電子發燒友網訊：扎實的電路設計是初級電子工程師通向在設計上，能獨當一面的優秀工程師的一門必修課。在電路設計過程中，有許多零碎化，但是又很重要的知識點需要我們去了解、學習、掌握，把握好這些將使得工程師讀者們的整個設計體系更趨于完整。基于此，電子發燒友網整合本站資源推出《電路設計關鍵基礎知識精華集錦》，以饗讀者。
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——電子設計基礎關鍵元器件篇

一、電子設計基礎關鍵元器件篇：電容

??????? 電子工程師在平時進行電子設計中接觸得最多的莫過于電子元器件了，而如何用好電子元器件，使電子元器件在電路中發揮其最大的功能作用，則成為評判你是否是合格電子工程師的基本標準。為給工程師朋友提供較為全面的元器件知識，或學習，或參考，或溫故而知新，電子發燒友會陸續整合推出《電子設計基礎關鍵元器件篇》系列章節，敬請留意。?本章節將談及電容相關知識，?電容在電子線路中也是廣泛應用的器件之一。我們多采用它來濾波、隔直、交流耦合、交流旁路等，也用它和電感元件一起組成振蕩電路。
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電容（或稱電容量）是表征電容器容納電荷本領的物理量。我們把電容器的兩極板間的電勢差增加1伏所需的電量，叫做電容器的電容。電容器從物理學上講，它是一種靜態電荷存儲介質（就像一只水桶一樣，你可以把電荷充存進去，在沒有放電回路的情況下，刨除介質漏電自放電效應/電解電容比較明顯，可能電荷會永久存在，這是它的特征），它的用途較廣，它是電子、電力領域中不可缺少的電子元件。主要用于電源濾波、信號濾波、信號耦合、諧振、隔直流、能量轉換、控制電路等電路中。

　　電容的符號是C。

　　C=εS/d=εS/4πkd（真空）=Q/U

　　在國際單位制里，電容的單位是法拉，簡稱法，符號是F，常用的電容單位有毫法（mF）、微法（μF）、納法（nF）和皮法（pF）（皮法又稱微微法）等，換算關系是：

　　1法拉（F）= 1000毫法（mF）=1000000微法（μF）

　　1微法（μF）= 1000納法（nF）= 1000000皮法（pF）。

　　電容與電池容量的關系：

　　1伏安時=25法拉=3600焦耳

　　1法拉=144焦耳

【詳情請參閱：電子設計基礎關鍵元器件篇（一）：電容 】

二、電子設計基礎關鍵元器件篇：二極管

　　二極管又稱晶體二極管，簡稱二極管（diode），另外，還有早期的真空電子二極管；它是一種具有單向傳導電流的電子器件。在半導體二極管內部有一個 PN結兩個引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的轉導性。一般來講，晶體二極管是一個由p型半導體和n型半導體燒結形成的p-n結界面。在其界面的兩側形成空間電荷層，構成自建電場。當外加電壓等于零時，由于p-n 結兩邊載流子的濃度差引起擴散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態，這也是常態下的二極管特性。

　　常見二極管圖示

　　一、概述

　　二極管的符號為。

　　半導體是一種具有特殊性質的物質，它不像導體一樣能夠完全導電，又不像絕緣體那樣不能導電，它介于兩者之間，所以稱為半導體。半導體最重要的兩種元素是硅（讀“guī”）和鍺（讀“zhě”）。我們常聽說的美國硅谷，就是因為那里有好多家半導體廠商。

　　二極管應該算是半導體器件家族中的元老了。很久以前，人們熱衷于裝配一種礦石收音機來收聽無線電廣播，這種礦石后來就被做成了晶體二極管。

　　二極管最明顯的性質就是它的單向導電特性，就是說電流只能從一邊過去，卻不能從另一邊過來（從正極流向負極）。我們用萬用表來對常見的1N4001型硅整流二極管進行測量，紅表筆接二極管的負極，黑表筆接二極管的正極時，表針會動，說明它能夠導電；然后將黑表筆接二極管負極，紅表筆接二極管正極，這時萬用表的表針根本不動或者只偏轉一點點，說明導電不良（萬用表里面，黑表筆接的是內部電池的正極）。

　　常見的幾種二極管中有玻璃封裝的、塑料封裝的和金屬封裝的等幾種。像它的名字，二極管有兩個電極，并且分為正負極，一般把極性標示在二極管的外殼上。大多數用一個不同顏色的環來表示負極，有的直接標上“—”號。大功率二極管多采用金屬封裝，并且有個螺母以便固定在散熱器上。

【詳情請參閱：電子設計基礎關鍵元器件篇(二)：二極管 】
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三、電子設計基礎關鍵元器件篇：電感

　　電感：當線圈通過電流后，在線圈中形成磁場感應，感應磁場又會產生感應電流來抵制通過線圈中的電流。我們把這種電流與線圈的相互作用關系稱其為電的感抗，也就是電感，單位是“亨利”（H）。

　　電感線圈是由導線一圈靠一圈地繞在絕緣管上，導線彼此互相絕緣，而絕緣管可以是空心的，也可以包含鐵芯或磁粉芯，簡稱電感。用L 表示，單位有亨利（H）、毫亨利 （mH）、微亨利（uH），1H=10^3mH=10^6uH。

　　一、電感器的作用與電路圖形符號

　　（一）電感器的電路圖形符號

　　電感器是用漆包線、紗包線或塑皮線等在絕緣骨架或磁心、鐵心上繞制成的一組串聯的同軸線匝，它在電路中用字母“L”表示，上圖是其電路圖形符號，下圖是實物圖。

　　（二）電感器的作用

　　電感器的主要作用是對交流信號進行隔離、濾波或與電容器、電阻器等組成諧

【詳情請參閱：電子設計基礎關鍵元器件篇（三）：電感 】

四、電子設計基礎關鍵元器件篇：電阻

　　電阻，因為物質對電流產生的阻礙作用，所以稱其該作用下的電阻物質。電阻將會導致電子流通量的變化，電阻越小，電子流通量越大，反之亦然。沒有電阻或電阻很小的物質稱其為電導體，簡稱導體。不能形成電流傳輸的物質稱為電絕緣體，簡稱絕緣體。

　　在物理學中，用電阻（Resistance）來表示導體對電流阻礙作用的大小。導體的電阻越大，表示導體對電流的阻礙作用越大。不同的導體，電阻一般不同，電阻是導體本身的一種特性。電阻元件是對電流呈現阻礙作用的耗能元件。

　　電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數，其定義為溫度每升高1℃時電阻值發生變化的百分數。

　　電阻是所有電子電路中使用最多的元件。

　　導電體對電流的阻礙作用稱著電阻，用符號R 表示，單位為歐姆、千歐、兆歐，分別用Ω、kΩ、MΩ 表示。

　　一、電阻的型號命名方法：

　　國產電阻器的型號由四部分組成（不適用敏感電阻）

　　第一部分：主稱 ，用字母表示，表示產品的名字。如R 表示電阻，W 表示電位器。

　　第二部分：材料 ，用字母表示，表示電阻體用什么材料組成，T-碳膜、H-合成碳膜、S-有機實心、N-無機實心、J-金屬膜、Y-氮化膜、C-沉積膜、I-玻璃釉膜、X-線繞。

　　第三部分：分類，一般用數字表示，個別類型用字母表示，表示產品屬于什么類型。1-普通、2-普通、3-超高頻 、4-高阻、5-高溫、6- 精密、7-精密、8-高壓、9-特殊、G-高功率、T-可調。

　　第四部分：序號，用數字表示，表示同類產品中不同品種，以區分產品的外型尺寸和性能指標等 。例如：R T 1 1 型普通碳膜電阻a1。

【詳情請參閱：電子設計基礎關鍵元器件篇（四）：電阻 】

——如何看懂電路圖

如何看懂電路圖（一）：關鍵電氣符號詳解

　　電子設備中有各種各樣的圖。能夠說明它們工作原理的是電原理圖，簡稱電路圖。

　　電路圖有兩種，一種是說明模擬電子電路工作原理的。它用各種圖形符號表示電阻器、電容器、開關、晶體管等實物，用線條把元器件和單元電路按工作原理的關系連接起來。這種圖長期以來就一直被叫做電路圖。

　　另一種是說明數字電子電路工作原理的。它用各種圖形符號表示門、觸發器和各種邏輯部件，用線條把它們按邏輯關系連接起來，它是用來說明各個邏輯單元之間的邏輯關系和整機的邏輯功能的。為了和模擬電路的電路圖區別開來，就把這種圖叫做邏輯電路圖，簡稱邏輯圖。

　　除了這兩種圖外，常用的還有方框圖。它用一個框表示電路的一部分，它能簡潔明了地說明電路各部分的關系和整機的工作原理。

　　一張電路圖就好象是一篇文章，各種單元電路就好比是句子，而各種元器件就是組成句子的單詞。所以要想看懂電路圖，還得從認識單詞 —— 元器件開始。有關電阻器、電容器、電感線圈、晶體管等元器件的用途、類別、使用方法等內容可以點擊本文相關文章下的各個鏈接，本文只把電路圖中常出現的各種符號重述一遍，希望初學者熟悉它們，并記住不忘。

　　電阻器與電位器

　　符號詳見圖 1 所示，其中（ a ）表示一般的阻值固定的電阻器，（ b ）表示半可調或微調電阻器；（ c ）表示電位器；（ d ）表示帶開關的電位器。電阻器的文字符號是“ R ”，電位器是“ RP ”，即在 R 的后面再加一個說明它有調節功能的字符“ P ”。

　　在某些電路中，對電阻器的功率有一定要求，可分別用圖 1 中（ e ）、（ f ）、（ g ）、（ h ）所示符號來表示。

　　幾種特殊電阻器的符號：

　　第 1 種是熱敏電阻符號，熱敏電阻器的電阻值是隨外界溫度而變化的。有的是負溫度系數的，用 NTC 來表示；有的是正溫度系數的，用 PTC 來表示。它的符號見圖（ i ），用 θ 或 t° 來表示溫度。它的文字符號是“ RT ”。

　　第 2 種是光敏電阻器符號，見圖 1 （ j ），有兩個斜向的箭頭表示光線。它的文字符號是“ RL ”。

　　第 3 種是壓敏電阻器的符號。壓敏電阻阻值是隨電阻器兩端所加的電壓而變化的。符號見圖 1 （ k ），用字符 U 表示電壓。它的文字符號是“ RV ”。這三種電阻器實際上都是半導體器件，但習慣上我們仍把它們當作電阻器。

　　第 4 種特殊電阻器符號是表示新近出現的保險電阻，它兼有電阻器和熔絲的作用。當溫度超過 500℃ 時，電阻層迅速剝落熔斷，把電路切斷，能起到保護電路的作用。它的電阻值很小，目前在彩電中用得很多。它的圖形符號見圖 1 （ 1 ），文字符號是“ R F ”。

【詳情請參閱：如何看懂電路圖（一）：關鍵電氣符號詳解 】

如何看懂電路圖（二）：電源電路單元詳解

　　前面介紹了電路圖中的元器件的作用和符號。一張電路圖通常有幾十乃至幾百個元器件，它們的連線縱橫交叉，形式變化多端，初學者往往不知道該從什么地方開始，怎樣才能讀懂它。其實電子電路本身有很強的規律性，不管多復雜的電路，經過分析可以發現，它是由少數幾個單元電路組成的。好象孩子們玩的積木，雖然只有十來種或二三十種塊塊，可是在孩子們手中卻可以搭成幾十乃至幾百種平面圖形或立體模型。同樣道理，再復雜的電路，經過分析就可發現，它也是由少數幾個單元電路組成的。因此初學者只要先熟悉常用的基本單元電路，再學會分析和分解電路的本領，看懂一般的電路圖應該是不難的。

　　按單元電路的功能可以把它們分成若干類，每一類又有好多種，全部單元電路大概總有幾百種。下面我們選最常用的基本單元電路來介紹。讓我們從電源電路開始。

　　一、電源電路的功能和組成

　　每個電子設備都有一個供給能量的電源電路。電源電路有整流電源、逆變電源和變頻器三種。常見的家用電器中多數要用到直流電源。直流電源的最簡單的供電方法是用電池。但電池有成本高、體積大、需要不時更換（蓄電池則要經常充電）的缺點，因此最經濟可靠而又方便的是使用整流電源。

　　電子電路中的電源一般是低壓直流電，所以要想從 220 伏市電變換成直流電，應該先把 220 伏交流變成低壓交流電，再用整流電路變成脈動的直流電，最后用濾波電路濾除脈動直流電中的交流成分后才能得到直流電。有的電子設備對電源的質量要求很高，所以有時還需要再增加一個穩壓電路。因此整流電源的組成一般有四大部分，見圖 1 。其中變壓電路其實就是一個鐵芯變壓器，需要介紹的只是后面三種單元電路。

　　二、整流電路

　　整流電路是利用半導體二極管的單向導電性能把交流電變成單向脈動直流電的電路。

　　（ 1 ）半波整流

　　半波整流電路只需一個二極管，見圖 2 （ a ）。在交流電正半周時 VD 導通，負半周時 VD 截止，負載 R 上得到的是脈動的直流電

　　（ 2 ）全波整流

　　全波整流要用兩個二極管，而且要求變壓器有帶中心抽頭的兩個圈數相同的次級線圈，見圖 2 （ b ）。負載 R L 上得到的是脈動的全波整流電流，輸出電壓比半波整流電路高。

【詳情請參閱：如何看懂電路圖（二）：電源電路單元詳解 】

如何看懂電路圖（三）：放大電路設計詳解

　　能夠把微弱的信號放大的電路叫做放大電路或放大器。例如助聽器里的關鍵部件就是一個放大器。

　　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；接輸出信號強弱分成電壓放大、功率放大等。此外還有用集成運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雜多變的電路。但初學者經常遇到的也只是少數幾種較為典型的放大電路。

　　讀放大電路圖時也還是按照“逐級分解、抓住關鍵、細致分析、全面綜合”的原則和步驟進行。首先把整個放大電路按輸入、輸出逐級分開，然后逐級抓住關鍵進行分析弄通原理。放大電路有它本身的特點：一是有靜態和動態兩種工作狀態，所以有時往往要畫出它的直流通路和交流通路才能進行分析；二是電路往往加有負反饋，這種反饋有時在本級內，有時是從后級反饋到前級，所以在分析這一級時還要能“瞻前顧后”。在弄通每一級的原理之后就可以把整個電路串通起來進行全面綜合。

　　下面我們介紹幾種常見的放大電路。

　　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的電流的放大器。

　　（ 1 ）共發射極放大電路

　　圖 1 （ a ）是共發射極放大電路。 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， RB 是基極偏置電阻 ，RC 是集電極負載電阻。 1 、 3 端是輸入， 2 、 3 端是輸出。 3 端是公共點，通常是接地的，也稱“地”端。靜態時的直流通路見圖 1 （ b ），動態時交流通路見圖 1 （ c ）。電路的特點是電壓放大倍數從十幾到一百多，輸出電壓的相位和輸入電壓是相反的，性能不夠穩定，可用于一般場合。

　　（ 2 ）分壓式偏置共發射極放大電路

　　圖 2 比圖 1 多用 3 個元件。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 則有直流負反饋作用。所謂反饋是指把輸出的變化通過某種方式送到輸入端，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，所以是負反饋。由于采取了上面兩個措施，使電路工作穩定性能提高，是應用最廣的放大電路。

【詳情請參閱：如何看懂電路圖（三）：放大電路設計詳解 】

如何看懂電路圖（四）：振蕩和調制電路詳解

說，能夠產生交流信號的電路就叫做振蕩電路。

　　一個振蕩器必須包括三部分：放大器、正反饋電路和選頻網絡。放大器能對振蕩器輸入端所加的輸入信號予以放大使輸出信號保持恒定的數值。正反饋電路保證向振蕩器輸入端提供的反饋信號是相位相同的，只有這樣才能使振蕩維持下去。選頻網絡則只允許某個特定頻率 f 0 能通過，使振蕩器產生單一頻率的輸出。

　　振蕩器能不能振蕩起來并維持穩定的輸出是由以下兩個條件決定的；一個是反饋電壓 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絡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定度，只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 RC 振蕩器。

　　LC 振蕩器

　　LC 振蕩器的選頻網絡是 LC 諧振電路。它們的振蕩頻率都比較高，常見電路有 3 種。

　　（ 1 ）變壓器反饋 LC 振蕩電路

　　圖 1 （ a ）是變壓器反饋 LC 振蕩電路。晶體管 VT 是共發射極放大器。變壓器 T 的初級是起選頻作用的 LC 諧振電路，變壓器 T 的次級向放大器輸入提供正反饋信號。接通電源時， LC 回路中出現微弱的瞬變電流，但是只有頻率和回路諧振頻率 f 0 相同的電流才能在回路兩端產生較高的電壓，這個電壓通過變壓器初次級 L1 、 L2 的耦合又送回到晶體管 V 的基極。從圖 1 （ b ）看到，只要接法沒有錯誤，這個反饋信號電壓是和輸入信號電壓相位相同的，也就是說，它是正反饋。因此電路的振蕩迅速加強并最后穩定下來。

　　變壓器反饋 LC 振蕩電路的特點是：頻率范圍寬、容易起振，但頻率穩定度不高。它的振蕩頻率是： f 0 =1 ／ 2π LC 。常用于產生幾十千赫到幾十兆赫的正弦波信號。

【詳情請參閱：如何看懂電路圖（四）：振蕩和調制電路詳解 】

　　在電子電路中，電源、放大、振蕩和調制電路被稱為模擬電子電路，因為它們加工和處理的是連續變化的模擬信號。電子電路中另一大類電路的數字電子電路。它加工和處理的對象是不連續變化的數字信號。數字電子電路又可分成脈沖電路和數字邏輯電路，它們處理的都是不連續的脈沖信號。脈沖電路是專門用來產生電脈沖和對電脈沖進行放大、變換和整形的電路。家用電器中的定時器、報警器、電子開關、電子鐘表、電子玩具以及電子醫療器具等，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。如果一個脈沖的寬度 t k =1 ／ 2T ，它就是一個方波。

　　脈沖電路和放大振蕩電路最大的不同點，或者說脈沖電路的特點是：脈沖電路中的晶體管是工作在開關狀態的。大多數情況下，晶體管是工作在特性曲線的飽和區或截止區的，所以脈沖電路有時也叫開關電路。從所用的晶體管也可以看出來，在工作頻率較高時都采用專用的開關管，如 2AK 、 2CK 、DK 、 3AK 型管，只有在工作頻率較低時才使用一般的晶體管。

　　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射極電路很相似。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；而這個電路中，為了保證電路可靠地截止， R b2 是接到一個負電源上的，而且 R b1 和 R b2 的數值是按晶體管能可靠地進入飽和區或止區的要求計算出來的。不僅如此，為了使晶體管開關速度更快，在基極上還加有加速電容 C ，在脈前沿產生正向尖脈沖可使晶體管快速進入導通并飽和；在脈沖后沿產生負向尖脈沖使晶體管快速進入截止狀態。除了射極輸出器是個特例，脈沖電路中的晶體管都是工作在開關狀態的，這是一個特點。

　　脈沖電路的另一個特點是一定有電容器（用電感較少）作關鍵元件，脈沖的產生、波形的變換都離不開電容器的充放電。

【詳情請參閱：如何看懂電路圖（五）：脈沖電路詳解 】

如何看懂電路圖（六）：數字邏輯電路詳解

　　數字電子電路中的后起之秀是數字邏輯電路。把它叫做數字電路是因為電路中傳遞的雖然也是脈沖，但這些脈沖是用來表示二進制數碼的，例如用高電平表示“ 1 ”，低電平表示“ 0 ”。聲音圖像文字等信息經過數字化處理后變成了一串串電脈沖，它們被稱為數字信號。能處理數字信號的電路就稱為數字電路。

　　這種電路同時又被叫做邏輯電路，那是因為電路中的“ 1 ”和“ 0 ”還具有邏輯意義，例如邏輯“ 1 ”和邏輯“ 0 ”可以分別表示電路的接通和斷開、事件的是和否、邏輯推理的真和假等等。電路的輸出和輸入之間是一種邏輯關系。這種電路除了能進行二進制算術運算外還能完成邏輯運算和具有邏輯推理能力，所以才把它叫做邏輯電路。

　　由于數字邏輯電路有易于集成、傳輸質量高、有運算和邏輯推理能力等優點，因此被廣泛用于計算機、自動控制、通信、測量等領域。一般家電產品中，如定時器、告警器、控制器、電子鐘表、電子玩具等都要用數字邏輯電路。

　　數字邏輯電路的第一個特點是為了突出“邏輯”兩個字，使用的是獨特的圖形符號。數字邏輯電路中有門電路和觸發器兩種基本單元電路，它們都是以晶體管和電阻等元件組成的，但在邏輯電路中我們只用幾個簡化了的圖形符號去表示它們，而不畫出它們的具體電路，也不管它們使用多高電壓，是 TTL 電路還是 CMOS 電路等等。按邏輯功能要求把這些圖形符號組合起來畫成的圖就是邏輯電路圖，它完全不同于一般的放大振蕩或脈沖電路圖。

　　數字電路中有關信息是包含在 0 和 1 的數字組合內的，所以只要電路能明顯地區分開 0 和 1 ， 0 和 1 的組合關系沒有破壞就行，脈沖波形的好壞我們是不大理會的。所以數字邏輯電路的第二個特點是我們主要關心它能完成什么樣的邏輯功能，較少考慮它的電氣參數性能等問題。也因為這個原因，數字邏輯電路中使用了一些特殊的表達方法如真值表、特征方程等，還使用一些特殊的分析工具如邏輯代數、卡諾圖等等，這些也都與放大振蕩電路不同。

　　門電路和觸發器

　　（ 1 ）門電路

　　門電路可以看成是數字邏輯電路中最簡單的元件。目前有大量集成化產品可供選用。

　　最基本的門電路有 3 種：非門、與門和或門。非門就是反相器，它把輸入的 0 信號變成 1 ， 1 變成 0 。這種邏輯功能叫“非”，如果輸入是 A ，輸出寫成 P=A 。與門有 2 個以上輸入，它的功能是當輸入都是 1 時，輸出才是 1 。這種功能也叫邏輯乘，如果輸入是 A 、 B ，輸出寫成 P=A·B 。或門也有 2 個以上輸入，它的功能是輸入有一個 1 時，輸出就是 1 。這種功能也叫邏輯加，輸出就寫成 P=A ＋ B 。

　　把這三種基本門電路組合起來可以得到各種復合門電路，如與門加非門成與非門，或門加非門成或非門。圖 1 是它們的圖形符號和真值表。此外還有與或非門、異或門等等。

　　數字集成電路有 TTL 、 HTL 、 CMOS 等多種，所用的電源電壓和極性也不同，但只要它們有相同的邏輯功能，就用相同的邏輯符號。而且一般都規定高電平為 1 、低電平為 0 。

【詳情請參閱：如何看懂電路圖（六）：數字邏輯電路詳解 】

如何看懂電路圖（七）：555集成電路詳解

　　555 集成電路開始出現時是作定時器應用的，所以叫做 555 定時器或 555 時基電路。但是后來經過開發，它除了作定時延時控制外，還可以用于調光、調溫、調壓、調速等多種控制以及計量檢測等作用；還可以組成脈沖振蕩、單穩、雙穩和脈沖調制電路，作為交流信號源以及完成電源變換、頻率變換、脈沖調制等用途。由于它工作可靠、使用方便、價格低廉，因此目前被廣泛用于各種小家電中。

　　555 集成電路內部有幾十個元器件，有分壓器、比較器、觸發器、輸出管和放電管等，電路比較復雜，是模擬電路和數字電路的混合體。它的性能和參數要在非線性模擬集成電路手冊中才能查到。 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，它的狀態是由輸入端所加的電平決定的。 7 腳的放電端（ DIS ），它是內部放電管的輸出，它也有懸空和接地兩種狀態，也是由輸入端的狀態決定的。 4 腳是復位端（ ），加上低電砰（＜ 0.3 伏）時可使輸出成低電平。 5 腳稱控制電壓端（ V C ），可以用它改變上下觸發電平值。 8 腳是電源， 1 腳為地端。

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　　對于初學者來說，可以把 555 電路等效成一個帶放電開關的 R － S 觸發器，如圖 2 （ a ）。這個特殊的觸發器有兩個輸入端；閾值端（ TH ）可看成是置零端 R ，要求高電平；觸發端（ ）可看成是置位端，低電平有效。它只有 1 個輸出端 V O ， V O 可等效成觸發器的 Q 端。放電端（ DIS ）可看成由內部的放電開關控制的一個接點，放電開關由觸發器的 Q 端控制：=1 時 DIS 端接地； =0 時 DIS 端懸空。此外這個觸發器還有復位端 ，控制電壓端 V C ，電源端 V DD 和地端 GND 。

　　這個特殊的 R － S 觸發器有 2 個特點：（ 1 ）兩個輸入端的觸發電平要求一高一低：置零端 R 即閾值端 TH 要求高電平，而置低端 即觸發端 則要求低電平。（ 2 ）兩個輸入端的觸發電平，也就是使它們翻轉的閾值電壓值也不同，當 V C 端不接控制電壓時，對 TH （ R ）端來講， 》 2 /3 V DD 是高電平 1 ， 《 2 /3 V DD 是低電平 0 ；而對 （ ）端來講，＞ 1/ 3 V DD 是高電平 1 ，＜ 1 /3 V DD 是低電平 0 。如果在控制端（ V C ）加上控制電壓 V C ，這時上觸發電平就變成 V C 值，而下觸發電平則變成 1 /2 V C 。可見改變控制端的控制電壓值可以改變上下觸發電平值。

【詳情請參閱：如何看懂電路圖（七）：555集成電路詳解 】





——CMOS集成電路基礎知識

CMOS集成電路基礎知識（一）：特點、原理及應用

　　CMOS集成電路的工作原理

　　下面我們通過CMOS集成電路中的一個最基本電路-反相器（其他復雜的CMOS集成電路大多是由反相器單元組合而成）入手，分析一下它的工作過程。

　　利用一個P溝道MOS管和一個N溝道MOS管互補連接就構成了一個最基本的反相器單元電路如附圖所示。圖中VDD為正電源端，VSS為負電源端。電路設計采用正邏輯方法，即邏輯“1”為高電平，邏輯“0”為低電平。

　　附圖中，當輸入電壓VI為底電平“0”（VSS）時，N溝道MOS管的柵-源電壓VGSN=0V（源極和襯底一起接VSS），由于是增強型管，所以管子截止，而P溝道MOS管的柵-源電壓VGSN=VSS—VDD。若| VSS—VDD |》| VTP|（MOS管開啟電壓），則P溝道MOS管導通，所以輸出電壓V0為高電平“1”（VDD），實現了輸入和輸出的反相功能。

　　當輸入電壓VI為底電平“1”（VDD）時，VGSN=（VDD—VSS）。若（VDD—VSS）》 VGSN ，則N溝道MOS管導通，此時VGSN=0V， P溝道MOS管截止，所以輸出電壓V0為低電平“0”（VSS），與VI互為反相關系。

　　由上述分析可知，當輸入信號為“0”或“1”的穩定狀態時，電路中的兩個MOS管總有一個處于截止狀態，使得VDD和VSS之間無低阻抗直流通路，因此靜態功耗極小。這便是CMOS集成電路最主要的特點。

【詳情請參閱：CMOS集成電路基礎知識（一）：特點、原理及應用 】

CMOS集成電路設計（二）：接口電路詳解

　　一、CMOS集成電路驅動其它器件

　　1．CMOS-TTL集成電路的接口

　　由于TTL的低電平輸入電流1.6mA，而CMOS的低電平輸出電流只有1.5mA，因而一般都得加一個接口電路。這里介紹一種采用單電源的接口電路。在附圖1中，門II起接口電路的作用，是CMOS集成電路緩沖/電平變換器，起緩沖驅動或邏輯電平變換的作用，具有較強的吸收電流的能力，可直接驅動 TTL集成電路，因而連接簡便。但是，使用時需要注意相位問題。電路中CC4049是六反相緩沖/變換器，而CC4050是六同相緩沖/變換器。

　　2．CMOS-HTL集成電路的接口

　　HTL集成電路是標準的工業集成電路，具有較高的抗干擾性能。

【詳情請參閱：CMOS集成電路設計（二）：接口電路詳解 】

CMOS集成電路設計（三）：CMOS設計注意事項

　　（1）使用TTL集成電路注意事項

　　①TTL集成電路的電源電壓不能高于＋5.5V使用，不能將電源與地顛倒錯接，否則將會因為過大電流而造成器件損壞。

　　②電路的各輸入端不能直接與高于＋5.5V和低于-0.5V的低內阻電源連接，因為低內阻電源能提供較大的電流，導致器件過熱而燒壞。

　　③除三態和集電極開路的電路外，輸出端不允許并聯使用。如果將 圖T306雙列直插集電極開路的門電路輸出端并聯使用而使電路具有線與功能時，應在其輸出端加一個預先計算好的上拉負載電阻到VCC端。

　　④輸出端不允許與電源或地短路。否則可能造成器件損壞。但可以通過電阻與地相連，提高輸出電平。

　　⑤在電源接通時，不要移動或插入集成電路，因為電流的沖擊可能會造成其永久性損壞。

　　⑥多余的輸入端最好不要懸空。雖然懸空相當于高電平，并不影響與非門的邏輯功能，但懸空容易受干擾，有時會造成電路的誤動作，在時序電路中表現更為明顯。因此，多余輸入端一般不采用懸空辦法，而是根據需要處理。例如：與門、與非門的多余輸入端可直接接到VCC上；也可將不同的輸入端通過一個公用電阻（幾千歐）連到VCC上；或將多余的輸入端和使用端并聯。不用的或門和或非門等器件的所有輸入端接地，也可將它們的輸出端連到不使用的與門輸入端上。如圖 T307所示。

　　對觸發器來說，不使用的輸入端不能懸空，應根據邏輯功能接人電平。輸入端連線應盡量短，這樣可以縮短時序電路中時鐘信號沿傳輸線的延遲時間。一般不允許將觸發器的輸出直接驅動指示燈、電感負載、長線傳輸，需要時必須加緩沖門。

【詳情請參閱：CMOS集成電路設計（三）：CMOS設計注意事項 】


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