2022-10-19 12:25:21 0
# 图片内容详细描述 这是一本关于**机器人制作**的书籍内页展示，呈现的是第2篇"机器人制作的基础知识"中**第3章"电子电路与电子元器件"**的内容，页码为166-167。 --- ## 第166页内容 ### 3.1.7 反相器 反相器(inverter)也可以称为非门元件。 数字器件的输出原则上只有高电平和低电平两种状态，CMOS数字IC的低电平几乎为0V，高电平几乎等于电源电压。 非即反相的意思，如果输入为低电平那么输出为高电平；输入为高电平则输出为低电平。 当输出为高电平时，即输出几乎等于电源电压时，如图3.10(a)所示，输出端接上电阻器R即有电流I流出，而电流I大致等于Vcc/R；图3.10(b)中，若输出端为低电平，则电流的方向相反，电流I流入输出端。 **图3.10 CMOS数字IC的输出** - (a) 输出为高电平（显示"约为Vcc"，电流I方向） - (b) 输出为低电平（显示"约为零"，电流I方向） **图3.11 输出开关模型** - 显示3P开关，标注"高电平=Vcc，低电平=0V"，以及H、L端子 相应的电流输出模型可以用图3.11所示的3P开关电路形象地表示（也有相当于2P开关的开路漏电输出模型）。 另外，3P开关在上述模型中总是存在一个适用范围。同样也存在下面所说的模拟量性质的一面，甚至出现这样的错位：R越小而电流I越大。 ### ▶ 门限电压 在图3.12所示的实验电路中，如果调整VR，使CMOS芯片的输入电压V₁不断改变，我们会发现，输入电压存在某一电压分支点，当输入电压V₁处于该分支点两侧时，输出端的电压V₂分别呈现高、低电平两种状态。 我们将这一电压分支点称为门限电压。在CMOS芯片中，门限电压约为电源电压的一半。 实际上，输出电压V₂的状态并不像开关那样截然地切换为0V和电源电压两种状态，有一个中间变化区域，如图3.13所示。 由此可见，虽然说是数字IC，但在门限电压附近，我们可以认为其动作原理仍按照模拟放大的方式来实现，图中的倾斜段A相当于增益。 --- ## 第167页内容 ### 图3.12 反相器的实验电路 显示电路图，包含VR₁（1k电位器）、CMOS反相器、V₁输入端、V₂输出端，连接Vcc电源。 ### 图3.13 反相器的输入输出特性 显示S形特性曲线，标注： - 纵轴V₂ - 横轴V₁ - E/2点（门限电压） - Vcc - Δy、Δx - 增益A=Δy/Δx ### ▶ 反相器和OP放大器 如果利用OP放大器制作类似于CMOS反相器那样的电路，那么就构成了一个单一电源比较器，它的门限为电源电压的一半，而且如图3.14(a)所示，"-"输入端是反相器的输入端。 若在此电路基础上连接电阻器R₂和R₃，则成为单一电源反相放大器，如图3.14(b)所示。按照图3.14(c)在反相器上加上电阻器R₂和R₃，也可构成反相放大器。可见，虽然电子元器件分为数字和模拟两大类，但二者之间并没有严格的区别。 **图3.14 OP放大器和反相器** - (a) 用OP放大器制作的反相器（包含R₁电阻器和OP放大器） - (b) 反相放大器（包含R₁、R₂、R₃电阻器） - (c) 反相器制作的反相放大电路（标注"CMOS反相器"，包含R₂、R₃电阻器） 前面说过，OP放大器存在虚短路，而用反相器实现模拟动作的时候，可以认为输入电压就是门限电压，而且不变。 利用反相器实现模拟动作的时候，如果不采用74HCU04之类的无缓冲型IC芯片，那么电路的特性肯定不会呈线性，而会产生畸变。 --- ## 页面基本信息 - **左页页眉**：第2篇 机器人制作的基础知识 — 166 - **右页页眉**：第3章 电子电路与电子元器件 — 167 - **页面底部水印**：隐约可见反向印刷的文字（"3.1.7 反相器"等相关内容透印） - **右下角标识**："cruboy"（疑似用户标记） ## 主要技术要点总结 1. **反相器（非门）**：输入输出电平相反的器件 2. **3P开关模型**：用于表示CMOS数字IC的输出电流特性 3. **门限电压**：约为电源电压一半的临界转换点 4. **输入输出特性曲线**：S形曲线，中间有线性过渡区 5. **OP放大器与反相器的联系**：可用于制作比较器和反相放大器