Loogiset sirut. Osa 6

artikkelin edelliset osat pidettiin loogisten elementtien 2I-NOT yksinkertaisimpina laitteina. Tämä on itse värähtelevä monivibraattori ja yksi laukaus. Katsotaan, mitä niiden perusteella voidaan luoda.

Kutakin näistä laitteista voidaan käyttää erilaisissa malleissa vaaditun keston isäntäoskillaattoreina ja pulssinmuokkaimina. Koska artikkeli on tarkoitettu vain ohjeeksi, ei minkään erityisen monimutkaisen piirin kuvausta, rajoitumme muutamiin yksinkertaisiin laitteisiin, jotka käyttävät yllä olevia järjestelmiä.

Yksinkertaiset monivibraattoripiirit

Monivibraattori on melko monipuolinen laite, joten sen käyttö on hyvin monipuolista. Artikkelin neljännessä osassa esitettiin kolmeen loogiseen elementtiin perustuva monivibraattoripiiri. Jotta tätä osaa ei etsiä, piiri esitetään jälleen kuvassa 1.

Värähtelytaajuus kaaviossa ilmoitetuilla nimellisarvoilla on noin 1 Hz. Täydentämällä tällaista multivibraattoria LED-merkkivalolla saat yksinkertaisen valopulssigeneraattorin. Jos transistori otetaan riittävän voimakkaasti, esimerkiksi KT972, on täysin mahdollista tehdä pieni seppele pienelle joulupuulle. Kytkemällä DEM-4m-puhelinkapseli LED-merkkivalon sijasta, kuulet napsahduksia vaihdettaessa monivibraattoria. Tällaista laitetta voidaan käyttää metronomina oppiessaan soittamaan soittimia.

Kuva 1. Multivibraattori, jossa on kolme elementtiä.

Monivibraattoriin perustuen on erittäin helppo tehdä äänitaajuusgeneraattori. Tätä varten on välttämätöntä, että kondensaattori on 1 μF, ja käyttää vastusena R1 muuttuvan resistanssin arvoa 1,5 ... 2,2 KΩ. Tällainen generaattori ei tietenkään estä koko äänialuetta, mutta tietyissä rajoissa värähtelytaajuutta voidaan muuttaa. Jos tarvitset generaattoria, jolla on laajempi taajuusalue, tämä voidaan tehdä muuttamalla kondensaattorin kapasitanssia kytkimellä.

Ajoittainen äänigeneraattori

Esimerkiksi monivibraattorin käytöstä voimme palauttaa esiin piirin, joka lähettää ajoittaista äänisignaalia. Sen luomiseen tarvitaan jo kaksi multivibraattoria. Tässä kaaviossa kahden loogisen elementin monivibraattorit, joiden avulla voit koota tällaisen generaattorin vain yhdelle sirulle. Sen piiri on esitetty kuvassa 2.

Kuva 2. Jaksollinen piippausgeneraattori.

Elementtien DD1.3 ja DD1.4 generaattori tuottaa äänitaajuuden värähtelyjä, jotka toistetaan DEM-4m-puhelinkapselilla. Sen sijaan voit käyttää mitä tahansa, joiden käämitysvastus on noin 600 ohmia. Kaaviossa ilmoitetuilla luokilla C2 ja R2 äänitärähtelytaajuus on noin 1000 Hz. Mutta ääni kuuluu vain silloin, kun elementtien DD1.1 ja DD1.2 monivibraattorin ulostulossa 6 on korkea taso, joka antaa monivibraattorin toimia elementeissä DD1.3, DD1.4. Siinä tapauksessa, että toisen multivibraattorin ensimmäisen alhaisen tason lähtö pysähtyy, puhelinkapselista ei kuulu ääntä.

Äänigeneraattorin toiminnan tarkistamiseksi DD1.3-elementin kymmenes lähtö voidaan irrottaa DD1.2: n ulostulosta 6. Tässä tapauksessa jatkuvan äänisignaalin pitäisi kuulua (älä unohda, että jos logiikkaelementin tuloa ei ole kytketty mihinkään, sen tilaa pidetään korkeana).

Jos 10. nasta on kytketty yhteiseen johtoon, esimerkiksi johdinhyppyyn, puhelimen ääni loppuu. (Sama voidaan tehdä rikkomatta kymmenennen lähdön yhteyttä). Tämä kokemus viittaa siihen, että äänisignaali kuuluu vain, kun DD1.2-elementin lähtö 6 on korkea. Siten ensimmäinen multivibraattori kelloi toista. Samanlainen kaavio voidaan soveltaa esimerkiksi hälytyslaitteisiin.

Yleensä yhteiseen johtoon kytkettyä johdinhyppyä käytetään laajalti digitaalisten piirien tutkimuksessa ja korjaamisessa matalan tason signaalina. Voimme sanoa, että tämä on tyylilaji klassikko. Pelot tällaisen "polttamismenetelmän" käytöstä ovat täysin turhia. Lisäksi minkä tahansa sarjan digitaalisten mikropiirien tulojen lisäksi myös "ulostulot" voidaan "istuttaa" "maahan". Tämä vastaa avoimen lähdön transistoria tai loogista nollatasoa, matalaa.

Vastoin juuri sanottua, MIKROPIIRTEIDEN KYTKENTÄMINEN + 5 V: N KIRJUTUKSEEN ON TOTEUTTOMASTI MAHDOLLINEN: Jos lähtötransistori on tällä hetkellä auki (kaikki virtalähteen jännitteet syötetään avoimen lähtötransistorin kollektorin - emitteriosaan), mikrosiru ei toimi. Koska kaikki digitaaliset piirit eivät ole paikallaan, vaan tekevät jotain koko ajan, toimivat pulssitilassa, lähtötransistorin ei tarvitse avata pitkään.

Anturi radiolaitteiden korjaamiseksi

Loogisten elementtien 2I-NOT avulla voit luoda yksinkertaisen generaattorin radion virittämiseen ja korjaamiseen. Lähdössä on mahdollista saada äänitaajuuden (RF) värähtelyt ja RF: n moduloimat radiotaajuuden (RF) värähtelyt. Generaattoripiiri on esitetty kuvassa 3.

Kuva 3. Generaattori vastaanottimien tarkistamiseksi.

Elementteihin DD1.3 ja DD1.4 kootaan meille jo tuttu multivibraattori. Sen avulla syntyy äänitaajuuden värähtelyjä, joita käytetään vaihtosuuntaajan DD2.2 ja kondensaattorin C5 kautta liittimen XA1 kautta matalataajuisen vahvistimen testaamiseen.

Korkeataajuinen värähtelygeneraattori tehdään elementeille DD1.1 ja DD1.2. Tämä on myös tuttu multivibraattori, vain tässä ilmestyi uusi elementti - IC L1 on kytketty sarjaan kondensaattoreihin C1 ja C2. tämän generaattorin taajuus määritetään pääasiassa kelan L1 parametreilla ja sitä voidaan säätää pienessä määrin kondensaattorilla C1.

Elementtiin DD2.1 koottiin radiotaajuusekoitin, joka syötetään tuloon 1 ja tuloon 2, audioalueen taajuus asetetaan. Äänitaajuus seuraa tässä radiotaajuutta täsmälleen samalla tavalla kuin kuvion 2 jaksottaisessa äänisignaalipiirissä: DD2.1-elementin napaan 3 radiotaajuusjännite näkyy sillä hetkellä, kun DD1.4-elementin lähtötaso 11 on korkea.

Radiotaajuuden 3 ... 7 MHz saamiseksi L1-kela voidaan kelata kehykseen, jonka halkaisija on 8 mm. Aseta kelan sisäpuolelle sauvaosa magneettiantennista, joka on valmistettu ferriittilaatuisesta F600NM. Kela L1 sisältää 50 ... 60 kierrosta lankaa PEV-2 0,2 ​​... 0,3 mm. Koettimen muotoilu on mielivaltainen.

Virta on parempi käyttää anturigeneraattoria stabiloitu jännitelähdemutta voit galvaaninen akku.

Yksi tärinäsovellus

Yksinkertaisen tärinän yksinkertaisimpana sovelluksena voidaan kutsua valomerkkilaitetta. Sen perusteella voit luoda kohteen tennispallojen ampumiseen. Valomerkkilaitteen piiri on esitetty kuvassa 4.

Kuva 4. Merkkivalo.

Kohde itsessään voi olla melko suuri (pahvi tai vaneri), ja sen omena on metallilevy, jonka halkaisija on noin 80 mm. Kytkentäkaaviossa tämä on kosketin SF1. Kun osuu kohteen keskelle, koskettimet sulkeutuvat hyvin hetkeksi, joten polttimen välkkymistä ei ehkä huomaa. Tällaisen tilanteen estämiseksi käytetään tässä tapauksessa yksittäiskuvaa: Lyhyestä käynnistyspulssista polttimo sammuu vähintään sekunnin ajan. Tässä tapauksessa liipaisupulssi on pitkänomainen.

Jos haluat, että lamppu ei sammu, kun se osuu, vaan vilkkuu, sinun on käytettävä KT814-transistoria merkkipiirissä vaihtamalla kollektorin ja emitterin lähdöt. Tämän liitännän avulla voit jättää vastuksen transistorin kantapiiriin.

Yhden pulssin generaattorina yksittäiskuvaa käytetään usein digitaalitekniikan korjaamisessa testaamaan sekä yksittäisten mikropiirien että kokonaisten kaskadien suorituskyky.Tästä keskustellaan myöhemmin. Myöskään yksi kytkin tai, kuten sitä kutsutaan, analoginen taajuusmittari, ei voi tehdä ilman yhtä tärinää.

Yksinkertainen taajuusmittari

K155LA3-sirun neljään loogiseen elementtiin voit koota yksinkertaisen taajuusmittarin, jonka avulla voit mitata signaaleja taajuudella 20 ... 20 000 Hz. Minkä tahansa muotoisen signaalin, esimerkiksi sinimuotoisen, taajuuden mittaamiseksi se on muunnettava suorakulmaisiksi pulsseiksi. Tyypillisesti tämä muuntaminen suoritetaan käyttämällä Schmittin liipaisinta. Jos sanon niin, se muuntaa siniaaltoalueen “pulssit” lempeillä rintamilla suorakulmioiksi jyrkillä rintamilla ja rinteillä. Schmittin liipaisimessa on liipaisukynnys. Jos tulosignaali on tämän kynnyksen alapuolella, liipaisimen ulostulossa ei ole pulssisekvenssiä.

Tutustu Schmitt-liipaisimen työhön voi alkaa yksinkertaisella kokeilulla. Sen pidätyksen kaavio on esitetty kuvassa 5.

Kuva 5. Schmittin liipaisin ja kuvaajat hänen työstään.

Tulosignaalin simuloimiseksi käytetään galvaanisia paristoja GB1 ja GB2: muuttuvan vastuksen R1 liukusäätimen siirtäminen piirin yläasentoon simuloi sinusoidin positiivista puoliaalloa ja liikkuu alas negatiivisena.

Kokeen tulisi alkaa siitä, että kääntämällä muuttuvan vastuksen R1 moottoria asetetaan nollajännite siihen, säätämällä sitä luonnollisesti voltimetrillä. Tässä asennossa elementin DD1.1 lähtö on yksittäistila, korkea taso ja elementin DD1.2 lähtö on looginen nolla. Tämä on alkutila ilman signaalia.

Kytke voltimetri DD1.2-elementin ulostuloon. Kuten yllä on kirjoitettu, poistumalla näemme alhaisen tason. Jos nyt riittää kääntämään muuttuvan vastuksen liukusäädintä hitaasti kokonaan järjestelmän mukaan ja sitten alas pysähdykseen ja takaisin lähtössä DD1.2, laite näyttää elementin vaihtavan matalasta korkealle ja päinvastoin. Toisin sanoen lähtö DD1.2 sisältää suorakulmaisia ​​pulsseja, joilla on positiivinen napaisuus.

Tällaisen Schmitt-liipaisimen toiminta on havainnollistettu kuvion 5b kaaviolla. Siniaalto Schmitt-liipaisimen tulossa saadaan kiertämällä muuttuvaa vastusta. Sen amplitudi on jopa 3 V.

Niin kauan kuin positiivisen puoliaallon jännite ei ylitä kynnysarvoa (Uпор1), looginen nolla (alkutila) tallennetaan laitteen ulostuloon. Kun tulojännite kasvaa kiertämällä muuttuvaa vastusta hetkellä t1, tulojännite saavuttaa kynnysjännitteen (noin 1,7 V).

Molemmat elementit vaihtavat vastakkaiseen alkutilaan: laitteen (elementti DD1.2) ulostulossa on korkea jännite. Tulojännitteen lisääntyminen edelleen amplitudiarvoon (3V) asti ei johda muutokseen laitteen lähtötilassa.

Kierrä nyt muuttuva vastus vastakkaiseen suuntaan. Laite kytkeytyy alkuperäiseen tilaan, kun tulojännite laskee toiseen, alempaan, kynnysjännitteeseen Uпор2, kuten kaaviossa esitetään. Siten laitteen lähtö asetetaan jälleen loogiseen nollaan.

Eräs erityinen piirre Schmittin liipaisimelle on näiden kahden kynnysarvon esiintyminen. Ne aiheuttivat Schmittin liipaisimen hystereesiä. Hystereesisilmukan leveys asetetaan vastuksen R3 valitsemalla, vaikkakaan ei kovin suurissa rajoissa.

Muuttuvan vastuksen lisäkierros piiriä pitkin muodostaa siniaallon negatiivisen puoliaallon laitteen tulossa. Mikropiirin sisälle asennetut tulodiodit kuitenkin yksinkertaisesti ohjaavat tulosignaalin negatiivisen puoliaallon yhteiseen johtoon. Siksi negatiivinen signaali ei vaikuta laitteen toimintaan.

Kuva 6. Taajuusmittaripiiri.

Kuvio 6 esittää kaavion yksinkertaisesta taajuusmittarista, joka on tehty vain yhdelle K155LA3-sirulle. Elementteihin DD1.1 ja DD1.2 kootaan Schmitt-liipaisin, jonka laitteen ja toiminnan kanssa juuri tapasimme. Mikropiirin jäljellä olevia kahta elementtiä käytetään mittauspulssin muotoilijan rakentamiseen.Tosiasia, että suorakulmaisten pulssien kesto Schmitt-liipaisimen ulostulossa riippuu mitatun signaalin taajuudesta. Tässä muodossa mitä tahansa mitataan, mutta ei taajuutta.

Jo tunnetun Schmittin liipaisimeen lisättiin vielä muutama elementti. Tuloon on asennettu kondensaattori C1. Sen tehtävänä on ohittaa äänitaajuuden heilahtelut taajuusmittarin tulolla, koska taajuusmittari on suunniteltu toimimaan tällä alueella, ja estämään signaalin vakiokomponentin kulku.

Diodi VD1 on suunniteltu rajoittamaan positiivisen puoliaallon taso virtalähteen jännitetasoon, ja VD2 leikkaa tulosignaalin negatiiviset puoliaallot. Periaatteessa mikrosirun sisäinen suojadiodi pystyy melko selviytymään tästä tehtävästä, joten VD2: ta ei voida asentaa. Siksi tällaisen taajuusmittarin tulojännite on 3 ... 8 V: n sisällä. Laitteen herkkyyden lisäämiseksi tuloon voidaan asentaa vahvistin.

Schmitt-liipaisimen tulosignaalista generoimat positiivisen napaisuuden impulssit syötetään elementteihin DD1.3 ja DD1.4 tehdyn mittauspulssin muotoilijan tuloon.

Kun matala jännite ilmestyy elementin DD1.3 tuloon, se kytkeytyy yhtenäisyyteen. Siksi sen ja vastuksen R4 kautta varataan yksi kondensaattoreista C2 ... C4. Tässä tapauksessa DD1.4-elementin alemman tulon jännite kasvaa ja lopulta saavuttaa korkean tason. Mutta tästä huolimatta elementti DD1.4 pysyy loogisen yksikön tilassa, koska sen ylemmässä sisääntulossa (DD1.2 lähtö 6) Schmitt-liipaisimen ulostulosta on edelleen looginen nolla. Siksi mittauslaitteen PA1 läpi virtaa erittäin merkityksetön virta, laitteen nuoli käytännössä ei poikkea.

Loogisen yksikön esiintyminen Schmitt-liipaisimen ulostulossa muuttaa elementin DD1.4 loogisen nollan tilaan. Siksi vastuksien R5 ... R7 resistanssin rajoittama virta virtaa osoitinlaitteen PA1 läpi.

Sama yksikkö Schmitt-liipaisimen ulostulossa kytkee DD1.3-elementin nollatilaan. Tässä tapauksessa muotoilijan kondensaattori alkaa purkautua. Jännitteen pienentäminen siihen johtaa siihen, että elementti DD1.4 asetetaan jälleen loogisen yksikön tilaan, mikä lopettaa matalan tason pulssin muodostumisen. Mittauspulssin sijainti suhteessa mitattuun signaaliin on esitetty kuvassa 5d.

Kullakin mittausrajalla mittauspulssin kesto on vakio koko alueella, joten mikromittarin nuolen poikkeamakulma riippuu vain itse tämän mittauspulssin toistumisnopeudesta.

Eri taajuuksilla mittauspulssin kesto on erilainen. Korkeammille taajuuksille mittauspulssin tulisi olla lyhyt ja matalille taajuuksille vähän suuri. Siksi koko äänitaajuusalueen mittausten varmistamiseksi käytetään kolmea ajan asetuskondensaattoria C2 ... C4. Kondensaattorikapasiteetilla 0,2 μF, taajuudet 20 ... 200 Hz mitataan, 0,02 μF - 200 ... 2000 Hz, ja kapasitanssilla 2000 pF 2 ... 20 KHz.

Taajuusmittarin kalibrointi suoritetaan helpoimmin äänigeneraattorilla alkaen alimmasta taajuusalueesta. Tätä varten aseta tuloon signaali taajuudella 20 Hz ja merkitse nuolen sijainti asteikolla.

Sen jälkeen anna signaali taajuudella 200 Hz ja käännä vastus R5 asettaaksesi nuolen asteikon viimeiseen jakoon. Kun syötät taajuuksia 30, 40, 50 ... 190 Hz, merkitse nuolen sijainti asteikolla. Samoin viritys suoritetaan jäljellä olevilla alueilla. On mahdollista, että tarvitaan tarkempi valinta kondensaattoreita C3 ja C4 niin, että asteikon alku osuu 200 Hz: n merkkiin ensimmäisellä alueella.

Haluan lopettaa tämän artikkelin osan näiden yksinkertaisten rakenteiden kuvauksista. Seuraavassa osassa puhumme liipaisimista ja niiden perusteella laskurista. Ilman tätä tarina logiikkapiireistä olisi epätäydellinen.

Boris Aladyshkin

Artikkelin jatko: Loogiset sirut. Osa 7. Liipaisimet. RS - liipaisin

E-kirja -Aloittelijan opas AVR-mikrokontrollereihin