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转如何看懂电路图2振荡电路的用途和振荡条件不需要外加信号就能自动地把直流电能转换成具有一定振幅和一定频率的交流信号的电路就称为振荡电路或振荡器这种现象也叫做自激振荡或者说,能够产生交流信号的电路就叫做振荡电路一个振荡器必须包括三部分放大器、正反馈电路和选频网络放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的,只有这样才能使振荡维持下去选频网络则只允许某个特定频率f0能通过,使振荡器产生单一频率的输出振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的;一个是反馈电压u f和输入电压U i要相等,这是振幅平衡条件二是u f和u i必须相位相同,这是相位平衡条件,也就是说必须保证是正反馈一般情况下,振幅平衡条件往往容易做到,所以在判断一个振荡电路能否振荡,主要是看它的相位平衡条件是否成立振荡器按振荡频率的高低可分成超低频20赫以下、低频20赫~200千赫、高频200千赫~30兆赫和超高频10兆赫~350兆赫等几种按振荡波形可分成正弦波振荡和非正弦波振荡两类正弦波振荡器按照选频网络所用的元件可以分成LC振荡器、RC振荡器和石英晶体振荡器三种石英晶体振荡器有很高的频率稳定度,只在要求很高的场合使用在一般家用电器中,大量使用着各种L C振荡器和RC振荡器LC振荡器LC振荡器的选频网络是LC谐振电路它们的振荡频率都比较高,常见电路有3种1变压器反馈LC振荡电路图1a是变压器反馈LC振荡电路晶体管VT是共发射极放大器变压器T的初级是起选频作用的LC谐振电路,变压器T的次级向放大器输入提供正反馈信号接通电源时,LC回路中出现微弱的瞬变电流,但是只有频率和回路谐振频率f0相同的电流才能在回路两端产生较高的电压,这个电压通过变压器初次级L
1、L2的耦合又送回到晶体管V的基极从图1b看到,只要接法没有错误,这个反馈信号电压是和输入信号电压相位相同的,也就是说,它是正反馈因此电路的振荡迅速加强并最后稳定下来变压器反馈LC振荡电路的特点是频率范围宽、容易起振,但频率稳定度不高它的振荡频率是f0=1/2πLC常用于产生几十千赫到几十兆赫的正弦波信号2电感三点式振荡电路图2a是另一种常用的电感三点式振荡电路图中电感L
1、L2和电容C组成起选频作用的谐振电路从L2上取出反馈电压加到晶体管VT的基极从图2b看到,晶体管的输入电压和反馈电压是同相的,满足相位平衡条件的,因此电路能起振由于晶体管的3个极是分别接在电感的3个点上的,因此被称为电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路的特点是频率范围宽、容易起振,但输出含有较多高次调波,波形较差它的振荡频率是f0=1/2πLC,其中L=L1+L2+2M常用于产生几十兆赫以下的正弦波信号3电容三点式振荡电路还有一种常用的振荡电路是电容三点式振荡电路,见图3a图中电感L和电容C
1、C2组成起选频作用的谐振电路,从电容C2上取出反馈电压加到晶体管VT的基极从图3b看到,晶体管的输入电压和反馈电压同相,满足相位平衡条件,因此电路能起振由于电路中晶体管的3个极分别接在电容C
1、C2的3个点上,因此被称为电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路的特点是频率稳定度较高,输出波形好,频率可以高达100兆赫以上,但频率调节范围较小,因此适合于作固定频率的振荡器它的振荡频率是f0=1/2πLC,其中C=C1C2C1+C2上面3种振荡电路中的放大器都是用的共发射极电路共发射极接法的振荡器增益较高,容易起振也可以把振荡电路中的放大器接成共基极电路形式共基极接法的振荡器振荡频率比较高,而且频率稳定性好RC振荡器RC振荡器的选频网络是RC电路,它们的振荡频率比较低常用的电路有两种1RC相移振荡电路图4a是RC相移振荡电路电路中的3节RC网络同时起到选频和正反馈的作用从图4b的交流等效电路看到因为是单级共发射极放大电路,晶体管VT的输出电压U o与输出电压U i在相位上是相差180°当输出电压经过RC网络后,变成反馈电压U f又送到输入端时,由于RC网络只对某个特定频率f0的电压产生180°的相移,所以只有频率为f0的信号电压才是正反馈而使电路起振可见RC网络既是选频网络,又是正反馈电路的一部分RC相移振荡电路的特点是电路简单、经济,但稳定性不高,而且调节不方便一般都用作固定频率振荡器和要求不太高的场合它的振荡频率是当3节RC网络的参数相同时f0=12π6RC频率一般为几十千赫2RC桥式振荡电路图5a是一种常见的RC桥式振荡电路图中左侧的R1C1和R2C2串并联电路就是它的选频网络这个选频网络又是正反馈电路的一部分这个选频网络对某个特定频率为f0的信号电压没有相移相移为0°,其它频率的电压都有大小不等的相移由于放大器有2级,从V2输出端取出的反馈电压U f是和放大器输入电压同相的2级相移360°=0°因此反馈电压经选频网络送回到VT1的输入端时,只有某个特定频率为f0的电压才能满足相位平衡条件而起振可见RC串并联电路同时起到了选频和正反馈的作用实际上为了提高振荡器的工作质量,电路中还加有由R t和R E1组成的串联电压负反馈电路其中R t是一个有负温度系数的热敏电阻,它对电路能起到稳定振荡幅度和减小非线性失真的作用从图5b的等效电路看到,这个振荡电路是一个桥形电路R1C
1、R2C
2、R t和R E1分别是电桥的4个臂,放大器的输入和输出分别接在电桥的两个对角线上,所以被称为RC桥式振荡电路RC桥式振荡电路的性能比RC相移振荡电路好它的稳定性高、非线性失真小,频率调节方便它的振荡频率是当R1=R2=R、C1=C2=C时f0=12πRC它的频率范围从1赫~1兆赫调幅和检波电路广播和无线电通信是利用调制技术把低频声音信号加到高频信号上发射出去的在接收机中还原的过程叫解调其中低频信号叫做调制信号,高频信号则叫载波常见的连续波调制方法有调幅和调频两种,对应的解调方法就叫检波和鉴频下面我们先介绍调幅和检波电路1调幅电路调幅是使载波信号的幅度随着调制信号的幅度变化,载波的频率和相应不变能够完成调幅功能的电路就叫调幅电路或调幅器调幅是一个非线性频率变换过程,所以它的关键是必须使用二极管、三极管等非线性器件根据调制过程在哪个回路里进行可以把三极管调幅电路分成集电极调幅、基极调幅和发射极调幅3种下面举集电极调幅电路为例图6是集电极调幅电路,由高频载波振荡器产生的等幅载波经T1加到晶体管基极低频调制信号则通过T3耦合到集电极中C
1、C
2、C3是高频旁路电容,R
1、R2是偏置电阻集电极的LC并联回路谐振在载波频率上如果把三极管的静态工作点选在特性曲线的弯曲部分,三极管就是一个非线性器件因为晶体管的集电极电流是随着调制电压变化的,所以集电极中的2个信号就因非线性作用而实现了调幅由于LC谐振回路是调谐在载波的基频上,因此在T2的次级就可得到调幅波输出2检波电路检波电路或检波器的作用是从调幅波中取出低频信号它的工作过程正好和调幅相反检波过程也是一个频率变换过程,也要使用非线性元器件常用的有二极管和三极管另外为了取出低频有用信号,还必须使用滤波器滤除高频分量,所以检波电路通常包含非线性元器件和滤波器两部分下面举二极管检波器为例说明它的工作图7是一个二极管检波电路VD是检波元件,C和R是低通滤波器当输入的已调波信号较大时,二极管VD是断续工作的正半周时,二极管导通,对C充电;负半周和输入电压较小时,二极管截止,C对R放电在R两端得到的电压包含的频率成分很多,经过电容C滤除了高频部分,再经过隔直流电容C0的隔直流作用,在输出端就可得到还原的低频信号调频和鉴频电路调频是使载波频率随调制信号的幅度变化,而振幅则保持不变鉴频则是从调频波中解调出原来的低频信号,它的过程和调频正好相反1调频电路能够完成调频功能的电路就叫调频器或调频电路常用的调频方法是直接调频法,也就是用调制信号直接改变载波振荡器频率的方法图8画出了它的大意,图中用一个可变电抗元件并联在谐振回路上用低频调制信号控制可变电抗元件参数的变化,使载波振荡器的频率发生变化2鉴频电路能够完成鉴频功能的电路叫鉴频器或鉴频电路,有时也叫频率检波器鉴频的方法通常分二步,第一步先将等幅的调频波变成幅度随频率变化的调频-调幅波,第二步再用一般的检波器检出幅度变化,还原成低频信号常用的鉴频器有相位鉴频器、比例鉴频器等在电子电路中,电源、放大、振荡和调制电路被称为模拟电子电路,因为它们加工和处理的是连续变化的模拟信号电子电路中另一大类电路的数字电子电路它加工和处理的对象是不连续变化的数字信号数字电子电路又可分成脉冲电路和数字逻辑电路,它们处理的都是不连续的脉冲信号脉冲电路是专门用来产生电脉冲和对电脉冲进行放大、变换和整形的电路家用电器中的定时器、报警器、电子开关、电子钟表、电子玩具以及电子医疗器具等,都要用到脉冲电路电脉冲有各式各样的形状,有矩形、三角形、锯齿形、钟形、阶梯形和尖顶形的,最具有代表性的是矩形脉冲要说明一个矩形脉冲的特性可以用脉冲幅度Um、脉冲周期T或频率f、脉冲前沿t r、脉冲后沿t f和脉冲宽度t k来表示如果一个脉冲的宽度t k=1/2T,它就是一个方波脉冲电路和放大振荡电路最大的不同点,或者说脉冲电路的特点是脉冲电路中的晶体管是工作在开关状态的大多数情况下,晶体管是工作在特性曲线的饱和区或截止区的,所以脉冲电路有时也叫开关电路从所用的晶体管也可以看出来,在工作频率较高时都采用专用的开关管,如2AK、2CK、DK、3AK型管,只有在工作频率较低时才使用一般的晶体管就拿脉冲电路中最常用的反相器电路图1来说,从电路形式上看,它和放大电路中的共发射极电路很相似在放大电路中,基极电阻R b2是接到正电源上以取得基极偏压;而这个电路中,为了保证电路可靠地截止,R b2是接到一个负电源上的,而且R b1和R b2的数值是按晶体管能可靠地进入饱和区或止区的要求计算出来的不仅如此,为了使晶体管开关速度更快,在基极上还加有加速电容C,在脉前沿产生正向尖脉冲可使晶体管快速进入导通并饱和;在脉冲后沿产生负向尖脉冲使晶体管快速进入截止状态除了射极输出器是个特例,脉冲电路中的晶体管都是工作在开关状态的,这是一个特点脉冲电路的另一个特点是一定有电容器用电感较少作关键元件,脉冲的产生、波形的变换都离不开电容器的充放电产生脉冲的多谐振荡器脉冲有各种各样的用途,有对电路起开关作用的控制脉冲,有起统帅全局作用的时钟脉冲,有做计数用的计数脉冲,有起触发启动作用的触发脉冲等等不管是什么脉冲,都是由脉冲信号发生器产生的,而且大多是短形脉冲或以矩形脉冲为原型变换成的因为矩形脉冲含有丰富的谐波,所以脉冲信号发生器也叫自激多谐振荡器或简称多谐振荡器如果用门来作比喻,多谐振荡器输出端时开时闭的状态可以把多谐振荡器比作宾馆的自动旋转门,它不需要人去推动,总是不停地开门和关门1集基耦合多谐振荡器图2是一个典型的分立元件集基耦合多谐振荡器它由两个晶体管反相器经RC电路交叉耦合接成正反馈电路组成两个电容器交替充放电使两管交替导通和截止,使电路不停地从一个状态自动翻转到另一个状态,形成自激振荡从A点或B点可得到输出脉冲当R b1=R b2=R,C b1=C b2=C时,输出是幅度接近E的方波,脉冲周期T=
1.4RC如果两边不对称,则输出是矩形脉冲3RC环形振荡器图4是常用的RC环形振荡器它用奇数个门、首尾相连组成闭环形,环路中有RC延时电路图中RS是保护电阻,R和C是延时电路元件,它们的数值决定脉冲周期输出脉冲周期T=
2.2RC如果把R换成电位器,就成为脉冲频率可调的多谐振荡器因为这种电路简单可靠,使用方便,频率范围宽,可以从几赫变化到几兆赫,所以被广泛应用脉冲变换和整形电路脉冲在工作中有时需要变换波形或幅度,如把矩形脉冲变成三角波或尖脉冲等,具有这种功能的电路就叫变换电路脉冲在传送中会造成失真,因此常常要对波形不好的脉冲进行修整,使它整旧如新,具有这种功能的电路就叫整形电路1微分电路微分电路是脉冲电路中最常用的波形变换电路,它和放大电路中的RC耦合电路很相似,见图5当电路时间常数τ=RC tk时,输入矩形脉冲,由于电容器充放电极快,输出可得到一对尖脉冲输入脉冲前沿则输出正向尖脉冲,输入脉冲后沿则输出负向尖脉冲这种尖脉冲常被用作触发脉冲或计数脉冲2积分电路把图5中的R和C互换,并使τ=RC tk,电路就成为积分电路,见图6当输入矩形脉冲时,由于电容器充放电很慢,输出得到的是一串幅度较低的近似三角形的脉冲波3限幅器能限制脉冲幅值的电路称为限幅器或削波器图7是用二极管和电阻组成的上限幅电路它能把输入的正向脉冲削掉如果把二极管反接,就成为削掉负脉冲的下限幅电路用二极带或三极管等非线性器件可组成各种限幅器,或是变换波形如把输入脉冲变成方波、梯形波、尖脉冲等,或是对脉冲整形如把输入高低不平的脉冲系列削平成为整齐的脉冲系列等4箝位器能把脉冲电压维持在某个数值上而使波形保持不变的电路称为箝位器它也是整形电路的一种例如电视信号在传输过会造成失真,为了使脉冲波形恢复原样,接收机里就要用箝位电路把波形顶部箝制在某个固定电平上图8中反相器输出端上就有一个箝位二极管VD如果没有这个二极管,输出脉冲高电平应该是12伏,现在增加了箝位二极管,输出脉冲高电平被箝制在3伏上此外,象反相器、射极输出器等电路也有整旧如新的作用,也可认为是整形电路有记忆功能的双稳电路多谐振荡器的输出总是时高时低地变换,所以它也叫无稳态电路另一种双稳态电路就绝然不同,双稳电路有两个输出端,它们总是处于相反的状态一个是高电平,另一个必定是低电平它的特点是如果没有外来的触发,输出状态能一直保持不变所以常被用作寄存二进制数码的单元电路1集基耦合双稳电路图9是用分立元件组成的集基耦合双稳电路它由一对用电阻交叉耦合的反相器组成它的两个管子总是一管截止一管饱和,例如当VT1管饱和时VT2管就截止,这时A点是低电平B点是高电平如果没有外来的触发信号,它就保持这种状态不变如把高电平表示数字信号1,低电平表示0,那么这时就可以认为双稳电路已经把数字信号1寄存在B端了电路的基极分别加有微分电路如果在VT1基极加上一个负脉冲称为触发脉冲,就会使VT1基极电位下降,由于正反馈的作用,使VT1很快从饱和转入截止,VT2从截止转入饱和于是双稳电路翻转成A端为1,B端为0,并一直保持下去2触发脉冲的触发方式和极性双稳电路的触发电路形式和触发脉冲极性选择比较复杂从触发方式看,因为有直流触发电位触发和交流触发边沿触发的分别,所以触发电路形式各有不同从脉冲极性看,也是随着晶体管极性、触发脉冲加在哪个管子饱和管还是截止管上、哪个极上基极还是集电极而变化的在实际应用中,因为微分电路能容易地得到尖脉冲,触发效果较好,所以都用交流触发方式触发脉冲所加的位置多数是加在饱和管的基极上所以使用NPN管的双稳电路所加的是负脉冲,而PNP管双稳电路所加的是正脉冲3集成触发器除了用分立元件外,也可以用集成门电路组成双稳电路但实际上因为目前有大量的集成化双稳触发器产品可供选用,如R-S触发器、D触发器、J-K触发器等等,所以一般不使用门电路搭成的双稳电路而直接选用现成产品有延时功能的单稳电路无稳电路有2个暂稳态而没有稳态,双稳电路则有2个稳态而没有暂稳态脉冲电路中常用的第3种电路叫单稳电路,它有一个稳态和一个暂稳态如果也用门来作比喻,单稳电路可以看成是一扇弹簧门,平时它总是关着的,关是它的稳态当有人推它或拉它时门就打开,但由于弹力作用,门很快又自动关上,恢复到原来的状态所以开是它的暂稳态单稳电路常被用作定时、延时控制以及整形等1集基耦合单稳电路图10是一个典型的集基耦合单稳电路它也是由两级反相器交叉耦合而成的正反馈电路它的一半和多谐振荡器相似,另一半和双稳电路相似,再加它也有一个微分触发电路,所以可以想象出它是半个无稳电路和半个双稳电路凑合成的,它应该有一个稳态和一个暂稳态平时它总是一管VT1饱和,另一管VT2截止,这就是它的稳态当输入一个触发脉冲后,电路便翻转到另一种状态,但这种状态只能维持不长的时间,很快它又恢复到原来的状态电路暂稳态的时间是由延时元件R和C的数值决定的t t=
0.7RC2集成化单稳电路用集成门电路也可组成单稳电路图11是微分型单稳电路,它用2个与非门交叉连接,门1输出到门2是用微分电路耦合,门2输出到门1是直接耦合,触发脉冲加到门1的另一个输入端U I它的暂稳态时间即定时时间为t t=
0.7~
1.3RC脉冲电路的读图要点
①脉冲电路的特点是工作在开关状态,它的输入输出都是脉冲,因此分析时要抓住关键,把主次电路区分开,先认定主电路的功能,再分析辅助电路的作用
②从电路结构上抓关键找异同前面介绍了集基耦合方式的三种基本单元电路,它们都由双管反相器构成正反馈电路,这是它们的相同点但细分析起来它们还是各有特点的无稳和双稳电路虽然都有对称形式,但无稳电路是用电容耦合,双稳是用电阻直接耦合有时并联有加速电容,容量一般都很小;而且双稳电路一般都有触发电路双端或单端触发;单稳电路就很好认,它是不对称的,兼有双稳和单稳的形式这样一分析,三种电路就很好区别了
③脉冲电路中,脉冲的生成、变换和整形都和电容器的充、放电有关,电路的时间常数即R和C的数值对确定电路的性质有极重要的意义,这一点尤为重要数字电子电路中的后起之秀是数字逻辑电路把它叫做数字电路是因为电路中传递的虽然也是脉冲,但这些脉冲是用来表示二进制数码的,例如用高电平表示1,低电平表示0声音图像文字等信息经过数字化处理后变成了一串串电脉冲,它们被称为数字信号能处理数字信号的电路就称为数字电路这种电路同时又被叫做逻辑电路,那是因为电路中的1和0还具有逻辑意义,例如逻辑1和逻辑0可以分别表示电路的接通和断开、事件的是和否、逻辑推理的真和假等等电路的输出和输入之间是一种逻辑关系这种电路除了能进行二进制算术运算外还能完成逻辑运算和具有逻辑推理能力,所以才把它叫做逻辑电路由于数字逻辑电路有易于集成、传输质量高、有运算和逻辑推理能力等优点,因此被广泛用于计算机、自动控制、通信、测量等领域一般家电产品中,如定时器、告警器、控制器、电子钟表、电子玩具等都要用数字逻辑电路数字逻辑电路的第一个特点是为了突出逻辑两个字,使用的是独特的图形符号数字逻辑电路中有门电路和触发器两种基本单元电路,它们都是以晶体管和电阻等元件组成的,但在逻辑电路中我们只用几个简化了的图形符号去表示它们,而不画出它们的具体电路,也不管它们使用多高电压,是TTL电路还是CMOS电路等等按逻辑功能要求把这些图形符号组合起来画成的图就是逻辑电路图,它完全不同于一般的放大振荡或脉冲电路图数字电路中有关信息是包含在0和1的数字组合内的,所以只要电路能明显地区分开0和1,0和1的组合关系没有破坏就行,脉冲波形的好坏我们是不大理会的所以数字逻辑电路的第二个特点是我们主要关心它能完成什么样的逻辑功能,较少考虑它的电气参数性能等问题也因为这个原因,数字逻辑电路中使用了一些特殊的表达方法如真值表、特征方程等,还使用一些特殊的分析工具如逻辑代数、卡诺图等等,这些也都与放大振荡电路不同门电路和触发器1门电路门电路可以看成是数字逻辑电路中最简单的元件目前有大量集成化产品可供选用最基本的门电路有3种非门、与门和或门非门就是反相器,它把输入的0信号变成1,1变成0这种逻辑功能叫非,如果输入是A,输出写成P=A与门有2个以上输入,它的功能是当输入都是1时,输出才是1这种功能也叫逻辑乘,如果输入是A、B,输出写成P=A·B或门也有2个以上输入,它的功能是输入有一个1时,输出就是1这种功能也叫逻辑加,输出就写成P=A+B把这三种基本门电路组合起来可以得到各种复合门电路,如与门加非门成与非门,或门加非门成或非门图1是它们的图形符号和真值表此外还有与或非门、异或门等等数字集成电路有TTL、HTL、CMOS等多种,所用的电源电压和极性也不同,但只要它们有相同的逻辑功能,就用相同的逻辑符号而且一般都规定高电平为
1、低电平为02触发器触发器实际上就是脉冲电路中的双稳电路,它的电路和功能都比门电路复杂,它也可看成是数字逻辑电路中的元件目前也已有集成化产品可供选用常用的触发器有D触发器和J-K触发器D触发器有一个输入端D和一个时钟信号输入端CP,为了区别在CP端加有箭头它有两个输出端,一个是Q一个是Q,加有小圈的输出端是Q端另外它还有两个预置端R D和S D,平时正常工作时要R D和S D端都加高电平1,如果使R D=0S D仍为1,则触发器被置成Q=0;如果使S D=0R D=1,则被置成Q=1因此R D端称为置0端,S D端称为置1端D触发器的逻辑符号见图2,图中Q、D、SD端画在同一侧;Q、R D画在另一侧R D和S D都带小圆圈,表示要加上低电平才有效D触发器是受CP和D端双重控制的,CP加高电平1时,它的输出和D的状态相同如D=0,CP来到后,Q=0;如D=1,CP来到后,Q=1CP脉冲起控制开门作用,如果CP=0,则不管D是什么状态,触发器都维持原来状态不变这样的逻辑功能画成表格就称为功能表或特性表,见图2表中Q n+1表示加上触发信号后变成的状态,Qn是原来的状态X表示是0或1的任意状态有的D触发器有几个D输入端D
1、D2…它们之间是逻辑与的关系,也就是只有当D
1、D2…都是1时,输出端Q才是1另一种性能更完善的触发器叫J-K触发器它有两个输入端J端和K端,一个CP端,两个预置端R D端和S D端,以及两个输出端Q和Q端它的逻辑符号见图3J-K触发器是在CP脉冲的下阵沿触发翻转的,所以在CP端画一个小圆圈以示区别图中,J、S D、Q画在同一侧,K、R D、Q画在另一侧J-K触发器的逻辑功能见图3有CP脉冲时即CP=1J、K都为0,触发器状态不变;Q n+1=Qn,J=
0、K=1,触发器被置0Q n+1=0;J=
1、K=0,Q n+1=1;J=
1、K=1,触发器翻转一下Q n+1=Qn如果不加时钟脉冲,即CP=0时,不管J、K端是什么状态,触发器都维持原来状态不变Q n+1=Qn有的J-K触发器同时有好几个J端和K端,J
1、J2…和K
1、K2…之间都是逻辑与的关系有的J-K触发器是在CP的上升沿触发翻转的,这时它的逻辑符号图的CP端就不带小圆圈也有的时候为了使图更简洁,常常把R D和S D端省略不画能够把数字、字母变换成二进制数码的电路称为编码器反过来能把二进制数码还原成数字、字母的电路就称为译码器1编码器图4a是一个能把十进制数变成二进制码的编码器一个十进制数被表示成二进制码必须4位,常用的码是使从低到高的每一位二进制码相当于十进制数的
1、
2、
4、8,这种码称为8-4-2-1码或简称BCD码所以这种编码器就称为10线-4线编码器或DEC/BCD编码器从图看到,它是由与非门组成的有10个输入端,用按键控制,平时按键悬空相当于接高电平1它有4个输出端ABCD,输出8421码如果按下1键,与1键对应的线被接地,等于输入低电平
0、于是门D输出为1,整个输出成0001如按下7键,则B门、C门、D门输出为1,整个输出成0111如果把这些电路都做在一个集成片内,便得到集成化的10线4线编码器,它的逻辑符号见图4b左侧有10个输入端,带小圆圈表示要用低电平,右侧有4个输出端,从上到下按从低到高排列使用时可以直接选用2译码器要把二进制码还原成十进制数就要用译码器它也是由门电路组成的,现在也有集成化产品供选用图5是一个4线-10线译码器它的左侧为4个二进制码的输入端,右侧有10个输出端,从上到下按
0、
1、…9排列表示10个十进制数输出端带小圆圈表示低电平有效平时10个输出端都是高电平1,如输入为1001码,输出9端为低电平0,其余9根线仍为高电平1,这表示9线被译中二极管,如每段都接低电平0,七段都被点亮,显示出数字8;如b、c段接低电平0,其余都接1,显示的是1可见要把十进制数用七段显示管显示出来还要经过一次译码如果使用4线-7线译码器和显示管配合使用,就很简单,输入二进制码可直接显示十进制数,见图6译码器左侧有4个二进制码的输入端,右侧有7个输出可直接和数码管相连左上侧另有一个灭灯控制端I B,正常工作时应加高电平1,如不需要这位数字显示就在I B上加低电平0,就可使这位数字熄灭如果要想把十进制数显示出来,就要使用数码管现以共阳极发光二极管LED七段数码显示管为例,见图6它有七段发光寄存器和移位寄存器1寄存器能够把二进制数码存贮起来的的部件叫数码寄存器,简称寄存器图7是用4个D触发器组成的寄存器,它能存贮4位二进制数4个CP端连在一起作为控制端,只有CP=1时它才接收和存贮数码4个R D端连在一起成为整个寄存器的清零端如果要存贮二进制码1001,只要把它们分别加到触发器D端,当CP来到后4个触发器从高到低分别被置成
1、
0、
0、1,并一直保持到下一次输入数据之前要想取出这串数码可以从触发器的Q端取出2移位寄存器有移位功能的寄存器叫移位寄存器,它可以是左移的、右移的,也可是双向移位的图8是一个能把数码逐位左移的寄存器它和一般寄存器不同的是数码是逐位串行输入并加在最低位的D端,然后把低位的Q端连到高一位的D端这时CP称为移位脉冲先从R D端送低电平清零,使寄存器成0000状态假定要输入的数码是1001,输入的次序是先高后低逐位输入第1个CP后,1被打入第1个触发器,寄存器成0001;第2个CP后,Qo的1被移入Q1,新的0打入D1,成为0010;第3个CP后,成为0100;第4个CP后,成为1001可见经过4个CP,寄存器就寄存了4位二进制码1001目前已有品种繁多的集成化寄存器供选用计数器和分频器1计数器能对脉冲进行计数的部件叫计数器计数器品种繁多,有作累加计数的称为加法计数器,有作递减计数的称为减法计数器;按触发器翻转来分又有同步计数器和异步计数器;按数制来分又有二进制计数器、十进制计数器和其它进位制的计数器等等现举一个最简单的加法计数器为例,见图9它是一个16进制计数器,最大计数值是1111,相当于十进制数15需要计数的脉冲加到最低位触发器的CP端上,所有的J、K端都接高电平1,各触发器Q端接到相邻高一位触发器的CP端上J-K触发器的特性表告诉我们当J=
1、K=1时来一个CP,触发器便翻转一次在全部清零后,
①第1个CP后沿,触发器C0翻转成Q0=1,其余3个触发器仍保持0态,整个计数器的状态是0001
②第2个CP后沿,触发器C0又翻转成Q0=0,C1翻转成Q1=1,计数器成0010…到第15个CP后沿,计数器成1111可见这个计数器确实能对CP脉冲计数2分频器计数器的第一个触发器是每隔2个CP送出一个进位脉冲,所以每个触发器就是一个2分频的分频器,16进制计数器就是一个16分频的分频器为了提高电子钟表的精确度,普遍采用的方法是用晶体生32768赫标准信号脉冲,经过15级2分频处理得到1赫的秒信号因为晶体振荡器的准确度和稳定度很高,所以得到的秒脉冲信号也是精确可靠的把它们做到一个集成片上便是电子手表专用集成电路产品,见图10数字逻辑电路读图要点和举例数字逻辑电路的读图步骤和其它电路是相同的,只是在进行电路分析时处处要用逻辑分析的方法读图时要
①先大致了解电路的用途和性能
②找出输入端、输出端和关键部件,区分开各种信号并弄清信号的流向
③逐级分析输出与输入的逻辑关系,了解各部分的逻辑功能
④最后统观全局得出分析结果例1三路抢答器图11是智力竞赛用的三路抢答器电路裁判按下开关SA4,触发器全部被置零,进入准备状态这时Q1~Q3均为1,抢答灯不亮;门1和门2输出为0,门3和门4组成的音频振荡器不振荡,扬声器无声竞赛开始,假定1号台抢先按下SA1,触发器C1翻转成Q1=
1、Q1=0于是
①门2输出为1,振荡器振荡,扬声器发声;
②HL1灯点亮;
③门1输出为1,这时2号、3号台再按开关也不起作用裁判宣布竞赛结果后,再按一下SA4,电路又进入准备状态例2彩灯追逐电路图12是4位移位寄存器控制的彩灯电路开始时按下SA,触发器C1~C4被置成1000,彩灯HL1被点亮CP脉冲来到后,寄存器移1位,触发器C1~C4成0100,彩灯HL2点亮第2个CP脉冲点亮HL3,第3个点亮HL4,第4个CP又把触发器C1~C4置成1000,又点亮HL1如此循环往复,彩灯不停闪烁只要增加触发器可使灯数增加,改变CP的频率可变化速度特别声明1资料来源于互联网,版权归属原作者2资料内容属于网络意见,与本账号立场无关3如有侵权,请告知,立即删除。