高級維修電工理論培訓教材 2008 05 1 半導體三極管 一 基本結構 三層半導體 N P N或P N P 三個電極 基極B 發(fā)射極E 集電極C 兩個PN結 發(fā)射結 集電結 1 類型 按頻率可分為 高頻管和低頻管按功率可分為 大功率管 中功率管和小功率管按半導體材料可分為 硅管和鍺管按結構可分為 NPN型和PNP型 目前國產的NPN型晶體管多為硅管 3D系列 PNP型晶體管多為鍺管 3A系列 2 放大器中晶體管的三種接線方式 以NPN型為例 1 共發(fā)射極接法 將發(fā)射極作為輸入與輸出的公共端 如下圖 a 2 共集電極接法 將集電極作為輸入與輸出的公共端 如下圖 b 3 共基極接法 將基極作為輸入與輸出的公共端 如下圖 c 三種接法的性能比較見P 31表3 1 3 特性曲線 1 輸入特性曲線 是當集電極 發(fā)射極電壓UCE為常數(shù)時 基極回路中基極電流IB與基極 發(fā)射極電壓UBE之間的關系曲線 即 IB f UBE UCE C如下圖所示 從圖中可以看出 三極管的輸入特性曲線有一段死區(qū) 只有在發(fā)射結電壓大于死區(qū)電壓時 三極管才會導通 出現(xiàn)基極電流IB 硅管的死區(qū)電壓約為0 5 0 6V 鍺管約為0 2 0 3V 導通后 在正常工作情況下 NPN型硅管的發(fā)射結電壓UBE 0 6 0 7V PNP型鍺管的發(fā)射結電壓UBE 0 2 0 3V 2 輸出特性曲線 是當基極電流IB為常數(shù)時 集電極回路中集電極電流IC與集電極 發(fā)射極電壓UCE之間的關系曲線 即IC f UCE IB C如下圖所示 在不同的IB下可以得到不同的曲線 所以三極管的輸出特性曲線是一曲線組族 在輸出特性曲線上可以劃分三個區(qū)域 1 截止區(qū) IB 0以下的區(qū)域 對NPN型硅管而言 當UBE 0 5V時即已開始截止 為了截止可靠 常使UBE 0 此時集電結和發(fā)射結都處于反向電壓下 稱為反向偏置 但是由于溫度影響 集電極回路中仍有很小的電流ICEO 稱為穿透電流流過 硅管的穿透電流很小 常溫下在微安以下 特點 集電結和發(fā)射結都處于反向偏置 2 放大區(qū) 當發(fā)射結正向偏置時 曲線較平坦的部分是放大區(qū) 對硅管來說 當UBE 0 5V 而集電結又有一定的反向電壓時 發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)的電子絕大部分被集電極所收集 IC IE IB很小 此時IC只隨著IB而改變 和UCE的大小基本無關 從特性曲線和電流形成過程都可以看出 IC的變化比IB的變化大得多 晶體管具有很強的電流放大作用 特點 發(fā)射結正偏而集電結反偏 3 飽和區(qū) 如果IC隨IB增加時 使UCE下降為UCE UBE 發(fā)射結和集電結都將處于正向偏置 此時如果IB再增大 IC也不會按IC IB增加 晶體三極管失去放大作用 這種情況稱為飽和 我們把UCE UBE的狀態(tài)稱為臨界飽和 把UCE UBE的狀態(tài)稱為過飽和 特點 發(fā)射結和集電結皆正偏 2 基本放大電路 一 共射極放大電路的組成 P 136圖9 1 a 1 三極管V 放大電路的放大元件 是電流控制元件 2 集電極電源UGB 直流電源 一般為幾 幾十伏作用 1 為輸出信號提供能量 2 保證集電結處于反偏狀態(tài)以及發(fā)射結處于正偏狀態(tài) 這樣才能使三極管起到放大作用 3 集電極負載電阻Rc 一般為幾 幾十千歐 作用是將集電極電流變化成電壓信號 以實現(xiàn)電壓放大 4 基極電阻Rb 一般為幾十 幾百千歐 作用是提供適當?shù)幕鶚O電流 使放大器有適的工作狀態(tài) 5 耦合電容C1與C2 一般為幾 幾十微法作用 1 隔直 C1隔斷放大器與信號源之間的直流通道 C2隔斷放大器與負載之間的直流通道 2 通交 交流耦合 溝通信號源 放大器和負載三者之間的交流通道 使交流信號暢行無阻 二 直流通路與交流通路 1 直流通路 即放大電路的直流等效電路 也就是在靜態(tài)時 放大電路輸入回路和輸出回路的直流電流流過的路徑 放大電路進行靜態(tài)分析時要用到直流通路 見下圖 1 靜態(tài) 沒有加入交流信號的放大電路 2 靜態(tài)分析 求靜態(tài)工作點Q 即分析靜態(tài)時放大電路中各處的直流電流和直流電壓 即IbQ ICQ UceQ三個值 3 直流通路的畫法 直流通路中 所有的電容器作開路處理 其余的不變 4 直流通路的作用 用來求放大電路的靜態(tài)工作點Q 即IbQ ICQ UceQ 2 交流通路 即放大電路的交流等效電路 也就是在動態(tài)時 放大電路輸入回路和輸出回路的交流電流流過的路徑 放大電路進行動態(tài)分析時要用到交流通路 見下圖 1 動態(tài) 加入交流信號后的放大電路 2 動態(tài)分析 求動態(tài)時 交 直流信號的迭加 的變化量 3 交流通路的畫法 在交流通路中 將電容器和直流電源都作短路處理 直流電源接地 4 交流通路的作用 交流通路用來計算放大電路的放大倍數(shù) 輸入電阻 輸出電阻等交流電量 三 近似估算法 以分壓式偏置電路為例 P 137圖9 2 1 靜態(tài)工作點 由直流通路求 即求IbQ ICQ UceQ三個值 其直流通路如下圖所示 2 電壓放大倍數(shù) 輸入電阻與輸出電阻 由交流通路求 如下圖 A 求出三極管的輸入電阻rbe rbe 300 1 26mV IeQmAB 求出交流負載電阻RL RL Rc RLC 求輸入電阻Ri Ri Rb1 Rb2 rbe rbe Rb1 rbe Rb2 rbe Ri rbe D 求輸出電阻R0 R0 Rc 其中 RL Rc RL 號表示U0與Ui反相位 計算放大電路的靜態(tài)工作點時 應考慮電路的名稱正確的是A C A 直流通道B 交流通道C 直流電路D 交流電路 估算放大電路的電壓放大倍數(shù) 原則上應考慮電路的名稱正確的是B D A 直流通道B 交流通道C 直流電路D 交流電路 四 圖解分析法 運用三極管的輸出 輸入特性曲線簇 通過做圖的方法 直觀的分析放大電路性能的方法 稱為圖解分析法 1 靜態(tài)分析 下圖為三極管的輸出特性曲線 1 直流負載線 由Uce UGB IcRc知 當Ic 0時 Uce UGB 當Uce 0時 Ic UGB Rc 連接UGB與UGB Rc兩點所作的直線稱為直流負載線 見上圖 因為它是在靜態(tài)時得到的而且又與集電極負載電阻Rc有關 其斜率為tg 1 Rc 2 靜態(tài)工作點Q 直流負載線與三極管輸出特性曲線的交點即為靜態(tài)工作點 它與基極電流Ib的大小有關 Q點在兩個坐標軸上所對應的點即為其靜態(tài)值ICQ與UCeQ 再加上IbQ 即為Q值 2 動態(tài)分析 1 交流負載線 放大器加入交流信號后 交流信號迭加在直流信號上 如P 138圖9 5所示 當電路接入負載RL后 反映交流電壓uce 交流電流ic之間關系的直線稱為交流負載線 其斜率為tg 1 RL 而RL Rc RL 2 直流負載線與交流負載線的比較 RL Rc RL RL Rc 1 RL 1 Rc tg tg 交流負載線比直流負載線要陡一些 即其斜率要大一些 也就是說 放大器帶的負載RL越小 RL 就越小 其交流負載線的斜率tg 就越大 而電壓放大倍數(shù)Au就越小 交流放大器帶負載后 電壓放大倍數(shù)會降低 3 多級放大電路 一 耦合 多級放大電路中 每兩個單級放大電路之間的連接方式叫耦合 二 多級放大器的耦合方式 三種 1 阻容耦合 如P 139圖9 8所示 1 電路組成 第一級和第二級之間用耦合電容C2和電阻Rb22連接 即為阻容耦合 主要用于交流放大電路的前置級 2 電路特點 A 由于電容的 隔直 作用 前后級的靜態(tài)工作點各自獨立 互不影響 便于設置和調整各級的靜態(tài)工作點 B 由于電容的 通交 作用 并不影響前后級交流信號的傳遞 C 結構簡單 體積小 成本低 D 耦合電容的容量對交流信號的傳輸有一定的影響 缺點 3 電壓放大倍數(shù) 電路總的電壓放大倍數(shù)等于各個單級放大器電壓放大倍數(shù)的乘積 即Au Au1 Au2 Au3 2 直接耦合 如P 144圖9 19所示 1 電路組成 把前一級的輸出端直接接到后一級的輸入端 即為直接耦合 主要用于放大直流信號 2 電路特點 A 前后級靜態(tài)工作點的相互影響 其解決方法為 1 提高后一級的發(fā)射極電位 即在后一級三極管發(fā)射極中接入電阻或硅穩(wěn)壓管即可 如P 144圖9 20 a b 所示 2 采用NPN PNP管直接耦合 利用兩只三極管的極性不同 使得兩級都能獲得合適的靜態(tài)工作點 如P 145圖9 21所示 B 零點漂移的影響 1 零點漂移 指放大器的輸入端短路 即無輸入信號 時 其輸出端仍有緩慢而無規(guī)則的輸出電壓 2 引起零點漂移的原因 電源電壓波動 電路元件的參數(shù)和晶體管特性的變化 溫度的變化 3 零漂的種類 時漂和溫漂 4 零漂的抑制 輸入級采用差動放大電路 3 變壓器耦合 前后級之間采用變壓器連接 主要用于交流放大器的功率輸出級 多級放大器的級間耦合方式一般有A D E A 阻容耦合B 電容耦合C 電感耦合D 變壓器耦合E 直接耦合 4 差動放大電路 一 電路組成 P 145圖9 22 1 兩只三極管V1與V2的型號 特性 參數(shù)完全相同 2 電路結構對稱 各電阻元件參數(shù)也對稱3 兩只三極管的靜態(tài)工作點相同 即Ic1 Ic2 Uce1 Uce2 4 發(fā)射極電流為兩管發(fā)射極電流之和 即Ie Ie1 Ie2二 差動放大電路的特點 靜態(tài)時 無輸入信號 即Ui 0 輸出電壓Uo 0 Rc1Ic1 Rc2Ic2 Uo Rc1Ic1 Rc2Ic2 0 三 共模輸入與差模輸入 1 共模信號與差模信號 1 共模信號 差動放大器的兩輸入信號ui1與ui2的大小相等 極性相同 則稱為共模信號 這種輸入方式稱為共模輸入方式 2 差模信號 差動放大器的兩輸入信號ui1與ui2的大小相等 極性相反 則稱為差模信號 這種輸入方式稱為差模輸入方式 2 放大電路對共模信號抑制能力的大小 反映了它對零漂的抑制水平 而對差模信號則進行放大 3 若輸入的兩個信號既非共模信號又非差模信號 則差動放大器只對其中的差模信號進行放大 同時又對共模信號進行抑制 差動放大器的輸入信號方式可分為A B A 共模輸入B 差模輸入C 同向輸入D 反向輸入 四 對零漂的抑制 1 利用電路的對稱性來抑制零漂 由于電路完全對稱 輸出電壓Uo 0 零漂被抑制 有時還可加一調零電位器RP 通過調整以確保輸出電壓Uo 0 如上圖所示 注意 差動放大電路中利用電路的對稱性 只能抑制零漂 而不能完全消除零漂 所以差動放大電路中并不是沒有零漂 2 利用發(fā)射極電阻Re的深度負反饋來抑制零漂 五 共模抑制比 放大電路的差模信號放大倍數(shù)Ad與共模信號放大倍數(shù)Ac之比 即KCMRR Ad Ac它反映了放大器質量的好壞 即對零漂的抑制水平 六 差動放大電路的輸出方式與電壓放大倍數(shù)的關系 1 雙端輸出 電壓放大倍數(shù)與每個單管放大器的電壓放大倍數(shù)相等 2 單端輸出 電壓放大倍數(shù)是每個單管放大器的電壓放大倍數(shù)的一半 5 放大電路中的反饋 一 反饋 將放大器輸出信號的一部分或全部 經一定的電路送回到輸入端 與輸入信號合成的過程 稱為反饋 其中 Xi 原輸入信號 Xd 凈輸入信號Xf 反饋信號 Xo 輸出信號 二 反饋的分類 正反饋 引回的反饋信號加強輸入信號 使放大器能力上升 負反饋 引回的反饋信號削弱輸入信號 使放大器能力下降 直流反饋 對直流量起反饋作用 交流反饋 對交流量起反饋作用 電壓反饋 反饋信號與輸出電壓成正比 電流反饋 反饋信號與輸出電流成正比 串聯(lián)反饋 放大器的凈輸入信號由原輸入信號和反饋信號串聯(lián)而成 并聯(lián)反饋 放大器的凈輸入信號由原輸入信號和反饋信號并聯(lián)而成 由反饋網(wǎng)絡與放大器的輸入 輸出信號的不同而組成以下四種負反饋 1 串聯(lián)電壓負反饋2 并聯(lián)電壓負反饋3 串聯(lián)電流負反饋4 并聯(lián)電流負反饋 三 反饋的判斷 瞬時極性法1 正反饋與負反饋的判斷 2 并聯(lián)負反饋與串聯(lián)負反饋的判斷 從輸入端判斷 3 電流負反饋與電壓負反饋的判斷 從輸出端判斷 四 負反饋對放大電路性能的影響 1 使電路的放大倍數(shù)降低 2 使電路放大倍數(shù)的穩(wěn)定性得到提高3 使放大信號的非線性失真減小 4 改變輸入 輸出電阻 輸入電阻Ri的變化與反饋的串聯(lián)或并聯(lián)有關 輸出電阻RO的變化與電壓反饋或電流反饋有關 5 展寬通頻帶 五 射極輸出器 P 141圖9 10 1 組成 輸出信號由發(fā)射極取出 實際上為共集電極電路 2 特點 1 放大電路的反饋系數(shù)為1 具有深度負反饋 2 電壓放大倍數(shù)接近于1 但略小于1 3 具有電流放大作用 4 輸出電壓與輸入電壓同相位 5 輸入電阻大 輸出電阻小 6 屬于串聯(lián)電壓負反饋 6 正弦波振蕩電路 一 振蕩的基本概念 1 自激振蕩 放大器的輸入端不接入外加信號時 其輸出端可以出現(xiàn)一定頻率和幅度的交流信號的現(xiàn)象叫自激振蕩 或者說 能夠自動地將直流電能轉換成具有一定頻率和一定幅度的交變振蕩的電路 稱為自激振蕩 2 自激振蕩產生的原因 主要是在電路中引入了正反饋 3 產生自激振蕩的條件 1 相位平衡條件 反饋信號必須與輸入信號同相位 電路必須有正反饋性質 2 振幅平衡條件 反饋信號的幅值必須等于輸入信號的幅值 4 正弦波振蕩器的組成 1 放大部分 利用晶體管的放大作用 使電路有較大的輸出電壓 2 反饋部分 把輸出信號反饋到輸入端 讓電路產生自激振蕩 3 選頻部分 使電路只對某種頻率的信號能滿足自激振蕩和條件 二 LC正弦波振蕩器 用LC諧振回路作為選頻網(wǎng)絡的反饋振蕩器 1 變壓器反饋式振蕩器 通過互感實現(xiàn)耦合和反饋 很容易實現(xiàn)阻抗匹配和達到起振要求 效率高 應用普遍 但頻率穩(wěn)定度不高 輸出波形不夠理想 如P 143圖9 15 a 2 電感三點式振蕩器 采用Lb和Lc緊耦合方式 容易起振 頻率調整范圍較寬 但輸出電壓中含有高次諧波 波形較差 頻率穩(wěn)定度不高 如P 143圖9 15 b 3 電容三點式振蕩器 電容Cb和Cc的容量可以選得很小 使電路的振蕩頻率較高 輸出波形較好 如P 143圖9 15 c 三 RC正弦波振蕩器 用RC諧振回路作為選頻網(wǎng)絡的振蕩器 用于較低頻率 幾赫茲到幾千赫茲 的振蕩信號1 RC橋式正弦波振蕩器 P 143圖9 16 a 2 RC移相式正弦波振蕩器 P 143圖9 16 b 四 石英體振蕩器 用石英晶體作為選頻網(wǎng)絡 其頻率穩(wěn)定性較高 1 并聯(lián)型石英體振蕩器 P 144圖9 172 串聯(lián)型石英體振蕩器 P 144圖9 18 石英體振蕩器可分為A D兩種 A 串聯(lián)B 串并聯(lián)C 并聯(lián)D 混聯(lián) 7 集成運算放大器 P 255一 運算放大器的定義 是一種具有深度負反饋的 高增益 105以上 的多級直流放大器 二 運算放大器的輸入端與輸出端 1 輸入端 運算放大器有兩個輸入端 1 反相輸入端u 當輸入電壓由反相輸入端u 輸入時 輸出電壓u0與輸入電壓u 反相位 2 同相輸入端u 當輸入電壓由同相輸入端u 輸入時 輸出電壓u0與輸入電壓u 同相位 2 輸出端u0 三 運算放大器的內部結構 1 輸入級 采用差動放大電路 有兩個輸入端 要求Ri較大 為了抑制零漂 2 中間級 由一級或多級放大器組成 主要用于電壓放大 要求Au較高 3 輸出級 有一個輸出端 與負載相連 要求Ro較小 以提高帶負載能力 集成運算放大器的內部電路主要由B C D組成 A 差動級B 中間級C 輸入級D 輸出級 四 主要技術參數(shù) P 255 1 9 集成運算放大器的輸入失調電壓和輸入失調電流愈小愈好 判斷 衡量一個集成運算放大器的內部電路對稱程度的高低 是用輸入失調電壓來進行判斷 運算放大器的A B隨溫度改變而發(fā)生變化的漂移叫溫度漂移 A 輸入失調電壓B 輸入失調電流C 輸出失調電壓D 輸出失調電流 運算放大器的A B所能承受的最高電壓值稱為最大差模輸入電壓 A 反相輸入端B 同相輸入端C 輸出端D 接地端 五 分析理想運算放大器的兩條規(guī)則 1 理想運算放大器 1 電壓放大倍數(shù)AV 2 輸入電阻Ri 3 輸出電阻RO02 分析理想運算放大器的兩條規(guī)則 1 兩輸入端電流近似為零 即i 0 i 0 虛斷路 2 兩輸入端電壓近似相等 即u u 虛短路若為反相輸入 則u 0 虛地 六 幾種典型的運算電路 將運算放大器接上一定的反饋電路和外接元件 主要是求輸出電壓U0與輸入電壓Ui的關系 1 反相比例運算 1 電路構成 1 輸入信號Ui由反相輸入端經電阻R1輸入 2 同相輸入端接地 3 輸出信號經反饋電阻Rf反饋到反相輸入端 2 輸出電壓U0與輸入電壓Ui的關系 反相比例運算放大器輸出電壓Uo與輸入電壓Ui的關系為A B 2 同相比例運算 1 電路構成 1 輸入信號Ui由同相輸入端輸入 2 反相輸入端經電阻R1接地 3 輸出信號經反饋電阻Rf反饋到反相輸入端 2 輸出電壓U0與輸入電壓Ui的關系 同相比例運算放大器輸出電壓Uo與輸入電壓Ui的關系為B C 3 加法運算 1 電路構成 1 所有的輸入信號U1 U2 U3由反相輸入端輸入 2 同相輸入端接地 3 輸出信號經反饋電阻Rf反饋到反相輸入端 2 輸出電壓U0與輸入電壓Ui的關系 已知 Ui1 0 5V Ui2 1V Ui3 1V 則UO C E A 12 5VB 2 5VC 2 5VD 1VE 5 2V 4 減法運算 1 電路構成 1 輸入信號U1 U2分別由反相輸入端和同相輸入端經電阻R1和R2輸入 2 輸出信號經反饋電阻Rf反饋到反相輸入端 2 輸出電壓U0與輸入電壓Ui的關系 8 直流穩(wěn)壓電源 一 整流電路 1 單相半波整流 1 電路構成及工作原理 電路圖與波形圖如下 只有一只二極管 利用二極管的單向導電性 正向導通 反向截止 2 輸出直流電壓平均值 UL 0 45U2其中 U2為變壓器副邊交流電壓的有效值 3 二極管承受最高反向電壓 2 單相全波整流 1 電路構成及工作原理 P 28圖3 9 利用兩只二極管在一個周期內輪流導通 正半周V1導通 負半周V2導通 故負載上可得到較高的輸出電壓 2 輸出直流電壓平均值 UL 0 9U2其中 U2為變壓器副邊交流電壓的有效值 3 二極管承受最高反向電壓 3 單相橋式整流 1 電路構成及工作原理 P 29圖3 10 利用四只二極管在一個周期內兩兩輪流導通 正半周V1 V2導通 負半周V3 V4導通 故負載上可得到較高的輸出電壓 2 輸出直流電壓平均值 UL 0 9U2其中 U2為變壓器副邊交流電壓的有效值 3 二極管承受最高反向電壓 每只管子 單相橋式整流電路中 輸出直流電壓平均值UL和變壓器副邊交流電壓有效值U2的關系是B D A UL 0 45U2B UL 0 9U2C UL 0 7U2D UL 1 1 11U2 二 濾波電路 濾波 把脈動的直流電變?yōu)槠交闹绷麟?保留脈動電壓的直流成分盡量濾除它的交流成分稱為濾波 1 電容濾波電路 1 電路構成及工作原理 P 29圖3 12 利用電容的充 放電作用 使輸出電壓的平均值得到提高 并且脈動系數(shù)減小 2 輸出直流電壓平均值 UL 1 1 1 4 U2一般地 UL 1 2U2 所以提高了輸出直流電壓平均值 波形見上頁圖所示 3 適用場合 只適用于負載電流較小并保持不變的場合 2 電感濾波電路 1 電路構成及工作原理 P 30圖3 13 利用電感元件對交流的 阻礙 作用 使流過電感元件的電流的變化變慢 達到減小脈動電流的脈動程度的目的 2 輸出直流電壓平均值 UL 0 7 0 8 U2雖然降低了輸出電壓 但波形平滑了 見上頁圖 3 適用場合 適用于負載電流較大且經常變化的場合 3 復式濾波電路 將電容濾波和電感濾波結合在一起 1 LC濾波 P 30圖3 14 a 2 型濾波 分LC 型濾波和RC 型濾波兩種見P 30圖3 14 b c 4 電子濾波電路 三 穩(wěn)壓電路 1 硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 P 31圖3 172 串聯(lián)型晶體管直流穩(wěn)壓電路 由四部分組成 1 取樣環(huán)節(jié) 2 基準環(huán)節(jié) 3 比較放大環(huán)節(jié) 4 調整環(huán)節(jié)晶體管串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電源中的調整管起調整管壓降來保證輸出電壓穩(wěn)定的作用 單選 3 開關型直流穩(wěn)壓電路 效率最高 串聯(lián)型晶體管直流穩(wěn)壓電路的四個組成部分是B C D E A 變壓器環(huán)節(jié)B 取樣環(huán)節(jié)C 基準環(huán)節(jié)D 比較放大環(huán)節(jié)E 調整環(huán)節(jié) 4 三端集成穩(wěn)壓器 就是把調整管 取樣放大 基準電壓 啟動和保護電路全部集成在一個半導體芯片上 對外只有三個端頭的集成穩(wěn)壓電路 1 分類 1 三端固定電壓輸出穩(wěn)壓器 分為正極輸出和負極輸出2 三端可調電壓輸出穩(wěn)壓器 分為正極輸出和負極輸出 2 主要參數(shù) P 256 3 使用注意事項 有金屬封和塑料封兩種結構 引腳的排列順序不盡相同 使用時須加以認清 應按要求裝上散熱片 三端集成穩(wěn)壓器可分為A B穩(wěn)壓器兩類 A 三端固定電壓輸出B 三端可調電壓輸出C 三端固定電流輸出D 三端可調電流輸出 9 晶閘管及其應用 一 晶閘管的構造和工作原理 1 結構和符號 P 146圖9 23 b c 1 結構 為三端四層元件四層半導體 P1 N1 P2 N2 三個PN結 P1N1 N1P2 P2N2 三個電極 陽極A 陰極K 門極G 2 符號 見上頁圖2 工作原理 有電流流過晶閘管時稱為導通 反之稱為截止 1 晶閘管陽極接直流電源正極 陰極接電源負極 此時晶閘管承受正向電壓 而門極電路開關S斷開 如下圖所示 此時電燈不亮 說明晶閘管不導通 2 晶閘管陽極接直流電源正極 陰極接電源負極 而門極電路開關S接通 即門極也加正向電壓 如下圖所示 此時電燈亮 說明晶閘管導通 3 晶閘管一旦導通后 如果去掉門極上的電壓 即將開關S斷開 如下圖所示 電燈仍然亮 這表明晶閘管仍然導通 即晶閘管一旦導通后 門極就失去了控制作用 4 在晶閘管陽極和陰極之間加反向電壓 如下圖所示 無論門極加不加電壓 晶閘管都不導通 5 在門極加反向電壓 而陽極回路無論加正向電壓還是方向電壓 晶閘管都不導通 3 晶閘管導通的條件 1 晶閘管主電路必須加正向電壓 2 門極加上適當?shù)恼螂妷?3 流過晶閘管的陽極電流必須大于摯 擎 住電流 摯 擎 住電流 晶閘管導通后去掉控制信號 要保持元件維持通態(tài)所需要的最小電流 約為維持電流的2 4倍 使晶閘管導通必須具備的條件是A B C A 晶閘管主電路必須加正向電壓B 門極加上適當?shù)恼螂妷篊 流過晶閘管的陽極電流必須大于摯住電流D 晶閘管主電路必須加反向電壓 4 晶閘管的特點 1 晶閘管不僅具有反向阻斷能力 還具有正向阻斷能力 其正向導通受門極控制 2 晶閘管一旦導通 門極即失去控制作用 要重新關斷晶閘管 必須讓陽極電流減小到低于其維持電流 維持電流 晶閘管導通后 從較大的通態(tài)電流下降到維持通態(tài)所必須的最小電流 二 晶閘管的主要參數(shù) P 145三 晶閘管型號 P 146 四 晶閘管可控整流電路 以接電阻性負載為例 1 單相半波可控整流電路 1 電路構成及工作原理 P 147圖9 24 2 輸出電壓平均值 UL 0 45U2 1 COS 2其中 控制角 即晶閘管在正向陽極電壓下的不導通范圍 導通角 即晶閘管在正向陽極電壓下的導通范圍 且 180 3 每只晶閘管承受的最大峰值電壓為 U2 2 單相全波可控整流電路 1 電路構成及工作原理 P 174圖9 25 2 輸出電壓平均值 UL 0 9U2 1 COS 2 3 每只晶閘管承受的最大峰值電壓為2U2 3 單相半控橋式整流電路 1 電路構成及工作原理 P 147圖9 26 2 輸出電壓平均值 UL 0 9U2 1 COS 2 3 每只晶閘管承受的最大峰值電壓為U2 4 三相半波可控整流電路 1 電路構成及工作原理 P 147圖9 27 2 輸出電壓平均值 UL 2 34U2 1 COS 2 3 每只晶閘管承受的最大正反向峰值電壓為 U2 U2其中 U2為變壓器副邊 二次側 相電壓的有效值 每只晶閘管流過的平均電流是負載電流的1 3 4 每只晶閘管的最大導通角為120 5 當負載為電感性時 負載電感量越大 導通角 越大 單相半波可控整流電路中 輸出直流電壓平均值UL和變壓器副邊交流電壓有效值U2的關系是A D A UL 0 45U2 1 COS 2B UL 0 9U2 1 COS 2C UL 0 7U2 1 COS 2D UL 1 2 22U2 1 COS 25 三相橋式半控整流電路 1 電路構成及工作原理 P 256圖15 2 二極管V4 V5 V6的陽極接在一起 陰極分別與對應的晶閘管陽極相連 并接到三相電源上 三只晶閘管V1 V2 V3的陰極接在一起 對外為正極 在三相電源作用下 任何時刻都有一只二極管的陰極電位最低而處于導通狀態(tài) 當三只晶閘管中陽極電位最高者又加上合適的觸發(fā)脈沖而導通時 整流電路就有整流電壓UL輸出 改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的角度 即控制角 就可以改變整流輸出電壓的高低 2 輸出電壓平均值 UL 2 34U2 1 COS 2 3 每只晶閘管承受的最大峰值電壓為線電壓的最大值 即 URM U2 2 45U2其中 U2為變壓器副邊相電壓的有效值 4 每只晶閘管流過的平均電流是負載電流的1 3 6 晶閘管可控整流電路接電感性負載時 必須加接續(xù)流二極管 因為電感性負載中自感電動勢的作用 使電流總是滯后于電壓的變化 當電壓下降到零時 電流卻并不到零 在電壓過零變負后 只要電流大于維持電流 晶閘管便不能關斷 即當負載上出現(xiàn)了負電壓后 晶閘管仍然導通 只有當電流下降到維持電流以下時 晶閘管才能關斷 這種現(xiàn)象稱為 失控 為防止 失控 的出現(xiàn) 必須加接續(xù)流二極管 如下圖 對稱三相半控橋式整流電路帶大電感負載時 為防止失控 并接了續(xù)流二極管 已知 U2 100V RL 10 求 120 時輸出的平均電壓UL及負載的平均電流IL 分別為B C A 585VB 58 5VC 5 85AD 0 585A 五 帶平衡電抗器三相雙反星形可控整流電路 1 電路構成與工作原理 P 257圖15 3 變壓器二次側有兩個繞組 都接成星形 同名端相反 平衡電抗器LP中心抽頭作為輸出電壓的負極 使兩組三相半波可控整流以180 相位差并聯(lián) 使得兩組可控整流電路中各有一只晶閘管導通且并聯(lián)工作 即每時刻都有兩只晶閘管導通 同時向負載供電 2 輸出電壓平均值 兩組輸出電壓相加的平均值 UL 1 2 ULI UL 1 17U2當控制角為0 60 時 UL 1 17U2COS 當控制角為60 120 時 UL 1 17U2 1 COS 60 3 每只晶閘管承受的最高正反向電壓為線電壓的最大值 即URM 2 45U2每只晶閘管流過的平均電流為負載電流的1 6 4 應用 應用在需要直流低壓大電流的電工設備中 帶平衡電抗器三相雙反星形可控整流電路一般應用在需要A C的電工設備中 A 直流電壓較低B 直流電壓較高C 電流較大D 電流較小 六 斬波器 將直流電源的恒定電壓UG變換為可調直流電壓Ud的裝置稱為直流斬波器 1 電路組成與工作原理 P 257圖15 4斬波器內以晶閘管作為直流開關 控制其接通與關斷 在負載上可得到大小可調的直流平均電壓Ud 其方框圖如下 其控制電路可改變斬波器的輸出脈沖寬度 和通斷時間T 1 f 2 輸出電壓平均值 Ud T UG其中 T 為電路的導通比 為輸出脈沖電壓的寬度T 為通斷時間3 直流斬波器的作用 把直流電源的電壓由固定的電壓變?yōu)榭烧{的電壓 七 逆變器 把直流電變換成交流電的過程稱為逆變 逆變器是變頻器的一種 晶閘管逆變器是一種將直流電能轉變?yōu)榻涣麟娔艿难b置 可分為以下兩種 A 電源逆變 由直流電逆變器交流電交流電網(wǎng)B 無源逆變 由直流電逆變器交流電 頻率可調 用電器 1 負載諧振式逆變器 P 257圖15 5是利用負載回路諧振特性來實現(xiàn)逆變器中的換流 在國內生產的晶閘管中頻電源等裝置中多采用負載諧振式逆變器 1 電路構成 下圖為并聯(lián)諧振逆變器主電路 V1 V4和V2 V3兩對晶閘管構成單相全控橋式電路 Ud為整流電路提供的直流電源 Ld為濾波電抗器 可使輸出直流Id保持連續(xù) 減小電流波紋 并限制中頻電流進入電網(wǎng) 電感線圈L是負載 電容C是償電容 為了使負載呈容性 2 工作原理 四只晶閘管中 V1和V4 V2和V3分別被同時觸發(fā)導通 使得負載上得到與交替觸發(fā)脈沖頻率相等的交變電壓ua 改變兩組晶閘管的導通 截止時間 就可改變交變電壓ua的頻率 2 脈沖換流式逆變器 P 258圖15 6 1 電路構成 下圖為單相電流型脈沖換流式逆變器的主電路圖 電抗器Ld的作用是使輸入電流Id維持恒定 C1與C2相等 稱為換流電容 V1 V4為兩對晶閘管構成單相全控橋式電路 V5 V8為隔離二極管 RL為負載電阻 2 工作原理 V1 V4同時被觸發(fā)導通 V2 V3也是同時被觸發(fā)導通 在這兩組晶閘管被輪流觸發(fā)導通時 利用換流電容的作用 在負載RL上獲得頻率可調的交流電壓 3 特點 逆變器輸出的波形由負載性質決定 負載為電阻性RL時其波形接近正弦波 只要改變觸發(fā)脈沖的頻率即可改變輸出電壓的頻率 目前 在籠型異步電動機的變頻調速器中多采用這種逆變器 常用逆變器根據(jù)換流方式的不同 分為A B A 負載諧振式B 脈沖式C 電源波動D 斬波式 10 數(shù)字電路基礎 模擬信號 信號隨時間連續(xù)變化數(shù)字信號 信號不連續(xù)變化的脈沖信號數(shù)字電路 用來處理數(shù)字信號的電路脈沖信號 變化不連續(xù) 持續(xù)時間可短至幾個微秒甚至幾個納秒 如 矩形波 鋸齒波 三角波 尖峰波等 一 晶體管的開關特性 1 二極管 正向導通 相當于開關接通 反向截止 相當于開關斷開 二極管由截止到導通所需的時間極短 可以忽略 但由導通轉為截止過程 稱反向恢復過程 所需的時間 反向恢復時間 則不可忽略 2 三極管 以NPN管共射極接法為例P 149圖9 32 1 飽和狀態(tài) 發(fā)射結與集電結皆處于正偏 當基極輸入一定幅值的正脈沖時 三極管進入飽和導通狀態(tài) 此時Ube 0 7V 而Uces 0 3V c e極之間近似短路 相當于一個開關的接通 電路中有穩(wěn)定的電流流過 2 截止狀態(tài) 發(fā)射結與集電結皆處于反偏 當基極輸入負脈沖時 三極管進入截止狀態(tài) 此時Ube 0 5V 而Ib 0 Ic 0 Uce UGB c e極之間近似開路 相當于一個開關的斷開 在數(shù)字電路中 三極管主要工作在A B區(qū) A 飽和B 截止C 放大D 快速轉換 在數(shù)字電路中 三極管主要在A B兩個區(qū)域之間進行快速轉換 經過放大區(qū)的時間是很短的 A 飽和B 截止C 放大D 基區(qū) 二 基本邏輯門電路 1 與 門電路 1 邏輯 與 只有當條件都具備時 事件才能實現(xiàn) 表示為 P A B C 在正邏輯中以 1 表示A 以 0 表示B A 高電平B 低電平C 升高D 降低 2 與 門電路 由二極管組成P 150圖9 33 a 當輸入端A與B與C全為高電平 1 3V 時 電源UGB 5V 經電阻R向這三個輸入端流通電流 三管都導通 輸出端P的電位比3V略高 因二極管的管壓降硅管為0 7V 鍺管為0 3V 此處一般采用鍺管 但仍屬于 3V左右 這一范圍 因此輸出端P為 1 即其電位被鉗制在3V左右 當輸入端不全為 1 而有一個或兩個為 0 電位為0V 時 例如A端為 0 因為 0 電位比 1 電位低 正電源將經電阻R向處于 0 態(tài)的A端流通電流 V1優(yōu)先導通 這樣 二極管V1導通后 輸出端P的電位與處于 0 態(tài)的A端電位近似相等 因此P端為 0 二極管V2與V3因承受反向電壓而截止 把B C端的高電位與輸出端P隔離開了 A 邏輯關系 輸入全 1 出 1 有 0 出 0 B 邏輯符號 P 150圖9 33 b 2 或 門電路 1 邏輯 或 只要有一個條件具備 事件便可實現(xiàn) 只有條件全不具備時 事件才不能實現(xiàn) 表示為 P A B C 2 或 門電路 見P 150圖9 34由二極管組成 如果A端為 1 設其電位為3V 則A端電位比B C 電位為 0 高 電流從A端經V1和R流向電源負極 V1優(yōu)先導通 輸出端P電位近似等于A端電位3V 略低 因有管壓降 因此輸出為 1 P端的電位比其它兩輸入端B與C為高 V2 V3因承受反向電壓而截止 如果有一個以上的輸入端為 1 時 輸出端P也為 1 只有當三個輸入端全部都為 0 時 輸出端P才為 0 A 邏輯關系 輸入全 0 出 0 有 1 出 1 B 邏輯符號 P 150圖9 34 b 3 非 門電路 1 邏輯 非 輸出總是輸入的否定 表示為 P 2 非 門電路 見P 151圖9 35由三極管組成 當輸入端A為高電平 1 3V 時 三極管飽和 其集電極即輸出端P為低電平 0V 當A為低電平 0 0V 時 三極管截止 輸出端P為高電平 1 其電位接近于UGB 加負電源 UGB是為了使三極管可靠的截止 A 邏輯關系 入 1 出 0 入 0 出 1 B 邏輯符號 P 151圖9 35 b 4 復合門電路 把基本的 與 或 非 門電路分別組合在一起 可以構成許多復雜的門電路 1 與非 門電路 由 與 門和 非 門組合而成 A 邏輯關系 輸入全 1 出 0 有 0 出 1 表示為 B 邏輯符號 P 151圖9 36 a 或非 門電路 由 或 門和 非 門組合而成A 邏輯關系 輸入全 0 出 1 有 1 出 0 表示為 B 邏輯符號 P 151圖9 36 b n個邏輯變量 共有B個最小項 A nB 2nC n2D 2n 1 三 邏輯代數(shù)基礎 邏輯代數(shù)又稱為布爾代數(shù) 1 三種基本的邏輯運算 1 與 運算 亦稱邏輯乘 P A B 2 或 運算 亦稱邏輯加 P A B 3 非 運算 亦稱邏輯非 P 2 邏輯代數(shù)的基本定律 P 151 1 自等律 A 0 A A 1 A 2 0 1律 A 1 1 A 0 0 3 互補律 A 1 A 0 4 重疊律 A A A A A A 5 還原律 A 6 交換律 A B B A A B B A 7 分配律 A B C AB AC A BC A B A C 8 結合律 A B C A B C A C B A B C A B C A C B 9 反演律 摩根定律 10 吸收律 A A B A A A B A A B A B A B A C A BC 11 其他常用恒等式 AB C BC AB C AB C BCD AB C 3 邏輯代數(shù)的基本規(guī)則 1 代入規(guī)則 2 反演規(guī)則 3 對偶規(guī)則 四 集成邏輯門電路1 TTL集成 與非 門電路 1 TTL集成 與非 門電路的組成 TTL集成 與非 門電路的輸入端和輸出端采用的都是三極管 因此又稱為晶體管 晶體管邏輯電路 其英文簡稱為TTL 因為晶體管是雙極型元件 故稱為雙極型集成門電路 下圖 a 為CT54 74H系列的典型電路圖 b 為其邏輯圖 P 260圖15 8 1 輸入級V3 為多發(fā)射極三極管 它相當于發(fā)射極獨立而基極和集電極分別并在一起的三極管 其發(fā)射結和集電結均可近似地看作二極管 起到二極管 與 門電路的作用 當集成邏輯 與非 門某一輸入端接地 而其余輸入端懸空時 流入這個輸入端的電流稱為輸入短路電流 2 倒 反 相級V4 V4的集電極和發(fā)射極輸出兩個相位相反的信號 起著直流放大的作用 驅動V5和V7 3 輸出級V5 V6 V7 V5和V6組成復合管 輸入信號從V3管發(fā)射極加入 輸出信號從V7管集電極引出 使得當V5 V6飽和導通時 V7截止 當V5 V6截止時 V7飽和導通 TTL集成邏輯門電路內部大多是由A B D組成A 輸入級B 輸出級C 同相級D 反相級 TTL集成邏輯門電路的A B D都是采用三極管結構 A 輸入端B 輸出端C 同相級D 反相級 2 邏輯功能 當輸入端全為 1 時 輸出為 0 當輸入端不全為 1 時 輸出為 1 3 主要參數(shù) P 260 1 8 TLL 與非 門電路參數(shù)中的扇出系數(shù)N0表示 與非 門的輸出端最多能接幾個同類的 與非 門 判斷 2 CMOS集成邏輯門電路 1 MOS門電路的組成 由金屬 氧化物 半導體場效應管構成的集成電路簡稱MOS電路 MOS管作為開關元件 因為MOS管是一種單極型元件 故稱為單極型集成門電路 2 分類 1 N溝道 增強型和耗盡型2 P溝道 增強型和耗盡型 3 CMOS門電路 又稱為互補對稱式門電路 它兼有N型和P型兩種溝道的MOS管 其優(yōu)點是工作速度高 靜態(tài)功耗低 1 CMOS集成電路的特點 與TTL集成電路相比較 優(yōu)點 靜態(tài)功耗低 電源電壓范圍寬 輸入阻抗高 扇出能力強 抗干擾能力強 邏輯擺幅大 溫度穩(wěn)定性好 缺點 工作速度低于TTL電路 功耗隨頻率的升高顯著增大 2 CMOS 非 門電路 又稱為CMOS反相器 由兩個場效應管組成互補工作狀態(tài) 如P 261圖15 9所示 邏輯功能 當輸入端全為 1 時 輸出為 0 當輸入端為 0 時 輸出為 1 實現(xiàn)反相 3 CMOS 與非 門電路 有兩個以上CMOS反相器P溝道增強型MOS管源極和漏極分別并接 N溝道增強型MOS管串接而成 如P 261圖15 10所示 邏輯功能 當兩個輸入端全為 1 時 輸出為 0 當輸入端中有一個或全部為 0 時 輸出為 1 4 CMOS 或非 門電路 將兩個CMOS反相器的開關管部分并聯(lián) 負載管部分串聯(lián)構成 如P 261圖15 11所示 邏輯功能 當兩個輸入端全為 1 或其中一個輸入端為 1 時 輸出為 0 只有當兩個輸入端全為 0 時 輸出才為 1 4 NMOS門電路 1 NMOS 非 門電路2 NMOS 與非 門電路3 NMOS 或非 門電路 五 組合邏輯電路 1 組合邏輯電路的特點 在任意時刻的輸出狀態(tài)僅取決于該時刻的輸入狀態(tài) 而與輸入信號作用前電路所處的狀態(tài)無關 即組合邏輯電路的輸入與輸出之間的關系具有即時性 在組合邏輯電路中 數(shù)字信號是單向傳遞的 即只有從輸入到輸出的傳遞 而沒有從輸出到輸入的傳遞 2 組合邏輯門電路的分析方法 步驟如下 已知邏輯圖寫出邏輯式運用邏輯代數(shù)進行化簡或變換列邏輯狀態(tài)表 真值表 分析邏輯功能 寫出下圖電路的邏輯表達式P A C A A BB A BC A B A B D A B A B 例1 寫出下圖電路的邏輯表達式 例2 寫出下圖電路的邏輯表達式 3 組合邏輯電路的設計方法 步驟如下已知邏輯要求列出邏輯狀態(tài)表寫出邏輯表達式運用邏輯代數(shù)進行化簡或變換畫出邏輯圖 例3 設計一個有A B C三個輸入端 一個輸出端P的邏輯電路 用 與非 門組成 它的邏輯功能是 A和B都是1或A和C都是0時 P為1 否則P為0 解 1 按邏輯要求列出邏輯狀態(tài)表 真值表 如下 2 由邏輯狀態(tài)表寫出邏輯表達式 3 按要求運用邏輯代數(shù)進行變換或化簡 變換為最簡形式的 與非 門 4 畫出邏輯圖 用 與非 門 六 集成觸發(fā)器 A 觸發(fā)器 是一種基本邏輯元件 它具有 記憶 功能 可作儲存和計數(shù)之用 B 觸發(fā)器的分類 1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 2 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 3 無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 亦稱為多諧振蕩器 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器原先處于 1 態(tài) 想讓它翻轉為 0 態(tài) 可采用的觸發(fā)方式是單邊觸發(fā) 若觸發(fā)脈沖過窄 將會使電路出現(xiàn)觸發(fā)而不翻轉的后果 以下討論的皆為雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 按其邏輯功能可作如下分類 1 基本RS觸發(fā)器 1 邏輯電路及邏輯符號 P 262圖15 12基本RS觸發(fā)器由兩個 與非 門作正反饋閉環(huán)連接而構成 它有兩個輸入端為R和S 有兩個輸出端為Q與 Q與在正常狀態(tài)下總能保持相反 即當一個輸出端為 0 時 另一個必定為 1 2 邏輯表達式 3 置位與復位 觸發(fā)器Q端的狀態(tài)作為觸發(fā)器的狀態(tài) 當Q 1 0時稱為置位狀態(tài) 亦稱 1 態(tài) 當Q 0 1時稱為復位狀態(tài) 亦稱 0 態(tài) 4 置 1 端與置 0 端 當S 0 R 1時使觸發(fā)器置 1 亦稱置位 故稱S端為置 1 端 當S 1 R 0時使觸發(fā)器置 0 亦稱復位 故稱R端為置 0 端 2 時鐘脈沖控制的RS觸發(fā)器 亦稱為同步RS觸發(fā)器 時鐘脈沖 CP 1 邏輯電路及邏輯符號 P 262圖15 13 2 觸發(fā)沿 前沿 即上升沿 其中 Qn 表示時鐘脈沖到來之前觸發(fā)器的輸出狀態(tài) 即初態(tài) Qn 1 表示時鐘脈沖到來之后觸發(fā)器的輸出狀態(tài) 即次態(tài) SR 0 指不允許將S和R同時取為 1 3 D觸發(fā)器 具有鎖存數(shù)據(jù)的功能 1 邏輯電路及邏輯符號 P 263圖15 14 2 觸發(fā)沿 前沿 即上升沿 3 邏輯功能 輸出端Q的狀態(tài)隨著輸入端D的狀態(tài)而變化 但總比輸入端狀態(tài)的變化晚一步 即某個時鐘脈沖到來之后輸出端Q的狀態(tài)和該脈沖到來之前輸入端D的狀態(tài)一樣 4 特征方程 D觸發(fā)器具有鎖存數(shù)據(jù)的功能 即C D的功能 A 存儲B 譯碼C 置1D 置0 4 T觸發(fā)器 1 邏輯電路及邏輯符號 P 263圖15 15 2 觸發(fā)沿 前沿 即上升沿 3 邏輯功能 特點 每來一個時鐘脈沖 觸發(fā)器就翻轉一次 具有計數(shù)功能 4 特征方程 T觸發(fā)器廣泛應用于A B A 計數(shù)電路B 分頻電路C 存儲電路D 譯碼電路 5 JK觸發(fā)器 1 邏輯電路及邏輯符號 P 264圖15 17 2 觸發(fā)沿 主從型JK觸發(fā)器為后沿 即下降沿 觸發(fā) 3 特征方程 七 時序邏輯電路 數(shù)字電路可分為以下兩類 1 組合邏輯電路 它的輸出變量狀態(tài)完全由當時的輸入變量的組合狀態(tài)來決定 而與電路原來的狀態(tài)無關 也就是組合電路不具有 記憶 功能 組合邏輯電路的基本單元是門電路 如 加法器 包括半加器和全加器 編碼器 譯碼器和數(shù)碼顯示器等 2 時序邏輯電路 它的輸出狀態(tài)不僅決定于當時的輸入狀態(tài) 而且還與電路的原來狀態(tài)有關 也就是時序電路具有 記憶 功能 時序邏輯電路的基本單元是觸發(fā)器 如 寄存器 計數(shù)器和集成定時器等 1 寄存器 由具有存儲功能的觸發(fā)器組成 其功能是存儲二進制代碼 A 寄存器按其存放數(shù)碼的方式有并行和串行兩種 并行方式就是數(shù)碼各位從各對應位輸入端同時輸入到寄存器中 串行方式就是數(shù)碼各位從一個輸入端逐一輸入到寄存器中 B 寄存器取出數(shù)碼的方式也有并行和串行兩種 在并行方式中 被取出的數(shù)碼各位在對應于各位的輸出端上同時出現(xiàn) 而在串行方式中 被取出的數(shù)碼在一個輸出端逐一出現(xiàn) 1 數(shù)碼寄存器 只有寄存數(shù)碼和清除原有數(shù)碼的功能 而無移位功能 其內部電路主要是由觸發(fā)器組成 A 雙拍工作方式 P 264圖15 18優(yōu)點 電路簡單 缺點 每次接受數(shù)據(jù)必須給兩個脈沖 操作不方便 B 單拍工作方式 P 264圖15 19優(yōu)點 當CP正脈沖接受指令到達時 觸發(fā)器同步翻轉 寄存數(shù)據(jù)不需要清除原來數(shù)據(jù)的過程 只要CP 1信號一到 新的數(shù)據(jù)就會存入 缺點 電路較雙拍復雜 2 移位寄存器 不僅有存放數(shù)碼而且有移位的功能 即可以將數(shù)碼向左移 也可以將數(shù)碼向右移 移位 每當來一個時鐘脈沖 觸發(fā)器的狀態(tài)便向左或向右移一位 也就是寄存器的數(shù)碼可以在移位脈沖的控制下依次進行移位 P 265圖15 20即為一個四位左移位寄存器 2 計數(shù)器 是一種能夠記錄脈沖數(shù)目的裝置 其內部電路主要由雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構成 按進位制分 有二進制計數(shù)器和十進制計數(shù)器兩種 按運算功能分 有加法計數(shù)器 減法計數(shù)器和可逆計數(shù)器三種 按各個觸發(fā)器是否同時翻轉分 有同步計數(shù)器和異步計數(shù)器兩種 1 二進制計數(shù)器 只有 1 和 0 兩個數(shù)碼 逢二進一 由于雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有 1 和 0 兩個狀態(tài) 所以一個觸發(fā)器可以表示一位二進制數(shù) 若要表示n位二進制數(shù) 就得用n個觸發(fā)器 凡具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)的器件 都可以構成二進制計數(shù)器 A 同步加法 遞增 計數(shù)器 P 265圖15 22同步 計數(shù)脈沖同時加到各位觸發(fā)器的CP端 它們的狀態(tài)變換和計數(shù)脈沖同步 利用時鐘脈沖去觸發(fā)計數(shù)器中所有觸發(fā)器 使之發(fā)生狀態(tài)變換的計數(shù)器 稱為同步計數(shù)器 加法計數(shù)器 計數(shù)前先清零 每輸入一個脈沖 就進行一次加一運算 B 同步減法 遞減 計數(shù)器 減法計數(shù)器 計數(shù)前先置1 每輸入一個脈沖 就進行一次減一運算 C 異