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作者：黄洁著

出版社：电子工业出版社

出版时间：2011-04-01

书籍编号：30466517

ISBN：9787121130618

正文语种：中文

字数：64594

版次：1

所属分类：教材教辅-职业技术

版权信息

书名：数字电子技术应用基础

作者：黄洁

ISBN：9787121130618

版权所有 · 侵权必究

前言

数字电子技术课程的突出特点是理论与实际应用并重，要求理论联系实际，强调技术应用。针对这一特征，本教材的编写者从高职教育的目标入手，忠实贯彻高职院校“以学生为本位，以就业为导向”的指导思想，对数字电子技术课程的内容选材、教法、学法、实验实训建设和课堂教学方式做了深入细致的研究与论证。在教材编写上，将课程内容划分为8个模块，通过8个任务的引领，将知识点融入其中，由浅入深，层层展开，完成任务导向的教学目标。

本教材有如下特点。

（1）教材结构“模块化”。一个模块一个知识点，重点突出，主题鲜明。

（2）教材内容“任务式”。教材内容由若干个任务引出，以任务为支撑，引导学生进行相关的知识积累，寻求解决问题、完成任务的方法，注重“方法论”的教学思想。

（3）合理控制教学成本。本教材在设置任务时，对每一个任务制作的成本都做出了估算，严格控制教学成本，以得到教学双方的认可，真正达到训练、培养学生技能的目的。

（4）教材内容直观。本教材广泛使用图表归纳法，用简洁的图表归纳整理，以解决日益庞大的知识内容与学时偏少的矛盾。同时，该书图文并茂、直观清晰、便于自学，文字表达简洁明了、明快易懂。

（5）练习题体现了理论对实践技能的指导。本教材对于每个模块的练习题，力求体现理论对实践技能的指导，引导学生去探索、实践、领悟和创新。

本教材以若干项目为支撑，实现相应的教学任务和目标，培养学生对应的实践技能，具体项目内容如下表所示。

武汉职业技术学院黄洁担任本教材主编，对本书的编写思想与大纲进行了总体策划，指导全书的编写，对全书进行统稿，并编写了模块4、模块5和模块6，武汉职业技术学院彭芬、夏光蔚任副主编，其中彭芬编写了模块1、模块2和模块3，夏光蔚编写了模块7和模块8。

由于时间紧迫和编者水平有限，书中的错误和不妥在所难免，敬请读者批评指正。

编者

2011.2

模块1 数字电路逻辑控制表示

本模块从制作裁判器判决电路入手，首先让读者对数字信号有一个感性的认识，然后介绍数字信号的基本概念、数字信号所用的数制、数字逻辑函数的表示方法及逻辑函数的化简方法。

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任务 裁判器判决电路

1.任务目的

通过简单的三人表决电路的设计与制作，理解数字逻辑函数的表示，掌握逻辑函数的化简方法，了解简单数字电路芯片，为以后的学习打下基础。

2.任务要求

一名主裁判和两名副裁判对运动员的动作是否正确进行裁决，只有主裁判和至少一名副裁判认为动作正确时，才能确定运动员动作正确。用数字电路实现。

3.任务实现

（1）任务分析

根据任务要求，裁判的意见（即单个裁判认为动作是否正确）对整个电路来说是输入信号，可以用按键的状态来表示，三个裁判对应三个按键（A、B、C，其中A键代表主裁判的意见，B、C分别代表两名副裁判的意见），如不按下按键则表示该裁判认为动作不正确，按下按键表示该裁判认为动作正确；最终运动员动作是否正确对整个电路来说是输出信号，可以用一个指示灯（如发光二极管VD）来指示，如灯亮则说明运动员动作正确，不亮则说明动作不正确。

（2）任务实现

假设输入电路中，每个按键采用按下为高电平1、不按下为低电平0的方案；输出电路采用输出高电平时灯亮、输出低电平时灯不亮的方案。

表1.1 真值表

这样就可得到：输入信号部分，单个裁判认为动作正确就输入高电平1，认为不正确就输入低电平0；输出信号部分，最终动作正确输出高电平1，动作不正确就输出低电平0。设A、B、C为输入，Y为输出，则可以得到符合任务要求的输入、输出关系表，即真值表如表1.1所示。

小知识

1.数字信号：数字信号在时间上和数量上是离散的，常用数字“0”和“1”来表示。这里的0和1表达两种不同的状态，如本任务中的按键按下还是不按下，灯亮或者不亮。

2.数字逻辑函数的表示方法有真值表、逻辑函数表达式、逻辑图等。

由表1.1，可列出输出函数Y的表达式：。

经化简可得：。

由此可得到三人表决器（裁判器判决电路）的硬件电路如图1.1所示，电路包括由三个模拟开关按钮和三个电阻等所组成的数字信号输入电路、三个与非门组成的数字逻辑功能实现电路，以及由发光二极管和相应限流电阻组成的输出显示电路。

图1.1 三人表决器的硬件电路

小经验

进行数字电路制作时，选择的芯片尽可能做到种类少、数量少，因为一片数字逻辑门芯片上通常有几个相同功能的门电路。如本次任务中没有选用两个与门加一个或门，而是全部选用与非门，就是因为只需一片74LS00（四2输入与非门）芯片就可以实现，这样既可以节约成本，又可以使硬件电路简洁。

小提示

输入电路中所接电阻的阻值应小于所选用的 TTL 门的关门电阻 R_OFF（一般取 0.9kΩ）。这是为什么呢?请同学们带着问题在后面的内容中寻找答案。当然现在获取知识的途径很多，也不妨自己想办法寻找答案。

1.1 什么是数字电路

1.1.1 几个基本概念

1.模拟信号与数字信号

自然界中存在着许多物理量，其中有些物理量在时间上和数量上都具有连续变化的特点，如温度、湿度等。这种连续变化的物理量称为模拟量，表示模拟量的电信号则为模拟信号。

还有一些物理量在时间上和数量上是离散的，这一类物理量称为数字量，表示数字量的电信号则为数字信号。

2.模拟电路与数字电路

产生和处理模拟信号的电路称为模拟电路。

产生和处理数字信号的电路称为数字电路。数字电路中只有两种状态，如开与关、真与假、高与低等，这两种状态可分别用0（低电平）和1（高电平）来表示。现代数字电路一般为集成电路，集成电路具有体积小、质量轻、功耗低等优点。由集成电路组成的系统焊点少，从而使电路的可靠性得到很大的提高。

1.1.2 数制和二进制码

1.数制

按进位规则进行计数的体制称为进位计数制，简称数制。与数字电路应用有关的数制有十进制、二进制、八进制、十六进制等。

数制中采用数码的个数为该数制的基数，如十进制的基数为10，所用数码为0～9；二进制的基数为2，所用数码为0、1；八进制的基数为8，所用数码为0～7；十六进制的基数为16，所用数码为0～9、A、B、C、D、E、F。

每一种数制的不同位有不同的位权，分别为该数制的基数的幂，如十进制第i位的位权为10ⁱ；二进制第i位的位权为2ⁱ。数码与权的乘积称为加权系数。

每一个数制的数都可以按位权展开法来表示，即为各位加权系数之和，例如：

不同数制的数除了可以按照上面的用下标表示n进制来区分以外，还可以在数码后面加D来表示十进制数、加B来表示二进制数、加H来表示十六进制数。如195D=（195）₁₀；11101B=（11101）₂；F9H=（F9）₁₆。

2.不同数制之间的相互转换

（1）十进制与二进制之间的转换

① 十进制转换为二进制。这里只讲整数部分的转换，因为在实际应用中一般只用到整数部分的计算。

方法：除以2，取余数倒排。

【例1.1】 将（35）₁₀转换为二进制数。

解：

则（35）₁₀=（100011）₂。

小提示

在将十进制数的整数部分转换为二进制数的过程中，除以2一定要除到商为0为止，取余数时要将所得余数从下往上排。

② 二进制转换为十进制。

方法：按照位权展开即可。

【例1.2】 将二进制数11011010B转换为十进制数。

解：11011010B=1×2⁷+1×2⁶+0×2⁵+1×2⁴++1×2³+0×2²+1×2¹+0×2⁰

（2）二进制与八（十六）进制之间的转换

① 二进制转换为八（十六）进制

方法：3（4）位二进制数码构成1位八（十六）进制数。

（10010110101）₂=（2265）₈=（4B5）₁₆

② 八（十六）进制转换为二进制。

方法：1位八（十六）进制数变成3（4）位二进制数。

（527）₈=（101010111）₂

A8H=10101000B

3.二进制码

二进制数码不仅可以表示数值的大小，还可以表示特定的信息。把十进制数码、字母、符号等信息采用一定的编码方法，用二进制数码来表示，称为二进制代码，即二进制码。常用的二进制码有BCD码和ASCII码。

（1）BCD码

BCD码是用4位二进制数来表示1位十进制数码（0～9）。BCD码分有权码和无权码两大类，有权码的每一位都有固定权值，如8421BCD码各位权值由高到低分别为8、4、2、1；无权码的每一位都没有固定权值，如格雷码，其特点是相邻两个码之间只有一个码元不同。常用的BCD码如表1.2所示。

表1.2 常用的BCD码

（2）ASCII码

ASCII码（American Standard Cord for Information Interechange）是美国信息交换标准代码，采用7位二进制编码，可以用来表示2⁷（即128）个字符。

1.2 逻辑代数基础

1.2.1 基本逻辑函数及运算

1.与运算

图1.2所示是一个具有与逻辑功能的电路，它是由A、B两个开关，灯Z及电源组成的串联电路。分析电路可得，只有开关A、B都闭合时，灯Z才会亮；否则，灯Z就不亮。如果用1表示开关A、B闭合，用0表示开关A、B断开；用1表示灯Z亮，用0表示灯Z灭。则开关（条件）和灯（结果）之间的逻辑关系可用表1.3来描述，即与逻辑真值表。

图1.2 与逻辑电路

表1.3 与逻辑真值表

与逻辑的含义：当决定某一事件结果的所有条件都同时具备时，结果才会发生。这种条件与结果间的因果关系称为“与逻辑”。

图1.3 与门逻辑符号

能实现与运算的基本单元电路叫与门，其逻辑符号如图1.3所示。

逻辑函数Z与逻辑变量A、B的与运算表达式（亦称逻辑函数表达式）为

式中，“•”为逻辑与运算符，又称逻辑乘，可以省略。

2.或运算

图1.4所示是一个具有或逻辑功能的电路。分析电路可知，只要开关A、B之一闭合时，灯Z就会亮；否则，灯Z就不亮。若A、B、Z的0、1定义同前述，则可得其真值表如表1.4所示。

图1.4 或逻辑电路

表1.4 或逻辑真值表

图1.5 或门逻辑符号

或逻辑的含义：当决定某一事件结果的几个条件中只要有一个条件具备，结果就会发生。这种因果关系称为“或逻辑”。

能实现或运算的基本单元电路叫或门，其逻辑符号如图1.5所示。

逻辑函数Z与逻辑变量A、B的或运算表达式为

式中，“+”为逻辑或运算符，又称逻辑加。

3.非运算

图1.6所示是一个具有非逻辑功能的电路，分析电路可知，开关A闭合时，灯Z灭；否则，灯Z就亮。若A、Z的0、1含义如前述，则其真值表如表1.5所示。

图1.6 非逻辑电路

表1.5 非逻辑真值表

非逻辑的含义：当决定某一事件结果的条件不具备时，结果才会发生。这种条件与结果间的因果关系称为“非逻辑”。

能实现非运算的基本单元电路叫非门，其逻辑符号如图1.7所示。

逻辑函数Z与逻辑变量A的非运算表达式（亦称逻辑函数表达式）为

式中，字母A上方的“-”为逻辑非运算符。

4.复合逻辑运算

复合逻辑函数是由两种或两种以上的基本逻辑函数组合而成的函数。如与非逻辑函数是由与逻辑和非逻辑这两种基本逻辑函数组合而成的，，如图1.8所示。

图1.7 非门逻辑符号

图1.8 由与逻辑和非逻辑组合而成的与非逻辑

1.2.2 逻辑函数及其表示法

1.逻辑函数

决定事件结果的因素为逻辑自变量，而事件的结果为逻辑因变量，表达逻辑因变量与逻辑自变量之间的函数关系称为逻辑函数。

2.逻辑函数的表示方法

逻辑函数通常可用逻辑函数表达式、真值表、逻辑图和卡诺图四种方式来表示。它们之间存在对应关系，可以相互转换。

（1）逻辑函数表达式

逻辑函数表达式是由逻辑变量和逻辑运算符号连接起来所构成的式子，它是实际逻辑问题的一种抽象表达。例如，。

（2）真值表

真值表是描述逻辑函数各个输入变量（逻辑自变量）的取值组合与输出逻辑函数取值之间对应关系的表格。将某个逻辑函数输入变量的全部取值组合和对应的输出函数值一一对应列成表，就可得到该逻辑函数的真值表。

用真值表表示逻辑函数的方法很直观，能直接看出逻辑函数值与变量取值之间的关系。

小提示

列真值表时，一般输入变量取值组合按n位二进制数递增的方式依次顺序列出。

【例1.3】 列出函数的真值表。

解：函数Z有A、B、C三个输入变量，有2³=8种输入组合，分别将这8种输入组合代入函数表达式，可求得相应的函数值。其真值表如表1.6所示。

表1.6 函数的真值表

（3）逻辑图

逻辑图是用基本逻辑门和复合逻辑门的逻辑符号组成的对应于某一逻辑功能的电路图。例如，逻辑函数的逻辑图如图1.9所示。

图1.9 逻辑函数Z的逻辑图

卡诺图将在后面的章节中讲解。逻辑函数的四种表示方法之间可以相互转换，它们是从不同的方面来表示逻辑函数。具体应用时可灵活选择适当的方法。

1.3 逻辑代数的基本定律和规则

1.3.1 逻辑代数的基本定律

1.逻辑代数的公理

逻辑代数的公理如表1.7所示。

表1.7 逻辑函数的公理

2.逻辑代数的基本定律

逻辑代数的基本定律如表1.8所示。

表1.8 逻辑代数的基本定律

1.3.2 逻辑代数的基本规则

1.代入规则

在任何一个逻辑等式中，如将等式两边出现的某变量同时用一个函数来代替，则等式依然成立。

例如，摩根定律公式中将变量“B”用“BC”代替，等式仍成立，即有。

小提示

代入规则可以扩大所有基本公式的应用范围。所以掌握好代入规则对学习大有帮助。

2.反演规则

对于任何一个逻辑函数Z，如将其中所有的“•”改为“+”、“+”改为“•”，将“1”改为“0”、“0”改为“1”，原变量改为反变量、反变量改为原变量，则所得到的逻辑函数为原逻辑函数的反函数。

如，则。利用反演规则时，应注意以下两点：

① 注意运算符号的运算顺序：先括号，再逻辑乘，最后逻辑加。

② 原变量变反变量、反变量变原变量只对单个变量有效。

如，由反演规则可得。

小提示

反演规则主要用于快速求得逻辑函数的反函数。

3.对偶规则

对于任何一个逻辑函数Z，如将其中所有的“•”改为“+”、“+”改为“•”，将“1”改为“0”、“0”改为“1”，则得到的函数Z′为原函数的对偶函数。

如果两个逻辑表达式相等，那么它们各自的对偶式也必然相等。例如Z₁=A·（B+C），Z₂ =AB+AC，Z₁=Z₂。由对偶规则可得，则，即A+BC=（A+B）·（A+C）。由此可知，对偶规则使得公式得以扩展。

1.4 逻辑函数化简

1.逻辑函数的变换

同一个逻辑函数可以有多种表达形式：与-或式、或-与式、与非-与非式、或非-或非式、与或非式等。它们之间可以相互转换。

例如，函数的表达式可以写成

小经验

实际应用过程中最常用的逻辑表达式是与或式。

2.逻辑函数化简的意义与标准

从上面的叙述可知：一个特定的逻辑问题，对应的真值表是唯一的，但表达形式却是多样的，由此对应的电路也是多种多样的。实际应用中，往往希望逻辑函数有比较简单的形式，通过电路去实现。逻辑函数的化简，就是通过化简，使逻辑表达式变得简单，这样实际电路简单、可靠性增强，节约了成本，硬件调试也相对容易。

最简与-或表达式的标准：

① 与-或表达式中乘积项（与项）的个数最少；

② 每一个乘积项中包含的变量数最少。

3.逻辑函数的公式化简法

公式化简法是运用逻辑代数的公理和基本定律，得到最简逻辑表达式的一种方法。

（1）并项法

利用将两项合并成一项，如

（2）吸收法

利用A+AB=A、，将多余项吸收，如

（3）消去法

利用，消去多余因子，如

（4）配项法

利用和A=A+A，使一项变成两项，从而为某一项配上所缺的变量，然后再与其他项合并进行化简，如

4.逻辑函数的卡诺图化简法

（1）最小项

对于一个n变量的逻辑函数，若有一个乘积项，它包含了函数的全部变量，每一个变量只以原变量或反变量的形式出现，且仅出现一次，则这个乘积项就为该函数的最小项。

例如，对于三变量逻辑函数F=f（A、B、C），ABC、等即为该函数的最小项，AC+B、等就不是该函数的最小项。

为了书写方便，通常用符号m_i来表示最小项，下标i的确定方法是：把最小项中的原变量记为1，反变量记为0，按顺序排列成二进制数，与二进制数相对应的十进制数，即为该最小项的下标i。如三变量逻辑函数的最小项，也可写成m₅。

最小项具有如下性质：

① 任一最小项只有对应的一组取值组合使其值为1，而其他的取值组合均使其值为0；

② 对同一变量取值组合，任意两个最小项的乘积恒为0；

③ 对任一变量取值组合，全部最小项之和必为1。

（2）最小项表达式

把逻辑函数表示成最小项之和的形式称为函数的最小项表达式（标准的与或式）。每个逻辑函数都可以变换成最小项表达式。逻辑函数变换成最小项表达式的方法是：

如果一个逻辑函数以逻辑表达式的形式出现，则可以先将其变换成与或式（已经为与或式这一步可免），再利用配因子的方法将其化成最小项表达式。

【例1.4】 写出逻辑函数的最小项表达式。

如果一个逻辑函数以真值表的形式出现，则可以把所有使逻辑函数输出变量为1的输入变量取值组合对应的最小项写出，然后相加即可。

【例1.5】 已知逻辑函数Y（A、B、C）的真值表，写出其最小项表达式。

（3）卡诺图

卡诺图是把真值表中的输入变量分成两组分别排在行和列中而构成的二维方格图。如图1.10、图1.11、图1.12所示，分别为二变量、三变量和四变量的卡诺图。方格图中的每一个小方格代表逻辑函数的一个最小项，n变量逻辑函数的卡诺图有2ⁿ个小方格。

图1.10 二变量卡诺图

图1.11 三变量卡诺图

图1.12 四变量卡诺图

小提示

卡诺图是真值表的图形表示法，与真值表有一一对应的关系。

卡诺图的特点：

① 卡诺图中输入变量取值组合按照循环码（任意两个相邻代码之间只有一个码元不同）规律排列，这样相邻两小格的最小项只有一个变量不同；

② 在卡诺图几何相邻位置和对称位置上的两个最小项具有逻辑相邻性，卡诺图化简逻辑函数就是利用了某些最小项的逻辑相邻性进行化简的。

最小项的逻辑相邻性是指两个最小项仅有一个变量因子不同。见图1.12m₀和m₁在几何位置上是相邻的，它们具有逻辑相邻性；m₀和m₈处于对称位置，它们也具有逻辑相邻性。

小提示

卡诺图中在几何相邻位置上的两个最小项逻辑相邻容易被大家接受，但对称位置上的两个最小项逻辑相邻容易被忽略，特别是卡诺图的上下底、左右边、四角等对称位置上的最小项都是逻辑相邻的。

（4）卡诺图法化简逻辑函数

① 利用卡诺图化简逻辑函数的步骤。

将逻辑函数写成最小项表达式；

按最小项表达式填卡诺图，凡式中出现的最小项，在其对应的小方格内填 1，其余方格中填0（或什么都不填，视为0）；

利用最小项的逻辑相邻性，将2ⁿ个逻辑相邻的最小项画成一个包围圈，每一个包围圈内的最小项合并成一个与项；

将所有包围圈对应的与项相加即可。

② 画包围圈的原则。

包围圈内的方格数必定是2ⁿ个，n可为0、1、2、3等；包围圈内的方格数要尽可能多，包围圈的数量尽可能少；

同一个方格可以被不同的包围圈重复包围，但新增包围圈中至少有一个新方格，否则该包围圈就是多余的；

所有1方格都必须被圈过。

③ 合并最小项的规则：2ⁿ个逻辑相邻的最小项画成一个包围圈，可合并成一个与项，该与项可消去n个变量。包围圈越大，消去的变量数就越多，逻辑函数就越简单。

【例1.6】 用卡诺图化简逻辑函数。

解：将逻辑函数化成最小项表达式：

按最小项表达式填卡诺图，如图1.13（a）所示。按画包围圈的原则画出包围圈，如图1.13（b）所示。

图1.13 卡诺图

按合并最小项的原则写出各包围圈对应的与项，得到最简与或式F（A、B、C、D）=。

（5）具有约束项的逻辑函数的卡诺图化简法

在实际的逻辑问题中，有时会遇到这样的情况：某一具体逻辑函数，其变量的某些取值组合是不会或不允许出现的。这样的取值组合所对应的最小项称为约束项。如后面章节中将要学到的七段数码显示译码电路的输入为8421BCD码，则其变量的6个取值组合（1010～1111）是不会出现的，那么它们所对应的最小项即为约束项。由于约束项所对应的取值组合不会出现，所以约束项本身恒为 0。一个函数所有约束项之和恒等于 0 的条件称为约束条件。如上面提到的8421BCD码的约束条件为∑d（10，11，12，13，14，15）=0。

在化简过程中，具有约束项的逻辑函数的化简与普通逻辑函数化简的区别在于约束项的处理。一般把约束项在卡诺图中所对应的方格用“×”表示；在化简时，既可以将其视为“1”，也可以将其视为“0”，视具体情况而定，原则上能有效利用约束项使逻辑表达式化简成最简式。

【例1.7】 用卡诺图化简具有约束项的逻辑函数

F（A、B、C、D）=∑m（4，6，7，10，12，15）+∑d（0，1，2，5，8）

解：画出函数的卡诺图如图1.14（a）所示。画出包围圈，如图1.14（b）所示。

写出表达式：。

图1.14 卡诺图

阶段小结

本模块从任务入手，介绍了数字电路的基本概念、基本逻辑函数的基本知识、逻辑函数的表示方法及逻辑函数的化简方法。

本模块重点内容如下：

1.数字电路概念；

2.逻辑函数的表示法；

3.逻辑代数的基本定律和规则；

4.逻辑函数的化简。

习题1

1.用卡诺图化简下列逻辑函数。

（1）

（2）

（3）Y（A、B、C、D）=∑m（0，4，6，8，12，14）

（4）Y（A、B、C、D）=∑m（1，3，7，12，13，14，15）+∑d（9，10，11）

（5）Y（A、B、C、D）=∑m（0，1，2，3，6，8，9），且AB+AC=0

2.根据表1.9所示的真值表，写出逻辑函数表达式。化简逻辑函数，并画出逻辑图（用与非门实现）。

表1.9 真值表

模块2 逻辑门电路

本模块从制作声音响度显示电路入手，让读者初步了解集成逻辑门的应用，然后再深入学习各种门电路的逻辑功能，了解TTL和CMOS集成门电路的外特性、技术参数和使用注意事项，以及TTL和CMOS电路的接口，为以后数字系统中逻辑门电路的应用打下基础。

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任务 声音响度显示电路

1.任务目的

通过对声音响度显示电路的设计与制作，掌握集成逻辑门电路的逻辑功能和主要技术参数，同时巩固电类专业前续课程电路和模拟电子等中有关电源和集成功放的知识，为以后的实际应用打下基础。

2.任务要求

要求能实现对不同的声音响度进行识别，并且对所识别的声音响度用适当的方式显示出来。

3.任务实现

（1）任务分析

根据任务要求，首先要有拾音装置，其次还需要对检测到的声音信号进行响度识别，最后还要显示声音响度。因为电路工作时都需要电源供电，所以根据以上分析，声音响度显示电路可以由以下三部分组成：声音检拾与放大电路，声音响度识别与显示电路，供电电路。由此可得出其原理框图如图2.1所示。

（2）任务实现

① 声音检拾放大电路。该电路实现对声音信号的检拾与放大。声音的检拾可以用压电陶瓷片HTD来完成，它可以检拾声音信号并且转换为电信号，但此时电信号比较弱，还需要对其进行功率放大，这里采用音频功放芯片LM386来实现，对应电路如图2.2所示。HTD检拾到的声音越响，LM386输出的电信号（5脚上的信号）就越大。

图2.1 声音响度显示电路的原理框图

图2.2 声音检拾与放大电路

小知识

声音响度是指人耳对声音强弱的主观感觉。响度和声波振动的幅度有关。一般来说，声波振动幅度越大则响度也越大。

② 声音响度识别与显示电路。声音响度识别与显示电路如图2.3所示。

图2.3 声音响度识别与显示电路

前一级电路的输出，经过R₁～R₆分压作为6个非门的输入信号。6个非门的输入信号依次降低，也就是使6个非门状态翻转所需的前一级的输出信号依次升高，6个串联分压电阻和6个对应的非门组成了声音响度识别电路。无声音时，6个非门均输入低电平，输出高电平；声音响度低时，能使状态翻转的非门数量就少；声音响度高时，能使状态翻转的非门数量就多。在每一个非门的输出端接一个发光二极管来指示非门状态的翻转情况，即组成了显示电路。

小知识

CD4069是CMOS集成门电路6反相器。

CMOS集成逻辑门电路是指互补金属-氧化物-半导体场效应管门电路。

CMOS门电路有一个固定的阈值电平，对于信号脉冲中低于阀值电平的部分，门电路输入端不予响应。

③ 供电电路。220V交流电压经变压器降压、VD₁～VD₄桥式整流和C₁滤波后得到5～12V直流电压，该电压作为声音检测放大电路和声音响度识别与显示电路的工作电压。

由此可得到声音响度显示电路如图2.4所示，此电路适用于娱乐中测量掌声、喊叫声的响度，也可用于家庭音响系统，作为音响电平指示器等。

图2.4 声音响度显示电路

2.1 基本逻辑门电路

2.1.1 分立元件门电路

1.二极管与门电路

二极管与门电路如图2.5所示。

当输入端A与B均为高电平（假设为+3V）时，

....