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1 第 0 章 積體電路 (IntegratedCircuit) 的開發, 造就了今天的電子科技 在進入電子科技領域之前, 應先瞭解積體電路的分類與重要特性, 其次對於一些常用的 IC, 應熟悉其應用電路, 是本章的研習重點 本章實習時數 : 8 小時 瞭解積體電路的種類與包裝 認識常用的類比 IC 能正確使用數位 IC 認識常用的數位 IC 能正確使用數位 IC 0- 積體電路概說 0-2 積體電路的種類 0-3 積體電路的包裝 0-4 積體電路大小的分類 0-5 類比 IC 的認識與使用 0-6 數位 IC 的認識與使用 0-7 混合型 IC 的認識與使用 技能活動學後評量 245

2 基礎電子實習 0 - 積體電路概說 積體電路 (IntegratedCircuit), 簡稱 I-C 積體電路是把許多電子零件集中做在同一晶片上, 內含電晶體 二極體 電阻及電容等元件, 晶片內的各種不同元件互相連接, 可以成為一個完整的電子電路, 只要加上適當的電源, 便可以完成動作 ; 亦可以是一部份電路, 而在 IC 外部必須再搭配電子零件才能正常工作 積體電路的開發, 通常就是我們常用的電路組合, 被開發出來的積體電路在外殼上, 會印上專有的零件編號以供使用者區別 使用現有的積體電路設計電子電路, 可以縮短設計時間 簡化配線 縮小產品體積且大量生產後可以降低成本 0-2 積體電路的種類 積體電路的發展, 依其處理的信號格式, 可分為類比電路 (analogcircuit) 與數位電路 (digitalcircuit), 若電路中輸入的信號與輸出的信號, 存在一個連續線性變化關係, 則此電路即稱為類比電路又稱線性電路 若電路中輸入的信號與輸出的信號只存在有或無的關係, 即稱此電路為數位電路, 而這有與無的關係, 我們常用 與 0 來代表 既此積體電路的種類, 大致可分成下列三種 : 類比 246 類比 IC 的種類區分並不明顯, 舉凡可以用線性的方式處理信號的 IC 皆是, 其中又以運算放大器 (operationalamplifier 簡稱 OPA) 為最多, 例如 : A74 LM38 OP07, 讀者可以找到整本都在介紹 OPA 的資料手冊, 手冊中可找到各種具有不同電路特性 用途與包裝的 OPA, 因為 OPA 廣泛應用在類比電路中, 所以使用者在手冊中, 亦可以發現有很多廠商, 均有生產相關產品

3 第 0 章 數位 數位 IC 的種類, 依其製程的不同, 可分成 TTL 和 CMOS 兩種 TTL 為電晶體電晶體邏輯閘 (transistortransistorlogic) 的縮寫, 其內部零件多以雙極性電晶體組成,TTL IC 還可分為標準 TTL 低功率 TTL 蕭特基 (schottky)ttl CMOS 為互補式金屬氧化物半導體 (complementmetaloxidesemiconductor) 的縮寫,CMOSIC 其內部零件多以金屬氧化物半導體組成, 具有高密度 低功率的特性, 常用於大型積體電路 (LSI) 中 TTL 系列 IC 是以德州儀器公司 (TexasInstrument 簡稱 TI) 所生產的 SN 系列產品為主要代表, 例如 :SN7400 SN7474 CMOS 系列 IC 是以美商 RCA 公司生產的 CD 系列產品為主要代表, 例如 :CD40 CD450 當然亦有很多廠商製造和上述系列 IC 特性完全相同的 IC, 因此雖然製造商不同, 只要 IC 編號相同, 就可以互換, 例如 :CD40 與 MC40 可互相替換, 不過在替換的同時, 最好能仔細的核對零件的基本資料, 以確保電路特性不會受到影響 混合型 在積體電路中, 為了達成某一特定功能,IC 製造商有時會將數位電路與類比電路, 混合設計在同一片晶片上, 例如 :NE555 音樂 IC ULN2003 雖然 IC 內部, 包含有數位電路與類比電路, 但是只要輸出 入電壓準位, 不是邏輯位準, 則仍以類比 IC 分類 0-3 積體電路的包裝 IC 的包裝, 因應不同的使用環境與空間, 有多種不同的包裝如雙排型包裝 (dual-in-linepackage 簡稱為 DIP) 表面粘著裝置(surfacemountedde- vice 簡稱 SMD), 其中 SMD 又有 SOIC SSOP 等多種不同包裝, 使用時必須特別注意 在實驗室中, 仍以 DIP 包裝為最方便, 如圖 0- 所示, 為 IC 的包裝與 IC 接腳的算法, 讀者必須先找到第一腳, 再依逆時針的方向依序上數 247

4 基礎電子實習 (a)dip 包裝與接腳 單位 :inches(millimeters) (b)smd 包裝與接腳 單位 :inches(millimeters) 圖 0- IC 的包裝與 IC 接腳的算法 248

5 第 0 章 0-4 積體電路大小的分類 依 IC 內部實際所使用邏輯閘之數量, 可概分為 4 大類 : SSI(SmallScaleIC): 小型 IC, 此裝置每一晶片含 00 個零件以下, 即 IC 內包含的邏輯閘數在 2 個以下, 例如 : 基本閘 正反器等 MSI(MediumScalIC): 中型 IC, 此裝置每一晶片含 00~000 個零件, 即 IC 內包含的邏輯閘數在 2~00 個, 例如 : 多工器 計數器等 LSI(LargeScaleIC): 大型 IC, 此裝置每一晶片含 000~0000 個零件, 即 IC 內包含的邏輯閘數約有 00~000 個, 例如 : 唯讀記憶體 (ROM) 隨機存取記憶體 (RAM) 等 VLSI(VeryLargeScaleIC): 超大型 IC, 此裝置每一晶片含 0000 個零件以上的零件, 即 IC 內包含的邏輯閘數約有 000 個以上, 例如 : 中央處理單元 (CPU) 大容量記憶體(256K 以上 RAM) 等 0-5 類比 IC 的認識與使用 運算放大器 (operationamplifier 簡稱 OPA) 為一應用廣泛的線性積體電路, 其內部組合元件, 包括電晶體 二極體 電阻 電容, 而實用上可將運算放大器視為一個單一元件, 如此可以簡化電路的複雜性, 且容易使用 如表 0- 為運算放大器典型的電器特性, 表 0-2 為運算放大器典型的額定最大規格 249

6 基礎電子實習 表 0- 運算放大器典型電氣特性 (T A =25 V s =±5V) 參數 數值 單位 參數 數值 單位 輸入抵補電壓 V io.0 mv 輸出阻抗 50 輸入抵補電流 I io 50 ma 功率消耗 80 mw 輸入偏補電流 I B 200 na 電源斥拒比率 25 V/V 輸入阻抗 400 k 開迴路電壓增益 45,000 輸入共通型範圍 ±0 V 閉迴路頻寬.0 MHz 共模拒斥比 90 db V io 之溫度係數 電壓增益 45,000 0 <T A < V/ 輸出電壓擺幅 55 <T A <0 0 V/ R L =0k ±4 V I io 之溫度係數 0. nv/ R L =2.0k ±3 V 轉動率 SR V/ s 表 0-2 運算放大器典型最大額定規格值 ( 商用 ) 供應電壓 (supplyvoltage) ±22V 功率散逸 (powerdissipation) 500mW 差動輸入電壓 (differentialinputvoltage) ±30V 共模輸入電壓 (commonmodeinputvoltagde) ±5V 輸出短路時間 (outputshortcircuitdurations) Indefinite( 無限大 ) 工作溫度範圍 (operatingtemperaturerange) 0 to70 運算放大器的符號 如圖 0-2 所示,OPA 有二個輸入端, 標示 + 者, 為非反相輸入端, 信號從此端輸入, 輸出端可得到與輸入信號同相的信號 而標示 者, 為反相輸入端, 信號從此端輸入, 則輸出端可得到與輸入信號反相的信號 OPA 的輸出端, 位於三角形的頂端, 另 250 外標示有 +V V 兩端, 則為圖 0-2 標準運算放大器的符號

7 第 0 章 正負電源之接入端子 ( 有些 OPA 只使用單電源, 則 V 之端子須接地 ) 有時在 OPA 的符號中, 還可找到零抵捕 (offsetnull) 輸入端及頻率補償 (frequencycompensation) 輸入端, 上列的接腳資料, 均可在 OPA 的資料手冊中找到 運算放大器的理想特性 一個理想的運算放大器, 應具有以下特性 : 輸入電阻無窮大, 即 R i =, 一般值約在 M 以上, 將使得輸入信號不致受信號源阻抗分壓, 同時亦使得輸入電流為零, 即 I i =0 輸出電阻為零, 即 R o =0, 一般值約在 00 左右, 故不會對次級放大器形成負載效應 開環路增益無限大, 即 A vo =, 一般值約在 0 6 ~0 8 之間, 此亦表示輸入電壓可以無限小, 即 V i =0 頻帶寬度無限大, 即 BW=, 亦即能讓所有輸入信號的頻率通過 輸入抵補電壓為零 ( 完全平衡 ), 當 V+=V ( 即 V i =0) 時,V o =0 共模增益等於零, 即 A c =0 響應時間為零 特性不隨溫度改變 運算放大器的虛接地 虛接地的觀念, 可由圖 0-3 來表示, 該圖中利用 KVL 定律來分析, 得 R 上之壓降為 V, 而 R 2 上之壓降為 0V, 因此獲得 A 點對地壓降為 0V, 雖然壓降為 0V, 但是因為沒有直接接地, 所以不能視同接圖 0-3 虛接地電路地, 只能給予一個名稱即 虛接地 以 OPA 來說, 其輸入端亦有類似情形, 如圖 0-4 所示, 為 OPA 的等效電路, 由 OPA 的理想特性可知 A vo =,V i =V o /A vo =V o / =0, 即 V i+ =V i, 又 OPA 的 R i =, 使得流入 OPA 25

8 基礎電子實習 + 輸入端的電流為 0, 即 I i =0, 所以 V i 與 V i 並沒有短路, 由此可知 OPA 的輸入端, 亦有虛接地的情形, 但是並非所有 OPA 的應用電路, 都可使用虛接地的觀念來分析 在一般實用上, 只要輸出端有零件與反相輸入端連接, 且輸出電壓未達飽合的電路設計, 均適合使用虛接地的觀念來分析電路 圖 0-4 OPA 虛接地等效電路 運算放大器的使用 反相放大電路 如圖 0-5(a) 所示, 為一反相放大器 因信號由反相輸入端進入, 所 以輸出信號會與輸入信號相位相反, 故此電路稱為反相器 由於 OPA 兩 輸入端間為虛接地, 即 V i =0 I i =0, 因此可以畫出如圖 0-5(b) 所示的 虛接地等效電路, 圖中流過 R 的電流 I, 即是流過回授電阻器 R f 的電 流, 於是 : I = V s V i R = V i V o I= V s R = V o = ( 因 I R i =0) f V o ( 因 V R i =0) f R f R.V s A vf = V o V s = R f R 公式 0-252

9 第 0 章 (a) 反相放大電路 (b) 等效電路 圖 0-5 反相放大電路結果 A vf = R f /R 其中負號, 即表示輸出信號與輸入信號反相 反相放大器亦可發展成反相加法器, 如圖 0-6(a) 所示為反相加法器, 圖 0-6(b) 為其虛接地等效電路, 電路中的輸入總電流 I, 應等於回授電流 I f (a) 電路 (b) 虛接地等效電路 圖 0-6 反相加法器 由 KCL 定律可得 I f =I=I +I 2 + +I n V i V o R f = V V i R + V 2 V i R V n V i R n 公式

10 基礎電子實習 因虛接地之故 V i =0 代入得 V o R f = V R + V 2 R V n R n V o = R f ( V + V V n ) R R 2 R n 若 R =R 2 = =R n =R R 則 V o = f R (V +V 2 + +V n ) 公式 0-3 非反相放大電路 如圖 0-7(a) 所示, 為一非反相放大器, 信號由非反相輸入端進入, 使得輸出信號與輸入信號同相位, 故稱之為非反相放大器 圖 0-7(b) 為 其虛接地等效電路, 依虛接地之觀念 V i =0 I i =0 可得 V i +V s =V A (V A =V o. R R +R f ) V s =V o. R R +R f ( 因 V i =0) V o =V s. R +R f =V R s.(+ R f ) R 則電壓增益為 A vf = V o V s =+ R f R 公式 0-4 (a) 電路 (b) 虛接地等效電路 圖 0-7 非反相放大器 254

11 第 0 章 非反相放大器可發展成下列 2 種不同用途的電路 : 電壓隨耦器 : 若令圖 0-7(a) 之電路 R = R f =0, 則電路將變為如圖 0-8 所示之電路, 用非反相放大器電壓增益公式, 代入 R = R f =0, 則 A vf = 即 V o =V s, 此即表示電壓增益為 且不反相, 因此這個放大器的作用如同一電壓隨耦器, 由 OPA 的基本特性可知, 其輸入阻抗很高, 且輸出阻抗很低, 所以這個放大器很適合做緩衝器 (a) 電路 (b) 虛接地等效電路 圖 0-8 電壓隨耦器 非反相加法器 : 圖 0-9(a) 為一非反相加法器, 圖 0-9(b) 為其虛接地等 效電路, 令反相輸入端電位為 V N, 則由虛接地觀念得知, 非反相輸入 端之電位亦為 V N, 利用 KCL 定律計算輸入電路得 : V V x + V 2 V x + + V n V x =0 R R 2 R n V + V V n =( R R 2 R n 若 R =R 2 = =R n =R 則 R (V +V 2 + +V n )= n R V x V x = n (V +V 2 + +V n ) R + R R n )V x 公式

12 基礎電子實習 因為輸出電路與非反相放大器之輸出電路相同, 故得 : R x V x =V o. R x +R f V o =V x.( R x+r f R x ) =V x.(+ R f R x ) 代入 V x = n (V +V 2 + +V n ) 公式 0-6 若 則 V o =(+ R f R x )[ n (V +V 2 + +V n )] = n (+ R f )(V R +V 2 + +V n ) x n.(+ R f )= R x V o =V +V 2 + +V n 使得此非反相加法器, 為一單位增益加法器 (a) 電路 (b) 虛接地等效電路 圖 0-9 非反相加法器減法器圖 0-0(a) 所示, 為減法器電路, 該電路為反相放大器及非反相放大器的綜合應用, 意指此電路能執行兩信號相減及放大的功能, 圖 0-0 (b) 為其虛接地等效電路, 由節點電壓法可得 256

13 第 0 章 I= V V A R = V A V o R 2 經整理可得 V o =(+ R 2 R )V 2 R A V R R 4 由虛接地可得 V A =V B =.V R 3 +R 2 4 入上式可得 V o =(+ R 2 R )( 若 R =R 3 R 2 =R 4 或 R 4 R 3 +R 4 )V 2 R 2 R V R 2 R = R 4 R 3 則 V o = R 4 R V 2 R 2 V 3 R = R 2 (V R 2 V ) 公式 0-7 若 R =R 2 =R 3 =R 4 則 V o =V 2 V 由上式結果可知, 輸出電壓剛好是兩輸入信號差量, 所以此電路稱 為減法器 (a) 電路 (b) 虛接地等效電路 圖 0-0 減法器基本比較器在輸出端與反相輸入端中間沒有任何零件時,OPA 形成比較器, 此時 OPA 的輸出, 只有正飽和 (+Vsat) 與負飽和 ( Vsat) 兩個狀態, 如圖 0- 所示, 即為基本比較器的輸出與輸入轉換特性曲線 257

14 基礎電子實習 (a) 電路 (b) 虛接地等效電路 圖 0- 基本比較器及轉換特性曲線 0-6 數位 IC 的認識與使用 數位 IC 在使用時, 應先了解其特性資料, 讀者在廠商所提供的特性 資料中, 可以得知 IC 的包裝 接腳功能與其他電氣特性, 以免因為不了 解零件特性, 而有誤用的情形 常用的數位 IC 有 TTL 與 CMOS 兩大系列, 其中以 CMOS 較省電, 但是速度較慢 如表 0-3 所示, 是常用的中小型 數位 IC 特性比較 表 0-4 是 TTL IC 的電氣特性 表 0-5 是 CMOSIC 的 電氣特性 表 0-3 常用中小型數位 IC 的特性比較 類 型 字首代號 扇出數 消耗功率 傳輸速率 雜訊容度 標準 TTL 74 系列 0 0.0mW 0ns 0.4V 低功率 TTL 74L 系列 20.0mW 33ns 0.4V 高速 TTL 74H 系列 0 22mW 6ns 0.4V SchottkyTTL 74S 系列 0 20mW 3ns 0.3V 低功率 SchottkyTTL 74LS 系列 mW 0ns 0.3V 高級 SchottkyTTL 74AS 系列 mW.5ns 0.3V 高級低功率 SchottkyTTL 74ALS 系列 20.0mW 4ns 0.4V CMOS( 金屬閘 ) 4000B 系列 50 0.mW 05ns 3.0V CMOS( 矽閘 ) 74HC 系列 0 2.5mW 8ns.0V 258

15 第 0 章 表 0-4 TTLIC 的電氣特性 (SN74/54 系列 ) 參數 parameter 最小值 min 典型值 TYP 最大值 max 單位 units 電源電壓 V cc (SN74/54 系列 ) 操作溫度 (SN74/54 系列 ) 4.75/ /5.5 V 0/ 50 70/25 高準位輸入電壓 V IH 2 V 低準位輸入電壓 V IL 0.8 V 高準位輸出電壓 V OH V 低準位輸出電壓 V OL V 高準位輸入電流 I IH 40 A 低準位輸入電流 I IL.6 ma 高準位輸出電流 I OH 400 A 低準位輸出電流 I OL 6 ma 低到高準位傳遞延遲時間 t PLH 22 ns 低到高準位傳遞延遲時間 t PHL 7 5 ns 表 0-5 CMOSIC 的電氣特性 (CD40/45 系列 ) 參數 parameter 最小值 min 典型值 TYP 最大值 max 單位 units 電源電壓 V DD V 操作溫度 高準位輸入電壓 V IH 0.7V DD V 低準位輸入電壓 V IL 0.3V DD V 高準位輸出電壓 V OH V DD V 低準位輸出電壓 V OL 0 V 高準位輸入電流 I IH A 低準位輸入電流 I IL A 高準位輸出電流 I OH ma 低準位輸出電流 I OL ma 低到高準位傳遞延遲時間 t PLH ns 低到高準位傳遞延遲時間 t PLH ns 259

16 基礎電子實習 在實用上, 若遇 CMOS 電路與 TTL 電路, 交替使用時, 應特別注意 其介面, 如圖 0-2 所示, 為 TTL 推動 CMOS 介面與 CMOS 推動 TTL 介面 應注意事項 (a)ttl 推動 CMOS 介面 (b)cmos 推動 TTL 介面 圖 0-2 TTL 與 CMOS 之推動介面 一般數位系統中, 常見的兩類元件, 是邏輯閘元件與儲存紀錄元件, 其中邏輯閘元件, 屬於組合邏輯, 該元件的輸出由當時輸入的狀態決定, 與輸入狀態出現的時間無關 另外儲存紀錄元件, 屬於順序邏輯, 該元件 可以記錄以前的狀態, 再利用這筆資料, 決定後續的狀態, 其輸出的狀態 與輸入狀態出現的時間有關 以下是常見數位 IC 的功能分類 : 基本邏輯閘 六類 : 基本邏輯閘是數位 IC 最基本的單元, 屬於組合邏輯, 可概分為下列 反閘 (NOTGATE) 定義 : 輸入與輸出互為相反 布林代數 :Y=A 反閘只有單一輸入與單一輸出, 如圖 0-3 所示, 為其符號與真值 表, 常見的 IC 編號為 SN7404 CD4069 A Y 0 0 圖 0-3 反閘的符號與真值表 260

17 第 0 章 及閘 (ANDGATE) 定義 : 只要有一個輸入為 0, 輸出必為 0 布林代數 :Y=A.B 及閘可以有兩個或兩個以上的輸入, 但是輸出只有一個, 如圖 0-4 所示, 為其符號與真值表, 常見的 IC 編號為 SN7408 CD408 A B Y 圖 0-4 及閘的符號與真值表 或閘 (ORGATE) 定義 : 只要有一個輸入為, 輸出必為 布林代數 :Y=A+B 或閘可以有兩個或兩個以上的輸入, 但是輸出只有一個, 如圖 0-5 所示, 為其符號與真值表, 常見的 IC 編號為 SN7432 CD407 A B Y 圖 0-5 或閘的符號與真值表 反及閘 (NANDGATE) 定義 : 只要有一個輸入為 0, 輸出必為 布林代數 :Y=A.B 及閘可以有兩個或兩個以上的輸入, 但是輸出只有一個, 如圖 0-6 所示, 為其符號與真值表, 常見的 IC 編號為 SN7400 CD40 26

18 基礎電子實習 A B Y 圖 0-6 反及閘的符號與真值表 反或閘 (NORGATE) 定義 : 只要有一個輸入為, 輸出必為 0 布林代數 :Y=A+B 或閘可以有兩個或兩個以上的輸入, 但是輸出只有一個, 如圖 0-7 所示, 為其符號與真值表, 常見的 IC 編號為 SN7402 CD400 A B Y 圖 0-7 反或閘的符號與真值表 互斥或閘 (XORGATE) 定義 : 兩輸入相同時, 輸出必為 0, 兩輸入不同時, 輸出必為 布林代數 :Y=A B=AB+AB 互斥或閘只有兩個輸入, 但是輸出只有一個, 如圖 0-8 所示, 為 其符號與真值表, 常見的 IC 編號為 SN7486 CD4070 A B Y 圖 0-8 互斥或閘的符號與真值表 262

19 第 0 章 正反器 ( 簡稱 ) 正反器具有一個或一個以上決定輸出狀態的輸入端, 兩個具有互補關係的輸出端與一個控制動作時機的輸入端 ( 簡稱時脈輸入 ), 屬於順序邏輯 使用時需特別注意, 時脈輸入為正緣觸發 ( 由高電位轉至低電位 ) 或是負緣觸發 ( 由低電位轉至高電位 ) RS 栓鎖器 (RSlatch) RS 栓鎖器是最基本的正反器, 可以由反及閘或反或閘組成 而正反器則是由反及閘組成之 RS 栓鎖器, 加上控制時脈發展而來 如圖 0-9 所示, 為反及閘組成的 RS 栓鎖器 常見的 IC 編號為 CD4044 如圖 0-20 所示, 為反或閘組成的 RS 栓鎖器, 常見的 IC 編號為 CD4043 S R Q n+ Q n Q n Q n 不允許狀態 不改變前一狀態 圖 0-9 反及閘組成的 RS 栓鎖器與真值表 S R Q n+ Q n+ 0 0 Q n Q n 不改變前一狀態 不允許狀態 圖 0-20 反或閘組成的 RS 栓鎖器與真值表 JK 正反器 (JKFF) JK 正反器為解決 RS 栓鎖器的不允許狀態, 所發展出來的元件, 也 是目前使用最廣泛的元件之一 其輸出狀態的變化時機是由時脈輸入控 制的, 如圖 0-2 所示, 為 JK 正反器的符號 真值表, 符號中有加 之 接腳為負緣觸發或是低電位動作, 例如 : 圖中之 CK( 時脈輸入 ) 即為 負緣觸發,PR( 重置 ) 與 CLR( 清除 ) 則為低電位動作, 常見的 IC 編 號為 SN7476 CD

20 基礎電子實習 D 型正反器 (DFF) PR CLR CK J K Q n+ Q n Q n Q n Q n Q n 圖 0-2 JK 正反器的符號 真值表 D 型正反器專門用來儲存資料, 是目前電腦用記憶體的基本單元 只有一個輸入端, 當時脈輸入變化時, 可以將輸入端的狀態傳遞至輸 出 如圖 0-22 所示為 D 型正反器的符號 真值表 常見的 IC 編號為 SN7474 CD403 D 型正反器亦可以用 JK 正反器來改裝完成, 如圖 0-23 所示即改裝電路 SET RESET CK D Q n+ Q n 圖 0-22 D 型正反器的符號 真值表 圖 0-23 JK 正反器改裝 D 型正反器電路 T 型正反器 (TFF) T 型正反器只有一個輸入端, 當 T 為 0 時, 時脈的變化並不能改變輸出, 當 T 為 時, 時脈的變化可使輸出轉態 如圖 0-24 所示, 為 T 型正反器的符號 真值表 實務上 T 型正反器, 常用 JK 正反器來改裝 264

21 第 0 章 完成, 如圖 0-25(a) 所示為其改裝電路 如圖 0-25(b) 所示, 為 D 型正反 器改裝為 T 型正反器的電路 CK T Q n+ Q n+ 0 Q n Q n Q n Q n 圖 0-24 T 型正反器的符號 真值表 (a)jk 正反器改裝 T 型正反器電路 (b)d 型正反器改裝 T 型正反器電路 圖 0-25 數碼轉換器 二進碼十進制到七節碼解碼器 (binarycodeddecimaltosevensegmentdecoder) 二進碼十進制到七節碼解碼器, 該電路是由基本邏輯閘設計完成的電路 因為應用廣泛, 所以電路被封裝在一顆 IC 裡面使用, 屬於組合邏輯 此 IC 最常用來驅動七段顯示器, 因為七段顯示器分為共陰極與共陽極, 為配合七段顯示器, 此 IC 亦有共陰極驅動與共陽極驅動之區分 如圖 0-26 所示, 為 SN7447 的接腳圖 真值表,SN7447 為 TTLIC, 是驅動共陽極七段顯示器的 IC, 具開集極 (opencollector 簡稱 O.C.) 輸出, 輸出端必須有連接電源的提升元件, 使用者可以藉改變連接電源大小, 而改變輸出電壓振幅 表 0-6 為 SN7447 接腳的名稱與功能說明 265

22 基礎電子實習 7447 的真值表輸入 BI/ 輸出功能 LT RBI D C B A RBO a b c d e f g 顯示 0 H H L L L L H ON ON ON ON ON ON OFF H X L L L H H OFF ON ON OFF OFF OFF OFF 2 H X L L H L H ON ON OFF ON ON OFF ON 3 H X L L H H H ON ON ON ON OFF OFF ON 4 H X L H L L H OFF ON ON OFF OFF ON ON 5 H X L H L H H ON OFF ON ON OFF ON ON 6 H X L H H L H OFF OFF ON ON ON ON ON 7 H X L H H H H ON ON ON OFF OFF OFF OFF 8 H X H L L L H ON ON ON ON ON ON ON 9 H X H L L H H ON ON ON OFF OFF ON ON 0 H X H L H L H OFF OFF OFF ON ON OFF ON H X H L H H H OFF OFF ON ON OFF OFF ON 2 H X H H L L H OFF ON OFF OFF OFF ON ON 3 H X H H L H H ON OFF OFF ON OFF ON ON 4 H X H H H L H OFF OFF OFF ON ON ON ON 5 H X H H H H H OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF 熄 BI X X X X X X L OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF 熄 RBI H L L L L L L OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF 熄 LT L X X X X X H ON ON ON ON ON ON ON 接腳圖 圖 0-26 SN7447 的接腳圖 真值表 266

23 第 0 章 表 0-6 SN7447 接腳的名稱與功能說明 接腳編號 接腳名稱 功能說明 7,,2,6 A IN,B IN,C IN,D IN 二進制碼輸入端 3,2,,0,9,5,4 a,b,c,d,e,f,g 七節碼輸出 3 LT(lamp test) 4 BI/RBO 5 RBI LED 測試, 正常使用時保持 當 LT 為 0 時, 使七段顯示器全亮, 可做七段顯示器測試使用 正常使用時保持,BI/RBO 設為 0 時, 使七段顯示器全部熄滅或可當遮沒輸出 遮沒輸入, 正常使用時保持 RBI 為 0 時, 當 A IN,B IN,C IN,D IN 皆為 0, 將使七段顯示器全部熄滅 ( 不顯示 0), 同時使 RBO 亦輸出 0, 可作為下一級的遮沒輸入信號 6 V CC 接至電源的正極, 為電源輸入端 8 GND 接至電源的負極, 為接地端 如圖 0-27 所示, 為 CD45 的接腳圖 真值表, 此 IC 為 CMOSIC, 是驅 動共陰極七段顯示器的 IC 表 0-7 為 CD45 接腳的名稱與功能說明 表 0-7 CD45 接腳的名稱與功能說明 接腳編號 接腳名稱 功能說明 7,,2,6 A IN,B IN,C IN,D IN 二進制碼輸入端 3,2,,0,9,5,4 a,b,c,d,e,f,g 七節碼輸出, 超出 9 以上的數字不顯示 3 LT(lamp test) 4 BI 5 LE LED 測試, 正常使用時保持 當 LT 為 0 時, 使七段顯示器全亮, 可做七段顯示器測試使用 正常使用時保持,BI 為 0 時, 使七段顯示器全部熄滅 正常使用時保持 0, 當 LE= 時, 解碼器輸出為前一筆資料 6 V CC 接至電源的正極, 為電源輸入端 8 GND 接至電源的負極, 為接地端 267

24 基礎電子實習 接腳圖 真值表 輸 入 輸 出 LE BI LT D C B A a b c d e f g 顯示 熄 滅 熄 滅 熄 滅 熄 滅 熄 滅 熄 滅 熄 滅 舊 資 料 舊資料 圖 0-27 CD45 的接腳圖 真值表 268

25 第 0 章 計數器計數器可以計算時脈的次數, 再以各種數碼方式輸出, 屬於順序邏輯 常見的輸出數碼有二進制碼, 二進碼十進制, 十進解碼 二進制碼輸出的計數器 (binarycounter) 如圖 0-28 所示, 為 SN7493 的接腳圖 真值表, 表 0-8 為 SN7493 接腳的名稱與功能說明 如圖 0-29 所示, 為 CD456 的接腳圖 真值表與時序圖, 表 0-9 為 CD456 接腳的名稱與功能說明 此二者均為二進制碼輸出的計數器, 但是 CD456 則兼具上下數及二進制碼預設功能 RESET/COUNT FUNNCTION TABLE RESET INPUTS OUTPUT R 0 R 02 O D O C O B O A H H L L L L L X COUNT X L COUNT BINARY COUNT TABLE OUTPUT COUNT O D O C O B O A 0 L L L L L L L H 2 L L H L 3 L L H H 4 L H L L 5 L H L H 6 L H H L 7 L H H H 8 H L L L 9 H L L H 0 H L H L H L H H 2 H H L L 3 H H L H 4 5 H H H H H H L H 圖 0-28 SN7493 的接腳圖 真值表 269

26 基礎電子實習 表 0-8 SN7493 接腳的名稱與功能說明 接腳編號接腳名稱功能說明 Input B 2,3 R 0,R 02 除八計數器時脈輸入端, 其計數結果由 Q B,Q C,Q D 輸出 正常使用時 2,3 腳至少一腳保持 0, 當 R 0, R 02 同時為 時, 使 Q A,Q B,Q C,Q D 輸出同時為 0 輸出, 即十進位的 0 5 電源端 (Vcc) 接至電源的正極, 為電源輸入端 2,9,8, Q A,Q B,Q C,Q D 二進制碼輸出端, 其中 Q D 為 MSB 0 接地端 (ground) 接至電源的負極 4 InputA 除二計數器時脈輸入端, 其計數結果由 Q A 輸出 4,6,7,3 NC 空腳 接腳圖 真值表 CL CI U/D PE R ACTION 0 0 NOCOUNT COUNT UP COUNT DOWM 0 RESET RESET =DONTCARE = 正緣觸發 時序圖 圖 0-29 CD456 的接腳圖 真值表與時序圖 270

27 第 0 章 表 0-9 CD456 接腳的名稱與功能說明 接腳編號接腳名稱功能說明 Preset enable 重置致能, 正常計數時 PE 應設為 0 PE= 時, 可將二進制碼預設輸入端的預設值, 直接傳輸至二進制碼計數輸出端 6,,4,2 Q,Q 2,Q 3,Q 4 二進制碼計數輸出端, 其中 Q 4 為 MSB 4,2,3,3 P,P 2,P 3,P 4 二進制碼預設輸入端, 其中 P 4 為 MSB 5 Carry in 7 Carry out 進位輸入, 前一級的進位輸入端, 高電位時無法計數 進位輸出, 當上數至 5 時或下數至 0 時, 此腳輸出會由 轉 0 8 Vss 接至電源的負極, 即接地端 Reset up/down CLOCK V DD 清除端, 正常計數時此腳應設為 0 R= 時, 可將二進制碼計數輸出設為 0000 上數 / 下數選擇,U/D= 時, 向上計數,U/D =0 時, 向下計數 計時時脈輸入端, 為正緣觸發 接至電源的正極, 為電源輸入端 二進碼十進制輸出的計數器 (binarycodeddeciamlcounter) 如圖 0-29 所示, 為 SN7490 的接腳圖 真值表, 表 0-0 為 SN7490 接腳的名稱與功能說明 如圖 0-30 所示, 為 CD458 的接腳圖 真值表與時序圖, 表 0- 為 CD458 接腳的名稱與功能說明 此二者均為二進碼十進制輸出的計數器 接腳圖 圖 0-29 SN7490 的接腳圖 真值表 27

28 基礎電子實習 RESET/COUNT FUNNCTION TABLE RESET INPUTS OUTPUT R 0 R 02 R 9 R 92 O D O C O B O A H H X H H X L X H X L H L L H L L L L L L L L H X X X L COUNT L L X L X L L X L X L X COUNT COUNT COUNT 圖 0-29 SN7490 的接腳圖 真值表 BINARY COJNT TABLE OUTPUT COUNT O D O C O B O A 0 L L L L L L L H 2 L L H L 3 L L H H 4 L H L L 5 L H L H 6 L H H L 7 L H H H 8 H L L L 9 H L L H 表 0-0 SN7490 接腳的名稱與功能說明 接腳編號接腳名稱功能說明 Input B 2,3 R 0,R 02 除五計數器時脈輸入端, 其計數結果由 Q B Q C Q D 輸出 正常使用時 2,3 腳至少一腳保持 0, 當 R 0,R 02 同時為 時, 使 Q A Q B Q C Q D 輸出同時為 0 輸出, 即十進位的 0 5 電源端 (Vcc) 接至電源的正極, 為電源輸入端 6, 7 R 9,R 92 正常使用時 6,7 腳至少一腳保持 0, 當 R 9, R 92 同時為 時, 使 Q A,Q B,Q C,Q D 輸出為 00 輸出, 即十進位的 9 2,,9,8 Q A,Q B,Q C,Q D 二進碼十進制輸出端 0 接地端 (ground) 接至電源的負極 4 4,3 Input A NC 除二計數器時脈輸入端, 其計數結果由 Q A 輸出 空腳 272

29 第 0 章 接腳圖 真值表 時序圖 圖 0-30 CD458 的符號 真值表與時序圖 273

30 基礎電子實習 表 0- CD458 接腳的名稱與功能說明 接腳編號接腳名稱功能說明 clock 2 enable 第一組計數器時脈輸入端, 為正緣觸發 CK= 0 時, 時脈輸入端, 可改為由 EN 端輸入 第一組計數器致能端,EN= 正常計數 CK= 0 時,EN 端可以變為時脈輸入端, 此時為負緣觸發 Q Q 2 Q 4 Q 8 輸出第一組計數器二進碼十進制計數輸出端 7 Reset 第一組計數器清除端, 正常計數時, 此腳應設為 0 Reset= 時, 可將計數輸出設為 Vss 接至電源的負極, 即接地端 9 clock 第二組計數器時脈輸入端, 為正緣觸發 CK= 0 時, 時脈輸入端, 可改為由 EN 端輸入 enable Q Q 2 Q 4 Q 8 輸出 Reset V DD 第二組計數器致能端,EN= 正常計數 CK= 0 時,EN 端可以變為時脈輸入端, 此時為負緣觸發 第二組計數器二進碼十進制計數輸出端 第二組計數器清除端, 正常計數時, 此腳應設為 0 Reset= 時, 可將計數輸出設為 0000 接至電源的正極, 為電源輸入端 十個解碼輸出的十進制計數器 (decimalcounterwith0decodedoutput) 如圖 0-3 所示, 為 CD407 的接腳圖與時序圖, 表 0-2 為 CD407 接腳的名稱與功能說明 此 IC 為十個解碼輸出的十進制計數器 接腳圖 圖 0-3 CD407 的接腳圖與時序圖 274

31 第 0 章 時序圖 圖 0-3 CD407 的接腳圖與時序圖 表 0-2 CD407 接腳的名稱與功能說明 接腳編號接腳名稱功能說明 3,2,4,7,0,, 5,6,9, Q,Q,Q 2,Q 3,Q 4, Q 5,Q 6,Q 7,Q 8,Q 9 十進輸出計數端, 計數方式由 0 至 9 循環輸出 8 Vss 接至電源的負極, 即接地端 2 CARRY OUT 進位輸出, 當計數至 5 時, 此腳輸出會由 轉 0, 當計數至 0 時, 此腳輸出會由 0 轉 3 CLOCK ENABLE 計數致能 CLOCKENABLE=0 正常計數 CLOCKENABLE= 時停止計數 4 CLOCK 計數器時脈輸入端, 為正緣觸發 5 RESET 計數器清除端, 正常計數時, 此腳應設為 0 Reset= 時, 可將計數輸出設為 0 6 電源端 (Vcc) 接至電源的正極, 為電源輸入端 275

32 基礎電子實習 0-7 混合型 IC 的認識與使用定時 555 定時器為典型的混合型 IC, 但是一般仍將其分類在類比 IC, 是第一個被開發出來的定時專用 IC 如圖 0-32 所示, 為 555 定時器的內部結構, 此 IC 共有 8 隻腳, 內部有兩個 OPA 兩個電晶體 一個 RS 正反器 一個反閘 三個分壓電阻 如表 0-3 所示為 555 定時器各接腳的功能說明 圖 定時器的內部結構 276

33 第 0 章 表 0-3 所示為 555 定時器各接腳的功能說明 接腳編號 接腳名稱 功能說明 接地端 (ground) 接至電源的負極 2 觸發端 (trigger) 當此腳電壓低於 /3Vcc 時, 第 3 腳輸出為高電位 3 輸出端 (output) 信號輸出接腳 4 重置端 (reset) 正常動作時, 此腳電壓應高於.2V 當此腳電壓低於 0.6V 時, 將強迫第 3 腳輸出為低電位, 此腳具有優先控制權 5 此腳電位正常為 2/3Vcc, 不用時通常接 0.0 F 電容器到地, 以防止雜訊干擾 若在此腳加入外來控制電壓端電壓, 將改變充電的時間, 使得輸出信號頻率受 (control voltage) 到影響, 此動作稱為電壓控制振盪 (VCO), 此時的輸出信號頻率將與外來電壓大小成反比 臨界電壓端 (threshold) 放電端 (discharge) 電源端 (Vcc) 當此腳電壓高於 2/3Vcc 時, 第 3 腳輸出為低電位 當第 3 腳輸出為低電位時, 此腳對地短路 當第 3 腳輸出為高電位時, 此腳對地開路 接至電源的正極, 為電源輸入端.555 單穩態電路如圖 0-33 所示, 為 555 定時器單穩態電路的應用及時序圖 動作說明 : 加上電源瞬間, 第 2 腳因 R 2 而維持在高電位, 此時 555 不被觸發, 第 3 腳輸出為低電位, 使得第 7 腳短路至地端, 而電容器 C 無法充電 按 SW 一次, 使第 2 腳電位低於 /3V CC, 此時 555 被觸發, 第 3 腳輸出為高電位, 使得第 7 腳對地端開路, 而電容 C 開始充電, 經過 T=.R C 時間後, 電容充至 2/3V CC, 使得第 6 腳電壓高於 2/3V CC, 第 3 腳恢復輸出為低電位, 使得第 7 腳恢復短路至地端, 而電容 C 立即放電, 並等待下一次 SW 的動作 277

34 基礎電子實習 (a) 基本電路 (b) 時序圖 圖 定時器單穩態電路的應用及時序圖 無穩態電路如圖 0-34 所示, 為 555 定時器無穩態電路及時序圖 動作說明 : 加上電源, 第 2 腳與第 6 腳, 因電容未充電所以電壓為 0, 此時第 3 腳輸出為高電位, 使得第 7 腳對地端開路 電容器 C 經由 R R 2 開始充電, 當電容充電高於至 2/3V CC 時, 經由第 6 腳使第 3 腳輸出為低電位, 同時第 7 腳短路至地端 電容器 C 經由 R 2 放電至第 7 腳, 當電容放電至低於 /3V CC 時, 經由第 2 腳使第 3 腳輸出為高電位, 同時第 7 腳對地端開路 回到步驟 2, 電容又開始充電, 如此週而復始, 即可產生一連串的脈波 T H =0.7(R +R 2 )C T L =0.7R 2 C T=T H +T L =0.7(R +2R 2 )C 278

35 第 0 章 (a) 基本電路 (b) 時序圖 圖 定時器無穩態電路及時序圖 達令頓陣列 ( ) 如圖 0-35 所示, 為 ULN2003 接腳圖 此零件特徵如下 : 7 組反相的開集極達令頓對 (opencollectordarlingtonarrayspairs) 7 個防止飛輪效應二極體 (freewheelingdiodes) 高輸出電流達 500mA 輸出可外接電壓達 50V 輸入介面與使用 5V 電源的 TTL 或 CMOS 電路相容 ULN2003 常用來推動大電的負載, 諸如大型顯示器或是馬達之類的負載皆是 輸出介面為開集極 (O.C.), 可做為提升輸出電壓的驅動元件 ULN2003 內還有 7 個防止飛輪效應的二極體, 可消除電感性負載, 所產生的反電動勢 279

36 基礎電子實習 圖 0-35 ULN2003 接腳圖 280

37 第 0 章 實習材料 項次 品 名 規 格 數量 項次 品 名 規 格 數量 積體電路 A74 8 積體電路 積體電路 積體電路 積體電路 積體電路 積體電路 積體電路 積體電路 積體電路 積體電路 積體電路 積體電路 可變電阻器 00k 8 積體電路 可變電阻器 k 2 9 積體電路 LED 紅 5 0 積體電路 LED 綠 5 積體電路 電阻器 積體電路 電阻器 k 6 3 積體電路 電阻器 0k 6 4 積體電路 40 3 電阻器 00k 3 5 積體電路 電阻器 M 6 積體電路 電阻器 0 F/6V 2 7 積體電路 電容器 0.0 F 實習儀器與設備數位式三用電表電源供應器信號產生器雙軌跡示波器 28

38 基礎電子實習 實習項目與步驟 反相放大器增益與相位的測量提示 : 注意雙電線的連接方式 提示 2: 示波器輸入耦合開關應切在 DC 位置 提示 3: 相位差測量應使用雙軌跡模式, 使得輸出入信號同時出現在螢幕上, 以便於比較相位 依圖 0-36 所示, 裝妥電路, 接上電源 調整信號產生器, 使輸出振幅 V s 為 V p p, 頻率為 khz 的正弦波 圖 0-36 OP-Amp 反相放大器測量配線圖 依照圖 0-36 連接儀表, 並完成下表中各項之測量與計算 R f V o p p 實際值 A vf 理論值 A vf 相位差 4.7k 0k 39k 470k 註 : 實際值 A vf = V o p p V s p p, 理論值 A vf = R f R 282

39 第 0 章 2 反相加法器之測量 圖 0-37 所示, 裝妥電路, 接上電源 圖 0-37 反相加法器之測量 使用數位式三用電表, 完成下表中各項之測量及計算 V V 2 實際值 V o 理論值 V o V 3V 2V V 0.5V 0.5V 4V 4V 註 : 理論值 V o= (V +V 2) 3 非反相放大器增益與相位的測量圖 0-38 所示, 裝妥電路, 接上電源 圖 0-38 OP-Amp 非反相放大器測量配線圖 283

40 基礎電子實習 信號產生器及示波器之調整同工作一 依照圖 0-38 連接儀表, 並完成下表中各項之測量與計算 R f V o p p 實際值 A vf 理論值 A vf 相位差 4.7k 0k 39k 470k 註 : 實際值 A vf = V o p p V s p p, 理論值 A vf =+ R f R 4 減法器之測量 圖 0-39 所示, 裝妥電路, 接上電源 圖 0-39 減法器之測量 使用數位式三用電表, 完成下表中各項之測量及計算 V V 2 實際值 V o 理論值 V o 3V 4V 4V 2V V 4V 3V 4V 284 註 : 理論值 V o =V 2 V

41 第 0 章 5 比較器之測量 圖 0-40 所示, 裝妥電路, 接上電源 圖 0-40 基本比較器電路調整 VR 及 VR 2 完成下表各項之測量 ( 填入亮或暗 ) 提示 :R-LED 亮代表 V o = V sat,g-led 亮代表 V o =+V sat V V 2 R-LED G-LED 5V 0V 6V 4V 4V 7V 4V 3V 285

42 基礎電子實習 6 邏輯閘的基本實習數位 IC 實習注意事項查閱附錄中的 IC 資料, 依需要找出正確的 IC 及其接腳圖 在麵包板上, 完成電路連接,V CC 接腳應接至電源正端,GND 接腳應接至電源負端, 在 V CC 與 GND 兩端, 並聯上 0. 的陶瓷電容器, 用以過濾高頻雜訊, 且電容器應儘量靠近 IC, 最後記得 IC 一定要通上電源才能動作 CMOSIC 較易受靜電破壞, 應避免用手觸摸接腳 0 代表低電位 (Low), 代表高電位 (High),X=Don'tcare 即 與 0 皆可 真值表中 代表電壓準位由低電位 (Low) 到高電位 (High) 才算完成一次動作, 代表電壓準位由高電位 (High) 到低電位 (Low) 才算完成一次動作 CMOSIC 確保輸入端低電位之接地電阻器 R=00k,TTLIC 確保輸入端低電位之接地電阻器 R=k 下列實習之開關標註 SW 之開關為 DIPSW, 標註 TSW 之開關為 TACKSW 下列使用 IC 編號, 請自行查閱附錄 2 之 IC 資料, 並填入表格中 在接電路之前請先將 IC 的接腳編號填於電路圖上, 以便於電路檢查之用 ( 完成下列實作電路, 並填入正確資料 ) 286

43 第 0 章 邏輯閘使用 IC 編號實作電路真值表 CMOS: A Y 0 反閘 TTL: SWON 代表,SWOFF 代為 0 LED 亮代表,LED 暗代表 0 A Y 0 及閘 CMOS: TTL: A B Y A B Y 或閘 CMOS: TTL: A B Y A B Y

44 基礎電子實習 反及閘 CMOS: TTL: A B Y A B Y 反或閘 互斥或閘 CMOS: TTL: CMOS: TTL: A B Y A B Y A B Y A B Y 正反器的基本實習 288 完成下列實作電路, 並填入正確資料 :( 下面實習 SW 為 DIPSW; TSW 為 TACKSW)

45 第 0 章 邏輯閘使用 IC 編號實作電路及真值表 CMOS: 使用 CMOSIC 完成 RS 栓鎖器 TTL: S R Q Q 使用 TTLIC 完成 S R Q Q

46 基礎電子實習 TTL: JK 正反器 本電路為 SN7476 負緣觸發 PR CLR J K CK Q Q CMOS: D 型正反器 本電路為 CD403 正緣觸發 290

47 第 0 章 D 型正反器 SET RESET D CK Q Q CMOS: T 型正反器 本電路為 CD403 改裝 SET RESET T CK Q Q

48 基礎電子實習 8 二進碼十進制到七節碼轉換器的基本實習 完成如圖 0-4 電路之裝置 圖 0-4 通上電源, 將實驗結果填入下表 : 注意 BI/RBO 接腳可當 BI 輸入, 亦可當 RBO 輸出 292

49 第 0 章 LT RBI Din Cin Bin Ain BI/RBO 顯示 0 X X X X X X/ X X X X X X 0/X X/ X/ X X/ X X/ X 0 0 X/ X X/ X 0 0 X/ X 0 0 X/ X 0 X/ X X/ X 0 0 X/ 備註 :LED 亮代表 BI/RBO 為 0,LED 滅代表 BI/RBO 為 9 二進碼十進制輸出計數器的基本實習完成如圖 0-42 電路之裝置 圖

50 基礎電子實習 通上電源, 將實驗結果填入下表 : R 0 R 02 R 9 R 92 CK Q D Q C Q D Q A 解碼輸出 0 X 0 X 0 X 十進制解碼輸出計數器的基本實習 完成如圖 0-43 電路之裝置 294 圖 0-43

51 第 0 章 通上電源, 將實驗結果填入下表 : RESET CLOCKENABLE CK 解碼輸出 X X CARRYOUT 555 單穩態電路實習完成如圖 0-33 電路之裝置 按一下 SW, 紀錄 LED 亮的時間秒 以公式計算 T=.RC= 秒 無穩態電路實習完成如圖 0-34 電路之裝置 通上電源, 調整 VR 使輸出頻率最高 使用示波器測量輸出波形, 並記錄週期 頻率與振幅 295

52 基礎電子實習 V o CH 交連電路置於 AC DC VOLT/DIV: TIME/DIV: T= s f= Hz V p p = V V c CH2 交連電路置於 AC DC VOLT/DIV: TIME/DIV: T= s f= Hz V p p = V 3 積體電路的應用實習 請任課老師指定, 附錄中進階實習單元工作單為實習單元 完成電路裝置, 並回答進階實習單元工作單中的問題 問題與討論積體電路共分哪兩大類? 積體電路依內部使用零件之數量, 可分成哪四大類, 各含多少零件? 積體電路依內部使用邏輯閘之數量, 可分成哪四大類, 各含多少邏輯閘? 畫出使用雙電源的連接方式? 296

53 第 0 章 類比 IC 部分請畫出運算放大器的符號? 請寫出運算放大器的理想特性? 虛接地的特點為何? 請舉例說明電子電路中, 具有虛接地現象的例證? 運算放大器的電路中, 可利用虛接地的觀念, 分析電路的條件為何? 請說明在運算放大器實作中, 輸出電壓的理論值與實際值不同的原因? 何謂負載效應? 用什麼電路可以解決這個問題? 555 計時 IC, 欲獲得工作週期 50% 方波的輸出, 應如何修改電路? 如何利用電壓變化, 控制 555 計時 IC 的輸出頻率? 數位 IC 部分常用的數位 IC 有哪兩大類? 寫出表 0-3 中, 各系列 IC 的速度排序 ( 由快到慢 )? 寫出表 0-3 中, 各系列 IC 的消耗功率排序 ( 由小到大 )? 寫出 TTLIC 與 CMOSIC 推動介面間, 應注意事項? 寫出基本邏輯閘名稱 ( 六種 )? 寫出常用正反器名稱 ( 四種 )? 請說明數位 IC 中, 正緣觸發與負緣觸發的差異? 在電路符號中如何判別? 使用積體電路時, 應在靠近 IC 的電源端與地端, 並聯 0. 的電容, 目的為何? 開集極輸出的特點為何? 如何利用電阻確保 IC 輸入端的電位為 Low 或 Hi? 297

54 基礎電子實習 選擇題 0- ( ) 在數位邏輯中, 反或閘的符號為 (A) (C) (B) (D) ( ) 左圖符號表示何種閘 (A) 集極開路輸出 (B) 射極 開路輸出 (C) 集極閉路輸出 (D) 射極閉路輸出 ( ) 左圖 DIP IC 頂視圖, 第一支接腳位置在 (A)A 腳 (B)B 腳 (C)C 腳 (D)D 腳 ( ) 左圖符號為 (A)ANDGATE (B)NOTGATE (C)OR GATE (D)NAND GATE ( ) 左圖符號為 (A) 編碼器 IC (B) 解碼器 IC (C) 解多工器 IC(D) 多工器 IC ( ) 數位電器中, 當在每個 IC 的電源附近並接一個電容器當作濾 波干擾之用, 其數值約 (A)pF (B)0pF (C)0. F (D)000 F ( ) 左圖以布林 (BOOLEAN) 代數式表示為 (A)F=A B (B)F=A+B (C)F=A B (D)F=A B 298

55 第 0 章 ( ) 如下圖電流源為 0.A, 電壓源為 3V,R 為 00, 則輸出電壓 V o 為 (A)+3V (B)+7V (C)0V (D) 7V ( ) 如下圖若 V i =20V 之 khz 正弦波信號, 則輸出 V o 為 (A)V p = 4V 之 khz 正弦波 (B)V p =+4V 之 khz 正弦波 (C)V p =+4V 之 khz 餘弦波 (D)V P P =20V 之方波 ( ) 有關理想放大器的特性, 下列何者不正確 (A) 輸入阻抗無窮 大 (B) 輸出阻抗無窮大 (C) 頻帶寬度無窮大 (D) 電壓增益無 窮大 ( ) 下列何者為比較器 (A) (B) (C) (D) ( ) 下列那一個元件是運算放大器? (A) A74 (B)2N3569 (C)SN7400 (D)CD

56 基礎電子實習 ( ) 運算放大器之 CMRR 值愈大時, 則表示 (A) 共模增益愈大 (B) 易消除雜訊 (C) 差動放大器愈差 (D) 容易產生雜訊 ( ) 如下圖所示若輸入端 Fin 加入一個 20kHz 之方波信號, 則其輸出信號 Fout 頻率為 (A)20kHz (B)0kHz (C)5kHz (D)2 khz ( ) 下列那種 IC 的消耗功率最低 (A)7400 (B)54H00 (C)74S00 (D)74LS00 ( ) 下列四個邏輯閘表示圖, 何者為正確? (A) (C) (B) (D) ( ) 下述那個邏輯閘具有下圖的真值表 (A) (C) (B) (D) ( ) 8 個位元所能表示的最大值為 (A) (B) 0 (C)255 0 (D)52 0 ( ) 下列四個邏輯閘表示圖, 何者為正確? (A) (C) (B) (D) 300 ( ) TTL 數位電路的輸入端高電位 (H) 與低電位 (L) 是由下列何種電位範圍來區分 : (A)0.8V 以下為 L,2.4V 以上為 H (B)0.4V 以下為 L,2.0V 以上為 H (C)0.8V 以下為 L,2.0V 以上為 H (D)0.4V 以下為 L,2.4V 以上為 H

57 第 0 章 ( ) 布氏代數 f=ac+ab+abc+bc 可簡化為 (A)ABC (B)A+B+C (C)AB+AC (D)C+AB ( ) 三個正反器連接起來的計數器, 最多可當成除以 (A)2 (B)4 (C)8 (D)6 的除頻器 ( ) TTL74 系列中, 下列何者的處理速度最快? (A)74S (B)74L (C)74LS (D)74H ( ) 左圖 Y 為 (A)0 (B) (C)A (D)A ( ) 左圖的反及閘 (NAND) 與下列何者功能相同 (A) (B) (C) (D) ( ) 下圖的邏輯電路其布氏代數表示為 (A)Y=AB+AB (B)Y=AB+AB (C)Y=AB+AB (D)Y=A B ( ) 下列各邏輯族中何者之交換速度最快 (A)TTL (B)NMOS (C)CMOS (D)ECL ( ) 在 J K 正反器中,J=0 K= 時, 當 CLOCK( 時脈 ) 信號激發後, 其輸出 Q 與 Q 為 (A)Q= Q= (B)Q=0 Q= (C)Q=0 Q=0 (D)Q= Q=0 ( ) 依據狄莫根 (DEMORGAN'S) 定理, 下列何者正確? (A)A.B=A+B (B)AB=A+B (C)AB=A+B (D)AB=A+B ( ) 左圖是一個 (A)D 型 (B)T 型 (C)RS 型 (D)JK 型正反器 30

58 基礎電子實習 ( ) 在二進制表示法中,00. 相當於十進制的 (A)20.5 (B)22.75 (C)4.25 (D)27.05 ( ) 左圖邏輯閘以布林代數表示為 (A)Y=A B (B)Y=A+B (C)Y=AB (D)Y=A+B 302