： D 1 、 D 2 … 它們之間是邏輯與的關(guān)系，也就是只有當 D 1 、 D 2 … 都是 1 時，輸出端 Q 才是 1 。 另一種性能更完善的觸發(fā)器叫 J － K 觸發(fā)器。它的邏輯符號見圖 3 。圖中， J 、 S D 、 Q 畫在同一側(cè)， K 、 R D 、 Q 畫在另一側(cè)。 J － K 觸發(fā)器的邏輯功能見圖 3 。如果不加時鐘脈沖，即 CP=0 時，不管 J 、 K 端是什么狀態(tài)，觸發(fā)器都維持原來狀態(tài)不變： Q n ＋ 1 =Qn 。有的 J － K 觸發(fā)器是在 CP 的上升沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的，這時它的邏輯符號圖的 CP 端就不帶小圓圈。 能夠把數(shù)字、字母變換成二進制數(shù)碼的電路稱為編碼器。 圖 4 （ a ）是一個能把十進制數(shù)變成二進制碼的編碼器。所以這種編碼器就稱為“ 10 線 4 線編碼器”或“ DEC ／ BCD 編碼器”。 從圖看到，它是由與非門組成的。它有 4 個輸出端 ABCD ，輸出 8421 碼。如果把這些電路都做在一個集成片內(nèi)，便得到集成化的 10 線 4 線編碼器，它的邏輯符號見圖 4 （ b ）。使用時可以直接選用。 （ 2 ）譯碼器它也是由門電路組成的，現(xiàn)在也有集成化產(chǎn)品供選用。它的左側(cè)為 4 個二進制碼的輸入端，右側(cè)有 10 個輸出端，從上到下按 0 、 1 、 …9 排列表示 10 個十進制數(shù)。平時 10 個輸出端都是高電平 1 ，如輸入為 1001 碼，輸出“ 9 ”端為低電平 0 ，其余 9 根線仍為高電平 1 ，這表示“ 9 ”線被譯中。 如果要想把十進制數(shù)顯示出來，就要使用數(shù)碼管。它有七段發(fā)光二極管，如每段都接低電平 0 ，七段都被點亮，顯示出數(shù)字“ 8 ”；如 b 、 c 段接低電平 0 ，其余都接 1 ，顯示的是“ 1 ”。如果使用“ 4 線 —7 線譯碼器”和顯示管配合使用，就很簡單，輸入二進制碼可直接顯示十進制數(shù)，見圖 6 。左上側(cè)另有一個滅燈控制端 I B ，正常工作時應(yīng)加高電平 1 ，如不需要這位數(shù)字顯示就在 I B 上加低電平 0 ，就可使這位數(shù)字熄滅。 （ 1 ）寄存器圖 7 是用 4 個 D 觸發(fā)器組成的寄存器，它能存貯 4 位二進制數(shù)。 4 個 R D 端連在一起成為整個寄存器的清零端。要想取出這串數(shù)碼可以從觸發(fā)器的 Q 端取出。 （ 2 ）移位寄存器它和一般寄存器不同的是：數(shù)碼是逐位串行輸入并加在最低位的 D 端，然后把低位的 Q 端連到高一位的 D 端。假定要輸入的數(shù)碼是 1001 ，輸入的次序是先高后低逐位輸入。目前已有品種繁多的集成化寄存器供選用。 （ 1 ）計數(shù)器計數(shù)器品種繁多，有作累加計數(shù)的稱為加法計數(shù)器，有作遞減計數(shù)的稱為減法計數(shù)器；按觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)來分又有同步計數(shù)器和異步計數(shù)器；按數(shù)制來分又有二進制計數(shù)器、十進制計數(shù)器和其它進位制的計數(shù)器等等。 現(xiàn)舉一個最簡單的加法計數(shù)器為例，見圖 9 。需要計數(shù)的脈沖加到最低位觸發(fā)器的 CP 端上，所有的 J 、 K 端都接高電平 1 ，各觸發(fā)器 Q 端接到相鄰高一位觸發(fā)器的 CP 端上。在全部清零后， ① 第 1 個 CP 后沿，觸發(fā)器 C0 翻轉(zhuǎn)成 Q0=1 ，其余 3 個觸發(fā)器仍保持 0 態(tài)，整個計數(shù)器的狀態(tài)是 0001 。 …… 到第 15 個 CP 后沿，計數(shù)器成 1111 。2 ）分頻器 計數(shù)器的第一個觸發(fā)器是每隔 2 個 CP 送出一個進位脈沖，所以每個觸發(fā)器就是一個 2 分頻的分頻器， 16 進制計數(shù)器就是一個 16 分頻的分頻器。 為了提高電子鐘表的精確度，普遍采用的方法是用晶體振蕩器產(chǎn)生 32768 赫標準信號脈沖，經(jīng)過 15 級 2 分頻處理得到 1 赫的秒信號。把它們做到一個集成片上便是電子手表專用集成電路產(chǎn)品，見圖 10 。 數(shù)字邏輯電路的讀圖步驟和其它電路是相同的，只是在進行電路分析時處處要用邏輯分析的方法。 ② 找出輸入端、輸出端和關(guān)鍵部件，區(qū)分開各種信號并弄清信號的流向。 ④ 最后統(tǒng)觀全局得出分析結(jié)果。 例 1 三路搶答器裁判按下開關(guān) SA4 ，觸發(fā)器全部被置零，進入準備狀態(tài)。于是： ① 門 2 輸出為 1 ，振蕩器振蕩，揚聲器發(fā)聲； ②HL1 燈點亮； ③ 門 1 輸出為 1 ，這時 2 號、 3 號臺再按開關(guān)也不起作用。 圖 12 是 4 位移位寄存器控制的彩燈電路。 CP 脈沖來到后，寄存器移 1 位，觸發(fā)器 C1 ～ C4 成 0100 ，彩燈 HL2 點亮。如此循環(huán)往復(fù)，彩燈不停閃爍。555 集成時基電路的特點 555 集成電路開始出現(xiàn)時是作定時器應(yīng)用的，所以叫做 555 定時器或 555 時基電路。由于它工作可靠、使用方便、價格低廉，因此目前被廣泛用于各種小家電中。它的性能和參數(shù)要在非線性模擬 集成電路手冊中才能查到。其中 6 腳稱閥值端（ TH ），是上比較器的輸入。 3 腳是輸出端（ V O ），它有 0 和 1 兩種狀態(tài)，它的狀態(tài)是由輸入端所加的電平?jīng)Q定的。 4 腳是復(fù)位端（ ），加上低電砰（＜ 伏）時可使輸出成低電平。 8 腳是電源， 1 腳為地端。 對于初學者來說，可以把 555 電路等效成一個帶放電開關(guān)的 R － S 觸發(fā)器，如圖 2 （ a ）。它只有 1 個輸出端 V O ， V O 可等效成觸發(fā)器的 Q 端。此外這個觸發(fā)器還有復(fù)位端 ，控制電壓端 V C ，電源端 V DD 和地端 GND 。 這個特殊的 R － S 觸發(fā)器有 2 個特點：（ 1 ）兩個輸入端的觸發(fā)電平要求一高一低：置零端 R 即閾值端 TH 要求高電平，而置低端 S 即觸發(fā)端 則要求低電平。如果在控制端（ V C ）加上控制電壓 V C ，這時上觸發(fā)電平就變成 V C 值，而下觸發(fā)電平則變成 1 /2 V C 。 CMOS 型的優(yōu)點是功耗低、電源電壓低、輸入阻抗高，但輸出功率較小，輸出驅(qū)動電流只有幾毫安。 555 的應(yīng)用電路很多，大體上可分為 555 單穩(wěn)、 555 雙穩(wěn)和 555 無穩(wěn)三類。 555 的單穩(wěn)電路是利用電容的充放電形成暫穩(wěn)態(tài)的，因此它的輸入端都帶有定時電阻和定時電容，常見的 555 單穩(wěn)電路有兩種。 （ 1 ）人工啟動型單穩(wěn)用等效觸發(fā)器替代 555 ，并略去與單穩(wěn)工作無關(guān)的部分后畫成等效圖 3 （ b ）。 ① 穩(wěn)態(tài)：接上電源后，電容 C T 很快充到 V DD ，從圖 3 （ b ）看到，觸發(fā)器輸入 R=1 ， =1 ，從功能表查到輸出 V o =0 ，這是它的穩(wěn)態(tài)。 ② 暫穩(wěn)態(tài)：按下開關(guān) SB ， C T 上電荷很快放到零，相當于觸發(fā)器輸入 R=0 ， =0 ，輸出立即翻轉(zhuǎn)成 V o =1 ，暫穩(wěn)態(tài)開始。 t d 就是單穩(wěn)電路的定時時間或延時時間，它和定時電阻 R T 和定時電容 C T 的值有關(guān)； t d= T C T 。 把 555 電路的 6 、 7 端并接起來接到定時電容 C T 上，用 2 端作輸入就成為脈沖啟動型單穩(wěn)電路，見圖 4 （ a ）。用等效觸發(fā)器替代 555 電路后可畫成圖 4 （ b ）。下面分析它的工作狀態(tài)：經(jīng)過 t d 后， C T 上電壓升到＞ 2 /3 V DD ，這時負脈沖已經(jīng)消失，輸入又成為 R=1 ，=1 ，輸出又翻轉(zhuǎn)成 V o =0 ，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。電路的定時時間 t d = T C T 。 這兩種單穩(wěn)電路常用作定時延時控制。 常見的 555 雙穩(wěn)電路有兩種。 （ 1 ） RS 觸發(fā)器型雙穩(wěn)把 555 電路的 6 、 2 端作為兩個控制輸入端， 7 端不用，就成為一個 R － S 觸發(fā)器。有時可能只有一個控制端，這時另一個控制端要設(shè)法接死，根據(jù)電路要求可以把 R 端接到電源端，見圖 5 （ b ），也可以把 S 端接地，用 R 端作輸入。 有兩個輸入端的雙穩(wěn)電路常用作電機調(diào)速、電源上下限告警等用途，有一個輸入端的雙穩(wěn)電路常作為單端比較器用作各種檢測電路。 （ 2 ）施密特觸發(fā)器型雙穩(wěn)這個觸發(fā)器因為輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系是一個長方形的回線形，見圖 6 （ b ），所以被稱為施密特觸發(fā)器。當輸入電壓從 0 上升時，要升到＞ 2/ 3 V DD 以后， V o 才翻轉(zhuǎn)成 0 。所以輸出電壓和輸入電壓之間是一個回線形曲線。555 無穩(wěn)電路 555 的無穩(wěn)電路有多種，這里介紹常用的 3 種。 （ 1 ）直接反饋型 555 無穩(wěn)用等效觸發(fā)器替代 555 電路后可畫成圖 7 （ b ）。 剛接通電源時， C 上電壓為零，輸出 V 0 =1 。當 C 上電壓降到＜ 1 /3 V DD 時，觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn)成 V 0 =1 。由于施密特觸發(fā)器有 2 個不同的閥值電壓，因此 C 就在這 2 個閥值電壓之間交替地充電和放電，輸出得到的是一串連續(xù)的矩形脈沖，見圖 7 （ c ）。 另一路多諧振蕩器是把反饋電阻接在放電端和電源上，如圖 8 （ a ），這樣做使振蕩電路和輸出電路分開，可以使負載能力加大，頻率更穩(wěn)定。可以看到充電和放電時間常數(shù)不等，輸出不是方波。 （ 3 ） 555 方波振蕩電路它是在圖 8 的電路基礎(chǔ)上在 R B 兩端并聯(lián)一個二極管 VD 組成的。方波的頻率為 f= ／ R A C （ R A =R B ）因為電路簡單可靠，所以使用極廣。 555 電路讀圖要點及舉例 555 集成電路經(jīng)多年的開發(fā)，實用電路多達幾十種，幾乎遍及各個技術(shù)領(lǐng)域。因此當我們拿到一張 555 電路圖時，在大致了解電路的用途之后，先看一下電路是 CMOS 型還是雙極型，再看復(fù)位端（）和控制電壓端（ V c ）的接法，如果復(fù)位端（ ）是接高電平、控制電壓端（ V c ）是接一個抗干擾電容的那就可以按以下的次序先從輸入端開始進行分析：（ 1 ） 6 、 2 端是分開的如有兩個輸入的則是雙限比較器；如只有一個輸入的則是單端比較器。它的輸入可以用開關(guān)人工啟動，也可以用輸入脈沖啟動，甚至為了取得較好的啟動效果在輸入端帶有 RC 微分電路。 ① 輸入沒有電容的是施密特觸發(fā)器電路。（ b ） R 在上 C 在下， R 的一端接在 V 0 端上的是直接反饋型無穩(wěn)電路，這時 R 和 C 就是決定振蕩頻率的元件。這時 R A 和 R B 及 C 就是決定振蕩頻率的元件。這類電路是用途最廣的，常用于脈沖振蕩、音響告警、家電控制、電子玩具、醫(yī)療電器以及電源變換等用途。 只要按上述步驟細心分析核對，一定能很快地識別 555 電路的類別和了解它的工作原理。 圖 10 是用 555 電路制成的相片曝光定時器。這是它的穩(wěn)態(tài)。 按下 SB 后， C1 快速放電到零，輸出 V 0 =1 ，繼電器 KA 吸動，點亮曝光燈 HL ，暫穩(wěn)態(tài)開始。輸出翻轉(zhuǎn)成 V 0 =0 ，繼電器 KA 釋放，曝光燈熄滅。 圖 11 是 555 光電告警電路。前一個接成施密特觸發(fā)器，后一個是間接反饋型無穩(wěn)電路。 555b 的振蕩頻率大約是 1 千赫。 如果把整個裝置放入公文包內(nèi)，那么當打開公文包時，這個裝置會發(fā)聲告警而成為防盜告警裝置