第五節(jié)電子電路基本知識(shí)

1、第五節(jié)第五節(jié) 電子電路基本知識(shí)電子電路基本知識(shí)電話：郵箱：物理與工程學(xué)院放大電路放大電路 能夠把微弱的信號(hào)放大的電路叫做放大電路或放大器。例如助聽器里的關(guān)鍵部件就是一個(gè)放大器。一、放大電路的用途和組成一、放大電路的用途和組成 放大器有交流放大器和直流放大器。交流放大器又可按頻率分為低頻、中源和高頻；接輸出信號(hào)強(qiáng)弱分成電壓放大、功率放大等。此外還有用集成運(yùn)算放大器和特殊晶體管作器件的放大器。它是電子電路中最復(fù)雜多變的電路。但初學(xué)者經(jīng)常遇到的也只是少數(shù)幾種較為典型的放大電路。 讀放大電路圖時(shí)也還是按照“逐級(jí)分解、抓住關(guān)鍵、細(xì)致分析、全面綜合”的原則和步驟進(jìn)行。首先把整個(gè)放大電路按輸入、輸出逐級(jí)分開

2、，然后逐級(jí)抓住關(guān)鍵進(jìn)行分析弄通原理。放大電路有它本身的特點(diǎn)：一是有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種工作狀態(tài)，所以有時(shí)往往要畫出它的直流通路和交流通路才能進(jìn)行分析；二是電路往往加有負(fù)反饋，這種反饋有時(shí)在本級(jí)內(nèi)，有時(shí)是從后級(jí)反饋到前級(jí)，所以在分析這一級(jí)時(shí)還要能“瞻前顧后”。在弄通每一級(jí)的原理之后就可以把整個(gè)電路串通起來進(jìn)行全面綜合。 二、低頻電壓放大器二、低頻電壓放大器 低頻電壓放大器是指工作頻率在 20 赫 20 千赫之間、輸出要求有一定電壓值而不要求很強(qiáng)的電流的放大器。 （ 1 ）共發(fā)射極放大電路 圖 1 （ a ）是共發(fā)射極放大電路。 C1 是輸入電容， C2 是輸出電容，三極管 VT 就是起放大作用的器件，

3、 RB 是基極偏置電阻 ,RC 是集電極負(fù)載電阻。 1 、 3 端是輸入， 2 、 3 端是輸出。 3 端是公共點(diǎn)，通常是接地的，也稱“地”端。靜態(tài)時(shí)的直流通路見圖 1 （ b ），動(dòng)態(tài)時(shí)交流通路見圖 1 （ c ）。電路的特點(diǎn)是電壓放大倍數(shù)從十幾到一百多，輸出電壓的相位和輸入電壓是相反的，性能不夠穩(wěn)定，可用于一般場合。（ 2 ）分壓式偏置共發(fā)射極放大電路 圖 2 比圖 1 多用 3 個(gè)元件。基極電壓是由 RB1 和 RB2 分壓取得的，所以稱為分壓偏置。發(fā)射極中增加電阻 RE 和電容 CE ， CE 稱交流旁路電容，對交流是短路的； RE 則有直流負(fù)反饋?zhàn)饔谩Ｋ^反饋是指把輸出的變化通過某種

4、方式送到輸入端，作為輸入的一部分。如果送回部分和原來的輸入部分是相減的，就是負(fù)反饋。圖中基極真正的輸入電壓是 RB2 上電壓和 RE 上電壓的差值，所以是負(fù)反饋。由于采取了上面兩個(gè)措施，使電路工作穩(wěn)定性能提高，是應(yīng)用最廣的放大電路。（ 3 ）射極輸出器 圖 3 （ a ）是一個(gè)射極輸出器。它的輸出電壓是從射極輸出的。圖 3 （ b ）是它的交流通路圖，可以看到它是共集電極放大電路。 這個(gè)圖中，晶體管真正的輸入是 V i 和 V o 的差值，所以這是一個(gè)交流負(fù)反饋很深的電路。由于很深的負(fù)反饋，這個(gè)電路的特點(diǎn)是：電壓放大倍數(shù)小于 1 而接近 1 ，輸出電壓和輸入電壓同相，輸入阻抗高輸出阻抗低，失真

5、小，頻帶寬，工作穩(wěn)定。它經(jīng)常被用作放大器的輸入級(jí)、輸出級(jí)或作阻抗匹配之用。（ 4 ）低頻放大器的耦合 一個(gè)放大器通常有好幾級(jí)，級(jí)與級(jí)之間的聯(lián)系就稱為耦合。放大器的級(jí)間耦合方式有三種： RC 耦合，見圖 4 （ a ）。優(yōu)點(diǎn)是簡單、成本低。但性能不是最佳。 變壓器耦合，見圖 4 （ b ）。優(yōu)點(diǎn)是阻抗匹配好、輸出功率和效率高，但變壓器制作比較麻煩。 直接耦合，見圖 4 （ c ）。優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬，可作直流放大器使用，但前后級(jí)工作有牽制，穩(wěn)定性差，設(shè)計(jì)制作較麻煩。三、功率放大器三、功率放大器 能把輸入信號(hào)放大并向負(fù)載提供足夠大的功率的放大器叫功率放大器。例如收音機(jī)的末級(jí)放大器就是功率放大器。 （ 1

6、 ）甲類單管功率放大器 圖 5 是單管功率放大器， C1 是輸入電容， T 是輸出變壓器。它的集電極負(fù)載電阻 Ri 是將負(fù)載電阻 R L 通過變壓器匝數(shù)比折算過來的： RC= （ N1 N2 ） 2 RL=N 2 RL 負(fù)載電阻是低阻抗的揚(yáng)聲器，用變壓器可以起阻抗變換作用，使負(fù)載得到較大的功率。 這個(gè)電路不管有沒有輸入信號(hào)，晶體管始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，靜態(tài)電流比較大，困此集電極損耗較大，效率不高，大約只有 35 。這種工作狀態(tài)被稱為甲類工作狀態(tài)。這種電路一般用在功率不太大的場合，它的輸入方式可以是變壓器耦合也可以是 RC 耦合。（ 2 ）乙類推挽功率放大器 圖 6 是常用的乙類推挽功率放大電路。它

7、由兩個(gè)特性相同的晶體管組成對稱電路，在沒有輸入信號(hào)時(shí)，每個(gè)管子都處于截止?fàn)顟B(tài)，靜態(tài)電流幾乎是零，只有在有信號(hào)輸入時(shí)管子才導(dǎo)通，這種狀態(tài)稱為乙類工作狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)是正弦波時(shí)，正半周時(shí) VT1 導(dǎo)通 VT2 截止，負(fù)半周時(shí) VT2 導(dǎo)通 VT1 截止。兩個(gè)管子交替出現(xiàn)的電流在輸出變壓器中合成，使負(fù)載上得到純正的正弦波。這種兩管交替工作的形式叫做推挽電路。乙類推挽放大器的輸出功率較大，失真也小，效率也較高，一般可達(dá) 60 。（ 3 ） OTL 功率放大器 目前廣泛應(yīng)用的無變壓器乙類推挽放大器，簡稱 OTL 電路，是一種性能很好的功率放大器。為了易于說明，先介紹一個(gè)有輸入變壓器沒有輸出變壓器的 OT

8、L 電路，如圖 7 。這個(gè)電路使用兩個(gè)特性相同的晶體管，兩組偏置電阻和發(fā)射極電阻的阻值也相同。在靜態(tài)時(shí)， VT1 、 VT2 流過的電流很小，電容 C 上充有對地為 1 2 E c 的直流電壓。在有輸入信號(hào)時(shí)，正半周時(shí) VT1 導(dǎo)通， VT2 截止，集電極電流 i c1 方向如圖所示： 負(fù)載 RL 上得到放大了的正半周輸出信號(hào)。負(fù)半周時(shí) VT1 截止， VT2 導(dǎo)通，集電極電流 i c2 的方向如圖所示， RL 上得到放大了的負(fù)半周輸出信號(hào)。這個(gè)電路的關(guān)鍵元件是電容器 C ，它上面的電壓就相當(dāng)于 VT2 的供電電壓。 以這個(gè)電路為基礎(chǔ)，還有用三極管倒相的不用輸入變壓器的真正 OTL 電路，用

9、PNP 管和 NPN 管組成的互補(bǔ)對稱式 OTL 電路，以及最新的橋接推挽功率放大器，簡稱 BTL 電路等等。四、直流放大器四、直流放大器 能夠放大直流信號(hào)或變化很緩慢的信號(hào)的電路稱為直流放大電路或直流放大器。測量和控制方面常用到這種放大器。 （ 1 ）雙管直耦放大器 直流放大器不能用 RC 耦合或變壓器耦合，只能用直接耦合方式。圖 8 是一個(gè)兩級(jí)直耦放大器。直耦方式會(huì)帶來前后級(jí)工作點(diǎn)的相互牽制，電路中在 VT2 的發(fā)射極加電阻 R E 以提高后級(jí)發(fā)射極電位來解決前后級(jí)的牽制。直流放大器的另一個(gè)更重要的問題是零點(diǎn)漂移。所謂零點(diǎn)漂移是指放大器在沒有輸入信號(hào)時(shí)，由于工作點(diǎn)不穩(wěn)定引起靜態(tài)電位緩慢地變

10、化，這種變化被逐級(jí)放大，使輸出端產(chǎn)生虛假信號(hào)。放大器級(jí)數(shù)越多，零點(diǎn)漂移越嚴(yán)重。所以這種雙管直耦放大器只能用于要求不高的場合。（ 2 ）差分放大器 解決零點(diǎn)漂移的辦法是采用差分放大器，圖 9 是應(yīng)用較廣的射極耦合差分放大器。它使用雙電源，其中 VT1 和 VT2 的特性相同，兩組電阻數(shù)值也相同， R E 有負(fù)反饋?zhàn)饔?。?shí)際上這是一個(gè)橋形電路，兩個(gè) R C 和兩個(gè)管子是四個(gè)橋臂，輸出電壓 V 0 從電橋的對角線上取出。沒有輸入信號(hào)時(shí)，因?yàn)?RC1=RC2 和兩管特性相同，所以電橋是平衡的，輸出是零。由于是接成橋形，零點(diǎn)漂移也很小。 差分放大器有良好的穩(wěn)定性，因此得到廣泛的應(yīng)用。五、集成運(yùn)算放大器五

11、、集成運(yùn)算放大器 集成運(yùn)算放大器是一種把多級(jí)直流放大器做在一個(gè)集成片上，只要在外部接少量元件就能完成各種功能的器件。因?yàn)樗缙谑怯迷谀M計(jì)算機(jī)中做加法器、乘法器用的，所以叫做運(yùn)算放大器。它有十多個(gè)引腳，一般都用有 3 個(gè)端子的三角形符號(hào)表示，如圖 10 。它有兩個(gè)輸入端、 1 個(gè)輸出端，上面那個(gè)輸入端叫做反相輸入端，用“ ”作標(biāo)記；下面的叫同相輸入端，用“”作標(biāo)記。 集成運(yùn)算放大器可以完成加、減、乘、除、微分、積分等多種模擬運(yùn)算，也可以接成交流或直流放大器應(yīng)用。在作放大器應(yīng)用時(shí)有： （ 1 ）帶調(diào)零的同相輸出放大電路 圖 11 是帶調(diào)零端的同相輸出運(yùn)放電路。引腳 1 、 11 、 12 是調(diào)零

12、端，調(diào)整 RP 可使輸出端（ 8 ）在靜態(tài)時(shí)輸出電壓為零。 9 、 6 兩腳分別接正、負(fù)電源。輸入信號(hào)接到同相輸入端（ 5 ），因此輸出信號(hào)和輸入信號(hào)同相。放大器負(fù)反饋經(jīng)反饋電阻 R2 接到反相輸入端（ 4 ）。同相輸入接法的電壓放大倍數(shù)總是大于 1 的。（ 2 ）反相輸出運(yùn)放電路 也可以使輸入信號(hào)從反相輸入端接入，如圖 12 。如對電路要求不高，可以不用調(diào)零，這時(shí)可以把 3 個(gè)調(diào)零端短路。 輸入信號(hào)從耦合電容 C1 經(jīng) R1 接入反相輸入端，而同相輸入端通過電阻 R3 接地。反相輸入接法的電壓放大倍數(shù)可以大于 1 、等于 1 或小于 1 。（ 3 ）同相輸出高輸入阻抗運(yùn)放電路 圖 13 中沒

13、有接入 R1 ，相當(dāng)于 R1 阻值無窮大，這時(shí)電路的電壓放大倍數(shù)等于 1 ，輸入阻抗可達(dá)幾百千歐。六、放大電路讀圖要點(diǎn)和舉例六、放大電路讀圖要點(diǎn)和舉例 放大電路是電子電路中變化較多和較復(fù)雜的電路。在拿到一張放大電路圖時(shí)，首先要把它逐級(jí)分解開，然后一級(jí)一級(jí)分析弄懂它的原理，最后再全面綜合。讀圖時(shí)要注意： 在逐級(jí)分析時(shí)要區(qū)分開主要元器件和輔助元器件。放大器中使用的輔助元器件很多，如偏置電路中的溫度補(bǔ)償元件，穩(wěn)壓穩(wěn)流元器件，防止自激振蕩的防振元件、去耦元件，保護(hù)電路中的保護(hù)元件等。 在分析中最主要和困難的是反饋的分析，要能找出反饋通路，判斷反饋的極性和類型，特別是多級(jí)放大器，往往以后級(jí)將負(fù)反饋加到前

14、級(jí)，因此更要細(xì)致分析。 一般低頻放大器常用 RC 耦合方式；高頻放大器則常常是和 LC 調(diào)諧電路有關(guān)的，或是用單調(diào)諧或是用雙調(diào)諧電路，而且電路里使用的電容器容量一般也比較小。 注意晶體管和電源的極性，放大器中常常使用雙電源，這是放大電路的特殊性。 例 1 助聽器電路 圖 14 是一個(gè)助聽器電路，實(shí)際上是一個(gè) 4 級(jí)低頻放大器。 VT1 、 VT2 之間和 VT3 、 VT4 之間采用直接耦合方式， VT2 和 VT3 之間則用 RC 耦合。為了改善音質(zhì)， VT1 和 VT3 的本級(jí)有并聯(lián)電壓負(fù)反饋（ R2 和 R7 ）。由于使用高阻抗的耳機(jī)，所以可以把耳機(jī)直接接在 VT4 的集電極回路內(nèi)。 R

15、6 、 C2 是去耦電路， C6 是電源濾波電容。例 2 收音機(jī)低放電路 圖 15 是普及型收音機(jī)的低放電路。電路共 3 級(jí)，第 1 級(jí)（ VT1 ）前置電壓放大，第 2 級(jí)（ VT2 ）是推動(dòng)級(jí)，第 3 級(jí)（ VT3 、 VT4 ）是推挽功放。 VT1 和 VT2 之間采用直接耦合， VT2 和 VT3 、 VT4 之間用輸入變壓器（ T1 ）耦合并完成倒相，最后用輸出變壓器（ T2 ）輸出，使用低阻揚(yáng)聲器。此外， VT1 本級(jí)有并聯(lián)電壓負(fù)反饋（ R1 ）， T2 次級(jí)經(jīng) R3 送回到 VT2 有串聯(lián)電壓負(fù)反饋。電路中 C2 的作用是增強(qiáng)高音區(qū)的負(fù)反饋，減弱高音以增強(qiáng)低音。 R4 、 C4

16、為去耦電路， C3 為電源的濾波電容。整個(gè)電路簡單明了。振蕩電路振蕩電路 不需要外加信號(hào)就能自動(dòng)地把直流電能轉(zhuǎn)換成具有一定振幅和一定頻率的交流信號(hào)的電路就稱為振蕩電路或振蕩器。這種現(xiàn)象也叫做自激振蕩。或者說，能夠產(chǎn)生交流信號(hào)的電路就叫做振蕩電路。 一個(gè)振蕩器必須包括三部分：放大器、正反饋電路和選頻網(wǎng)絡(luò)。放大器能對振蕩器輸入端所加的輸入信號(hào)予以放大使輸出信號(hào)保持恒定的數(shù)值。正反饋電路保證向振蕩器輸入端提供的反饋信號(hào)是相位相同的，只有這樣才能使振蕩維持下去。選頻網(wǎng)絡(luò)則只允許某個(gè)特定頻率 f 0 能通過，使振蕩器產(chǎn)生單一頻率的輸出。 振蕩器能不能振蕩起來并維持穩(wěn)定的輸出是由以下兩個(gè)條件決定的；一個(gè)是

17、反饋電壓 u f 和輸入電壓 U i 要相等，這是振幅平衡條件。二是 u f 和 u i 必須相位相同，這是相位平衡條件，也就是說必須保證是正反饋。一般情況下，振幅平衡條件往往容易做到，所以在判斷一個(gè)振蕩電路能否振蕩，主要是看它的相位平衡條件是否成立。 振蕩器按振蕩頻率的高低可分成超低頻（ 20 赫以下）、低頻（ 20 赫 200 千赫）、高頻（ 200 千赫 30 兆赫）和超高頻（ 10 兆赫 350 兆赫）等幾種。按振蕩波形可分成正弦波振蕩和非正弦波振蕩兩類。 正弦波振蕩器按照選頻網(wǎng)絡(luò)所用的元件可以分成 LC 振蕩器、 RC 振蕩器和石英晶體振蕩器三種。石英晶體振蕩器有很高的頻率穩(wěn)定度，只

18、在要求很高的場合使用。在一般家用電器中，大量使用著各種 L C 振蕩器和 RG 振蕩器。振蕩條件振蕩條件 石英晶體振蕩器，石英諧振器簡稱為晶振，它是利用具有壓電效應(yīng)的石英晶體片制成的。這種石英晶體薄片受到外加交變電場的作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，當(dāng)交變電場的頻率與石英晶體的固有頻率相同時(shí)，振動(dòng)便變得很強(qiáng)烈，這就是晶體諧振特性的反應(yīng)。利用這種特性，就可以用石英諧振器取代LC(線圈和電容)諧振回路、濾波器等。由于石英諧振器具有體積小、重量輕、可靠性高、頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用于家用電器和通信設(shè)備中。石英諧振器因具有極高的頻率穩(wěn)定性，故主要用在要求頻率十分穩(wěn)定的振蕩電路中作諧振元件石英晶體振蕩器石英晶體

19、振蕩器 下圖是經(jīng)過簡化的電路圖并表明了石英晶體振蕩器的基本組成元件。石英晶體振蕩器中的放大器由至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，偏壓電阻并且可能包含其他用來限制帶寬，阻抗匹配和增益控制的元件組成。反饋網(wǎng)絡(luò)由石英晶體諧振器，和其他元件比如用來協(xié)調(diào)的可變電容等組成。 晶振應(yīng)用電路圖晶振應(yīng)用電路圖 脈沖電路脈沖電路 在電子電路中，電源、放大、振蕩和調(diào)制電路被稱為模擬電子電路，因?yàn)樗鼈兗庸ず吞幚淼氖沁B續(xù)變化的模擬信號(hào)。電子電路中另一大類電路的數(shù)字電子電路。它加工和處理的對象是不連續(xù)變化的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字電子電路又可分成脈沖電路和數(shù)字邏輯電路，它們處理的都是不連續(xù)的脈沖信號(hào)。脈沖電路是專門用來產(chǎn)生電脈沖和對電脈沖進(jìn)行放大

20、、變換和整形的電路。家用電器中的定時(shí)器、報(bào)警器、電子開關(guān)、電子鐘表、電子玩具以及電子醫(yī)療器具等，都要用到脈沖電路。 電脈沖有各式各樣的形狀，有矩形、三角形、鋸齒形、鐘形、階梯形和尖頂形的，最具有代表性的是矩形脈沖。要說明一個(gè)矩形脈沖的特性可以用脈沖幅度 Um 、脈沖周期 T 或頻率 f 、脈沖前沿 t r 、脈沖后沿 t f 和脈沖寬度 t k 來表示。如果一個(gè)脈沖的寬度 t k =1 2T ，它就是一個(gè)方波。 脈沖電路和放大振蕩電路最大的不同點(diǎn)，或者說脈沖電路的特點(diǎn)是：脈沖電路中的晶體管是工作在開關(guān)狀態(tài)的。大多數(shù)情況下，晶體管是工作在特性曲線的飽和區(qū)或截止區(qū)的，所以脈沖電路有時(shí)也叫開關(guān)電路。

21、從所用的晶體管也可以看出來，在工作頻率較高時(shí)都采用專用的開關(guān)管，如 2AK 、 2CK 、DK 、 3AK 型管，只有在工作頻率較低時(shí)才使用一般的晶體管。脈沖電路的特點(diǎn)脈沖電路的特點(diǎn) 就拿脈沖電路中最常用的反相器電路（圖 1 ）來說，從電路形式上看，它和放大電路中的共發(fā)射電路很相似。在放大電路中，基極電阻 R b2 是接到正電源上以取得基極偏壓；而這個(gè)電路中，為了保證電路可靠地截止， R b2 是接到一個(gè)負(fù)電源上的，而且 R b1 和 R b2 的數(shù)值是按晶體管能可靠地進(jìn)入飽和區(qū)或止區(qū)的要求計(jì)算出來的。不僅如此，為了使晶體管開關(guān)速度更快，在基極上還加有加速電容 C ，在脈前沿產(chǎn)生正向尖脈沖可使

22、晶體管快速進(jìn)入導(dǎo)通并飽和；在脈沖后沿產(chǎn)生負(fù)向尖脈沖使晶體管快速進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。除了射極輸出器是個(gè)特例，脈沖電路中的晶體管都是工作在開關(guān)狀態(tài)的，這是一個(gè)特點(diǎn)。 脈沖電路的另一個(gè)特點(diǎn)是一定有電容器（用電感較少）作關(guān)鍵元件，脈沖的產(chǎn)生、波形的變換都離不開電容器的充放電。 一、產(chǎn)生脈沖的多諧振蕩器一、產(chǎn)生脈沖的多諧振蕩器 脈沖有各種各樣的用途，有對電路起開關(guān)作用的控制脈沖，有起統(tǒng)帥全局作用的時(shí)鐘脈沖，有做計(jì)數(shù)用的計(jì)數(shù)脈沖，有起觸發(fā)啟動(dòng)作用的觸發(fā)脈沖等等。不管是什么脈沖，都是由脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的，而且大多是短形脈沖或以矩形脈沖為原型變換成的。因?yàn)榫匦蚊}沖含有豐富的諧波，所以脈沖信號(hào)發(fā)生器也叫自激多諧振蕩

23、器或簡稱多諧振蕩器。如果用門來作比喻，多諧振蕩器輸出端時(shí)開時(shí)閉的狀態(tài)可以把多諧振蕩器比作賓館的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門，它不需要人去推動(dòng)，總是不停地開門和關(guān)門。 二、脈沖變換和整形電路二、脈沖變換和整形電路 脈沖在工作中有時(shí)需要變換波形或幅度，如把矩形脈沖變成三角波或尖脈沖等，具有這種功能的電路就叫變換電路。脈沖在傳送中會(huì)造成失真，因此常常要對波形不好的脈沖進(jìn)行修整，使它整舊如新，具有這種功能的電路就叫整形電路。（ 1 ）微分電路 微分電路是脈沖電路中最常用的波形變換電路，它和放大電路中的 RC 耦合電路很相似，見圖 5 。當(dāng)電路時(shí)間常數(shù) =RCt k ，電路就成為積分電路，見圖 6 。當(dāng)輸入矩形脈沖時(shí)，由

24、于電容器充放電很慢，輸出得到的是一串幅度較低的近似三角形的脈沖波。（ 3 ）限幅器 能限制脈沖幅值的電路稱為限幅器或削波器。圖 7 是用二極管和電阻組成的上限幅電路。它能把輸入的正向脈沖削掉。如果把二極管反接，就成為削掉負(fù)脈沖的下限幅電路。 用二極帶或三極管等非線性器件可組成各種限幅器，或是變換波形（如把輸入脈沖變成方波、梯形波、尖脈沖等），或是對脈沖整形（如把輸入高低不平的脈沖系列削平成為整齊的脈沖系列等）。（ 4 ）箝位器 能把脈沖電壓維持在某個(gè)數(shù)值上而使波形保持不變的電路稱為箝位器。它也是整形電路的一種。例如電視信號(hào)在傳輸過程中會(huì)造成失真，為了使脈沖波形恢復(fù)原樣，接收機(jī)里就要用箝位電路把

25、波形頂部箝制在某個(gè)固定電平上。 圖 8 中反相器輸出端上就有一個(gè)箝位二極管 VD 。如果沒有這個(gè)二極管，輸出脈沖高電平應(yīng)該是 12 伏，現(xiàn)在增加了箝位二極管，輸出脈沖高電平被箝制在 3 伏上。此外，象反相器、射極輸出器等電路也有“整舊如新”的作用，也可認(rèn)為是整形電路。 三、脈沖電路的讀圖要點(diǎn)三、脈沖電路的讀圖要點(diǎn) 脈沖電路的特點(diǎn)是工作在開關(guān)狀態(tài)，它的輸入輸出都是脈沖，因此分析時(shí)要抓住關(guān)鍵，把主次電路區(qū)分開，先認(rèn)定主電路的功能，再分析輔助電路的作用。 從電路結(jié)構(gòu)上抓關(guān)鍵找異同。前面介紹了集基耦合方式的三種基本單元電路，它們都由雙管反相器構(gòu)成正反饋電路，這是它們的相同點(diǎn)。但細(xì)分析起來它們還是各有特

26、點(diǎn)的：無穩(wěn)和雙穩(wěn)電路雖然都有對稱形式，但無穩(wěn)電路是用電容耦合，雙穩(wěn)是用電阻直接耦合（有時(shí)并聯(lián)有加速電容，容量一般都很?。?；而且雙穩(wěn)電路一般都有觸發(fā)電路（雙端或單端觸發(fā)）；單穩(wěn)電路就很好認(rèn)，它是不對稱的，兼有雙穩(wěn)和單穩(wěn)的形式。這樣一分析，三種電路就很好區(qū)別了。 脈沖電路中，脈沖的生成、變換和整形都和電容器的充、放電有關(guān)，電路的時(shí)間常數(shù)即 R 和 C 的數(shù)值對確定電路的性質(zhì)有極重要的意義，這一點(diǎn)尤為重要。 555 集成時(shí)基電路集成時(shí)基電路 555 集成電路開始出現(xiàn)時(shí)是作定時(shí)器應(yīng)用的，所以叫做 555 定時(shí)器或 555 時(shí)基電路。但是后來經(jīng)過開發(fā)，它除了作定時(shí)延時(shí)控制外，還可以用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、

27、調(diào)速等多種控制以及計(jì)量檢測等作用；還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路，作為交流信號(hào)源以及完成電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等用途。 555 芯片一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時(shí)器外，還有對應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。 555 定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定

28、時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動(dòng)控制等方面。 555 集成電路是 8 腳封裝，圖 1 （ a ）是雙列直插型封裝，按輸入輸出的排列可畫成圖 1 （ b ）。其中 6 腳稱閥值端（ TH ），是上比較器的輸入。 2 腳稱觸發(fā)端是下比較器的輸入。 3 腳是輸出端（ V O ），它有 0 和 1 兩種狀態(tài)，它的狀態(tài)是由輸入端所加的電平?jīng)Q定的。 7 腳的放電端（ DIS ），它是內(nèi)部放電管的輸出，它也有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定的。 4 腳是復(fù)位端加上低電砰（ 0.3 伏）時(shí)可使輸出成低電平。 5 腳稱控制電壓端（ V C ），可以用它改變上下觸發(fā)電平值。 8 腳是電源

29、， 1 腳為地端。555引腳圖介紹如下引腳圖介紹如下:1 地 GND 2 觸發(fā) 3 輸出 4 復(fù)位 5 控制電壓 6 門限(閾值） 7 放電 8 電源 Vcc可以把555電路等效成一個(gè)帶放電開關(guān)的RS觸發(fā)器，如圖2（a）。這個(gè)特殊的觸發(fā)器有兩個(gè)輸入端；閾值端6（TH）可看成是置零端R，要求高電平；觸發(fā)端2可看成是置位端，低電平有效。它只有 1 個(gè)輸出端 V O ， V O 可等效成觸發(fā)器的 Q 端。放電端可看成由內(nèi)部的放電開關(guān)控制的一個(gè)接點(diǎn)，放電開關(guān)由觸發(fā)器的 Q 端控制：Q =1 時(shí) DIS 端接地；Q =0 時(shí) DIS 端懸空。此外這個(gè)觸發(fā)器還有復(fù)位端 ，控制電壓端 V C ，電源端 V

30、DD 和地端 GND 。 這個(gè)特殊的RS觸發(fā)器有2個(gè)特點(diǎn)：（1）兩個(gè)輸入端的觸發(fā)電平要求一高一低：置零端R即閾值端TH要求高電平，而置低端S 即觸發(fā)端則要求低電平。（ 2 ）兩個(gè)輸入端的觸發(fā)電平，也就是使它們翻轉(zhuǎn)的閾值電壓值也不同，當(dāng) V C 端不接控制電壓時(shí)，對 TH （ R ）端來講， 2 /3 V DD 是高電平 1 ， 2 /3 V DD 時(shí)，輸出又翻轉(zhuǎn)成 V =0 ，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。 t d 就是單穩(wěn)電路的定時(shí)時(shí)間或延時(shí)時(shí)間，它和定時(shí)電阻 R T 和定時(shí)電容 C T 的值有關(guān)； t d=1.1R T C T 。 二、脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)二、脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn) 把 555 電路的 6 、 7 端并接

31、起來接到定時(shí)電容 C T 上，用 2 端作輸入就成為脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)電路，見圖 4 （ a ）。電路的 2 端平時(shí)接高電平，當(dāng)輸入接低電平或輸入負(fù)脈沖時(shí)才啟動(dòng)電路。用等效觸發(fā)器替代 555 電路后可畫成圖 4 （ b ）。這個(gè)電路利用放電端使定時(shí)電容能快速放電。下面分析它的工作狀態(tài)： 穩(wěn)態(tài)：通電后， R=1 ， S=1 ，輸出 V o =0 ， DIS 端接地， C T 上電壓為 0 即 R=0 ，輸出仍保持 V o =0 ，這是它的穩(wěn)態(tài)。 暫穩(wěn)態(tài)：輸入負(fù)脈沖后，輸入S=0 ，輸出翻轉(zhuǎn)成 V o =1 ， DIS 端開路，電源通過 R T 向 C T 充電，暫穩(wěn)態(tài)開始。經(jīng)過 t d 后， C T

32、 上電壓升到 2 /3 V DD ，這時(shí)負(fù)脈沖已經(jīng)消失，輸入又成為 R=1 ，S=1 ，輸出又翻轉(zhuǎn)成 V o =0 ，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。這時(shí)內(nèi)部放電開關(guān)接通， DIS 端接地， C T 上電荷很快放到零，為下一次定時(shí)控制作準(zhǔn)備。電路的定時(shí)時(shí)間 t d =1.1R T C T 。這兩種單穩(wěn)電路常用作定時(shí)延時(shí)控制。 三、三、555 雙穩(wěn)電路雙穩(wěn)電路 常見的 555 雙穩(wěn)電路有兩種。 （ 1 ） R-S 觸發(fā)器型雙穩(wěn)把 555 電路的 6 、 2 端作為兩個(gè)控制輸入端， 7 端不用，就成為一個(gè) R S 觸發(fā)器。要注意的是兩個(gè)輸入端的電平要求和閾值電壓都不同，見圖 5 （ a ）。有時(shí)可能只有一個(gè)控制端，這

33、時(shí)另一個(gè)控制端要設(shè)法接死，根據(jù)電路要求可以把 R 端接到電源端，見圖 5 （ b ），也可以把 S 端接地，用 R 端作輸入。 有兩個(gè)輸入端的雙穩(wěn)電路常用作電機(jī)調(diào)速、電源上下限告警等用途，有一個(gè)輸入端的雙穩(wěn)電路常作為單端比較器用作各種檢測電路。（ 2 ）施密特觸發(fā)器型雙穩(wěn) 把 555 電路的 6 、 2 端并接起來成為只有一個(gè)輸入端的觸發(fā)器，見圖 6 （ a ）。這個(gè)觸發(fā)器因?yàn)檩敵鲭妷汉洼斎腚妷旱年P(guān)系是一個(gè)長方形的回線形，見圖 6 （ b ），所以被稱為施密特觸發(fā)器。從曲線看到，當(dāng)輸入 V i =0 時(shí)輸出 V o =1 。當(dāng)輸入電壓從 0 上升時(shí)，要升到 2/ 3 V DD 以后， V o

34、才翻轉(zhuǎn)成 0 。而當(dāng)輸入電壓從最高值下降時(shí)，要降到 1 /3 V DD 以后， V o 才翻轉(zhuǎn)成 1 。所以輸出電壓和輸入電壓之間是一個(gè)回線形曲線。由于它的輸入有兩個(gè)不同的閾值電壓，所以這種電路被用作電子開關(guān)，各種控制電路，波形變換和整形的用途。 四、四、555 無穩(wěn)電路無穩(wěn)電路 無穩(wěn)電路有 2 個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，它不需要外觸發(fā)就能自動(dòng)從一種暫穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一種暫穩(wěn)態(tài)，它的輸出是一串矩形脈沖，所以它又稱為自激多諧振蕩器或脈沖振蕩器。 555 的無穩(wěn)電路有多種，這里介紹常用的 3 種。 （ 1 ）直接反饋型 555 無穩(wěn) 利用 555 施密特觸發(fā)器的回滯特性，在它的輸入端接電容 C ，再在輸出 V 0 與

35、輸入之間接一個(gè)反饋電阻 R f ，就能組成直接反饋型多諧振蕩器，見圖 7 （ a ）。用等效觸發(fā)器替代 555 電路后可畫成圖 7 （ b ）。 現(xiàn)在來看看它的振蕩工作原理：現(xiàn)在來看看它的振蕩工作原理：這個(gè)電路在剛通電時(shí)，V0=1，DIS端開路，C的充電路徑是：電源RADISRBC，當(dāng)C上電壓上升到2/3VDD時(shí)，V0=1，DIS端接地，C放電，C放電的路徑是：CRBDIS地?？梢钥吹匠潆姾头烹姇r(shí)間常數(shù)不等，輸出不是方波。t1=0.693（RABB）C、t2=0.693RBC，脈沖頻率f=1.443（RA2R）C（ 3 ） 555 方波振蕩電路 要想得到方波輸出，可以用圖 9 的電路。它是在圖

36、 8 的電路基礎(chǔ)上在 R B 兩端并聯(lián)一個(gè)二極管 VD 組成的。當(dāng) R A =R B 時(shí)， C 的充放電時(shí)間常數(shù)相等，輸出就得到方波。方波的頻率為 f=0.722 R A C （ R A =R B ） 在這個(gè)電路的基礎(chǔ)上，在 R A 和 R B 回路內(nèi)增加電位器以及采用串聯(lián)或并聯(lián)二極管的方法可以得到占空比可調(diào)的脈沖振蕩電路。 555 脈沖振蕩電路常被用作交流信號(hào)源，它的振蕩頻率范圍大致在零點(diǎn)幾赫到幾兆赫之間。因?yàn)殡娐泛唵慰煽?，所以使用極廣。 五、五、555 電路讀圖要點(diǎn)及舉例電路讀圖要點(diǎn)及舉例 555 集成電路經(jīng)多年的開發(fā)，實(shí)用電路多達(dá)幾十種，幾乎遍及各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。但對初學(xué)者來講，常見的電路也

37、不過是上述幾種，因此在讀圖時(shí)，只要抓住關(guān)鍵，識(shí)別它們是不難的。 從電路結(jié)構(gòu)上分析，三類 555 電路的區(qū)別或者說它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要在輸入端。因此當(dāng)我們拿到一張 555 電路圖時(shí)，在大致了解電路的用途之后，先看一下電路是 CMOS 型還是雙極型，再看復(fù)位端和控制電壓端（ V c ）的接法，如果復(fù)位端是接高電平、控制電壓端（ V c ）是接一個(gè)抗干擾電容的那就可以按以下的次序先從輸入端開始進(jìn)行分析： （ 1 ） 6 、 2 端是分開的端是分開的 7 端懸空不用的一定是雙穩(wěn)電路。如有兩個(gè)輸入的則是雙限比較器；如只有一個(gè)輸入的則是單端比較器。這類電路一般都是作電子開關(guān)、控制和檢測電路的用途。 7 、 6 端短接并接有電阻電容、取 2 端作輸入的一定是單穩(wěn)電路。它的輸入可以用開關(guān)人工啟動(dòng)，也可以用輸入脈沖啟動(dòng)，甚至為了取得較好的啟動(dòng)效果在輸入端帶有 RC 微分電路。這類電路一般用作定時(shí)延時(shí)控制和檢測的用途。 （ 2 ） 6 、 2 端短接的端短接的 輸入沒有電容的是施密特觸發(fā)器電路。這類電路常用作電子開關(guān)、告警、檢測和整形的用途。 輸入端有電阻電容而 7 端懸空的，這時(shí)要看電阻電容的接法：（ a ） R 和 C 串聯(lián)接在電源和地之間的