1.用門電路直接驅動顯示器件
在數字電路中,往往需要用發光二極管來顯示信息的傳輸,如簡單的邏輯器件的狀態,七段數碼顯示,圖形符號顯示等。在每種情況下均需接口電路將數字信息轉換為模擬信息顯示。
下圖(a)表示CMOS反相器74HC04驅動一發光二極管LED,電路中串接了一限流電阻R以保護LED。限流電阻的大小可分別按下面兩種情況來計算。當圖中門電路的輸入為低電平時,輸出為高電平,于是
反之,當LED接人電路的情況如上圖(b)所示時,門電路的輸入信號應為高電平,輸出為低電平,故有
以上兩式中,ID——LED的電流,VF——LED的正向壓降,VOH和VOL為門電路的輸出高、低電平電壓,常取典型值。
2.機電性負載接口
在工程實踐中,往往會遇到用各種數字電路以控制機電性系統的功能,如控制電動機的位置和轉速,繼電器的接通與斷開,流體系統中的閥門的開通和關閉,自動生產線中的機械手多參數控制等。下面以繼電器的接口電路為例來說明。在繼電器的應用中,繼電器本身有額定的電壓和電流參數。一般情況下,需用運算放大器以提升到必須的數一模電壓和電流接口值。對于小型繼電器,可以將兩個反相器并聯作為驅動電路,如下圖所示。
在利用邏輯門電路(TTL或CMOS)作具體的設計時,還應當注意下列幾個實際問題:
1.多余輸入端的處理措施
集成邏輯門電路在使用時,一般不讓多余的輸入端懸空,以防止干擾信號引人。對多余輸入端的處理以不改變電路工作狀態及穩定可靠為原則。
對于TTL與非門,一般可將多余的輸入端通過上拉電阻(1~3kΩ
)接電源正端,也可利用一反相器將其輸入端接地,其輸出高電位可接多余的輸入端。
對于CMOS電路,多余輸入端可根據需要使之接地(或非門)或直接接VDD(與非門)。
2.去耦合濾波器
數字電路或系統往往是由多片邏輯門電路構成,它們是由一公共的直流電源供電。這種電源是非理想的,一般是由整流穩壓電路供電
,具有一定的內阻抗。當數字電路運行時,產生較大的脈沖電流或尖峰電流,當它們流經公共的內阻抗時,必將產生相互的影響,甚至使邏輯功能發生錯亂。一種常用的處理方法是采用去耦合濾波器,通常是用10~100uF 的大電容器與直流電源并聯以濾除不需的頻率成分。除此以外,對于每一集成芯片還加接0.luF的電容器以濾除開關噪聲。
3.接地和安裝工藝
正確的接地技術對于降低電路噪聲是很重要的。這方面可將電源地與信號地分開,先將信號地匯集在一點,然后將二者用最短的導線連在一起,以避免含有多種脈沖波形(含尖峰電流)的大電流引到某數字器件的輸入端而導致系統正常的邏輯功能失效。此外,當系統中兼有模擬和數字兩種器件時,同樣需將二者的地分開,然后再選用一個合適共同點接地,以免除二者之間的影響。必要時,也可設計模擬和數字兩塊電路板,各備直流電源,然后將二者恰當的地連接在一起
。在印刷電路板的設計或安裝中,要注意連線盡可能短,以減少接線電容而導致寄生反饋有可能引起寄生振蕩。有關這方面技術問題的詳細介紹,可參閱有關文獻。集成數字電路的數據手冊,也提供某些典型電路應用設計,亦是有益的參考資料。
此外,CMOS器件在使用和儲藏過程中要注意靜電感應導致損傷的問題。靜電屏蔽是常用的防護措施。
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