[1]數(shù)字集成電路是指?jìng)鬏敽吞幚頂?shù)字信號(hào)的集成電路,外形如圖1所示。數(shù)字集成電路種類很多,有ttl電路、htl電路、cmos電路等。cmos電路具有電源電壓范圍寬、功耗小、輸入阻抗高、邏輯擺幅大、扇出能力強(qiáng)、抗干擾和抗輻射能力強(qiáng)、溫度穩(wěn)定性好等特點(diǎn),因而得到了廣泛應(yīng)用。
[2]數(shù)字集成電路的文字符號(hào)為“d”,圖形符號(hào)如圖2所示。有:門電路、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、寄存器和移位寄存器、模擬開關(guān)和數(shù)據(jù)選擇器、運(yùn)算電路等。
[3]由圖3可見,模擬信號(hào)是連續(xù)變化的信號(hào)(左),而數(shù)字信號(hào)在時(shí)間上和數(shù)值上都是斷續(xù)變化的離散信號(hào)(右)。數(shù)字信號(hào)往往采用二進(jìn)制數(shù)表示,數(shù)字集成電路的工作狀態(tài)則用“1”和“0”表示。
[4]數(shù)字電路圖中,常不畫電源接線,因?yàn)檫@并不影響電路功能的分析,實(shí)際應(yīng)用時(shí)按規(guī)定接入工作電源,如圖4所示。
[5]能夠?qū)崿F(xiàn)各種基本邏輯關(guān)系的電路通稱為門電路。它是構(gòu)成組合邏輯網(wǎng)絡(luò)的基本部件,也是時(shí)序邏輯電路的部件之一。有與門、或門、非門(反相器)、與非門、或非門等。與門的符號(hào)見圖5,邏輯式為y=ab,即只有當(dāng)所有輸入a、b均為“1”時(shí),輸出y方為“1”;否則y為“0”。
[6]或門的符號(hào)如圖6所示,邏輯式為y=a+b,即只要輸入端有一個(gè)為“1”時(shí),y即為“1”;所有輸入端均為“0”時(shí),y才為“0”?;蜷T可以有更多的輸入端。
[7]非門的符號(hào)如圖7所示。非門又叫反相器,邏輯式為y=a-,即輸出端y總是與輸入端a相反。
[8]與非門符號(hào)如圖8所示,邏輯式為y=ab——,即只有當(dāng)所有輸入端均為“1”時(shí),輸出y才為“0”;否則y為“1”。與非門可以有更多的輸入端。
[9]或非門的符號(hào)如圖9所示,邏輯式為y=a+b——-,即只要輸入端有一個(gè)為“1”時(shí),y即為“0”;所有輸入端均為“0”時(shí),y才為“1”?;蚍情T可以有更多的輸入端。
[10]門電路主要用于邏輯控制。圖10為聲光控路燈電路,由反相器d1、與門d2實(shí)現(xiàn)邏輯控制。夜晚無(wú)光照時(shí),d1輸入為“0”,反相后為“1”,打開了與門d2,這時(shí)如有行人的腳步聲(有聲為“1”),則路燈自動(dòng)點(diǎn)亮。白天有光照時(shí),d1輸出為“0”關(guān)閉了d2,即使有腳步聲路燈也不會(huì)點(diǎn)亮。
[11]門電路作振蕩器。圖11為門控多諧振蕩器,a=1時(shí)電路起振,輸出900hz方波。a=0時(shí)電路停振。振蕩頻率f=1/(2.2rc)。
[12]門電路作模擬放大器。圖12的放大倍數(shù)a=r2/r1。
[13]觸發(fā)器是時(shí)序電路的基本單元,在數(shù)字信號(hào)的產(chǎn)生、變換、存儲(chǔ)、控制等方面應(yīng)用廣泛。有:rs觸發(fā)器、d觸發(fā)器、jk觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器等。rs觸發(fā)器的符號(hào)見圖13,s為置“1”輸入端、r為置“0”輸入端;輸出端q、q-互為反相,附表為其真值表。
[14]圖14為rs觸發(fā)器構(gòu)成的消抖動(dòng)開關(guān),當(dāng)按下sb時(shí),s高電平使觸發(fā)器置“1”(q=1)。這時(shí)即使sb產(chǎn)生機(jī)械抖動(dòng),只要機(jī)械觸點(diǎn)不返回到r端,輸出端q仍保持“1”不變,從而消除了機(jī)械開關(guān)sb抖動(dòng)產(chǎn)生的脈沖抖動(dòng)。
[15]d觸發(fā)器又稱為延遲觸發(fā)器,具有:數(shù)據(jù)端d、時(shí)鐘端cp、輸出端q和q-。輸出狀態(tài)的改變依賴于時(shí)鐘脈沖的觸發(fā),在時(shí)鐘脈沖的作用下,數(shù)據(jù)由d傳輸?shù)絨。d觸發(fā)器常用于數(shù)據(jù)鎖存、控制電路中,電路符號(hào)和真值表見圖15。
[16]圖16為d觸發(fā)器組成的分頻電路。每個(gè)觸發(fā)器的d與輸出端q-相連,構(gòu)成2分頻單元。圖示為三級(jí)2分頻單元串聯(lián)組成8分頻電路。增加分頻單元即可增大分頻比。
[17]單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器見圖17,tr為觸發(fā)端,r為清零端,q和q-為輸出端。tr端輸入一個(gè)觸發(fā)脈沖,其輸出端有一個(gè)恒定寬度的矩形脈沖。q和q-端的輸出信號(hào)互為反相。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器主要應(yīng)用在脈沖信號(hào)展寬、整形、延遲,以及定時(shí)器、振蕩器、數(shù)字濾波器、頻率-電壓變換器等。
[18]圖18為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成的100ms定時(shí)器電路,每按下一次sb,q便輸出一個(gè)寬度為100ms的高電平信號(hào)。輸出脈寬tw=0.69r1·c。
[19]施密特觸發(fā)器見圖19,a為輸入端,q為輸出端,它可將緩慢變化的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)檫呇囟盖偷木匦蚊}沖,施密特觸發(fā)器常用于脈沖整形、電壓幅度鑒別、模-數(shù)轉(zhuǎn)換、接口電路等。
[20]圖20為光控電路,光線的緩慢變化由光電三極管vt接收轉(zhuǎn)換為電信號(hào),施密特觸發(fā)器將其整形成為邊沿陡峭的脈沖信號(hào)傳輸給后續(xù)電路。