施密特觸發(fā)器工作原理

1、使用集成電路需注意的幾個問題集成電路按晶體管的性質(zhì)分為和兩大類，以速度見長，以功耗低而著稱，其中電路以其優(yōu)良的特性成為目前應(yīng)用最廣泛的集成電路。在電子制作中使用集成電路時，除了認(rèn)真閱讀產(chǎn)品說明或有關(guān)資料，了解其引腳分布及極限參數(shù)外，還應(yīng)注意以下幾個問題：、電源問題（） 集成電路的工作電壓一般在，但當(dāng)應(yīng)用電路中有門電路的模擬應(yīng)用（如脈沖振蕩、線性放大）時，最低電壓則不應(yīng)低于。由于集成電路工作電壓寬，故使用不穩(wěn)壓的電源電路集成電路也可以正常工作，但是工作在不同電源電壓的器件，其輸出阻抗、工作速度和功耗是不相同的，在使用中一定要注意。（）集成電路的電源電壓必須在規(guī)定范圍內(nèi)，不能超壓，也不能反接。因為

2、在制造過程中，自然形成許多寄生二極管，如圖所示為反相器電路，在正常電壓下，這些二極管皆處于反偏，對邏輯功能無影響，但是由于這些寄生二極管的存在，一旦電源電壓過高或電壓極性接反，就會使電路產(chǎn)生損壞。、驅(qū)動能力問題電路的驅(qū)動能力的提高，除選用驅(qū)動能力較強的緩沖器來完成之外，還可將同一個芯片幾個同類電路并聯(lián)起來提高，這時驅(qū)動能力提高到倍（為并聯(lián)門的數(shù)量）。如圖所示。、輸入端的問題（）多余輸入端的處理。電路的輸入端不允許懸空，因為懸空會使電位不定，破壞正常的邏輯關(guān)系。另外，懸空時輸入阻抗高，易受外界噪聲干擾，使電路產(chǎn)生誤動作，而且也極易造成柵極感應(yīng)靜電而擊穿。所以“與”門，“與非”門的多余輸入端要接高

3、電平，“或”門和“或非”門的多余輸入端要接低電平。若電路的工作速度不高，功耗也不需特別考慮時，則可以將多余輸入端與使用端并聯(lián)。（）輸入端接長導(dǎo)線時的保護。在應(yīng)用中有時輸入端需要接長的導(dǎo)線，而長輸入線必然有較大的分布電容和分布電感，易形成振蕩，特別當(dāng)輸入端一旦發(fā)生負(fù)電壓，極易破壞中的保護二極管。其保護辦法為在輸入端處接一個電阻，如圖所示， 。（）輸入端的靜電防護。雖然各種輸入端有抗靜電的保護措施，但仍需小心對待，在存儲和運輸中最好用金屬容器或者導(dǎo)電材料包裝，不要放在易產(chǎn)生靜電高壓的化工材料或化纖織物中。組裝、調(diào)試時，工具、儀表、工作臺等均應(yīng)良好接地。要防止操作人員的靜電干擾造成的損壞，如不宜穿尼

4、龍、化纖衣服，手或工具在接觸集成塊前最好先接一下地。對器件引線矯直彎曲或人工焊接時，使用的設(shè)備必須良好接地。（） 輸入信號的上升和下降時間不易過長，否則一方面容易造成虛假觸發(fā)而導(dǎo)致器件失去正常功能，另一方面還會造成大的損耗。對于系列限于以內(nèi)。若不滿足此要求，需用施密特觸發(fā)器件進行輸入整形，整形電路如圖所示。（）電路具有很高的輸入阻抗，致使器件易受外界干擾、沖擊和靜電擊穿，所以為了保護管的氧化層不被擊穿，一般在其內(nèi)部輸入端接有二極管保護電路，如圖所示。其中約為。輸入保護網(wǎng)絡(luò)的引入使器件的輸入阻抗有一定下降，但仍在以上。這樣也給電路的應(yīng)用帶來了一些限制：（）輸入電路的過流保護。電路輸入端的保護二極

5、管，其導(dǎo)通時電流容限一般為在可能出現(xiàn)過大瞬態(tài)輸入電流（超過）時，應(yīng)串接輸入保護電阻。例如，當(dāng)輸入端接的信號，其內(nèi)阻很小、或引線很長、或輸入電容較大時，在接通和關(guān)斷電源時，就容易產(chǎn)生較大的瞬態(tài)輸入電流，這時必須接輸入保護電阻，若，則取限流電阻為即可。（） 輸入信號必須在到之間，以防二極管因正向偏置電流過大而燒壞。因此在工作或測試時，必須按照先接通電源后加入信號，先撤除信號后關(guān)電源的順序進行操作。在安裝，改變連接，拔插時，必須切斷電源，以防元件受到極大的感應(yīng)或沖擊而損壞。（）由于保護電路吸收的瞬間能量有限，太大的瞬間信號和過高的靜電電壓將使保護電路失去作用。所以焊接時電烙鐵必須可靠接地，以防漏電擊

6、穿器件輸入端，一般使用時，可斷電后利用電烙鐵的余熱進行焊接，并先焊其接地管腳。（）要防止用大電阻串入或端，以免在電路開關(guān)期間由于電阻上的壓降引起保護二極管瞬時導(dǎo)通而損壞器件。、的接口電路問題（）電路與運放連接。當(dāng)和運放連接時，若運放采用雙電源，采用的是獨立的另一組電源，即采用如圖所示電路，電路中，、為鉗位保護二極管，使輸入電壓處在與地之間。的電阻既作為的限流電阻，又對二極管進行限流保護。若運放使用單電源，且與使用的電源一樣，則可直接相連。（）與等其它電路的連接。在電路中常遇到電路和電路混合使用的情況，由于這些電路相互之間的電源電壓和輸入、輸出電平及負(fù)載能力等參數(shù)不同，因此他們之間的連接必須通過

7、電平轉(zhuǎn)換或電流轉(zhuǎn)換電路，使前級器件的輸出的邏輯電平滿足后級器件對輸入電平的要求，并不得對器件造成損壞。邏輯器件的接口電路主要應(yīng)注意電平匹配和輸出能力兩個問題，并與器件的電源電壓結(jié)合起來考慮。下面分兩種情況來說明：（）到的連接。用電路去驅(qū)動電路時，由于電路是電壓驅(qū)動器件，所需電流小，因此電流驅(qū)動能力不會有問題，主要是電壓驅(qū)動能力問題， 電路輸出高電平的最小值為，而電路的輸入高電平一般高于，這就使二者的邏輯電平不能兼容。為此可采用圖所示電路，在的輸出端與電源之間接一個電阻（上拉電阻）可將的電平提高到以上。若采用的是門驅(qū)動，則可采用如圖所示電路。其中為其外接電阻。的取值一般在。（） 到的連接。電路輸

8、出邏輯電平與電路的輸入電平可以兼容，但電路的驅(qū)動電流較小，不能夠直接驅(qū)動電路。為此可采用專用接口電路，如緩沖器等，經(jīng)緩沖器之后的高電平輸出電流能滿足電路的要求，低電平輸出電流可達(dá)。實現(xiàn)電路與電路的連接，如圖所示。 需說明的時，與電路的接口電路形式多種多樣，實用中應(yīng)根據(jù)具體情況進行選擇。、輸出端的保護問題（）器件輸出端既不允許和電源短接，也不允許和地短接，否則輸出級的管就會因過流而損壞。（）在電路中除了三端輸出器件外，不允許兩個器件輸出端并接，因為不同的器件參數(shù)不一致，有可能導(dǎo)致和器件同時導(dǎo)通，形成大電流。但為了增加電路的驅(qū)動能力，允許把同一芯片上的同類電路并聯(lián)使用。（）當(dāng)電路輸出端有較大的容性

9、負(fù)載時，流過輸出管的沖擊電流較大，易造成電路失效。為此，必須在輸出端與負(fù)載電容間串聯(lián)一限流電阻，將瞬態(tài)沖擊電流限制在以下。施密特觸發(fā)器工作原理具有回差電壓特性，能將邊沿變化緩慢的電壓波形整形為邊沿陡峭的矩形脈沖。用555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器：1 電路組成及工作原理二：集成施密特觸發(fā)器CD4013雙D觸發(fā)器制作的紅外線四路遙控開關(guān)紅外遙控是目前家用電器中用得較多的遙控方式，它具有穩(wěn)定、可靠、成功率高、不干擾其它電器設(shè)備等優(yōu)點。我們知道，人的眼睛看到的可見光按波長從長到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。其中紅外的波長范圍是0.620.76微米，比紅光波長還長的光叫紅外線。紅外線遙控就是

10、和用波長為0.761.5微米之間的紅外線來傳送控制信號的。 為青少年及無線電愛好者了解紅外線的特性，建立編解碼的基本概念，掌握雙穩(wěn)態(tài)電路的一般性能，紅外線四路遙控開關(guān)的實驗器材，同時是全國少年電子技師等級認(rèn)定活動的指定器材，具有電路結(jié)構(gòu)清晰、制作成功率高、使用性能好、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。廣泛實用于家庭、工廠、學(xué)校、醫(yī)院、娛樂場所等。 本遙控開關(guān)由發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)兩部分組成。接收系統(tǒng)具有手動功能，既可以實現(xiàn)紅外遙控接收又可以手控。一、電路工作原理 1、發(fā)射電路 發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管，它實際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而其兩端施加一定電壓時，它便

11、發(fā)出的是紅外線而不是可見光。其外與普通5發(fā)光二極管相同，紅外線發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。 發(fā)射器由SM5021A編碼集成塊、驅(qū)動放大電路和紅外線發(fā)射管組成。SM5021A有8個數(shù)據(jù)輸入腳，對應(yīng)接收解碼集成塊SM5032B的2個鎖存和6個非鎖存輸出端，在此采用了4個非鎖存輸出，即SM5021A的3、4、5、6腳，當(dāng)按鍵K1、K2、K3、K4任一鍵按下時，腳12、13對應(yīng)的內(nèi)部電路與455KHZ的陶瓷濾波器及電容C2、C3組成的振蕩器產(chǎn)生振蕩，經(jīng)IC1內(nèi)部整形、分頻后作為編碼集成塊內(nèi)部時鐘和38KHZ載頻。SM5021A的1、2腳為用戶碼輸入腳，便于與使用同類遙控器時進行碼區(qū)分。本

12、遙控器中該兩腳全接地，也就是說用戶碼是“00”，當(dāng)按鍵按下時，將對應(yīng)串行碼信號調(diào)制的38KHZ載頻由15腳輸出，再經(jīng)三極管VT1、VT2放大后驅(qū)動紅外線發(fā)射管工作，這樣控制信號以紅外線的形式發(fā)送出去。 2、接收電路接收電路的方框圖：通過接收電路方框圖可知紅外線接收電路由紅外接收頭、紅外解碼電路、記憶觸發(fā)器、驅(qū)動電路、執(zhí)行電路和手控電路等部分組成。其詳細(xì)的原理電路圖見圖二。 圖二 接收電路原理圖由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較小（100毫瓦），所以紅外接收頭H接收到的信號比較微弱，紅外接收頭H將接收到的紅外信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)內(nèi)部放大、解調(diào)、輸出相應(yīng)的碼信號。再經(jīng)VT1的放大、倒相后送至解碼

13、集成塊IC1：SM5032B的2腳，這時SM5032B相應(yīng)的非鎖存輸出端輸出高電平，本接收電路中用到2只CD4013（雙D觸發(fā)器），共4個D觸發(fā)器分別組成4個雙穩(wěn)態(tài)電路，SM5032B的3、4、5、6腳為4個非鎖存輸出端，VD5、VD6、VD7、VD8為隔離二極管，IC2和IC3的3腳和11腳為脈沖輸入端，IC2和IC3的1腳和13腳為雙穩(wěn)態(tài)電路的輸出端，即分別控制繼電器驅(qū)動控制電路的工作狀態(tài)。 當(dāng)IC1；SM5032B的4個非鎖存輸出端中任何一個只要出現(xiàn)電平的上升沿，對應(yīng)的雙穩(wěn)態(tài)電路的工作狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次，即可控制與之相接的三極管的工作狀態(tài)，如果原是飽和狀態(tài)，則可變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)；如果原是截止?fàn)顟B(tài)

14、，則可變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)。這就可控制繼電器的吸合和釋放，實現(xiàn)對受控電器的“開”、“關(guān)”控制。 手動控制時，按鍵K1、K2、K3、K4每按動一次，就向雙穩(wěn)態(tài)電路送入一個正脈沖，同樣可使雙穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)手控電器的開、關(guān)。 IC2、IC3（CD4013）的4腳和10腳為清“0”端，外接電阻R8、R9、電容C7、C9的作用是為了保證接收電路每次接通電源時雙穩(wěn)態(tài)電路處于清“0”狀態(tài)，繼電器不吸合，確保安全。 電源變壓器T1、整流二極管VD1VD4及濾波電容C13組成降壓整流濾波電路，為繼電器驅(qū)動電路等提供直流電源。該電源經(jīng)R18限流降壓后又經(jīng)穩(wěn)壓二極管DW1穩(wěn)壓后即可獲得4。7V的直流電源，為IC1、IC

15、2、IC3、VT1等提供工作電源。 三、安裝制作 1、清理元器件，重點辯別認(rèn)清電阻器阻值及相應(yīng)代號，對電阻、電容、發(fā)光二極管、三極管、電源變壓器等要用萬用表一一檢測。 2、安裝時，電阻器、整流二極管采用臥式插裝，并近貼電路板；瓷介電容器、電解電容器、三極管等采用立式插裝，也要近貼電路板。發(fā)光二極管安裝時可不講極性，因為其供電電路為交流電源，其余有極性元件：如電解電容器、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、三極管、集成電路等必須按正確的極性插裝，否則電路不會正常工作。 3、電源變壓器的初、次極必須分清接正確，初極（220V）線圈的直流電阻為幾百歐左右，而次極（13V）線圈的直流電阻是幾十歐。 4、220V的

16、接線柱的兩腳彎90度后在覆銅面焊接固定。銅插件最好先上錫，再焊在電路板上固定而成。 5、紅外線發(fā)射管和接收頭H焊接時注意極性，焊接時間不宜過長。 6、電路板上有7根跳線，需用鐵線搭接。 7、焊完元器件后，在覆銅面剪掉多余元器件的引線,工具最好用斜口鉗，可防止因剪線而使覆銅皮損壞。 8、應(yīng)從外殼上區(qū)分1N4148的普通二極管和4。7V的穩(wěn)壓二極管，外殼上標(biāo)有“4。7V”的是穩(wěn)壓二極管，表有“1N4148”的是普通二極管。 四、調(diào)試 1、焊接完后，請認(rèn)真對照電路原理圖、安裝圖檢查電路板上有無漏焊、錯焊、短路、斷路等錯誤現(xiàn)象，確認(rèn)無誤后才能通電。 2、通電后，4個發(fā)光二極管都應(yīng)點亮，分別用手控方式按

17、動K1、K2、K3、K4，應(yīng)能聽到繼電器J1、J2、J3、J4的吸合聲和釋放聲。如果都沒有，則應(yīng)檢查電源供電電路中的VD1VD4、C13及穩(wěn)壓二極管DW1等元器件有無錯焊；如果有某一路或幾路沒有反應(yīng)，則應(yīng)檢查相應(yīng)的繼電器驅(qū)動控制電路及相應(yīng)的雙穩(wěn)態(tài)電路有無輸入和輸出。TTL電平和CMOS電平注:鑒于很多電子初學(xué)者對什么是TTL電平,什么是CMOS電平不清楚.也不能了解CMOS電平與TTL電平的區(qū)別.特別在網(wǎng)上找到這篇TTL和CMOS電平總結(jié).感謝作者的工作.1、TTL電平(什么是TTL電平)：輸出高電平2.4V,輸出低電平=2.0V，輸入低電平=0.8V，噪聲容限是0.4V。2、CMOS電平：1

18、邏輯電平電壓接近于電源電壓，0邏輯電平接近于0V。而且具有很寬的噪聲容限。3、電平轉(zhuǎn)換電路：因為TTL和COMS的高低電平的值不一樣（ttl 5vcmos 3.3v），所以互相連接時需要電平的轉(zhuǎn)換：就是用兩個電阻對電平分壓，沒有什么高深的東西。4、OC門，OD門OC門，即集電極開路門電路，OD門，即漏極開路門電路，必須外界上拉電阻和電源才能將開關(guān)電平作為高低電平用。否則它一般只作為開關(guān)大電壓和大電流負(fù)載，所以又叫做驅(qū)動門電路。5、TTL和COMS電路比較：1）TTL電路是電流控制器件，而coms電路是電壓控制器件。2）TTL電路的速度快，傳輸延遲時間短(5-10ns)，但是功耗大。COMS電路

19、的速度慢，傳輸延遲時間長(25-50ns),但功耗低。COMS電路本身的功耗與輸入信號的脈沖頻率有關(guān)，頻率越高，芯片集越熱，這是正?，F(xiàn)象。3）COMS電路的鎖定效應(yīng)：COMS電路由于輸入太大的電流，內(nèi)部的電流急劇增大，除非切斷電源，電流一直在增大。這種效應(yīng)就是鎖定效應(yīng)。當(dāng)產(chǎn)生鎖定效應(yīng)時，COMS的內(nèi)部電流能達(dá)到40mA以上，很容易燒毀芯片。防御措施：1）在輸入端和輸出端加鉗位電路，使輸入和輸出不超過規(guī)定電壓。2）芯片的電源輸入端加去耦電路，防止VDD端出現(xiàn)瞬間的高壓。3）在VDD和外電源之間加線流電阻，即使有大的電流也不讓它進去。4）當(dāng)系統(tǒng)由幾個電源分別供電時，開關(guān)要按下列順序：開啟時，先開啟COMS電路得電源，再開啟輸入信號和負(fù)載的電源；關(guān)閉時，先關(guān)閉輸入信號和負(fù)載的電源，再關(guān)閉COMS電路的電源。6、COMS電路的使用注意事項1）COMS電路時電壓控制器件，它的輸入總抗很大，對干擾信號的捕捉能力很強。所以，不用的管腳不要懸空，要接上拉電阻或者下拉電阻，給它一個恒定的電平。2）輸入端接低內(nèi)組的信號源時，要在輸入端和信號源之間要串聯(lián)限流電阻，使輸入的電流限制在1mA之內(nèi)。3）當(dāng)接長信號傳輸線時，在COMS電路端接匹配電阻。4）當(dāng)輸入端接大電容時，應(yīng)該在輸入端和電容間接保護電阻。電阻值為R=V0/1mA.V0是外