集成电路是高度集成化的电子器件，具有集成度高、功能完整、可靠性好、体积小、重量轻、功耗低的特点，已成为现代电子技术中不可或缺的核心器件。

集成电路可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类，包括集成运放、时基集成电路、集成稳压器、门电路、触发器、计数器、译码器和移位寄存器等。

集成运放

集成运放是集成运算放大器的简称，它是一种集成化的、高增益的多级直接耦合放大器

集成运放的各种运用均基于反相放大器、同相放大器和差动放大器这3种基本放大电路。

集成运放的主要作用是放大和阻抗变换，在各种放大、振荡、有源滤波、精密整流以及运算电路中得到广泛的应用。

集成运放的参数

集成运放的参数很多，主要有电源电压范围、最大允许功耗P M 、单位增益带宽f C 、转换速率SR和输入阻抗Z i 等。

1．电源电压范围

电源电压范围是指集成运放正常工作所需要的直流电源电压的范围。通常集成运放需要对称的正、负双电源供电，也有部分集成运放可以在单电源情况下工作

2．最大允许功耗

最大允许功耗 P M 是指集成运放正常工作情况下所能承受的最大耗散功率。

3．单位增益带宽

单位增益带宽 f C 是指集成运放开环电压放大倍数 A=1（0dB）时所对应的频率

4．转换速率

转换速率SR是指在额定负载条件下，当输入边沿陡峭的大阶跃信号时，集成运放输出电压的单位时间最大变化率（单位为V/μs），即输出电压边沿的斜率

5．输入阻抗

输入阻抗Z i 是指集成运放工作于线性区时，输入电压变化量与输入电流变化量的比值

集成运放的电路结构

输入信号由同相输入端U + 或反相输入端U − 输入，经中间放大级放大后，通过低阻抗输出级输出。中间放大级由若干级直接耦合放大器组成，提供极大的开环电压增益（100dB 以上）。偏置电路为各级提供合适的工作点。

集成运放的工作原理

集成运放的各种运用均基于3种基本放大电路，即反相放大器、同相放大器和差动放大器。

1．反相放大器

其中，R f 为反馈电阻， R 1 为输入电阻。输入电压 U i 由反相输入端输入，其输出电压U o 与输入电压U i 相位相反，即U o =-AU i 。

2．同相放大器

3．差动放大器

集成运放的应用

集成运放的主要作用是放大和阻抗变换，在各种放大、振荡、有源滤波、精密整流以及运算电路中得到广泛的应用。

1．电压放大

驻极体传声器BM输出的微弱电压信号经耦合电容C 1 输入集成运放IC，放大后的电压信号经C 3 耦合输出。

2．频率补偿放大

由于磁头输出电压随信号频率升高而增大，因此磁头放大器必须具有频率补偿功能。R 2 、R 3 、R 4 、C 4 组成频率补偿网络，作为集成运放 IC 的负反馈回路，使其放大倍数在中频段（f 1 ～f 2 之间）具有6dB/oct （倍频程）的衰减。

3．阻抗变换

集成运放电压跟随器具有极高的输入阻抗和很小的输出阻抗，常用作阻抗变换器。

同相放大器电路中，当R f =0、R 1 =∞时，便构成了电压跟随器

4．振荡电路

集成运放可以应用于振荡电路。

R 1 、C 1 和 R 2 、C 2 构成正反馈回路，并具有选频作用，使电路产生单一频率的振荡。R 3 、R 4 、R 5 等构成负反馈回路，以控制集成运放IC的闭环增益，并利用并联在 R 5 上的二极管 VD 1 、VD 2 的钳位作用进一步稳定振幅。

5．有源滤波器

用集成运放可以方便地构成有源滤波器，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器

集成运放IC 1 等构成二阶高通滤波器， IC 2 等构成二阶低通滤波器，将来自前置放大器的全音频信号分频后分别送入两个功率放大器，然后分别推动高音扬声器和低音扬声器。

时基集成电路

时基集成电路简称时基电路，是一种能产生时间基准和完成各种定时或延时功能的非线性模拟集成电路。

时基集成电路的参数

时基集成电路的参数很多，主要参数有电源电压V CC 、输出电流I om 、放电电流I D 、额定功耗P CM 和频率范围等。

1．电源电压

电源电压V CC 是指时基集成电路正常工作所需的直流工作电压

2．输出电流

输出电流I om 是指时基集成电路输出端所能提供的最大电流

3．放电电流

放电电流I D 是指时基集成电路放电端所能通过的最大电流。

4．频率范围

频率范围是指时基集成电路工作于无稳态模式时的振荡频率范围

时基集成电路的结构特点

时基集成电路将模拟电路与数字电路巧妙地结合在一起

其中，电阻R 1 、R 2 、R 3 组成分压网络.两个比较器的输出分别作为RS触发器的置“0”信号和置“1”信号。输出驱动级和放电管VT受 RS 触发器控制。由于分压网络的 3 个电阻 R 1 、R 2 、R 3 均为5kΩ，所以该集成电路又称为555时基集成电路。

时基集成电路的工作原理

时基集成电路可以构成单稳态、无稳态、双稳态和施密特4种典型工作模式。

1．单稳态工作模式

单稳态工作模式常用于定时电路和延时电路，是应用较多的工作模式

电阻R和电容C组成定时电路，时基集成电路的②脚为触发端。

2．无稳态工作模式

无稳态工作模式可构成多谐振荡器，也是较常用的工作模式

时基集成电路的置“1”端（②脚）和置“0”端（⑥脚）并接在一起，R 1 、R 2 和C组成充放电回路。

3．双稳态工作模式

双稳态工作模式电路如图9-24所示。在时基集成电路的置“1”端（②脚）和置“0”端（⑥脚）分别接有 C 1 和 R 1 、C 2 和R 2 构成的触发微分电路。双稳态工作模式电路具有RS触发器特性，⑥脚和②脚分别相当于R和S两个触发端，但其触发脉冲的极性相反。

4．施密特工作模式

施密特工作模式下，时基集成电路构成施密特触发器，是常用的波形整形电路。如图9-26所示，时基集成电路的置“1”端（②脚）和置“0”端（⑥脚）并接在一起作为施密特触发器输入端。

时基集成电路的应用

时基集成电路的主要作用是定时、振荡和整形，广泛应用在延时、定时、多谐振荡、脉冲检测、波形发生、波形整形、电平转换和自动控制等领域。

1．延时

时基集成电路工作于单稳态触发器模式，C 1 、R 为定时元件，SB 为触发按钮。使用时按一下SB，照明灯EL点亮，延时约25s后自动关灯。改变C 1 、R的大小可调节延时时间。

2．定时

时基集成电路工作于单稳态触发器模式，C 1 、R为定时元件，SB为触发按钮。每按一下SB，电路将输出一定时间的高电平。定时时间T= 1.1C 1 R，可根据需要调节C 1 、R的大小确定。

3 多谐振荡

时基集成电路工作于无稳态模式，RP 2 为频率调节电位器，RP 1 为占空比调节电位器。电路可输出 100Hz～10kHz 的方波信号，其占空比可在5%～95%之间调节。该电路具有两个输出端，OUT 1 输出脉冲方波，OUT 2 输出交流方波。

4 压控振荡

集成运放IC 1 构成积分器，时基集成电路IC 2 工作于单稳态触发器模式。U i 为控制电压，可在 0～10V 之间变化。

5 整形

时基集成电路工作于施密特触发器模式，完成整形任务。光电三极管VT检测到的缓慢变化的光信号，被整形为边沿陡峭的脉冲信号输出，使触发器翻转完成控制动作。

集成稳压器

集成稳压器是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路，包括线性稳压器、开关稳压器、电压变换器和电压基准源等。

集成稳压器的参数

集成稳压器的参数包括极限参数和工作参数两方面，一般应用时，关注其输出电压 U o 、最大输出电流 I om 、最小输入输出压差、最大输入电压U im 和最大耗散功率P m 等主要参数即可。

1．输出电压

输出电压 U o 是指集成稳压器的额定输出电压。对于固定输出的稳压器，U o 是一个固定值；对于可调输出的稳压器，U o 是一个电压范围。

2．最大输出电流

最大输出电流 I om 是指集成稳压器在安全工作的条件下所能提供的最大输出电流。应选用 I om 大于（至少等于）电路工作电流的稳压器，并按要求安装足够的散热板。

3．最小输入/输出压差

最小输入/输出压差是指集成稳压器正常工作所必需的输入端与输出端之间的最小电压差值。这是因为调整管必须承受一定的管压降，才能保证输出电压 U o 的稳定，否则，稳压器不能正常工作。

4．最大输入电压

最大输入电压U im 是指在安全工作的前提下，集成稳压器所能承受的最大输入电压值。如果输入电压超过 U im ，将会损坏集成稳压器。对于可调输出集成稳压器，往往用最大输入/输出压差来表示此项极限参数。

集成稳压器的应用

集成稳压器的主要作用是稳压，还可以用作恒流源。

IC 采用集成稳压器7809，C 1 、C 2 分别为输入端和输出端滤波电容， R L 为负载电阻。

数字集成电路

数字集成电路是指传输和处理数字信号的集成电路，其特点是工作于开关状态，包括门电路、触发器、计数器、译码器和寄存器等。数字信号在时间上和数值上都是不连续的，是断续变化的离散信号。数字信号往往采用二进制数表示，数字集成电路的工作状态则用“1”和“0”表示

门电路是指能够实现各种基本逻辑关系的电路，包括与门、或门、非门、与非门、或非门等。门电路是构成组合逻辑电路的基本部件，也是构成时序逻辑电路的组成部件之一。

触发器是时序电路的基本单元，在数字信号的产生、变换、存储、控制等方面应用广泛，包括RS触发器、D触发器、JK触发器、单稳态触发器和施密特触发器等。

计数器的特点是具有记忆功能，是数字系统中应用最多的时序电路，分为同步计数器和异步计数器两大类。

译码器是一种组合电路，其功能是将一种数码转换成另一种数码，包括显示译码器和数码译码器两大类。

移位寄存器是一种时序电路，它不仅可以寄存数据，而且还具有移位的功能。

门电路

能够实现各种基本逻辑关系的电路通称为门电路。门电路是构成组合逻辑网络的基本部件，也是构成时序逻辑电路的组成部件之一。门电路可用逻辑代数进行分析。

基本门电路包括与门、或门、非门、与非门、或非门等。

1．与门

2．或门

3．非门

4．与非门

5．或非门

门电路的应用

门电路具有广泛的用途，最主要的是用于逻辑控制，以及组成振荡器、触发器等，还可以用作模拟放大器。

逻辑控制

由非门D 1 、与门 D 2 实现逻辑控制。夜晚无强环境光时，环境光检测电路输出为“0”，经D 1 反相后为“1”，打开与门D 2 。这时如有行人的脚步声，声音检测电路输出为“1”。由于与门 D 2 的两个输入端都为“1”，因此，D 2 输出为“1”，使晶体管VT导通，继电器吸合，路灯自动点亮。白天环境光较强时，D 1 输出为“0”，关闭了与门D 2 ，即使有脚步声路灯也不会点亮。

多谐振荡器

由两个非门 D 1 、D 2 等组成，电位器 RP 1 和 RP 2 用于调节占空比。由于二极管VD 1 和VD 2 的存在，调节RP 1 时只改变电容C的充电时间，即只改变输出方波高电平的宽度；调节RP 2 时只改变电容C的放电时间，即只改变输出方波低电平的宽度。

触发器

由两个或非门D 1 、D 2 交叉耦合而成。RS触发器具有两个触发输入端：R为置“0”输入端，S为置“1”输入端，“1”电平触发有效；具有两个输出端：Q为原码输出端，为反码输出端。

当R=1、S=0时，触发器被置“0”，Q=0。当R=0、S=1时，触发器被置“1”，Q=1。当R=0、S=0时，触发器输出状态保持不变。当R=1、S=1时，下一状态不确定，应避免使触发器出现这种状态。

模拟放大器

触发器

触发器是时序电路的基本单元，在数字信号的产生、变换、存储、控制等方面应用广泛。按结构和工作方式不同，触发器可分为RS触发器、D触发器、JK触发器、单稳态触发器和施密特触发器等。

1．RS触发器

RS触发器即复位-置位触发器，是最简单的基本触发器，也是构成其他复杂结构触发器的组成部分之一。

RS触发器的特点是，电路具有两个稳定状态：Q=1或Q=0。R输入端只能使触发器处于Q=0的状态，S输入端只能使触发器处于Q=1的状态。

2．RS触发器的应用

RS触发器常用于单脉冲产生、状态控制等电路中。

开”和“关”为两对金属触摸触点。当用手触摸“开”触点时，人体电阻将触点接通，电源电压+V CC 加至S端，使触发器置“1”，输出端Q=1，晶体管VT导通，继电器K吸合，电灯EL点亮。当用手触摸“关”触点时，电源电压+V CC 加至R端，使触发器置“0”，晶体管VT截止，继电器释放，电灯熄灭。

3．D触发器

D触发器又称延迟触发器，具有数据输入端D、时钟输入端CP、输出端Q和反相输出端

D触发器输出状态的改变依赖于时钟脉冲CP的触发，即在时钟脉冲边沿的触发下，数据由输入端D传输到输出端Q。

4．D触发器的应用

D触发器常用于数据锁存、计数、分频等电路中。

5．单稳态触发器

在单稳态触发器 TR 端输入一个触发脉冲，其输出端即输出一个恒定宽度的矩形脉冲，该矩形脉冲的宽度由外接定时元件 R e 和 C e 的大小决定。

单稳态触发器的特点是，具有两个输出状态：稳态和暂稳态。稳态时输出端Q=0。在输入脉冲的触发下，电路翻转为暂稳态， Q=1，经过一定时间后又自动恢复到Q=0的稳态。

6．单稳态触发器的应用

单稳态触发器主要应用于脉冲信号展宽、整形、延迟电路，以及定时器、振荡器、数字滤波器、频率/电压变换器等。

单稳态触发器构成的100ms定时器电路，采用TR + 输入端触发，每按下一次SB，输出端Q便输出一个宽度为 100ms 的高电平信号。输出脉宽 T w 由 R 1 和 C决定， T w =0.69R 1 C。改变定时元件R 1 和C的大小，即可改变定时时间。

7．施密特触发器

施密特触发器具有滞后电压特性，即当输入电压上升到正向阈值电压U T+ 时，触发器翻转；当输入电压下降到负向阈值电压U T− 时，触发器再次翻转。滞后电压ΔU T =U T+ －U T− 。

施密特触发器的特点是，可将缓慢变化的电压信号转变为边沿陡峭的矩形脉冲。

8．施密特触发器的应用

施密特触发器常用于脉冲整形、电压幅度鉴别、模/数转换、多谐振荡器以及接口电路等。

施密特触发器在其中起整形作用。光线的缓慢变化由光电三极管VT接收并转换为电信号，施密特触发器将缓慢变化的电信号整形成为边沿陡峭的脉冲信号输出。

无光照时，光电三极管 VT截止，施密特触发器输出端 U o =0。当有光照射到光电三极管VT时，VT导通，使施密特触发器输入端为“0”，其输出端U o =1。

计数器

计数器是数字系统中应用最多的时序电路。计数器是一个记忆装置，它能对输入的脉冲按一定的规则进行计数，并由输出端的不同状态予以表示。

无预置数输入端计数器的一般图形符号，CP为串行数据输入端，Q 1 ～Q n 为输出端。

有预置数输入端（并行数据输入端）计数器的一般图形符号，CP为串行数据输入端（计数输入端），P 1 ～P n 为并行数据输入端（预置数端），Q 1 ～Q n 为输出端。

计数器主要应用于计数、分频、定时、脉冲分配等电路。

1．计数

计数器可以构成加法计数器、减法计数器、加/减两用计数器等

8位二进制加法计数器电路，由两块4位集成计数器CC4520串行级联而成，计数信号由D 1 的CP端输入，计数结果由8位二进制码表示，最大计数值为2 8 −1=255。SB为清零按钮。

2．分频

译码器

译码器是一种组合电路，其功能是将一种数码转换成另一种数码。译码器的输出状态是其输入信号各种组合的结果，用以控制后续电路，或者驱动显示器实现数码的显示。译码器可分为显示译码器和数码译码器两大类。

1．显示译码器

显示译码器的特点是将输入信号译码后直接驱动显示器件显示出字符来。

A、B、C、D为4个BCD码输入端；a～g为7个输出端，分别控制7段数码管的7个笔画。当输入4位BCD码时，相应的输出端便会驱动7段数码管显示出该4位BCD码所代表的十进制数字。

CP为脉冲信号输入端，R为清零端；a～g为7个输出端。当CP端有脉冲信号输入时，电路便对其计数，并将计数结果通过7个输出端驱动7段数码管显示。

移位寄存器

移位寄存器是一种时序电路，它不仅可以寄存数据，而且还具有移位的功能，即移位寄存器里存储的数据，可以在时钟脉冲的作用下逐步右移或左移。移位寄存器是数字系统和电子计算机中的一个重要部件，在数据寄存、传送、延迟、串/并行数据转换或并/串行数据转换等方面应用广泛。

1．右移移位寄存器

串行数据从D端输入，在时钟脉冲CP的作用下逐步向右移位，经过4个CP周期后从 Q 4 端串行输出。Q 1 ～Q 4 为并行数据输出端。P 1 ～P 4 为并行数据输入端。

2．左移移位寄存器

串行数据从D端输入，在时钟脉冲CP的作用下逐步向左移位，经过4个CP周期后从 Q 1 端串行输出。Q 1 ～Q 4 为并行数据输出端。P 1 ～P 4 为并行数据输入端，

3 移位寄存器的应用

移位寄存器的主要作用是数据寄存移位、串/并行数据转换、并/串行数据转换和脉冲序列发生等。

彩灯控制器电路，采用了两块4位静态移位寄存器CC4035，其8个寄存单元连接成环形，8个输出端可控制8路彩灯。

彩灯的初始状态由预置数开关S 1 ～S 8 设置，开关闭合为“1”、断开为“0”。按下送数按钮SB时预置数进入移位寄存器，Q 1 ～Q 8 的输出等于P 1 ～P 8 的输入。松开SB后，移位寄存器各单元的数据便在时钟脉冲的作用下周而复始地向右移动，由Q 1 ～Q 8 控制的彩灯也就流动起来。非门 D 1 、D 2 等构成多谐振荡器，为移位寄存器提供时钟脉冲。调节电阻 R 11 可改变振荡频率，即调节了彩灯的流动速度。