数字集成电路设计

工作原理
• IC1A、IC1B和R1、C1组成了低频多谢振 荡电路，该电路输出波形为方波（占空比为 50%的矩形波叫做方波）。
其频率：
f 1 /(1.5R1C1 )
• IC1C起缓冲作用。 • IC1D、IC1E、IC1F并联是为了增加门电路 的驱动功率，实现了放大器效果。（实际上 4069的单个门也能驱动单只LED，并联后将 可以同时驱动更多的LED）
3.升压正负电源
知识点：
现象：
1. 接通电源，用万用表测量输出电压。
提问：
1. 哪些元件组成了多谢振荡电路，其频率是多少？ 2. 为什么要将三个反相器并联连接，其作用？
3. 哪些元件组成了正的倍压电路？
4. 哪些元件组成了负的倍压电路？
工作原理-振荡电路
在IC1A、IC1B组成的超低频多谐
振荡器电路中，R2、C1是振荡电路的基本震荡元件，而接在IC1A1 输入端的电阻R1则是输入端的保护电阻，可防止因过高的尖脉冲对 IC1A的损坏，同时使震荡电路工作稳定，一般R1的取值应使R1>2R2。 在多谐振荡电路中，如果短路电路R1，则振荡频率为：
本电路耗电很小，闪 光时耗电电流仅6mA 左右，故此电路常作 为电气设备或仪器的 警示电路。
2.延时开关
电路中只使用了双D触发器4013中的一个，另一个D触发器的输入端（D、CP、R、 S）不宜悬空，应接高电平或低电平，以避免状态不定而引起干扰。
知识点：
现象百度文库 1. 接通电源，闭合开关S1，观察LED1的变化。
工作原理
IC2A、IC2B两个D触发器形成了两级二分频电路，即四分频电 路。 S1一旦按下给两个D触发器R1、R2复位端提供了复位电平信号。
工作原理
5.电子音乐五音盒
4017十进制计数器
5.电子音乐五音盒
4.用D触发器组成分频器
知识点：
现象： 1. 接通电源，观察发光二极管的变化。 2. 用示波器观察LED1、LED2、LED3控制信号波形。
提问：
1. 哪些元件组成了多谐振荡器，其频率多少？ 2. IC1C的作用？
3. 两个D触发器组成几分频电路？
4. S1开关的作用？
工作原理
R1、C1和IC1A、IC1B组成了多谐振荡器。 IC1C在这里起缓冲整形的作用。
3. IC1C的作用？
4. IC1D、IC1E、IC1F并联的目的？
4069六反相器、六非门
4069 CMOS集成电路，14管脚 双列直插（DIP）封装形式。 反相器是执行逻辑“非”，也就是 反相功能的逻辑器件，也称“非门”。
引脚的识别： 将有缺口的一端放左边，左下角的引脚为第1引脚，按逆时针 方向依次编号，最终左上角的是最后一个引脚，该引脚也就是集成 电路的电源正极连接端，右下角的引脚是集成电路的电源负极连接 端。
1
最终形成负的两倍电源。
注：
由于电路中二极管上有压降，电解电容上也会有损耗，因此， 电路实际输出是达不到两倍电压的，而是略有降低，当接入负载电 路后，输出电压还会有所降低。 本电路输出电流不算大，只有3~4mA，如果仅给普通运算放大 器供电还是可以的。如若需要增大输出电流，还可以采用多只4069 芯片并联的方式增大输出电流，简便易行。
工作原理
整个电路为开关延时闭合电路 按动开关S1，定时开始，4013置位端S1被 置为高电平“1”转态，4013输出端Q1为高电平“1”，Q1为低电平“0”，经过电
阻R4加到V1的基级，V1截止，继电器K不吸合，LED1处于熄灭状态。
C2通过RP1和R3充电，4013的复位端R1的电平按照指数规律上升，当上升到R1 端的阈值电平时，D触发器立即翻转复位，Q1端输出为低电平“0”状态， Q1 为高电平“1”，V1导通，继电器K吸合，LED1恢复点亮，定时结束。 与此同时，C2经过VD1放电，为下次定时做准备。
f 1 /(1.5R1C1 )
如果加入电阻R1，则振荡电路的振荡频率为：
f 1 /(2.2R1C1 )
工作原理-电流放大
在振荡电路中，IC1A、IC1B、IC1C三个反相
器并联在一起构成一组，IC1D、IC1E、IC1F
三个反相器并联在一起构成另一组，这样接 法是为了增大输出电流，从而可以带动较大 负载。
1 0
工作原理-倍压
当振荡电路输出低电平时，VD4 处于截止状态，反相器2、4、6 端高电平经C3、VD3回路对C3电
容充电，形成上正下负电源电压。
1 0
工作原理-倍压
当振荡电路输出高电平时，VD3 处于截止状态，由于以输出高电 平为零点，反相器2、4、6端低
0
电平形成对地负电源电压同C3上
正下负电源电压叠加形成两倍电 源负电压经VD4给C5电容充电。
工作原理-倍压
当振荡电路输出高电平时，VD1 处于截止状态，输出高电平经 VD2对C2进行充电，形成上正下
负电源电压。
0 1
工作原理-倍压
当振荡电路输出低电平时，VD2 处于截止状态，反相器2、4、6 端高电平同C2上正下负电源电压
叠加形成两倍电源电压经VD1给
C4电容充电。 最终形成正的两倍电源。
2. 将继电器的常开触点换成常闭触点，闭合开关S1，重新观察LED1的变化。
3. 改变RP1的阻值，重新观察LED1的变化。 提问：
1. 开关S1和电阻R2的作用？
2. RP1、R3和C2的作用？ 3. V1的作用？ 4. R1、C1的作用？
双D触发器
4013的工作工程： 1. R=0,S=0，在CP脉冲上升沿的作用 下，Q=D； 2. R=0,S=1，无条件置位，Q=1，该状 态又称“置1”； 3. R=1,S=0，无条件复位，Q=0，该状态又称“置0”； 4. R=0,S=0,CP=0，Q保持状态不变。
第四章 数字集成电路设计
1. LED闪光灯 2. 延时开关
3. 升压正负电源
4. 用D触发器组成分频器 5. 电子音乐五音盒
1. LED闪光灯
知识点：
现象： 1. 接通电源，观察LED灯的变化？ 2. 改变R1和C1的参数，观察LED灯的变化？
提问：
1. IC1A、IC1B和R1、C1组成了什么电路？ 2. LED的闪烁频率受谁影响？