數(shù)字電路及其應(yīng)用(三)

2.CMOS門電路的應(yīng)用　

　　門電路是一種基本邏輯部件，用它們可以構(gòu)成組合邏輯和時(shí)序邏輯電路。CMOS門電路產(chǎn)品種類很多，均可從相應(yīng)的手冊(cè)上查到，但歸納起來有八類：反相器、與非門、或非門、與門、或門、緩沖/電平變換器、組合邏輯和具有三態(tài)輸出的邏輯門等。熟悉門電路的特性和應(yīng)用，可為學(xué)習(xí)各種數(shù)字設(shè)備（包括PC機(jī)硬件）的工作原理打下良好的基礎(chǔ)。
　　
　?。?）環(huán)形振蕩器。CD4069是六反相器集成電路（IC），采用雙列式塑封裝（14引腳），如圖6所示。該IC內(nèi)含六個(gè)獨(dú)立的反相器。每個(gè)反相器均可執(zhí)行邏輯的反相操作。用它還可構(gòu)成振蕩器、脈沖整形和小信號(hào)的電壓放大等。圖7是用奇數(shù)級(jí)（3）的反相器串聯(lián)，并首尾相接構(gòu)成的環(huán)形振蕩器電路，它的輸出波形如圖8所示。振蕩器的工作是基于電平通過每個(gè)反相器時(shí)，需要一定的傳輸時(shí)間τ，即每個(gè)反相器均存在電平傳輸?shù)难舆t而形成的方波輸出。例如，當(dāng)圖7電路加電時(shí)，其輸出端設(shè)定為“0”電平（也可設(shè)定為“1”電平），按圖的環(huán)形連接法，A點(diǎn)也為“0”電平。根據(jù)反相器求反邏輯，反相器Ⅰ的輸出為“1”電平，從Ⅰ的輸入到Ⅰ的輸出電平的傳輸延時(shí)為τ。同理電平通過反相器Ⅱ和Ⅲ時(shí)，共需傳輸2τ的時(shí)間。“0”電平從A的輸入到Ⅲ的輸出端需傳輸3τ的時(shí)間。按反相器求反的功能，從Ⅰ的A點(diǎn)“0”電平經(jīng)3τ后，Ⅲ的輸出端從原來的“0”電平轉(zhuǎn)為“1”電平。該“1”電平又到A點(diǎn)，再經(jīng)3τ又到Ⅲ的輸出端使輸出又從“1”電平轉(zhuǎn)到“0”電平。結(jié)果，在Ⅲ的輸出端形成圖8的方波。從方波的形成過程可知，該方波的周期T=6τ。
　　
　　由于τ的時(shí)間很短，所以方波的頻率很高，只有用示波器才能把波形顯示出來。由于該電路簡(jiǎn)單，所以工廠中批量用它時(shí)，常用圖7的電路并配上示波器以檢查CD4069產(chǎn)品的好壞，并從波形的周期上估算它們的傳輸特性。
　　
　　圖9是圖7方波發(fā)生器的改進(jìn)電路，特點(diǎn)是輸出的方波頻率是可調(diào)的。圖9電路中，增加了附加的RC電路，使電平從反相器Ⅱ的輸入端到Ⅱ的輸出端，因RC的充放電時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于反相器的傳輸時(shí)間，電平通過反相器Ⅱ時(shí)，延時(shí)大大增加，加之R是可調(diào)電阻，結(jié)果在Ⅲ的輸出端形成的方波，其頻率是可調(diào)的。輸出的方波周期可根據(jù)公式T=2RC估算，按圖的RC值，方波的頻率下限約1Hz。
　　
　　圖9的電路，因電路簡(jiǎn)單，一裝即成，對(duì)頻率穩(wěn)定度要求不高的場(chǎng)合是很適用的。若再配上圖10的LED驅(qū)動(dòng)電路，并把R值取大些，可觀察到LED的發(fā)光閃動(dòng)。利用該組合電路，無需配接示波器，就可批量、快速檢查CD4069產(chǎn)品的好壞。如果將驅(qū)動(dòng)級(jí)管子BG換成9018，其集電極上插入電聲器件（LED、R2去掉），調(diào)整R值，使組合電路工作在音頻段，就可作訊響器。過去一些電碼練習(xí)器就是用了這種電路作訊響器的?！　　～?/P>

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