6非门集成电路4069应用_声控照明灯.pdf

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 学 电 子 跟 我 来 FOLLOWME 59 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