圖一 cd4069閃爍燈
這是一個(gè)用cd4069反相器制作的led閃爍燈，它的電路原理圖如下圖六，led燈閃爍頻率可以調(diào)節(jié)，led燈數(shù)量可以增加。
圖二 cd4069集成電路外形
cd4069六反相器是眾多40系列互補(bǔ)mos集成電路之一，是典型的數(shù)字集成電路，它的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，是由六個(gè)反相器組成的，每個(gè)反相器就是一個(gè)非門(mén)電路，其常見(jiàn)的封裝形式為雙列直插式，如上圖二；利用其非門(mén)性質(zhì)可以組成振蕩電路、反轉(zhuǎn)電路等，其電路結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單、體積較小、價(jià)格便宜，在電子技術(shù)實(shí)踐當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
一、4069六反相器推薦工作條件
電源電壓范圍3v-15v；
輸入電壓范圍0v-vdd
工作溫度范圍：m類-55℃-125℃，e類-40℃-85℃
功耗700mw
靜態(tài)電流25攝氏度時(shí)＜4ua；
輸出低電平電壓0.05v；
輸出高電平電壓vdd-0.05v；
輸入輸出傳播時(shí)間小于90ns
內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳序號(hào)見(jiàn)下圖三。
圖三 cd4069六反相器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳
二、反相器基本概念以及與非門(mén)的關(guān)系
反相器，顧名思義，“反”就是反過(guò)來(lái)的意思，就是和前一個(gè)不一樣，“相”就是相位、狀態(tài)的意思，反相器就是非門(mén)電路，也即輸入低電平輸出就是高電平，或者輸入高電平輸出就是低電平；這里所說(shuō)的高低電平是相對(duì)的，即高與低之間相對(duì)而言，并不是具體的某一個(gè)值，比如3v也可能是高電平也可能是低電平。電平高低是輸入對(duì)輸入輸出對(duì)輸出，比如輸入1v為高電平，diangon.com-1v為低電平，輸出3v為高電平，0v為低電平；不能拿輸出的3v對(duì)輸入的1v。這一點(diǎn)應(yīng)該注意；反相器也可以是分立元件的，也可以是集成電路的，如cd4069就是集成電路反相器，其內(nèi)部集成了六個(gè)反相器；下圖是用分立元件組成的反相器，當(dāng)輸入低電平-6v時(shí)，輸出為高電平0v，若輸入為高電平0v，則輸出為低電平-12v；這就是晶體管的倒相作用，其工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)（飽和、截止）；
圖四 分立元件反相器
三、反相器組成的振蕩電路
反相器的用途非常廣泛，最典型的就是振蕩電路，其振蕩頻率較低；還作為開(kāi)關(guān)作用，開(kāi)關(guān)狀態(tài)就是非門(mén)狀態(tài)。
下圖五是分立元件組成的反相器振蕩電路，這個(gè)電路可以通過(guò)瞬時(shí)極性法進(jìn)行分析，兩個(gè)三極管放大電路相耦合，經(jīng)過(guò)倒相兩次輸入和輸出就是同相關(guān)系?？梢詫4換成揚(yáng)聲器或led，在輸出端可以輸出振蕩信號(hào)。這個(gè)電路中各元件vt1、vt2為9013管，r1、r2=27k-100k，r2、r4=2k-5.1k，ec=3v-6v，c1、c2=0.1-10uf；保證各個(gè)三極管工作中放大狀態(tài)， 電路必能起振。
圖五 分立元件反相器組成的振蕩電路
cd4069振蕩電路有兩種基本形式，還有一種改進(jìn)電路；
1.振蕩電路形式之一，如下圖六，該電路的特點(diǎn)是電源的波動(dòng)將使頻率不穩(wěn)定，適合于小于100khz的低頻振蕩情況。其振蕩周期t=2.2rc，工作原理利用了電容器的充放電和非門(mén)的倒相作用。設(shè)電路接通瞬間輸出端c點(diǎn)為高電位，則電容兩端電位不能突變，于是a端也是高電位，通過(guò)左邊的非門(mén)b點(diǎn)為低電位，之后電容開(kāi)始充電，極性上正下負(fù)，那么電容下端的電位逐漸降低，a點(diǎn)電位降低到低電位也即第一個(gè)非門(mén)的開(kāi)啟電壓，電路發(fā)生翻轉(zhuǎn)，b點(diǎn)高電位，c點(diǎn)低電位，電容開(kāi)始放電，a點(diǎn)高電位對(duì)電容反充電....又一個(gè)循環(huán)開(kāi)始了，振蕩周而復(fù)始的進(jìn)行下去。這個(gè)電路實(shí)質(zhì)上和圖五類似，用瞬時(shí)極性法也能理解?？梢栽赾端接揚(yáng)聲器或led，如圖一；c點(diǎn)為輸出端。
圖六 cd4069振蕩電路
2.振蕩電路形式之二，該電路是圖一的改進(jìn)，增加了補(bǔ)償電阻rs，使電路的振蕩頻率穩(wěn)定性提高；
圖七 cd4069改進(jìn)型振蕩電路
振蕩電路形式之三，該電路的振蕩周期同上。原理如下：設(shè)電路接通瞬間a點(diǎn)輸入高電位，那么b點(diǎn)就是低電位，c點(diǎn)就是高電位，電容兩端電壓不能突變，d點(diǎn)為低電位，e點(diǎn)為低電位，c點(diǎn)通過(guò)電阻r對(duì)電容充電，電容兩端電壓左負(fù)右正，電壓升高后，d點(diǎn)的電位升高，e點(diǎn)的電位升高，則f點(diǎn)變?yōu)榈碗娢?，新的振蕩又開(kāi)始了。f點(diǎn)為輸出端。
圖八 cd4069振蕩電路
四、具體應(yīng)用電路
1.4069振蕩電路應(yīng)用之一，三組振蕩電路互相調(diào)制就可以發(fā)出高低快慢周期性變化的音調(diào)，聲音酷似警笛聲，具體元件參數(shù)見(jiàn)下表。
圖九cd4069制作的警笛發(fā)生器
警笛發(fā)生器元件表
2.cd4069組成的逆變器，輸出振蕩信號(hào)通過(guò)三極管放大，控制mos管的導(dǎo)通與截止，從而在輸出端為220v電壓。
圖十 cd4069制作的逆變器
3.cd4069組成的水位指示器，在水不滿時(shí)輸入高電位，輸出低電位，對(duì)應(yīng)的led燈不亮，當(dāng)水位上升時(shí)，電位降低，輸出高電位，對(duì)應(yīng)的led燈發(fā)亮，隨著水位的上升，led燈依次發(fā)亮，反映了水位的高低情況。
圖十一 水位顯示器