【正文】 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； Q 、R D 畫在另一側。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， K 、 R D 、 Q 畫在另一側。 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，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)在也有集成化產品供選用。它的左側為 4 個二進制碼的輸入端，右側有 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 。左上側另有一個滅燈控制端 I B ，正常工作時應加高電平 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)觀全局得出分析結果。 例 1 三路搶答器裁判按下開關 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，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。 （a） 圖1 （b） 這個特殊的觸發(fā)器有兩個輸入端；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。放電端（ DIS ）可看成由內部的放電開關控制的一個接點，放電開關由觸發(fā)器的 Q 端控制： =1 時 DIS 端接地； =0 時 DIS 端懸空。（ 2 ）兩個輸入端的觸發(fā)電平，也就是使它們翻轉的閾值電壓值也不同，當 V C 端不接控制電壓時，對 TH （ R ）端來講， 2 /3 V DD 是高電平 1 ， 2 /3 V DD 是低電平 0 ；而對 （ ） 端來講，＞ 1/ 3 V DD 是高電平 1 ，＜ 1 /3 V DD 是低電平 0 ?？梢姼淖兛刂贫说目刂齐妷褐悼梢愿淖兩舷掠|發(fā)電平值。 經(jīng)過簡化， 555 電路可以等效成一個觸發(fā)器，它的功能表見圖 2 （ b ）。 555 集成電路有雙極型和 CMOS 型兩種。雙極型的優(yōu)點是輸出功率大，驅動電流達 200 毫安，其它指標則不如 CMOS 型的。 此外還有一種 556 雙時基電路， 14 腳封裝，內部包含有兩個相同的時基電路單元。 555 單穩(wěn)電路單穩(wěn)電路有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。 將 555 電路的 6 、 2 端并接起來接在 RC 定時電路上，在定時電容 C T 兩端接按鈕開關 SB ，就成為人工啟動型 555 單穩(wěn)電路，見圖 3 （ a ）。下面分析它的工作：開關放開后，電源又向 C T 充電，經(jīng)時間 t d 后， C T 上電壓升到 2 /3 V DD 時，輸出又翻轉成 V =0 ，暫穩(wěn)態(tài)結束。（ 2 ）脈沖啟動型單穩(wěn)電路的 2 端平時接高電平，當輸入接低電平或輸入負脈沖時才啟動電路。這個電路利用放電端使定時電容能快速放電。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 ，輸出又翻轉成 V o =0 ，暫穩(wěn)態(tài)結束。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 才翻轉成 0 。所以輸出電壓和輸入電壓之間是一個回線形曲線。(a) 圖6 (b)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)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 與輸入之間接一個反饋電阻 R f ，就能組成直接反饋型多諧振蕩器，見圖 7 （ a ）。現(xiàn)在來看看它的振蕩工作原理： (a) (b)通電后電源經(jīng)內部電阻、 V 0 端、 R f 向 C 充電，當 C 上電壓升到＞ 2 /3 V DD 時，觸發(fā)器翻轉 V 0 =0 ，于是 C 上電荷通過 R f 和 V 0 放電入地。電源又向 C 充電，不斷重復上述過程。脈沖頻率約為 f= ／ R f C 。 （ 2 ）間接反饋型無穩(wěn)這是目前使用最多的 555 振蕩電路。 這個電路在剛通電時， V 0 =1 ， DIS 端開路， C 的充電路徑是：電源 →R A →DIS→R B →C ，當 C 上電壓上升到＞ 2 /3 V DD 時， V 0 =1 ， DIS 端接地， C 放電， C 放電的路徑是： C→R B →DIS→ 地。 t 1 = （ R A ＋ B B ） C 、 t 2 = B C ，脈沖頻率 f= ／（ R A ＋ 2R ） C 要想得到方波輸出，可以用圖 9 的電路。當 R A =R B 時， C 的充放電時間常數(shù)相等，輸出就得到方波。 在這個電路的基礎上，在 R A 和 R B 回路內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的脈沖振蕩電路。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，幾乎遍及各個技術領域。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，再看復位端（）和控制電壓端（ V c ）的接法，如果復位端（ ）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。 圖10 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。輸出翻轉成 V 0 =0 ，繼電器 KA 釋放，曝光燈熄滅。它使用 556 雙時基集成電路，有兩個獨立的 555 電路。圖中引腳號碼是 556 的引腳號碼。 圖中 R1 是光敏電阻，無光照時阻值為幾～幾十兆歐，所以 555a 的輸入相當于 R=0 、 S=0 ，輸出 V 0 =1 ，三極管 VT 導通， VT 的集電極電壓只有 伏，加在 555b 的復位端（ MR ），使 555b 處于復位狀態(tài)，即無振蕩輸出。 當 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，輸出翻轉成 V 0 =0 ， VT 截止， VT 集電極電壓升高， 555b 被解除復位狀態(tài)而振蕩，于是揚聲器 BL 發(fā)聲告警。160