CD4069芯片是在數(shù)字電路和單片機系統(tǒng)中常用的 六反相器，他的結(jié)構(gòu)比較簡單，一共有六路反相器，一共有16個引腳，主要的參數(shù)見下圖：

　　每一路反相器的的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖的右邊所示：

　　CD4069引腳圖與內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

　　1.4069線性放大原理

　　4069包括6個非門。每個非門除了可以進行非運算之外，還可以用來做線性放大。典型的非門線性放大電路如下圖所示。這樣的電路為什么具有線性放大的功能呢？

　　通常非門輸入電壓的高低是以電源電壓的一半為分界的，在于電源電壓一半的輸入信號視為高電位信號，反之為低電位信號。其實這只是粗略的說法，并不是非門工作狀態(tài)的真實情況。如果輸入電壓正好為電源電壓的二分之一，也就是不高也不低，那末輸出電壓該如何呢？當(dāng)非門輸入電壓為電源電壓的一半時。非門的輸出電壓也為電源電壓的一半。非門的輸入電壓在電源電壓的二分之一附近有一個區(qū)間，稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)換區(qū)：當(dāng)非門輸入電壓在電源電壓的一半附近產(chǎn)生微小的變化時，亦可引起輸出電壓在電源電壓的一半附近產(chǎn)生一定的變化。在這個區(qū)間內(nèi)，非門的輸出電壓與輸入電壓之間成線性放大的關(guān)系。下圖形象地表示出非門的線性放大性質(zhì)，水平軸上的線段AB就是輸入電壓的狀態(tài)轉(zhuǎn)換區(qū)。非門電路在狀態(tài)轉(zhuǎn)換區(qū)內(nèi)具有電壓放大功能，狀態(tài)轉(zhuǎn)換區(qū)又叫線性放大區(qū)。

　　如果電源電壓是3V，則輸入電壓在1.5 V附近，從1.4V～1.6V之間變化，則可引起輸出電壓的線性變化。輸出電壓的變化范圍在0V～3V之間。其變化幅度大于輸入電壓的變化。如果把輸入電壓的變化值記作△Vi，輸出電壓的變化值記作△Vo，則△Vo/△Vi為電壓放大倍數(shù)。一般地，一個非門的電壓放大倍數(shù)在20～30之間。

　　從上面的分析可知，只有輸入電壓在電源電壓的一半附近的線性放大區(qū)內(nèi)，非門才能正常地進行線性放大。怎樣才能將輸入端的電壓保持在電源電壓的一半呢？除了可以用兩個電阻組成分壓電路之外，通常是采用直流負反饋來實現(xiàn)的。電路中單阻Rf可將非門的輸入電壓鎖定在線性放大區(qū)的中點，也就是電源電壓的一半。電路中非門的輸入端與輸出端通過反饋電阻Rf相連，由于電阻Rf的直流負反饋作用，只要當(dāng)輸出端電壓偏離電源電壓的一半時，輸入端就會給輸出端一個糾正電壓，使得輸出端電壓向電源電壓的一半處偏移，直到輸出電壓和輸入電壓在該處達到動態(tài)平衡為止。也就是說由于負反饋電阻的存在，只有輸入端電壓保持在電源電壓的一半時。非門的狀態(tài)才能保持穩(wěn)定。

　　如圖的放大電路中，因為Rf除了提供直流負反饋之外，還有交流負反饋的功能，所以其阻值不能太小，一般在1M左右。為了使放大器對不同頻率的輸入信號進行均衡放大，電路接入了電阻Ri。該放大器的放大倍數(shù)與Ri和Rf有關(guān)。當(dāng)Rf/Ri的值小于20的情況下，可以近似地認為該電路的放大倍數(shù)為Rf/Ri。例如當(dāng)Rf為1M，Ri為‘100k，放大倍數(shù)則為1000/100=10。電容Ci的作用是隔離直流，傳輸交流信號。

　　2．聲音燈光顯示實驗過程：

　　①按電路圖組裝作品。

　　②電路組裝成功，接通電源，當(dāng)周圍環(huán)境有聲響時，可以看到發(fā)光二極管LED隨著聲音閃亮。

　　實驗分析與總結(jié)：

　　本電路是一個音頻放大電路，它除了可以指示聲音之外還可用于話筒的前級放大。該電路的放大倍數(shù)由3個非門放大電路所決定。

　　非門1的放大倍數(shù)為1000/47，約為20c，非門2、3的放大倍數(shù)為25c，整個音頻放大器的放大倍數(shù)為20×25×25，約為1500倍。

　　電阻R2和電容C1決定音頻放大器的頻率特性，其最低頻率為1/2丌R2×C1（Hz）。如下圖電路的參數(shù)，該頻率為1000000/（2×3．14×47k×O．47）一150（Hz）。

　　電路中二極管D不可缺少；通過實驗可知。如果不用這個二極管，當(dāng)有聲音時，發(fā)光二極管也不會亮。這是因為電容C2的作用是阻擋直流電，通過交流電；而發(fā)光二極管可通過直流電，阻擋交流電。從非門輸出的聲音放大信號是脈動直流電，里面既有交流成分也有直流成分。但直流成分被電容C2阻擋，交流成分被二極管阻擋，所以電路中沒有電流通過。加上二極管D后。通過電容C2的交流電可輪流通過二極管D和發(fā)光二極管。從另一個角度說，這個電路是倍壓整流電路。

　　3、拓展實驗：

　　用喇叭、壓電陶瓷片做麥克風(fēng)的音頻放大電路怎樣用動圈喇叭、壓電陶瓷片替代上面電路中的駐極體MIC呢？如果簡單地把喇叭取代原來MIC的位置，并取消偏置電阻R1，這樣的電路也是可以工作的。但通過使用就會發(fā)現(xiàn)，這樣的音頻放大電路效果較差。從顯示聲音的燈光就可以看出，其靈敏度較差。這是因為上述放大器的非門輸入端電位等于電源電壓的一半；如果麥克風(fēng)輸入的音頻信號的電壓均值也為電源電壓的一半，則放大器的靈敏度和保真性比較高。但是把動圈喇叭、壓電陶瓷片一端接地，則電路中電容C1兩端電壓不相等，會導(dǎo)致放大器工作不正常。怎樣改善這一狀況呢？上圖、下圖的電路可以有效地解決這一問題。

　　在電路中替代MIC的動圈喇叭、壓電陶瓷片原來接地的一端接在了一個非門的輸出端。由于這個非門的輸入端與輸出端有一個10k的負反饋電阻，使得該非門的輸出端對交流信號來說，阻抗很小，可以視為接地；而它的直流電位則正好是電源電壓的一半。經(jīng)過實驗對比，該電路可以得到滿意的效果。

4、CD4069雙聲道放大器

　　利用數(shù)字集成電路TC4069UB（六反相器）、三只普通晶體管制作了一款雙聲道線路放大器。該集成電路內(nèi)部有P型、N型兩只場效管，若在反相器的輸出端與輸入端間增添一只負反饋偏置電阻，可將反相器工作點Q偏置在線性放大區(qū)，兩只場效管均工作于放大區(qū)。雖然此放大區(qū)較窄，線性程度略差，但輸入阻抗高，噪聲小、功耗低，電壓增益高，是一些常見電路無法比擬的。

　工作原理

　　輸入信號經(jīng)C’R’加到反相器輸入端，R’是反相器輸入電阻。經(jīng)過三級反相器放大后的信號，經(jīng)V’射極輸出。V’射極電阻值較大，主要提高V’的輸入阻抗，減少對前級反相器的影響。C3除將反相器輸出信號耦合到V’的基極外，還將反相器與V’的直流通路隔離。為了使電路穩(wěn)定工作，除了在三級反相器的輸出與輸入之間用R2產(chǎn)生負反饋之外，還在末級反相器的輸出與輸入之間（③腳與⑤腳間）接C2，使電路對高頻信號有更強的負反饋作用。

　　穩(wěn)壓電源由V3、DW、R9組成簡單的串聯(lián)穩(wěn)壓電路。

　元件選擇元件

　　無特別要求，印制板上最好采用14腳插座，以免焊接時損壞TC4069UB。V1、V2、V3 β值應(yīng)》50，可用任何型號的NPN型晶體管，L、R聲道的元件盡量參數(shù)一致。只要元件選取合理，無錯，漏焊，無需調(diào)試，就可以正常使用。