其实,学习数字电路一
点也不难,在学习数字电路之前,一定要把数字先搞清楚,那就是0和1在数字电路中代表的意义是什
么?在数字电路中,低电位就是0,高电位就是1,例如在5伏供电的数字电路中,地就是低电位,就
是0,5伏就是高电位,就是1;其实0和1就是表示数字电路中的低电位和高电位,当然有时低电位
也可以用L表示,高电位也可以用H表示.所以对于5伏供电的数字电路来说,低电位就是0伏,高电
位就是5伏;0伏就是0,5伏就是1.
还有一点,应该注意,那就是在学习数字电路的时候,在对数字0和1理解的同时,一定不要忽略
了时间的概念;数字0和1表示的是电路的状态,结合时间来分析电路,我们就可以清楚的了解数字电
路的工作过程,也就是电路工作的时序,我们在做实验的时候,分析数字电路的工作时序对理解数字电
路非常重要,好了,实验的班车就要起程了,和大老张一起做实验,一起分享学习数字电路给我们大家
带来的快乐吧,大老张祝福朋友们在快乐中学习,在学习中快乐!
快乐的学习,从现在开始...
我们先来了解一下数字集成电路,常用的数字集成电路有CMOS和TTL两种,其中CMOS电路
具有消耗功率低,工作电压范围广和噪声容限大等特点,CMOS电路有4000/4500系列,还有
74HC系列,它完全可以替代TTL电路的74LS系列.
我们边学边做,当然离不开动手了,实验之前,准备些什么呢?大老张告诉你:
5伏和12伏的直流电源,数字万用表,电烙铁和一些笔备的工具,实验板或面包板,必须用到的电
子元器件.
动手之前,先对数字集成电路做一些简单的介绍:其中门电路有非门(反相器),与门,与非门,或
门,或非门,异或门,还有很多的电路如触发器,计数器,锁存器,译码器等等,朋友们,只要我们肯于
动手,这些电路都是不难掌握的,建议朋友们在学习的时候一定要动手去做,我们的学习只有起点,没有
终点,让我们从门电路开始,边做边学.
实验之前的学习:
1 什么是非门电路:非门又叫做反相器,它的特点是当输入是0时(低点位L),输出端是1(高电
位H);当输入端是1时(高电位H),输出端是0(低电位L).即输出的状态和输入的状态相反.
也就是说在5伏供电的电路中,输入端是0伏时,输出端就是5伏,输入端如果是5伏时,输出端就是
0伏.
2 反相器在电路中的符号:
![](http://blog.ednchina.com/Upload/Blog//979f295d-18a6-427e-b22f-3fcc1ca082e9.jpg)
逻辑表达式:F=/F
3 关于数字集成电路的引脚排列和供电引脚的规律:
我们实验用的数字集成电路是DIP封装的,数字集成电路系列大部分是由8脚,14脚,16脚,
20脚,24脚等构成,不管集成电路有多少个管脚,它们一定要接上电源才能工作,所以它们一定要
有两个脚接电源,其中一个是VDD,电源的正极;一个是VSS,电源的负极;VSS在数字电路中
是接地端,也叫数字地.数字集成电路不论有多少个管脚,不管是什么型号,首先要会看哪个是它的电
源脚,接电源的两个引脚是非常好记的,大老张给朋友们画了个图,先把这两个脚记住,然后在去研究
其它的引脚.
![](http://blog.ednchina.com/Upload/Blog//be0a215d-c877-4b08-a353-3663aa49a2b5.jpg)
4 关于数字电路引脚定义的分析
下面分析几个反相器的数字集成电路,CMOS数字集成电路4069,它是一个14脚的集成电
路,首先看它的电源脚,一定是7脚接地,14脚接电源的正极;记住这两个脚,其它的引脚就是反相
器的输入和输出的引出脚了,它是由六个反相器组成的集成电路,这六个单独的反相器每个都有两个引
脚,一个输入,另一个就是输出.六个反相器共占用12只引脚,在加上两个电源脚,所以这个集成电
路一共是14个引脚.
使用时,对这些引脚的处理可以分别对待,电源就接5伏,输入和输出的引脚可按电路设计的接,
至于使用其中的哪一个反相器,可以自己任意选择.大老张认为,使用集成电路一定要灵活应用,用哪
个反相器自己做主.好了,就说这么些吧,下面我们还是一起动手,用反相器做一些电路看一看.通过
实验,了解一下什么是反相器,看看非门电路究竟能干些什么?
实验一:非门电路
实验目的:通过实验了解什么是(反相器)非门电路,认识并掌握数字集成电路的基本使用方法.
实验材料:CMOS数字集成电路4069一块,发光二极管,10K电阻,按键开关,5伏直流电源.
实验电路:
![](http://blog.ednchina.com/Upload/Blog//52fc0a78-df17-4f7e-b2a4-b5da62fb5b9c.jpg)
电路的工作原理:
1:开关断开时,反相器的输入是高电平(H),也就是数字"1",在这种状态下,反相器的输出
是"0".
2:开关接通时,反相器的输入是底电平(L),也就是数字"0",在这种状态下,反相器的输出
是"1".
3:在这个电路中,我用了一个发光二极管LED做指示,在开关断开的时候,LED点亮.在开关
接通时LED熄灭.
说明:
其实这是一个很简单的电路,目的就是让我们通过这样的实验在了解反相器的同时去理解什么是
数字电路的0和1.
输出端的变化为什么能使LED亮灭状态的变化呢,很简单,反相器输出为"0",也就是和接
地的电位相等了吗,也可以理解反相器此时和地相通,LED当然会亮了.可是,当反相器输出为高
电平时,LED由于没有电流的回路,所以LED是不会亮的.
另外这个实验还可以用其他的反相器电路,常用的数字集成电路反相器的型号有:
40系列的4069,74系列的7404.注意,实验用的电源为直流稳压电源,电压5V.
实验总结:
反相器的输出状态一定是和输入状态相反的,就是输入是"0",输出一定是"1";
好了,这个实验就做到这里,接下来的实验,大老张会告诉朋友们,反相器都有那些用途,我们可以
用反相器来设计一些比较实用的电路吗,答案马上揭晓!
实验二:用数字集成电路4069(反相器)让电灯闪闪发光。
我们在节日里,或商家的装饰广告上,经常会看到一闪一闪装饰的彩灯,我们马上要做的就
是让电灯一闪一闪的亮起来。
实验目的:学习反相器的应用,以及电路的设计方法。
实验前几句要说的话:在做这个实验的时候,我不想马上给出具体的电路,而是希望朋友们
首先想一想做这个实验的时候,我们会遇到哪些需要解决的问题,大老张认为,这是在电路设计
之前必须清楚的,我建议大家学习的时候,每做的一个实验或设计一个电路,必须应该想清楚我
们在干什么?我们每做的一步,是要解决什么问题?我们要达到什么样的目的?其实做什么事情
都应该这样,每走一步,回过头来都应该看到自己留下的脚印,这个脚印就是我们在生活中经历
过而留下的印记,这个脚印就是留给我们未来的回忆。
所以,我们学习的思路是:
1:我们会遇到什么问题,需要我们设计什么样的电路才能够解决这个问题。
2:边实验,边修改我们的设计,直到实现我们的目的。
大老张建议:先把问题想清楚,在设计电路,哪怕就是电路非常简单,也应该清楚我们最终
的目的。
那么,在我们要做的实验,有哪些需要解决的问题可以用我们的设计来解决?电路有什么样
的具体要求?我们大家一起来想......
问题1:我们要控制的负载是电灯,电灯的功率是60瓦,电压是交流220伏的,我们设
计一个什么样的电路,才能够驱动这个负载(电灯)?
问题2:我们采用的数字集成电路型号是4069,它的工作电压是直流5伏,直流的5伏
电压和220伏的交流电压怎样进行隔离,使电路更加的安全?
问题3:设计一个什么样的电路,才能控制电灯闪闪发光呢?
接下来就让我们针对以上想到的这三个问题,一个一个的解决,用我们的设计,实现我们的
目的吧。
关于三个问题的思考:
问题一:关于电灯的驱动.
让电灯亮起来...
方法1:简单,让电灯亮起来,安装一个开关不就行了吗?可是,我们要用我们设计的电路来
控制电灯的亮灭啊,其实想一想这个问题也很好解决,我给朋友们画了一个图,看看就明白了.
![](http://blog.ednchina.com/Upload/Blog//f1e85e3b-c53a-4d80-887e-6ff39e22a02b.jpg)
其实要想让电灯亮起来一点也不难,如图1所示.接一个开关,通过开关就可以控制电灯
亮起来,可是现在的问题是,我们总不能人为的去不停的板动开关,使电灯一亮一灭的闪闪发
光吧,我们要用一个电路来自动的控制电灯的亮与灭的状态,怎样解决呢?朋友们看看图2所
示的电路,用一个继电器就可以解决了,所以我们可以设计一个这样的电路通过控制继电器线
圈JL,就可以带动触点JK,并通过JK控制电灯一亮一灭的状态.而且,继电器线圈的供
电和电灯的供电是两个供电的回路,也很好的解决了电源隔离的问题.
当然我们也可以不采用继电器,用一个双相可控硅也可以对电灯进行控制,它的电路也很
简单,如图3所示:
![](http://blog.ednchina.com/Upload/Blog//8f7c5df5-1ff2-4eeb-b573-f07b0746cb19.jpg)
朋友们可能看出来了,这个用可控硅来控制电灯的电路还不完整,是啊,大老张有两个简
单的问题,(问题非常简单)请朋友们思考一下好吗?
1:怎样控制可控硅的导通?
2:怎样与电源很好的隔离?
好了,先到这里吧...
朋友们:想好了吗?
如果朋友们能够认真去想的话,大老张当然会很高兴了,可是,大老张也是知道的,大老张
工作忙,朋友们工作也一定会很忙的啊,所以,我知道不是朋友们不去想,有的时候真的是没有
时间,朋友们有时间能够关注大老张,已经让我大老张很高兴了,好了,还是说说我们需要解决
的问题吧...
问题二:关于电源的隔离问题:
首先,让我们先看看用可控硅控制电灯的电路,看看是怎么样才能控制可控硅的导通和截止,
在这里一定要告诉朋友们的是,可控硅有单相的和双相的,尽管朋友们可能都知道,我还是要告
诉大家,在这里我们用的是双相可控硅,在这里多说上几句,主要是考虑也许有刚刚初学的朋友
们,希望这些朋友能够清楚这一点啊.接下来,还是请看大老张给朋友们画的电路图,看看双相
可控硅是怎样触发的, |