數字邏輯電路的用途和特點

數字電子電路中的後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後變成了一串串電脈沖，它們被稱為數字信号。能處理數字信号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 ”可以分别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。一般家電産品中，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号。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隻用幾個簡化了的圖形符号去表示它們，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号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，但隻要它們有相同的邏輯功能，就用相同的邏輯符号。而且一般都規定高電平為 1 、低電平為 0 。

（ 2 ）觸發器

觸發器實際上就是脈沖電路中的雙穩電路，它的電路和功能都比門電路複雜，它也可看成是數字邏輯電路中的元件。目前也已有集成化産品可供選用。常用的觸發器有 D 觸發器和 J—K 觸發器。

D 觸發器有一個輸入端 D 和一個時鐘信号輸入端 CP ，為了區别在 CP 端加有箭頭。它有兩個輸出端，一個是 Q 一個是 Q ，加有小圈的輸出端是 Q 端。另外它還有兩個預置端 R D 和 S D ，平時正常工作時要 R D 和 S D 端都加高電平 1 ，如果使 R D =0 （ S D 仍為 1 ），則觸發器被置成 Q=0 ；如果使 S D =0 （ R D =1 ），則被置成 Q=1 。因此 R D 端稱為置 0 端， S D 端稱為置 1 端。D 觸發器的邏輯符号見圖 2 ，圖中 Q 、 D 、 SD 端畫在同一側；Q 、R D 畫在另一側。R D 和 S D 都帶小圓圈，表示要加上低電平才有效。

D 觸發器是受 CP 和 D 端雙重控制的， CP 加高電平 1 時，它的輸出和 D 的狀态相同。如 D=0 ， CP 來到後， Q=0 ；如 D=1 ， CP 來到後， Q=1 。CP 脈沖起控制開門作用，如果 CP=0 ，則不管 D 是什麼狀态，觸發器都維持原來狀态不變。這樣的邏輯功能畫成表格就稱為功能表或特性表，見圖 2 。表中 Q n 1 表示加上觸發信号後變成的狀态， Qn 是原來的狀态。“ X ”表示是 0 或 1 的任意狀态。

有的 D 觸發器有幾個 D 輸入端： D 1 、 D 2 … 它們之間是邏輯與的關系，也就是隻有當 D 1 、 D 2 … 都是 1 時，輸出端 Q 才是 1 。

另一種性能更完善的觸發器叫 J － K 觸發器。它有兩個輸入端：J 端和 K 端，一個 CP 端，兩個預置端：R D 端和 S D 端，以及兩個輸出端：Q 和 Q 端。它的邏輯符号見圖 3 。J － K 觸發器是在 CP 脈沖的下陣沿觸發翻轉的，所以在 CP 端畫一個小圓圈以示區别。圖中， J 、 S D 、 Q 畫在同一側， K 、 R D 、 Q 畫在另一側。

J － K 觸發器的邏輯功能見圖 3 。有 CP 脈沖時（即 CP=1 ）：J 、 K 都為 0 ，觸發器狀态不變；Q n ＋ 1 =Qn ， J ＝ 0 、 K=1 ，觸發器被置 0 ：Q n ＋ 1 =0 ；J=1 、 K=0 ， Q n 1 =1 ；J=1 、 K=1 ，觸發器翻轉一下：Q n ＋ 1 =Qn 。如果不加時鐘脈沖，即 CP=0 時，不管 J 、 K 端是什麼狀态，觸發器都維持原來狀态不變：Q n ＋ 1 =Qn 。有的 J—K 觸發器同時有好幾個 J 端和 K 端， J 1 、 J 2 … 和 K 1 、 K 2 … 之間都是邏輯與的關系。有的 J － K 觸發器是在 CP 的上升沿觸發翻轉的，這時它的邏輯符号圖的 CP 端就不帶小圓圈。也有的時候為了使圖更簡潔，常常把 R D 和 S D 端省略不畫。

能夠把數字、字母變換成二進制數碼的電路稱為編碼器。反過來能把二進制數碼還原成數字、字母的電路就稱為譯碼器。

（ 1 ）編碼器

圖 4 （ a ）是一個能把十進制數變成二進制碼的編碼器。一個十進制數被表示成二進制碼必須 4 位，常用的碼是使從低到高的每一位二進制碼相當于十進制數的 1 、 2 、 4 、 8 ，這種碼稱為 8 － 4 － 2 － 1 碼或簡稱 BCD 碼。所以這種編碼器就稱為“ 10 線 -4 線編碼器”或“ DEC ／ BCD 編碼器”。

從圖看到，它是由與非門組成的。有 10 個輸入端，用按鍵控制，平時按鍵懸空相當于接高電平 1 。它有 4 個輸出端 ABCD ，輸出 8421 碼。如果按下“ 1 ”鍵，與“ 1 ”鍵對應的線被接地，等于輸入低電平 0 、于是門 D 輸出為 1 ，整個輸出成 0001 。

如按下“ 7 ”鍵，則 B 門、 C 門、 D 門輸出為 1 ，整個輸出成 0111 。如果把這些電路都做在一個集成片内，便得到集成化的 10 線 4 線編碼器，它的邏輯符号見圖 4 （ b ）。左側有 10 個輸入端，帶小圓圈表示要用低電平，右側有 4 個輸出端，從上到下按從低到高排列。使用時可以直接選用。

（ 2 ）譯碼器

要把二進制碼還原成十進制數就要用譯碼器。它也是由門電路組成的，現在也有集成化産品供選用。圖 5 是一個 4 線 —10 線譯碼器。它的左側為 4 個二進制碼的輸入端，右側有 10 個輸出端，從上到下按 0 、 1 、 …9 排列表示 10 個十進制數。輸出端帶小圓圈表示低電平有效。平時 10 個輸出端都是高電平 1 ，如輸入為 1001 碼，輸出“ 9 ”端為低電平 0 ，其餘 9 根線仍為高電平 1 ，這表示“ 9 ”線被譯中。

如果要想把十進制數顯示出來，就要使用數碼管。現以共陽極發光二極管（ LED ）七段數碼顯示管為例，見圖 6 。它有七段發光二極管，如每段都接低電平 0 ，七段都被點亮，顯示出數字“ 8 ”；如 b 、 c 段接低電平 0 ，其餘都接 1 ，顯示的是“ 1 ”。可見要把十進制數用七段顯示管顯示出來還要經過一次譯碼。如果使用“ 4 線 —7 線譯碼器”和顯示管配合使用，就很簡單，輸入二進制碼可直接顯示十進制數，見圖 6 。譯碼器左側有 4 個二進制碼的輸入端，右側有 7 個輸出可直接和數碼管相連。左上側另有一個滅燈控制端 I B ，正常工作時應加高電平 1 ，如不需要這位數字顯示就在 I B 上加低電平 0 ，就可使這位數字熄滅。

寄存器和移位寄存器

（ 1 ）寄存器

能夠把二進制數碼存貯起來的的部件叫數碼寄存器，簡稱寄存器。圖 7 是用 4 個 D 觸發器組成的寄存器，它能存貯 4 位二進制數。4 個 CP 端連在一起作為控制端，隻有 CP=1 時它才接收和存貯數碼。4 個 R D 端連在一起成為整個寄存器的清零端。如果要存貯二進制碼 1001 ，隻要把它們分别加到觸發器 D 端，當 CP 來到後 4 個觸發器從高到低分别被置成 1 、 0 、 0 、 1 ，并一直保持到下一次輸入數據之前。要想取出這串數碼可以從觸發器的 Q 端取出。

（ 2 ）移位寄存器

有移位功能的寄存器叫移位寄存器，它可以是左移的、右移的，也可是雙向移位的。

圖 8 是一個能把數碼逐位左移的寄存器。它和一般寄存器不同的是：數碼是逐位串行輸入并加在最低位的 D 端，然後把低位的 Q 端連到高一位的 D 端。這時 CP 稱為移位脈沖。

先從 R D 端送低電平清零，使寄存器成 0000 狀态。假定要輸入的數碼是 1001 ，輸入的次序是先高後低逐位輸入。第 1 個 CP 後， 1 被打入第 1 個觸發器，寄存器成 0001 ；第 2 個 CP 後， Qo 的 1 被移入 Q 1 ，新的 0 打入 D 1 ，成為 0010 ；第 3 個 CP 後，成為 0100 ；第 4 個 CP 後，成為 1001 。

可見經過 4 個 CP ，寄存器就寄存了 4 位二進制碼 1001 。目前已有品種繁多的集成化寄存器供選用。

計數器和分頻器

（ 1 ）計數器

能對脈沖進行計數的部件叫計數器。計數器品種繁多，有作累加計數的稱為加法計數器，有作遞減計數的稱為減法計數器；按觸發器翻轉來分又有同步計數器和異步計數器；按數制來分又有二進制計數器、十進制計數器和其它進位制的計數器等等。

現舉一個最簡單的加法計數器為例，見圖 9 。它是一個 16 進制計數器，最大計數值是 1111 ，相當于十進制數 15 。需要計數的脈沖加到最低位觸發器的 CP 端上，所有的 J 、 K 端都接高電平 1 ，各觸發器 Q 端接到相鄰高一位觸發器的 CP 端上。J—K 觸發器的特性表告訴我們：當 J=1 、 K=1 時來一個 CP ，觸發器便翻轉一次。在全部清零後， ① 第 1 個 CP 後沿，觸發器 C0 翻轉成 Q0=1 ，其餘 3 個觸發器仍保持 0 态，整個計數器的狀态是 0001 。② 第 2 個 CP 後沿，觸發器 C0 又翻轉成“ Q0=0 ， C1 翻轉成 Q1=1 ，計數器成 0010 。…… 到第 15 個 CP 後沿，計數器成 1111 。可見這個計數器确實能對 CP 脈沖計數。

（ 2 ）分頻器

計數器的第一個觸發器是每隔 2 個 CP 送出一個進位脈沖，所以每個觸發器就是一個 2 分頻的分頻器， 16 進制計數器就是一個 16 分頻的分頻器。

為了提高電子鐘表的精确度，普遍采用的方法是用晶體振蕩器産生 32768 赫标準信号脈沖，經過 15 級 2 分頻處理得到 1 赫的秒信号。因為晶體振蕩器的準确度和穩定度很高，所以得到的秒脈沖信号也是精确可靠的。把它們做到一個集成片上便是電子手表專用集成電路産品，見圖 10 。

數字邏輯電路讀圖要點和舉例

數字邏輯電路的讀圖步驟和其它電路是相同的，隻是在進行電路分析時處處要用邏輯分析的方法。讀圖時要：① 先大緻了解電路的用途和性能。② 找出輸入端、輸出端和關鍵部件，區分開各種信号并弄清信号的流向。③ 逐級分析輸出與輸入的邏輯關系，了解各部分的邏輯功能。④ 最後統觀全局得出分析結果。

例 1 三路搶答器

圖 11 是智力競賽用的三路搶答器電路。裁判按下開關 SA4 ，觸發器全部被置零，進入準備狀态。這時 Q1 ～ Q3 均為 1 ，搶答燈不亮；門 1 和門 2 輸出為 0 ，門 3 和門 4 組成的音頻振蕩器不振蕩，揚聲器無聲。

競賽開始，假定 1 号台搶先按下 SA1 ，觸發器 C1 翻轉成 Q1=1 、 Q1=0 。于是：① 門 2 輸出為 1 ，振蕩器振蕩，揚聲器發聲；②HL1 燈點亮；③ 門 1 輸出為 1 ，這時 2 号、 3 号台再按開關也不起作用。裁判宣布競賽結果後，再按一下 SA4 ，電路又進入準備狀态。

例 2 彩燈追逐電路

圖 12 是 4 位移位寄存器控制的彩燈電路。開始時按下 SA ，觸發器 C1 ～ C4 被置成 1000 ，彩燈 HL1 被點亮。CP 脈沖來到後，寄存器移 1 位，觸發器 C1 ～ C4 成 0100 ，彩燈 HL2 點亮。第 2 個 CP 脈沖點亮 HL3 ，第 3 個點亮 HL4 ，第 4 個 CP 又把觸發器 C1 ～ C4 置成 1000 ，又點亮 HL1 。如此循環往複，彩燈不停閃爍。隻要增加觸發器可使燈數增加，改變 CP 的頻率可變化速度。

555 集成時基電路的特點

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。但是後來經過開發，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，作為交流信号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 集成電路内部有幾十個元器件，有分壓器、比較器、觸發器、輸出管和放電管等，電路比較複雜，是模拟電路和數字電路的混合體。它的性能和參數要在非線性模拟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 兩種狀态，它的狀态是由輸入端所加的電平決定的。7 腳的放電端（ DIS ），它是内部放電管的輸出，它也有懸空和接地兩種狀态，也是由輸入端的狀态決定的。4 腳是複位端（

），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。

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；阈值端（ 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。它隻有 1 個輸出端 V O ， V O 可等效成觸發器的 Q 端。放電端（ DIS ）可看成由内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複位端

，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 即阈值端 TH 要求高電平，而置低端

S 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阈值電壓值也不同，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。

經過簡化， 555 電路可以等效成一個觸發器，它的功能表見圖 2 （ b ）。

555 集成電路有雙極型和 CMOS 型兩種。CMOS 型的優點是功耗低、電源電壓低、輸入阻抗高，但輸出功率較小，輸出驅動電流隻有幾毫安。雙極型的優點是輸出功率大，驅動電流達 200 毫安，其它指标則不如 CMOS 型的。

此外還有一種 556 雙時基電路， 14 腳封裝，内部包含有兩個相同的時基電路單元。555 的應用電路很多，大體上可分為 555 單穩、 555 雙穩和 555 無穩三類。555 單穩電路單穩電路有一個穩态和一個暫穩态。555 的單穩電路是利用電容的充放電形成暫穩态的，因此它的輸入端都帶有定時電阻和定時電容，常見的 555 單穩電路有兩種。

（ 1 ）人工啟動型單穩

将 555 電路的 6 、 2 端并接起來接在 RC 定時電路上，在定時電容 C T 兩端接按鈕開關 SB ，就成為人工啟動型 555 單穩電路，見圖 3 （ a ）。用等效觸發器替代 555 ，并略去與單穩工作無關的部分後畫成等效圖 3 （ b ）。下面分析它的工作：

① 穩态：接上電源後，電容 C T 很快充到 V DD ，從圖 3 （ b ）看到，觸發器輸入 R=1 ，

=1 ，從功能表查到輸出 V o =0 ，這是它的穩态。

② 暫穩态：按下開關 SB ， C T 上電荷很快放到零，相當于觸發器輸入 R=0 ，

=0 ，輸出立即翻轉成 V o =1 ，暫穩态開始。開關放開後，電源又向 C T 充電，經時間 t d 後， C T 上電壓升到 > 2 /3 V DD 時，輸出又翻轉成 V =0 ，暫穩态結束。t d 就是單穩電路的定時時間或延時時間，它和定時電阻 R T 和定時電容 C T 的值有關；t d=1.1R T C T 。

（ 2 ）脈沖啟動型單穩

把 555 電路的 6 、 7 端并接起來接到定時電容 C T 上，用 2 端作輸入就成為脈沖啟動型單穩電路，見圖 4 （ a ）。電路的 2 端平時接高電平，當輸入接低電平或輸入負脈沖時才啟動電路。用等效觸發器替代 555 電路後可畫成圖 4 （ b ）。這個電路利用放電端使定時電容能快速放電。下面分析它的工作狀态：

① 穩态：通電後， R=1 ，

=1 ，輸出 V o =0 ， DIS 端接地， C T 上電壓為 0 即 R=0 ，輸出仍保持 V o =0 ，這是它的穩态。

② 暫穩态：輸入負脈沖後，輸入

=0 ，輸出翻轉成 V o =1 ， DIS 端開路，電源通過 R T 向 C T 充電，暫穩态開始。經過 t d 後， C T 上電壓升到＞ 2 /3 V DD ，這時負脈沖已經消失，輸入又成為 R=1 ，

=1 ，輸出又翻轉成 V o =0 ，暫穩态結束。這時内部放電開關接通， DIS 端接地， C T 上電荷很快放到零，為下一次定時控制作準備。電路的定時時間 t d =1.1R T C T 。

這兩種單穩電路常用作定時延時控制。

555 雙穩電路

常見的 555 雙穩電路有兩種。

（ 1 ） R-S 觸發器型雙穩

把 555 電路的 6 、 2 端作為兩個控制輸入端， 7 端不用，就成為一個 R － S 觸發器。要注意的是兩個輸入端的電平要求和阈值電壓都不同，見圖 5 （ a ）。有時可能隻有一個控制端，這時另一個控制端要設法接死，根據電路要求可以把 R 端接到電源端，見圖 5 （ b ），也可以把 S 端接地，用 R 端作輸入。

有兩個輸入端的雙穩電路常用作電機調速、電源上下限告警等用途，有一個輸入端的雙穩電路常作為單端比較器用作各種檢測電路。

（ 2 ）施密特觸發器型雙穩

把 555 電路的 6 、 2 端并接起來成為隻有一個輸入端的觸發器，見圖 6 （ a ）。這個觸發器因為輸出電壓和輸入電壓的關系是一個長方形的回線形，見圖 6 （ b ），所以被稱為施密特觸發器。從曲線看到，當輸入 V i =0 時輸出 V o =1 。當輸入電壓從 0 上升時，要升到＞ 2/ 3 V DD 以後， V o 才翻轉成 0 。而當輸入電壓從最高值下降時，要降到 < 1 /3 V DD 以後， V o 才翻轉成 1 。所以輸出電壓和輸入電壓之間是一個回線形曲線。由于它的輸入有兩個不同的阈值電壓，所以這種電路被用作電子開關，各種控制電路，波形變換和整形的用途。

555 無穩電路

無穩電路有 2 個暫穩态，它不需要外觸發就能自動從一種暫穩态翻轉到另一種暫穩态，它的輸出是一串矩形脈沖，所以它又稱為自激多諧振蕩器或脈沖振蕩器。555 的無穩電路有多種，這裡介紹常用的 3 種。

（ 1 ）直接反饋型 555 無穩

利用 555 施密特觸發器的回滞特性，在它的輸入端接電容 C ，再在輸出 V 0 與輸入之間接一個反饋電阻 R f ，就能組成直接反饋型多諧振蕩器，見圖 7 （ a ）。用等效觸發器替代 555 電路後可畫成圖 7 （ b ）。現在來看看它的振蕩工作原理：

剛接通電源時， C 上電壓為零，輸出 V 0 =1 。通電後電源經内部電阻、 V 0 端、 R f 向 C 充電，當 C 上電壓升到＞ 2 /3 V DD 時，觸發器翻轉 V 0 =0 ，于是 C 上電荷通過 R f 和 V 0 放電入地。當 C 上電壓降到＜ 1 /3 V DD 時，觸發器又翻轉成 V 0 =1 。電源又向 C 充電，不斷重複上述過程。由于施密特觸發器有 2 個不同的閥值電壓，因此 C 就在這 2 個閥值電壓之間交替地充電和放電，輸出得到的是一串連續的矩形脈沖，見圖 7 （ c ）。脈沖頻率約為 f=0.722 ／ R f C 。

（ 2 ）間接反饋型無穩

另一路多諧振蕩器是把反饋電阻接在放電端和電源上，如圖 8 （ a ），這樣做使振蕩電路和輸出電路分開，可以使負載能力加大，頻率更穩定。這是目前使用最多的 555 振蕩電路。

這個電路在剛通電時， V 0 =1 ， DIS 端開路， C 的充電路徑是：電源 →R A →DIS→R B →C ，當 C 上電壓上升到＞ 2 /3 V DD 時， V 0 =1 ， DIS 端接地， C 放電， C 放電的路徑是：C→R B →DIS→ 地。可以看到充電和放電時間常數不等，輸出不是方波。t 1 =0.693 （ R A ＋ B B ） C 、 t 2 =0.693R B C ，脈沖頻率 f=1.443 ／（ R A ＋ 2R ） C

（ 3 ） 555 方波振蕩電路

要想得到方波輸出，可以用圖 9 的電路。它是在圖 8 的電路基礎上在 R B 兩端并聯一個二極管 VD 組成的。當 R A =R B 時， C 的充放電時間常數相等，輸出就得到方波。方波的頻率為 f=0.722 ／ R A C （ R A =R B ）

在這個電路的基礎上，在 R A 和 R B 回路内增加電位器以及采用串聯或并聯二極管的方法可以得到占空比可調的脈沖振蕩電路。

555 脈沖振蕩電路常被用作交流信号源，它的振蕩頻率範圍大緻在零點幾赫到幾兆赫之間。因為電路簡單可靠，所以使用極廣。

555 電路讀圖要點及舉例

555 集成電路經多年的開發，實用電路多達幾十種，幾乎遍及各個技術領域。但對初學者來講，常見的電路也不過是上述幾種，因此在讀圖時，隻要抓住關鍵，識别它們是不難的。

從電路結構上分析，三類 555 電路的區别或者說它們的結構特點主要在輸入端。因此當我們拿到一張 555 電路圖時，在大緻了解電路的用途之後，先看一下電路是 CMOS 型還是雙極型，再看複位端（

）和控制電壓端（ V c ）的接法，如果複位端（

）是接高電平、控制電壓端（ V c ）是接一個抗幹擾電容的，那就可以按以下的次序先從輸入端開始進行分析：

（ 1 ） 6 、 2 端是分開的

①7 端懸空不用的一定是雙穩電路。如有兩個輸入的則是雙限比較器；如隻有一個輸入的則是單端比較器。這類電路一般都是作電子開關、控制和檢測電路的用途。

②7 、 6 端短接并接有電阻電容、取 2 端作輸入的一定是單穩電路。它的輸入可以用開關人工啟動，也可以用輸入脈沖啟動，甚至為了取得較好的啟動效果在輸入端帶有 RC 微分電路。這類電路一般用作定時延時控制和檢測的用途。

（ 2 ） 6 、 2 端短接的

① 輸入沒有電容的是施密特觸發器電路。這類電路常用作電子開關、告警、檢測和整形的用途。

② 輸入端有電阻電容而 7 端懸空的，這時要看電阻電容的接法：（ a ） R 和 C 串聯接在電源和地之間的是單穩電路， R 和 C 就是它的定時電阻和定時電容。（ b ） R 在上 C 在下， R 的一端接在 V 0 端上的是直接反饋型無穩電路，這時 R 和 C 就是決定振蕩頻率的元件。

③7 端也接在輸入端，成“ R A － 7 － R B － 6 、 2—C ”的形式的就是最常用的無穩電路。這時 R A 和 R B 及 C 就是決定振蕩頻率的元件。這類電路可以有很多種變型：如省去 R A ，把 7 端接在 V 0 上；或者在 R B 兩端并聯二極管 VD 以獲得方波輸出，或者用電阻和電位器組成 R A 和 R B ，而且在 R A 和 R B 兩端并聯有二極管以獲得占空比可調的脈沖波等等。這類電路是用途最廣的，常用于脈沖振蕩、音響告警、家電控制、電子玩具、醫療電器以及電源變換等用途。

（ 3 ）如果控制電壓（ V c ）端接有直流電壓，則隻是改變了上下兩個閥值電壓的數值，其它分析方法仍和上面的相同。

隻要按上述步驟細心分析核對，一定能很快地識别 555 電路的類别和了解它的工作原理。下面的問題就比較好辦了，例如定時時間、振蕩頻率等都可以按給出的公式進行估算。

例 1 相片曝光定時器

圖 10 是用 555 電路制成的相片曝光定時器。從圖看到，輸入端 6 、 2 并接在 RC 串聯電路中，所以這是一個單穩電路， R1 和 RP 是定時電阻， C1 是定時電容。

電路在通電後， C1 上電壓被充到 6 伏，輸出 V 0 =0 ，繼電器 KA 不吸動，常開接點是打開的，曝光燈 HL 不亮。這是它的穩态。

按下 SB 後， C1 快速放電到零，輸出 V 0 =1 ，繼電器 KA 吸動，點亮曝光燈 HL ，暫穩态開始。SB 放開後電源向 C1 充電，當 C1 上電壓升到 4 伏時，暫穩态結束，定時時間到，電路恢複到穩态。輸出翻轉成 V 0 =0 ，繼電器 KA 釋放，曝光燈熄滅。電路定時時間是可調的，大約是 1 秒～ 2 分鐘。

例 2 光電告警電路

圖 11 是 555 光電告警電路。它使用 556 雙時基集成電路，有兩個獨立的 555 電路。前一個接成施密特觸發器，後一個是間接反饋型無穩電路。圖中引腳号碼是 556 的引腳号碼。

圖中 R1 是光敏電阻，無光照時阻值為幾～幾十兆歐，所以 555a 的輸入相當于 R=0 、 S=0 ，輸出 V 0 =1 ，三極管 VT 導通， VT 的集電極電壓隻有 0.3 伏，加在 555b 的複位端（ MR ），使 555b 處于複位狀态，即無振蕩輸出。

當 R1 受光照後，阻值突然下降到隻有幾～幾十千歐，于是 555a 的輸入電壓升到上閥值電壓以上，輸出翻轉成 V 0 =0 ， VT 截止， VT 集電極電壓升高， 555b 被解除複位狀态而振蕩，于是揚聲器 BL 發聲告警。555b 的振蕩頻率大約是 1 千赫。

如果把整個裝置放入公文包内，那麼當打開公文包時，這個裝置會發聲告警而成為防盜告警裝置。

單元電路圖識圖方法

單元電路是指某一級控制器電路,或某一級放大器電路,或某一個振蕩器電路、變頻器電路等,它是能夠完成某一電路功能的最小電路單位。從廣義角度上講,一個集成電路的應用電路也是一個單元電路。

單元電路圖是學習整機電子電路工作原理過程中,首先遇到具有完整功能的電路圖,這一電路圖概念的提出完全是為了方便電路工作原理分析之需要。

1．單元電路圖功能

單元電路圖具有下列一些功能：

①單元電路圖主要用來講述電路的工作原理。

②它能夠完整地表達某一級電路的結構和工作原理,有時還全部标出電路中各元器件的參數,如标稱阻值、标稱容量和三極管型号等。

③它對深入理解電路的工作原理和記憶電路的結構、組成很有幫助。

2．單元電路圖的特點

單元電路圖具有下列一些特點：

①單元電路圖主要是為了分析某個單元電路工作原理的方便而單獨将這部分電路畫出的電路,所以在圖中已省去了與該單元電路無關的其他元器件和有關的連線、符号,這樣單元電路圖就顯得比較簡潔、清楚,識圖時沒有其他電路的幹擾。單元電路圖中對電源、輸入端和輸出端已經加以簡化,如圖1-6所示。

電路圖中,用 v表示直流工作電壓(其中正号表示采用正極性直流電壓給電路供電,地端接電源的負極);vi表示輸入信号,是這一單元電路所要放大或處理的信号;vo表示輸出信号,是經過這一單元電路放大或處理後的信号。通過單元電路圖中的這樣标注可方便地找出電源端、輸入端和輸出端,而在實際電路中,這三個端點的電路均與整機電路中的其他電路相連,沒有 v、vi、vo的标注,給初學者識圖造成了一定的困難。

例如:見到vi可以知道信号是通過電容c2加到三極管vt1基極的;見到vo可以知道信号是從三極管vt1集電極輸出的,這相當于在電路圖中标出了放大器的輸入端和輸出端,無疑大大方便了電路工作原理的分析。

②單元電路圖采用習慣畫法,一看就明白,例如元器件采用習慣畫法,各元器件之間采用最短的連線,而在實際的整機電路圖中,由于受電路中其他單元電路中元器件的制約,有關元器件畫得比較亂,有的在畫法上不是常見的畫法,有的個别元器件畫得與該單元電路相距較遠,這樣電路中的連線很長且彎彎曲曲,造成識圖和電路工作原理理解的不便。

③單元電路圖隻出現在講解電路工作原理的書刊中,實用電路圖中是不出現的。對單元電路的學習是學好電子電路工作原理的關鍵。隻有掌握了單元電路的工作原理,才能去分析整機電路。

3．單元電路圖的識圖方法

單元電路的種類繁多,而各種單元電路的具體識圖方法有所不同,這裡隻對共同性的問題說明幾點:

(1)有源電路識圖方法

所謂有源電路就是需要直流電壓才能工作的電路,例如放大器電路。對有源電路的識圖首先分析直流電壓供給電路,此時将電路圖中的所有電容器看成開路(因為電容器具有隔直特性),将所有電感器看成短路(電感器具體通直的特性)。直流電路的識圖方向一般是先從右向左,再從上向下。

(2)信号傳輸過程分析

信号傳輸過程分析就是信号在該單元電路中如何從輸入端傳輸到輸出端,信号在這一傳輸過程中受到了怎樣的處理(如放大、衰減、控制等)。信号傳輸的識圖方向一般是從左向右進行。

(3)元器件作用分析

元器件作用分析就是電路中各元器件起什麼作用,主要從直流和交流兩個角度去分析。

(4)電路故障分析

電路故障分析就是當電路中元器件出現開路、短路、性能變劣後,對整個電路工作會造成什麼樣的不良影響,使輸出信号出現什麼故障現象(如沒有輸出信号、輸出信号小、信号失真、出現噪聲等)。在搞懂電路工作原理之後,元器件的故障分析才會變得比較簡單。

整機電路中的各種功能單元電路繁多,許多單元電路的工作原理十分複雜,若在整機電路中直接進行分析就顯得比較困難,通過單元電路圖分析之後再去分析整機電路就顯得比較簡單,所以單元電路圖的識圖也是為整機電路分析服務的。

不管強電、弱電、模拟、數字，首先要明白各單位元器件的符号。新、舊國标都要熟記；熟練掌握各種單位元器件的工作原理和特性以及作用；熟練掌握各種基本單元電路的工作原理，分析方法。

初學者不宜先看整機電路圖，應該循序漸進 整機電路圖由于有許多單元電路的存在，有的單元電路中的元器件就比較散亂，或者離本單元較遠，初學者識圖時，很有難度。

從方框圖開始－單元電路圖、等效電路圖－整機電路圖 電路圖包含很廣，要想迅速看懂一張整機電路，需要長期的積累，這裡是講不清的。循序漸進的學習非常重要，電氣理論基礎非常重要 俗話說，專業好學，基礎難打 一開始的急功近利，不久就會遇到瓶頸 如果你已有初步的電氣基礎 推薦先學習 高等教育出版社的《電工學》 數字電路是電路圖中的一個難點，我稍微講一下要學數字電路以下知識必不可少，可按順序逐步學習：

1、二進制和二進制編碼，以及和十進制的轉換關系

2、脈沖電路（脈沖信号的産生、整形、交變。包括，微分電路、積分電路、限幅電路、多諧振振蕩電路、單穩态和雙穩态電路等）

3、邏輯門電路（與、或、非、與非、或非門）

4、觸發器電路（RS觸發器、JK觸發器、D和T觸發器是必學的）

5、組合邏輯電路（基本運算器、比較器、判奇偶電路、編碼、譯碼器、數據選擇器）

6、時序邏輯電路（在組合邏輯電路的基礎上又加了寄存器）比如計數器、節拍發生器什麼的

7、單片機

8、模拟量與數字量之間的轉換 數字電路的很多功能是通過軟件來實現的，這已經超出了電子技術分析的範疇，識圖中，雖然不需要對軟件相當熟悉，但必須了解軟件處理信号的過程、目的、處理結果 單片機也是其中一個難點，具備系統的數字電路基本知識後，必須加以熟悉 數字電路的信号由于是各種脈沖串的數碼信号，這些數據流信号的波形不可能像模拟電路那樣，對電路的理解有太多幫助，這點要有心理準備。

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