集成电路和数字电路应用详解

集成电路是一种采用特殊工艺，将晶体管、电阻、电容等元件集成在硅基片上而形成的具有一定功能的器件，英文缩写为IC。

一、集成电路TTL集成电路由晶体管为基础构成，使用5V的电压，逻辑“0”输出电压小于等于0.2V，逻辑“1”输出电压约为3V。

CMOS集成电路由MOS型场效应管为基础构成，工作电压范围为3-18V，不必像TTL集成电路那样要用确定的5V电压。CMOS集成电路的输入阻抗很高，能耗很低。

放大电路是指以晶体管或场效应管为核心，能够将微弱的交流小信号放大为交流大信号输出的电路。放大电路实质上是一种能量控制电路，通过输入信号控制电源的能量，产生与输入信号波形一致且幅值大得多的信号，因此为了实现放大，必须给放大器提供能量。现代电子系统中，电信号的产生、发送、接收、变换和处理，几乎都以放大电路为基础。

放大倍数、输入电阻和输出电阻是放大电路的主要性能指标。

放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标，定义为输出变化量的幅值与输入变化量的幅值之比，也称增益。

输入电阻是用来衡量放大器对信号源影响的一个性能指标，定义为放大电路输入电压与输入电流的比值。通常希望输入电阻高一些。输入电阻越大，表明它从信号源取得的电流越小，信号电压衰减的越少，从而放大电路输入端所得到的电压越接近信号真实电压。

输出电阻是用来衡量带负载能力强弱的性能指标，定义为放大电路的内阻。通常希望放大电路的输出电阻低一些，使负载电阻在较大范围内变化时，可维持输出信号电压的基本恒定。

基本放大电路ü晶体管是放大元件，根据基极输入的电流信号控制电源供给的能量，使输出端获得一个能量较大的信号。

电源VCC除供给能量外，还保证集电结处于反向偏置。

基极电源VBB和基极电阻Rb的作用是使发射结处于正向偏置，并提供大小适当的基极电流，以使放大电路获得合适的静态工作点。

共发射极放大电路ü放大电路基极电压由RB1和RB2分压取得，称为分压偏置。

交流旁路电容CE和C2起通交流阻直流的作用，滤除信号中的直流成份，防止后续放大引起信号失真。

发射极电阻RE起直流负反馈作用。负反馈可以稳定晶体管的静态工作点，从而提高电路的工作稳定性。

共发射极放大电路放大倍数大，输入电阻和输出电阻大小适中，一般应用于低频多级放大电路的输入级、中间级或输出级。

射极跟随器ü晶体管真正的输入是输入和输出信号差值，具有很深的负反馈，使得电压放大倍数小于1而接近1，输出和输入电压同相，输入阻抗高、输出阻抗低，失真小，频带宽，工作稳定。

射极输出器虽然不能放大电压信号，但可以放大电流信号和功率，常应用于多级放大电路中高输入阻抗的输入级，低输出阻抗的输出级，或者作为实现阻抗变换的缓冲级，也常用来增大电流，提高驱动后级电路的能力。

集成运算放大器简称运放，是一种把多级直流放大器做在一个集成片上，只要在外部接少量元件就能完成各种功能的器件。集成运算放大器是一种最为常用的集成电路，在放大器、振荡器、滤波器、模拟运算等诸多方面得到了广泛的应用。

集成运算放大器内部电路可分为输入级、中间级、输出级和偏置电路四个基本组成部分。

输入级的作用是提供与输出端成同相关系和反相关系的两个输入，要求其输入电阻高，能减少零点漂移和抑制干扰信号。

中间级的作用是提供较高的电压放大倍数，一般由共发射极放大电路构成；

输出级与负载相接，要求其输出电阻低，带负载能力强，能输出足够大的电压和电流，一般由互补对称电路或射极输出器构成。

偏置电路的作用是为上述各级电路提供稳定和合适的偏置电压和电流，决定各级的静态工作点。

二、数字电路数字电路具有对数字量进行逻辑运算和逻辑处理的功能，与模拟电路相比，它主要对由高低电平表示的数字信号进行处理，因此具有较强的抗干扰能力。

数字电路有TTL和CMOS等多种类型。TTL电路出现较早，至今仍为主要的基本逻辑器件，但有被CMOS器件所取代的趋势。

组合电路和时序电路是数字电路的两大类。组合电路不具有记忆功能，而时序电路具有记忆功能。门电路是组合电路的基本单元，触发器是时序电路的基本单元。

门电路是数字逻辑电路中最简单的元件，目前有大量集成化产品可供选用。最基本的门电路有非门、与门和或门。把这三种基本门电路组合起来可以得到各种复合门电路，如与门加非门组成与非门，或门加非门组成或非门。

触发器是一种可以存储电路状态的电子元件，广泛用于运算器、计算器、存储器中。

JK触发器有两个输入端J和K，一个时钟信号输入端CP，两个预置端SＤ和RＤ，以及两个反相输出端。正常工作时两预置端都加高电平1，输出状态由J和K决定。CP脉冲起控制开门作用。

D触发器有一个输入端D和一个时钟信号输入端CP，两个预置端SＤ和RＤ，以及两个反相输出端。正常工作时两预置端都加高电平1，输出状态由D决定。CP不加脉冲，则触发器都维持原来状态不变。当CP加时钟脉冲时，输出状态变得和D相同。

原文标题：集成电路和数字电路

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