Logikai chipek. 6. rész

az a cikk korábbi részei a 2I-NOT logikai elemek legegyszerűbb eszközének tekintették. Ez egy ön-oszcilláló multivibrátor és egy lövés. Lássuk, mit lehet ezek alapján létrehozni.

Ezen eszközök mindegyike különféle kivitelben használható, mint a szükséges időtartamú fő oszcillátorok és impulzus-alakítók. Tekintettel arra, hogy a cikk csak iránymutatásként szolgál, és nem az egyes összetett áramkörök leírását, néhány egyszerű eszközre korlátozódunk, a fenti sémákat használva.

Egyszerű multivibrator áramkörök

A multivibrátor meglehetősen univerzális eszköz, ezért használata nagyon változatos. A cikk negyedik részében egy három logikai elemre épülő multivibrator áramkört mutattam be. Annak érdekében, hogy ne keresse ezt a részt, az áramkört ismét az 1. ábra mutatja.

Az oszcillációs frekvencia az ábrán feltüntetett névleges értékeknél körülbelül 1 Hz lesz. Ha egy ilyen multivibrátort LED-es indikátorral egészít ki, akkor egyszerű fényimpulzus-generátort kaphat. Ha a tranzisztor kellően nagy teljesítményű, például a KT972, akkor nagyon kicsi koszorú készíthető egy kis karácsonyfa számára. Ha a LED helyett a DEM-4m telefonkapszulát csatlakoztatja, akkor kattintásokat hallhat, amikor a multivibrátort váltja. Egy ilyen eszköz metronómként is használható hangszerek lejátszásának megtanulásakor.

1. ábra. Multivibrator három elemmel.

A multivibratoron alapuló audio frekvenciagenerátor elkészítése nagyon egyszerű. Ehhez szükséges, hogy a kondenzátor 1 μF legyen, és 1,5 ... 2,2 KΩ változó ellenállást használjon R1 ellenállásként. Egy ilyen generátor természetesen nem blokkolja a teljes hangtartományt, de bizonyos határokon belül az oszcillációs frekvencia megváltoztatható. Ha szélesebb frekvenciatartományú generátorra van szüksége, ezt megteheti a kondenzátor kapacitásának kapcsolóval történő megváltoztatásával.

Időszakos hanggenerátor

Például a multivibrátor használatára visszahívhatunk egy olyan áramkört, amely szakaszos hangjelet bocsát ki. Hogy létrehozzon, már két multivibratorra lesz szükséged. Ebben a sémában a két logikai elem multivibrátorai, amelyek lehetővé teszik, hogy egy ilyen generátort egyetlen chipre szereljünk fel. Áramköre a 2. ábrán látható.

2. ábra: Időszakos sípszógenerátor.

A DD1.3 és DD1.4 elemek generátora olyan hangfrekvenciás rezgéseket generál, amelyeket a DEM-4m telefonkapszula reprodukál. Ehelyett bármilyen felhasználható, amelynek tekercselési ellenállása körülbelül 600 ohm. A diagramon feltüntetett C2 és R2 névleges besorolások mellett a hangerőzés frekvenciája körülbelül 1000 Hz. De a hang csak akkor lesz hallható, amikor a DD1.1 és DD1.2 elemek multivibrátorának 6. kimenetén magas szint van, amely lehetővé teszi a multivibrátor számára a DD1.3, DD1.4 elemek működését. Abban az esetben, ha a második multivibrátor alacsony szintjének kimenete leáll, a telefon kapszulájában nincs hang.

A hanggenerátor működésének ellenőrzése érdekében a DD1.3 elem 10. kimenete leválasztható a DD1.2 6. kimenetétől. Ebben az esetben folyamatos hangjelzésnek kell hangot adnia (ne felejtsük el, hogy ha a logikai elem bemenete sehol nincs csatlakoztatva, akkor annak állapotát magas szintnek kell tekinteni).

Ha a 10. érintkezőt egy közös vezetékhez, például egy huzal jumperhez csatlakoztatják, akkor a telefon hangja leáll. (Ugyanezt meg lehet tenni a tizedik kimenet kapcsolatának megszakítása nélkül). Ez a tapasztalat azt sugallja, hogy a hangjel csak akkor hallható, ha a DD1.2 elem 6. kimenete magas. Így az első multivibrátor a második órát figyeli. Hasonló séma alkalmazható például a riasztóberendezésekben is.

Általában véve egy közös vezetékhez csatlakoztatott huzalos áthidalót a digitális áramkörök tanulmányozásakor és javításánál széles körben használják alacsony szintű jelként. Elmondhatjuk, hogy ez a műfaj klasszikusa. Hiábavalók az ilyen „égési” módszer használatától. Ezenkívül nemcsak a bemenetek, hanem bármely sorozat digitális mikroáramköreinek kimenetei is „ültethetők” a földre. Ez egyenértékű nyitott kimeneti tranzisztorral vagy logikai nulla, alacsony szinttel.

A korábban mondottakkal ellentétben TELJESEN NEM LEHETSÉGES A MIKROKÖRÖK CSATLAKOZTATÁSA A + 5 V KÖRNYEZETHEZ: Ha ebben az időben a kimeneti tranzisztor nyitva van (az áramellátás minden feszültsége a nyitott kimeneti tranzisztor kollektor-emitter szakaszára kerül), akkor a mikroáramlat meghibásodik. Tekintettel arra, hogy az összes digitális áramkör nem áll meg, hanem folyamatosan csinál valamit, impulzusos üzemmódban működik, a kimeneti tranzisztornak nem kell hosszú ideig kinyílnia.

Szonda a rádióberendezések javításához

A 2I-NOT logikai elemek használatával létrehozhat egy egyszerű generátort a rádiók hangolására és javítására. A kimenetnél lehetséges a hangfrekvencia (RF) és a rádiófrekvencia (RF) rezgéseinek elérése. A generátor áramkört a 3. ábra mutatja.

3. ábra: A vevők ellenőrzésének generátora.

A DD1.3 és DD1.4 elemekre egy már ismert ismerős multivibrátor van felszerelve. Segítségével a hangfrekvencia rezgései keletkeznek, amelyeket a DD2.2 frekvenciaváltón és a C5 kondenzátort az XA1 csatlakozón keresztül használnak az alacsony frekvenciájú erősítő tesztelésére.

A nagyfrekvenciás rezgésgenerátort a DD1.1 és DD1.2 elemekre készítik. Ez is egy ismerős multivibrátor, csak itt jelent meg egy új elem - induktor Az L1 sorosan csatlakozik a C1 és C2 kondenzátorokkal. ennek a generátornak a frekvenciáját elsősorban az L1 tekercs paraméterei határozzák meg, és a C1 kondenzátor által kis mértékben beállítható.

A DD2.1 elemre összeállított egy rádiófrekvencia-keverőt, amelyet az 1. bemenetre és a 2. bemenetre táplálnak az audio tartomány frekvenciája. A hangfrekvencia itt pontosan ugyanúgy figyeli a rádiófrekvenciát, mint a 2. ábrán látható szakaszos hangjel-áramkör: a rádiófrekvencia-feszültség a DD2.1 elem 3. kivezetésén abban a pillanatban jelenik meg, amikor a DD1.4 elem 11. kimeneti szintje magas.

A 3 ... 7 MHz rádiófrekvencia eléréséhez az L1 tekercset 8 mm átmérőjű keretre tekercselhetjük. Helyezzen be a tekercsbe egy darab rúdot egy mágneses antennából, amely F600NM típusú ferritből készül. Az L1 tekercs 50 ... 60 fordulatot tartalmaz a 0,2 ... 0,3 mm PEV-2 huzalból. A szonda kialakítása tetszőleges.

A tápellátáshoz jobb egy szondagenerátort használni stabilizált feszültségforrásde tudod galván akkumulátor.

Egyetlen vibrátor alkalmazás

Az egyetlen vibrátor legegyszerűbb alkalmazásaként fényjelző készüléket lehet hívni. Ennek alapján létrehozhat egy célt a teniszlabdák lövésére. A fényjelző készülék áramköre a 4. ábrán látható.

4. ábra. Világító jelzőberendezés.

Maga a célpont lehet elég nagy (karton vagy rétegelt lemez), és „alma” egy kb. 80 mm átmérőjű fémlemez. Az kapcsolási rajzban ez az SF1 érintkező. Amikor a cél középpontjába kerül, az érintkezők nagyon rövid időre bezáródnak, így az izzó villogása nem észrevehető. Az ilyen helyzet elkerülése érdekében ebben az esetben egyszeri lövést használnak: rövid indulási impulzusból az izzó legalább egy másodpercre kialszik. Ebben az esetben a trigger impulzus meghosszabbodik.

Ha azt akarja, hogy a lámpa nem kialudjon, amikor eltalál, hanem villog, akkor a jelzőáramkörben KT814 tranzisztort kell használnia a kollektor és az emitter kimeneteinek cseréjével. Ezzel a csatlakozással ki lehet hagyni az ellenállást a tranzisztor alap áramkörében.

Egy impulzusos generátorként az egysoros képet gyakran használják a digitális technológia javításánál, hogy teszteljék mind az egyes mikroáramkörök, mind a teljes kaszkád teljesítményét.Erről később lesz szó. Ezenkívül egyetlen kapcsoló, vagy amint azt nevezik, egy analóg frekvenciamérő, egyetlen vibrátor nélkül sem képes megtenni.

Egyszerű frekvenciamérő

A K155LA3 chip négy logikai elemén összeállíthat egy egyszerű frekvenciamérőt, amely lehetővé teszi a jelek mérését 20 ... 20 000 Hz frekvencián. Annak érdekében, hogy bármilyen alakú jel, például szinuszos jel frekvenciáját meg lehessen mérni, azt téglalap alakú impulzusokká kell konvertálni. Általában ezt az átalakítást Schmitt indítóval hajtják végre. Ha mondhatom, akkor a szinuszhullám „impulzusait” enyhe homlokzattal alakítja meredek homlokzatú és lejtős téglalapokká. A Schmitt trigger küszöbértéke van. Ha a bemeneti jel e küszöbérték alatt van, akkor a trigger kimenetén nem lesz impulzus sorozat.

A Schmitt-ravaszt munkájának megismerése egyszerű kísérlettel kezdődhet. Gazdaságának vázlata az 5. ábrán látható.

5. ábra. Schmitt ravasz és grafikonai munkájáról.

A bemenő szinuszos jel szimulálásához GB1 és GB2 galvanikus elemeket használunk: az R1 változó ellenállás csúszkájának az áramkör felső helyzetébe mozgatása szimulálja a sinusoid pozitív félhullámát és lefelé negatív mozgatását.

A kísérletnek azzal a kezdéssel kell kezdődnie, hogy az R1 változó ellenállás motorjának forgatásával nulla feszültséget állítson rá, természetesen egy voltmérővel ellenőrizve. Ebben a helyzetben a DD1.1 elem kimenete egyállapot, magas szint, a DD1.2 elem kimenete pedig logikai nulla. Ez a kezdeti állapot jel hiányában.

Csatlakoztasson egy voltmérőt a DD1.2 elem kimenetéhez. Mint fentebb írták, a kijáratnál alacsony szintű lesz. Ha most elegendő a változó ellenállás-csúszkát lassan felfelé forgatni a séma szerint, majd egészen a végig, ütközésig és vissza a DD1.2 kimenetnél, akkor az eszköz megmutatja az elem átváltását alacsony szintről magasra és fordítva. Más szavakkal, a DD1.2 kimenet pozitív polaritású téglalap alakú impulzusokat tartalmaz.

Egy ilyen Schmitt-trigger működését az 5b. Ábra grafikonja szemlélteti. A Schmitt-trigger bemeneténél a szinuszhullámot változó ellenállás elforgatásával érik el. Amplitúdója akár 3 V is lehet.

Mindaddig, amíg a pozitív félhullám feszültsége nem haladja meg a küszöböt (Uпор1), a logikai nullát (kezdeti állapot) a készülék kimenete tárolja. Amikor a bemeneti feszültség a változó ellenállás elforgatásával t1 időpontban növekszik, a bemeneti feszültség eléri a küszöbfeszültséget (kb. 1,7 V).

Mindkét elem ellentétes kezdeti állapotra vált: az eszköz kimenetén (DD1.2 elem) magas szintű feszültség lesz. A bemeneti feszültség további növekedése az amplitúdóértékig (3V) nem eredményezi a készülék kimeneti állapotának megváltozását.

Most forgassuk a változó ellenállást az ellenkező irányba. Az eszköz a kezdeti állapotba kapcsol, amikor a bemeneti feszültség a második, alsó küszöbfeszültségre Uпор2 esik, az ábrán látható módon. Így az eszköz kimenete ismét logikai nullára van állítva.

A Schmitt-trigger megkülönböztető tulajdonsága e két küszöbszint jelenléte. Okoztak a Schmitt-trigger hiszterézisében. A hiszterézis hurok szélességét az R3 ellenállás megválasztásával lehet beállítani, bár nem túl nagy határok között.

A változó ellenállás további forgatása az áramkörön felül a szinuszhullám negatív félhullámát képezi az eszköz bemenetén. A mikroáramkörbe beépített bemeneti diódák azonban egyszerűen rövidítik a bemeneti jel negatív félhullámát egy közös vezetékre. Ezért a negatív jel nem befolyásolja az eszköz működését.

6. ábra: Frekvencia-mérő áramkör.

A 6. ábra egy egyszerű frekvenciamérő diagramját mutatja, amelyet csak egy K155LA3 chip készített. A DD1.1 és DD1.2 elemekre összeállítunk egy Schmitt ravaszt, azzal az eszközzel, amelynek működésével csak találkoztunk. A mikroáramkör fennmaradó két elemét használják a mérési impulzus-alakító felépítéséhez.A tény az, hogy a téglalap alakú impulzusok időtartama a Schmitt-trigger kimenetén a mért jel frekvenciájától függ. Ebben a formában bármit megmérnek, de a gyakoriságát nem.

A Schmitt ravaszhoz, amelyet már tudtunk, még néhány elem került hozzáadásra. A bemeneten a C1 kondenzátor van felszerelve. Feladata az, hogy átugorja a hangfrekvencia oszcillációit a frekvenciamérő bemenetén, mivel a frekvenciamérőt arra tervezték, hogy ezen a tartományon működjön, és megakadályozza a jel állandó komponensének áthaladását.

A VD1 diódát úgy tervezték, hogy korlátozza a pozitív félhullám szintjét az energiaforrás feszültségszintjéhez, a VD2 pedig csökkenti a bemeneti jel negatív félhullámát. A mikroáramkör belső védődiódája elvileg képes megbirkózni ezzel a feladattal, így a VD2 nem telepíthető. Ezért az ilyen frekvenciamérő bemeneti feszültsége 3 ... 8 V tartományban van. A készülék érzékenységének növelése érdekében erősítőt lehet felszerelni a bemenetre.

A Schmitt-trigger által a bemeneti jelből generált pozitív polaritású impulzusokat a DD1.3 és DD1.4 elemekre készített mérőimpulzus-alakító bemenetére továbbítják.

Ha alacsony szintű feszültség jelenik meg a DD1.3 elem bemenetén, akkor egységre vált. Ezért rajta és az R4 ellenálláson keresztül fel kell tölteni a C2 ... C4 kondenzátorok egyikét. Ebben az esetben a DD1.4 elem alsó bemeneti feszültsége növekedni fog, és végül eléri a magas szintet. De ennek ellenére a DD1.4 elem logikai egység állapotában marad, mivel a Schmitt trigger kimenete alatt a felső bemeneten még mindig van logikai nulla (DD1.2 6. kimenet). Ezért egy nagyon jelentéktelen áram folyik át a PA1 mérőberendezésen;

A logikai egység megjelenése a Schmitt ravaszt kimeneten a DD1.4 elemet a logikai nulla állapotba kapcsolja. Ezért az R5 ... R7 ellenállások által korlátozott áram áramlik át a PA1 mutatóeszközön.

Ugyanaz az egység a Schmitt ravasz kimenetén a DD1.3 elemet nulla állapotba kapcsolja. Ebben az esetben az alakító kondenzátora elkezdi lemerülni. A feszültség csökkentése ahhoz vezet, hogy a DD1.4 elemet ismét logikai egységre állítják, ezáltal véget vetve az alacsony szintű impulzus kialakulásának. A mérési impulzus helyzetét a mért jelhez viszonyítva az 5d. Ábra mutatja.

Minden mérési határértéknél a mérési impulzus időtartama a teljes tartományban állandó, ezért a mikromérő nyílának eltérési szöge csak maga a mérési impulzus ismétlési sebességétől függ.

Különböző frekvenciák esetén a mérési impulzus időtartama eltérő. Magasabb frekvenciák esetén a mérési impulzusnak rövidnek kell lennie, alacsony frekvenciák esetén pedig kissé nagynak. Ezért a hangfrekvenciák teljes tartományában történő mérés biztosításához három C2 ... C4 időbeállító kondenzátort használunk. 0,2 μF kondenzátor kapacitással 20 ... 200 Hz frekvenciákat mérünk, 0,02 μF - 200 ... 2000 Hz, 2000 pF 2 ... 20 KHz kapacitással.

A frekvenciamérő kalibrálását legkönnyebben hanggenerátorral lehet elvégezni, a legalacsonyabb frekvenciatartománytól kezdve. Ehhez adjon 20 Hz frekvenciájú jelet a bemenetre, és jelölje meg a nyíl helyzetét a skálán.

Ezután adjon meg egy jelet 200 Hz frekvenciával, és forgassa el az R5 ellenállást, hogy a nyíl a skála utolsó osztásához álljon. Ha 30, 40, 50 ... 190 Hz frekvenciát szolgáltat, jelölje meg a nyíl helyzetét a skálán. Hasonlóképpen, a hangolást a fennmaradó tartományokban is végrehajtják. Lehetséges, hogy pontosabb C3 és C4 kondenzátorok kiválasztására van szükség, hogy a skála eleje egybeesjen a 200 Hz-es jelöléssel az első tartományban.

Az egyszerű konstrukciók leírása kapcsán hadd fejezzem be a cikk ezt a részét. A következő részben a triggerekről és azok alapján számlálunk. Ennek hiányában a logikai áramkörökről szóló történet hiányos lenne.

Boris Aladyshkin

A cikk folytatása: Logikai chipek. 7. rész. Triggerek. RS - ravasz

E-könyv -Kezdő útmutató az AVR mikrovezérlőkhöz