6非门集成电路4069应用_声控照明灯.pdf
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2009 年第 6 期电子制作
一、4069 振荡器实验
1. 4069 多谐振荡器电路
典型的 4069 多谐振荡器电路图如图 1 所示。
本电路由两个非门,电阻 R1、R2 和电容 C1 组
成,其工作原理在此就不赘述了。这种振荡电路输出
矩形方波,其占空比约为 1:2。所谓“占空比”指矩形
方波在一个振荡周期内的高电位维持的时间与振荡
周期的比,如果高电位和低电位在一个周期内所占
的时间相等,其占空比就是 1:2(50%)。在多谐振荡
器中,振荡频率主要由电阻 R2 和电容 C1 决定。电
阻 R2 的作用是使振荡器工作更稳定,R1 的阻值通
常等于或大于 R2;对振荡器性能要求不高的电路,
电阻 R1 可以省略不用。这个电路输出脉冲的振荡
周期可按公式:T≈2.2R2C1 来计算,振荡频率 f=
1/T。例 如 ,R1=1M,R2=1M,Cs=0.47μF,T=
2.2×1×0.47=1.04s。
2. 多谐振荡器实验
实验目的:
体 验 多 谐 振
荡器的工作原理。
实验准备:
CD4069、1M
电阻、1M 电位器、
0.47μ电容、0.01μ电容、压电陶瓷发声片、发光二
极管、面包板、6V直流电源等。
实验过程:
①组装实验电路
实验电路如图 2 所示。按照电路图组装实验电
路,电源电压在 3~15V。接通电源后通常可以听到
压电陶瓷片发出叫声,同时发光二极管也被点亮。
②体验多谐振荡器频率与 R2、C1 的关系
调整电位器 R2 的阻值,会听见压电陶瓷片发
出的声音频率随之改变。电容器 C1 分别用 0.47μF
和 0.01μF 的进行实验。当电容器 C1 用 0.47μF
时,调整电位器 R2 至最大时,压电陶瓷片不发声,
而发光二极管会产生每秒钟约一次的闪烁。逐渐减
小 R2 的阻值,会观察到发光二极管闪烁的频率逐
渐加快,同时会听见压电陶瓷片发出了声音。随着
◆ 李 岗
6 非门集成电路 4069 应用
编者按:数字集成电路有门电路,如非门(反相器)、与门、与非门、或门、或非门、异或门,还有其他
的电路如触发器、计数器、锁存器、译码器等。数字集成电路通常用 DI P 封装,其外接电路一般有 8 脚、14
脚、16 脚、20 脚、24 脚;其中有两个脚接电源,其中一个是 Vdd,接电源的正极;一个是 Vss,接电源的负
极。学习数字电路的最好方法是通过各种电路的实验、制作,进而认识和掌握它们的应用。从本期开始,
将通过实验项目讲解,非门、与非门计数器等数字电路的应用。
图 1
图 2
——手机充电器声控照明灯
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电子制作 2009 年第 6 期
R2 的阻值的减小,发光二极管停止闪烁,变成恒亮。
这时并不表明多谐振荡器停止振荡,而是其振荡频
率超过了每秒钟几十次,此时发光二极管的闪烁人
的眼睛已经无法分辨了。这可以从压电陶瓷片发出
的越来越高的声音证明。选用 0.01μF 的电容后,再
次重复上述实验,可以发现此时压电陶瓷片发出的
声音频率更高了。
③验证振荡周期(频率)公式。
理论上该电路产生的脉冲周期为 2.2R2×C1
(s)。可通过测量验证这个公式。具体方法是用时钟
记录一段时间长度内振荡器脉冲的个数,然后与理
论计算的结果进行比较。例如将振荡器频率调整倒
几赫兹,此时可以看见发光二极管在闪烁;用秒表
记录 100s 内灯光闪动的次数,再将结果除以 100,
就可以得出振荡器产生脉冲的频率。
④改变其他因素进行实验。
除了改变电阻 R2 和电容 C1 之外,还可以改变
电阻 R1 的阻值以及电源电压,然后进行振荡频率
的实测实验。
实验总结:
实验结果表明本电路振荡器输出的脉冲频率
与电阻 R2 的大小成反比,与电容 C1 的大小成反
比;而电阻 R1 和电源电压亦可在一定程度上影响
振荡器的工作频率。
二、4069 线性放大器
1. 4069 线性放大原理
4069 包括 6 个非门,每个非门除了可以进行非
运算之外,还可以用来做线性放大。典型的非门线
性放大电路如图 3 所示。这样的电路为什么具有线
性放大的功能呢?
通常非门输入电压的高低是以电源电压的一
半为分界的;大于电源电压一半的输入信号视为高
电位信号,反之为低电位信号。其实这只是粗略的说
法,并不是非门工作状态的真实情况。如果输入电压
正好为电源电压的二分之一,也就是不高也不低,那
末输出电压该如何呢?当非门输入电压为电源电压
的一半时,非门的输出电压也为电源电压的一半。非
门的输入电压在电源电压的二分之一附近有一个区
间,称为状态转换区;当非门输入电压在电源电压的
一半附近产生微小的变化时,亦可引起输出电压在
电源电压的一半附近产生一定的变化。在这个区间
内,非门的输出电压与输入电压之
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