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电子电路基础之基本电路篇

2008-04-25 17:32:00  作者:不详  来源:互联网  浏览次数:390  文字大小:【】【】【
什么是电路,这是一个很简单,但是解析起来,又是十分复杂的问题,电路,简单的就是,电转输的通道吧,这样大约是这个意思,我们知道,电子元件有很多种,包括电阻,集成电路,电容这些东西,这些电子元件,单独是不会有任何作用的,要将这些电子元件连接在一起,那么,就是用PCB来连接,当然,直接用导线就可以了,我们是这些元件以及连接的导线和PCB加在一起,就是将为电路的.
网上对于电路的解析是这样的:

电路(电子线路)是由电气设备和元器件按一定方式联接起来,为电流流通提供了路径的总体,也叫电子网路,简称网络。如电阻、电容、电感、二极管、三极管和开关等,构成的网络电路的大小可以相差很大,小到硅片上的集成电路,大到输电网。根据所处理信号的不同,电子电路可以分为模拟电路和数字电路

电路,按照不同的划分方式,可以划分为很多不同的类型,如数字电路和模拟电路
在一个总电路路,按照不同的功能,也可以划分为很多部分,如开关电路,处理电路,输入电路,输出电路

由于电路的总类很多,所以我们现在只讲讲其中的一些电路的分类:


数字电路的分类
1.74 – 系列
这是早期的产品,现仍在使用,但正逐渐被淘汰。

2.74H – 系列
这是74 – 系列的改进型,属于高速TTL产品。其“与非门”的平均传输时间达10 左右,但电路的静态功耗较大,目前该系列产品使用越来越少,逐渐被淘汰。

3.74 – 系列
这是TTL的高速型肖特基系列。在该系列中,采用了抗饱和肖特基二极管,速度较高,但品种较少。

4.74L – 系列
这是当前TTL类型中的主要产品系列。品种和生产厂家都非常多。性能价格比比较高,目前在中小规模电路中应用非常普遍。

5.74AL – 系列
这是“先进的低功耗肖特基”系列。属于74L – 系列的后继产品,速度(典型值为4 )、功耗(典型值为1mW)等方面都有较大的改进,但价格比较高。

6.74A – 系列
这是74 – 系列的后继产品,尤其速度(典型值为1.5 )有显著的提高,又称“先进超高速肖特基”系列。
CMOS集成电路
CMOS数字集成电路是利用NMOS管和PMOS管巧妙组合成的电路,属于一种微功耗的数字集成电路。主要系列有:
1.标准型4000B/4500B系列
该系列是以美国RCA公司的CD4000B系列和CD4500B系列制定的,与美国Motorola公司的MC14000B系列和C14500B系列产品完全兼容。该系列产品的最大特点是工作电源电压范围宽(3~18V)、功耗最小、速度较低、品种多、价格低廉,是目前CMOS集成电路的主要应用产品。
2.74HC – 系列
54/74HC – 系列是高速CMOS标准逻辑电路系列,具有与74L – 系列同等的工作度和CMOS集成电路固有的低功耗及电源电压范围宽等特点。74HCxxx是74LSxxx同序号的翻版,型号最后几位数字相同,表示电路的逻辑功能、管脚排列完全兼容,为用74HC替代74LS提供了方便。
3.74AC – 系列
该系列又称“先进的CMOS集成电路”,54/74AC 系列具有与74AS系列等同的工作速度和与CMOS集成电路固有的低功耗及电源电压范围宽等特点。

CMOS集成电路的主要特点有:
(1)具有非常低的静态功耗。在电源电压VCC=5V时,中规模集成电路的静态功耗小于100mW。
(2)具有非常高的输入阻抗。正常工作的CMOS集成电路,其输入保护二极管处于反偏状态,直流输入阻抗大于100MΩ。
(3)宽的电源电压范围。CMOS集成电路标准4000B/4500B系列产品的电源电压为3~18V。
(4)扇出能力强。在低频工作时,一个输出端可驱动CMOS器件50个以上输入端。
(5)抗干扰能力强。CMOS集成电路的电压噪声容限可达电源电压值的45%,且高电平和低电平的噪声容限值基本相等。
(6)逻辑摆幅大。CMOS电路在空载时,输出高电平VOH≥VCC-0.05V,输出低电平V0L≤0.05V。
数字集成电路的应用要点
1.仔细认真查阅使用器件型号的资料
对于要使用的集成电路,首先要根据手册查出该型号器件的资料,注意器件的管脚排列图接线,按参数表给出的参数规范使用,在使用中,不得超过最大额定值(如电源电压、环境温度、输出电流等),否则将损坏器。
2.注意电源电压的稳定性
为了保证电路的稳定性,供电电源的质量一定要好,要稳压。在电源的引线端并联大的滤波电容,以避免由于电源通断的瞬间而产生冲击电压。更注意不要将电源的极性接反,否则将会损坏器件。
3.采用合适的方法焊接集成电路
在需要弯曲管脚引线时,不要靠近根部弯曲。焊接前不允许用刀刮去引线上的镀金层,焊接所用的烙铁功率不应超过25W,焊接时间不应过长。焊接时最好选用中性焊剂。焊接后严禁将器件连同印制线路板放入有机溶液中浸泡。
4.注意设计工艺,增强抗干扰措施
在设计印刷线路板时,应避免引线过长,以防止窜扰和对信号传输延迟。此外要把电源线设计的宽些,地线要进行大面积接地,这样可减少接地噪声干扰。 
 TTL集成电路使用应注意的问题
1.正确选择电源电压
TTL集成电路的电源电压允许变化范围比较窄,一般在4.5V~5.5V之间。在使用时更不能将电源与地颠倒接错,否则将会因为过大电流而造成器件损坏。
2.对输入端的处理
TTL集成电路的各个输入端不能直接与高于+5.5V和低于-0.5V的低内阻电源连接。对多余的输入端最好不要悬空。虽然悬空相当于高电平,并不影响“与门、与非门”的逻辑关系,但悬空容易接受干扰,有时会造成电路的误动作。因此,多余输入端要根据实际需要作适当处理。例如“与门、与非门”的多余输入端可直接接到电源Vcc上;也可将不同的输入端共用一个电阻连接到Vcc上;或将多余的输入端并联使用。对于“或门、或非门”的多余输入端应直接接地。对于触发器等中规模集成电路来说,不使用的输入端不能悬空,应根据逻辑功能接入适当电平。
3.对于输出端的处理
除“三态门、集电极开路门”外,TTL集成电路的输出端不允许并联使用。如果将几个“集电极开路门”电路的输出端并联,实现线与功能时,应在输出端与电源之间接入一个计算好的上拉电阻。集成门电路的输出更不允许与电源或地短路,否则可能造成器件损坏。

 CMOS集成电路使用应注意的问题
1.正确选择电源
由于CMOS集成电路的工作电源电压范围比较宽(CD4000B/4500B:3~18V),选择电源电压时首先考虑要避免超过极限电源电压。其次要注意电源电压的高低将影响电路的工作频率。
降低电源电压会引起电路工作频率下降或增加传输延迟时间。例如CMOS触发器,当Vcc由+15V下降到+3V时,其最高频率将从10MHz下降到几十kHz。
2.防止CMOS电路出现可控硅效应的措施
当CMOS电路输入端施加的电压过高(大于电源电压)或过低(小于0V),或者电源电压突然变化时,电源电流可能会迅速增大,烧坏器件,这种现象称为可控硅效应。预防可控硅效应的措施主要有:
(1)输入端信号幅度不能大于Vcc和小于0V。 
(2)要消除电源上的干扰。
(3)在条件允许的情况下,尽可能降低电源电压。如果电路工作频率比较低,用+5V电源供电最好。
(4)对使用的电源加限流措施,使电源电流被限制在30mA以内。
3.对输入端的处理
在使用CMOS电路器件时,对输入端一般要求如下:
(1)应保证输入信号幅值不超过CMOS电路的电源电压。即满足V ≤VI≤Vcc,一般V =0V。
(2)输入脉冲信号的上升和下降时间一般应小于数ms,否则电路工作不稳定或损坏器件。
(3)所有不用的输入端不能悬空,应根据实际要求接入适当的电压(Vcc或0V)。由于CMOS集成电路输入阻抗极高,一旦输入端悬空,极易受外界噪声影响,从而破坏了电路的正常逻辑关系,也可能感应静电,造成栅极被击穿。


4.对输出端的处理
(1)CMOS电路的输出端不能直接连到一起。否则导通的P沟道MOS场效应管和导通的N沟道MOS场效应管形成低阻通路,造成电源短路。
(2)在CMOS逻辑系统设计中,应尽量减少电容负载。电容负载会降低CMOS集成电路的工作速度和增加功耗。
(3)CMOS电路在特定条件下可以并联使用。当同一芯片上2个以上同样器件并联使用(例如各种门电路)时,可增大输出灌电流和拉电流负载能力,同样也提高了电路的速度。但器件的输出端并联,输入端也必须并联。(4)从CMOS器件的输出驱动电流大小来看,CMOS电路的驱动能力比TTL电路要差很多,一般CMOS器件的输出只能驱动一个LS-TTL负载。但从驱动和它本身相同的负载来看,CMOS的扇出系数比TTL电路大的多(CMOS的扇出系数≥500)。CMOS电路驱动其他负载,一般要外加一级驱动器接口电路

对于电路的有一些什么,欢迎大家给我们指正,谢谢

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本文引用地址: http://www.51c51.net/article/2008/0425/article_5014.html

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