Chip logici. Parte 6

il parti precedenti dell'articolo sono stati considerati i dispositivi più semplici sugli elementi logici 2I-NOT. Questo è un multivibratore auto-oscillante e one-shot. Vediamo cosa può essere creato sulla base.

Ognuno di questi dispositivi può essere utilizzato in vari progetti come oscillatori master e formatori di impulsi della durata richiesta. Dato che l'articolo è puramente indicativo e non una descrizione di uno specifico circuito complesso, ci limitiamo a pochi semplici dispositivi che utilizzano gli schemi di cui sopra.

Circuiti multivibratori semplici

Un multivibratore è un dispositivo abbastanza versatile, quindi il suo utilizzo è molto vario. Nella quarta parte dell'articolo, è stato mostrato un circuito multivibratore basato su tre elementi logici. Per non cercare questa parte, il circuito è mostrato di nuovo in Figura 1.

La frequenza di oscillazione ai valori nominali indicati nel diagramma sarà di circa 1 Hz. Integrando un tale multivibratore con un indicatore LED, è possibile ottenere un semplice generatore di impulsi luminosi. Se il transistor viene preso sufficientemente potente, ad esempio KT972, è del tutto possibile realizzare una piccola ghirlanda per un piccolo albero di Natale. Collegando la capsula del telefono DEM-4m invece del LED, è possibile udire dei clic quando si cambia il multivibratore. Tale dispositivo può essere utilizzato come metronomo quando si impara a suonare strumenti musicali.

Figura 1. Multivibratore con tre elementi.

Basato su un multivibratore, è molto semplice creare un generatore di frequenza audio. Per fare ciò, è necessario che il condensatore sia 1 μF e utilizzare una resistenza variabile di 1,5 ... 2,2 KΩ come resistenza R1. Un tale generatore, ovviamente, non bloccherà l'intera gamma del suono, ma entro certi limiti la frequenza di oscillazione può essere modificata. Se è necessario un generatore con un intervallo di frequenza più ampio, è possibile farlo modificando la capacità del condensatore mediante un interruttore.

Generatore di suoni intermittente

Come esempio dell'utilizzo di un multivibratore, possiamo richiamare un circuito che emette un segnale sonoro intermittente. Per crearlo, avrai già bisogno di due multivibratori. In questo schema, multivibratori su due elementi logici, che consente di assemblare un tale generatore su un solo chip. Il suo circuito è mostrato in Figura 2.

Figura 2. Generatore di segnali acustici intermittenti.

Il generatore sugli elementi DD1.3 e DD1.4 genera oscillazioni di frequenza sonora riprodotte dalla capsula del telefono DEM-4m. Invece, puoi usarne uno con una resistenza di avvolgimento di circa 600 ohm. Con i valori nominali C2 e R2 indicati nel diagramma, la frequenza delle vibrazioni del suono è di circa 1000 Hz. Ma il suono verrà ascoltato solo nel momento in cui all'uscita 6 del multivibratore sugli elementi DD1.1 e DD1.2 ci sarà un livello elevato che consentirà al multivibratore di lavorare sugli elementi DD1.3, DD1.4. Nel caso in cui l'uscita del primo multivibratore a basso livello del secondo multivibratore venga arrestata, nella capsula del telefono non viene emesso alcun suono.

Per verificare il funzionamento del generatore di suoni, la decima uscita dell'elemento DD1.3 può essere scollegata dall'uscita 6 di DD1.2. In questo caso, dovrebbe essere emesso un segnale sonoro continuo (non dimenticare che se l'ingresso dell'elemento logico non è collegato da nessuna parte, il suo stato è considerato di alto livello).

Se il decimo pin è collegato a un filo comune, ad esempio un ponticello, il suono nel telefono si interromperà. (Lo stesso può essere fatto senza interrompere la connessione della decima uscita). Questa esperienza suggerisce che il segnale sonoro viene ascoltato solo quando l'uscita 6 dell'elemento DD1.2 è alta. Pertanto, il primo multivibratore esegue il secondo clock. Uno schema simile può essere applicato, ad esempio, nei dispositivi di allarme.

In generale, un ponticello di filo collegato a un filo comune è ampiamente utilizzato nello studio e nella riparazione di circuiti digitali come segnale di basso livello. Possiamo dire che questo è un classico del genere. I timori di usare un tale metodo di "masterizzazione" sono completamente vani. Inoltre, non solo gli ingressi, ma anche le uscite di microcircuiti digitali di qualsiasi serie possono essere "piantati" sul "terreno". Ciò equivale a un transistor di uscita aperto oa livello zero logico, livello basso.

Contrariamente a quanto è stato appena detto, È COMPLETAMENTE IMPOSSIBILE COLLEGARE I MICROCIRCUITI AL CIRCUITO + 5V: se il transistor di uscita è aperto in questo momento (tutta la tensione dell'alimentatore verrà applicata al collettore - sezione dell'emettitore del transistor di uscita aperto), il microcircuito fallirà. Considerando che tutti i circuiti digitali non si fermano, ma fanno sempre qualcosa, funzionano in modo pulsato, il transistor di uscita non dovrà aprirsi per molto tempo.

Una sonda per la riparazione di apparecchiature radio

Utilizzando gli elementi logici 2I-NOT è possibile creare un semplice generatore per sintonizzare e riparare le radio. Alla sua uscita, è possibile ottenere oscillazioni della frequenza del suono (RF) e delle oscillazioni della frequenza radio (RF) modulate dalla RF. Il circuito del generatore è mostrato in Figura 3.

Figura 3. Generatore per il controllo dei ricevitori.

Sugli elementi DD1.3 e DD1.4 è assemblato un multivibratore già a noi familiare. Con il suo aiuto, vengono generate vibrazioni della frequenza sonora, che vengono utilizzate attraverso l'inverter DD2.2 e il condensatore C5 attraverso il connettore XA1 per testare l'amplificatore a bassa frequenza.

Il generatore di oscillazione ad alta frequenza è realizzato sugli elementi DD1.1 e DD1.2. Anche questo è un multivibratore familiare, solo qui è apparso un nuovo elemento - induttore L1 collegato in serie con i condensatori C1 e C2. la frequenza di questo generatore è determinata principalmente dai parametri della bobina L1 e può essere regolata in piccola parte dal condensatore C1.

Sull'elemento DD2.1 è stato assemblato un mixer a radiofrequenza, che viene alimentato all'ingresso 1 e all'ingresso 2 viene applicata la frequenza della gamma audio. Qui, la frequenza del suono sincronizza la frequenza radio esattamente come nel circuito del segnale sonoro intermittente in Figura 2: la tensione della frequenza radio al terminale 3 dell'elemento DD2.1 appare nel momento in cui il livello di uscita 11 dell'elemento DD1.4 è alto.

Per ottenere una frequenza radio nell'intervallo di 3 ... 7 MHz, la bobina L1 può essere avvolta su un telaio con un diametro di 8 mm. All'interno della bobina, inserire un pezzo dell'asta da un'antenna magnetica in ferrite di grado F600NM. La bobina L1 contiene 50 ... 60 giri di filo PEV-2 0,2 ​​... 0,3 mm. Il design della sonda è arbitrario.

È meglio utilizzare un generatore di sonde per alimentare sorgente di tensione stabilizzatama tu puoi batteria galvanica.

Applicazione a vibratore singolo

Come l'applicazione più semplice di un singolo vibratore, è possibile chiamare un dispositivo di segnalazione luminosa. Sulla sua base, puoi creare un bersaglio per sparare palle da tennis. Il circuito del dispositivo di segnalazione luminosa è mostrato nella Figura 4.

Figura 4. Dispositivo di segnalazione luminosa.

Il bersaglio stesso può essere piuttosto grande (cartone o compensato) e la sua "mela" è una piastra di metallo con un diametro di circa 80 mm. Nello schema elettrico, questo è il contatto SF1. Quando vengono colpiti al centro del bersaglio, i contatti si chiudono molto brevemente, quindi il lampeggiamento della lampadina potrebbe non essere notato. Per evitare tale situazione, in questo caso viene utilizzato uno scatto singolo: da un breve impulso di avviamento, la lampadina si spegne per almeno un secondo. In questo caso, l'impulso di trigger è allungato.

Se si desidera che la lampada non si spenga quando viene colpita, ma piuttosto che lampeggi, è necessario utilizzare un transistor KT814 nel circuito indicatore scambiando le uscite del collettore e dell'emettitore. Con questa connessione, è possibile omettere la resistenza nel circuito di base del transistor.

Come generatore a singolo impulso, un singolo colpo viene spesso utilizzato nella riparazione della tecnologia digitale per testare le prestazioni di singoli microcircuiti e intere cascate.Questo sarà discusso più avanti. Inoltre, non un singolo interruttore, o come viene chiamato, un frequenzimetro analogico, può fare a meno di un singolo vibratore.

Frequenzimetro semplice

Sui quattro elementi logici del chip K155LA3, è possibile assemblare un semplice frequenzimetro che consente di misurare segnali con una frequenza di 20 ... 20.000 Hz. Per poter misurare la frequenza di un segnale di qualsiasi forma, ad esempio una sinusoide, deve essere convertito in impulsi rettangolari. In genere, questa trasformazione viene eseguita utilizzando un trigger Schmitt. Se così posso dire, converte gli "impulsi" dell'onda sinusoidale con fronti delicati in rettangoli con fronti ripidi e pendenze. Il trigger di Schmitt ha una soglia di trigger. Se il segnale di ingresso è al di sotto di questa soglia, non vi sarà alcuna sequenza di impulsi all'uscita del trigger.

La familiarità con il lavoro del grilletto Schmitt può iniziare con un semplice esperimento. Lo schema della sua partecipazione è mostrato in Figura 5.

Figura 5. Trigger di Schmitt e grafici del suo lavoro.

Per simulare il segnale sinusoidale in ingresso, vengono utilizzate le batterie galvaniche GB1 e GB2: spostando il cursore del resistore variabile R1 nella posizione più alta nel circuito si simula una semionda positiva di un'onda sinusoidale e si scende verso il basso negativa.

L'esperimento dovrebbe iniziare con il fatto che ruotando il motore del resistore variabile R1, impostare la tensione zero su di esso, controllandolo naturalmente con un voltmetro. In questa posizione, l'uscita dell'elemento DD1.1 è un singolo stato, un livello alto e l'uscita dell'elemento DD1.2 è zero logico. Questo è lo stato iniziale in assenza di un segnale.

Collegare un voltmetro all'uscita dell'elemento DD1.2. Come è stato scritto sopra, all'uscita vedremo un livello basso. Se ora è sufficiente ruotare lentamente il dispositivo di scorrimento della resistenza variabile completamente verso l'alto secondo lo schema, e quindi fino all'arresto e viceversa all'uscita DD1.2, il dispositivo mostrerà l'elemento che passa da basso ad alto livello e viceversa. In altre parole, l'uscita DD1.2 contiene impulsi rettangolari di polarità positiva.

Il funzionamento di un tale trigger di Schmitt è illustrato dal grafico nella Figura 5b. Un'onda sinusoidale all'ingresso di un trigger di Schmitt si ottiene ruotando una resistenza variabile. La sua ampiezza è fino a 3 V.

Finché la tensione della semionda positiva non supera la soglia (Uпор1), uno zero logico (stato iniziale) viene memorizzato all'uscita del dispositivo. Quando la tensione di ingresso aumenta ruotando la resistenza variabile al tempo t1, la tensione di ingresso raggiunge la tensione di soglia (circa 1,7 V).

Entrambi gli elementi passeranno allo stato iniziale opposto: all'uscita del dispositivo (elemento DD1.2) ci sarà una tensione di alto livello. Un ulteriore aumento della tensione di ingresso, fino al valore di ampiezza (3 V), non comporta una modifica dello stato di uscita del dispositivo.

Ora ruotiamo la resistenza variabile nella direzione opposta. Il dispositivo passerà allo stato iniziale quando la tensione di ingresso scende al secondo, più basso, voltaggio di soglia Uпор2, come mostrato nel grafico. Pertanto, l'uscita del dispositivo viene nuovamente impostata su zero logico.

Una caratteristica distintiva del trigger Schmitt è la presenza di questi due livelli di soglia. Hanno causato l'isteresi del grilletto di Schmitt. La larghezza del circuito di isteresi è impostata dalla selezione del resistore R3, sebbene non in limiti molto grandi.

Un'ulteriore rotazione del resistore variabile lungo il circuito forma una semionda negativa di un'onda sinusoidale all'ingresso del dispositivo. Tuttavia, i diodi di ingresso installati all'interno del chip semplicemente mettono in corto circuito la semionda negativa del segnale di ingresso su un filo comune. Pertanto, il segnale negativo non influisce sul funzionamento del dispositivo.

Figura 6. Circuito del frequenzimetro.

La Figura 6 mostra uno schema di un semplice frequenzimetro, realizzato su un solo chip K155LA3. Sugli elementi DD1.1 e DD1.2 viene assemblato un trigger Schmitt, con il dispositivo e l'operazione di cui ci siamo appena incontrati. I restanti due elementi del microcircuito vengono utilizzati per costruire il misuratore di impulsi di misurazione.Il fatto è che la durata degli impulsi rettangolari all'uscita del trigger di Schmitt dipende dalla frequenza del segnale misurato. In questa forma, qualsiasi cosa verrà misurata, ma non la frequenza.

All'innesco di Schmitt che già sapevamo, sono stati aggiunti alcuni altri elementi. All'ingresso è installato il condensatore C1. Il suo compito è saltare le oscillazioni della frequenza del suono all'ingresso del misuratore di frequenza, poiché il misuratore di frequenza è progettato per funzionare in questo intervallo e per bloccare il passaggio del componente costante del segnale.

Il diodo VD1 è progettato per limitare il livello della semionda positiva al livello di tensione della fonte di alimentazione e VD2 taglia le semionde negative del segnale di ingresso. In linea di principio, il diodo protettivo interno del microcircuito può far fronte a questo compito, quindi VD2 non può essere installato. Pertanto, la tensione di ingresso di un tale frequenzimetro è compresa tra 3 e 8 V. Per aumentare la sensibilità del dispositivo, è possibile installare un amplificatore sull'ingresso.

Gli impulsi di polarità positiva generati dal segnale di ingresso da un trigger di Schmitt vengono inviati all'ingresso del misuratore di impulsi di misurazione effettuato sugli elementi DD1.3 e DD1.4.

Quando appare bassa tensione all'ingresso dell'elemento DD1.3, passerà all'unità. Pertanto, attraverso di esso e la resistenza R4 verrà caricato uno dei condensatori C2 ... C4. In questo caso, la tensione all'ingresso inferiore dell'elemento DD1.4 aumenterà e, alla fine, raggiungerà un livello elevato. Ma, nonostante ciò, l'elemento DD1.4 rimane nello stato di un'unità logica, poiché esiste ancora uno zero logico dall'uscita del trigger Schmitt sul suo ingresso superiore (DD1.2 output 6). Pertanto, una corrente molto insignificante scorre attraverso il dispositivo di misurazione PA1, la freccia del dispositivo praticamente non si discosta.

La comparsa di un'unità logica all'uscita del trigger di Schmitt commuterà l'elemento DD1.4 sullo stato di zero logico. Pertanto, una corrente limitata dalla resistenza dei resistori R5 ... R7 scorre attraverso il dispositivo puntatore PA1.

La stessa unità all'uscita del trigger Schmitt commuterà l'elemento DD1.3 sullo stato zero. In questo caso, il condensatore del primo inizia a scaricarsi. Ridurre la tensione su di esso porterà al fatto che l'elemento DD1.4 viene nuovamente impostato sullo stato di un'unità logica, ponendo così fine alla formazione di un impulso di basso livello. La posizione dell'impulso di misurazione rispetto al segnale misurato è mostrata nella Figura 5d.

Per ciascun limite di misurazione, la durata dell'impulso di misurazione è costante su tutto l'intervallo, pertanto l'angolo di deviazione della freccia del microammetro dipende solo dalla frequenza di ripetizione di questo impulso di misurazione stesso.

Per frequenze diverse, la durata dell'impulso di misurazione è diversa. Per frequenze più alte, l'impulso di misurazione dovrebbe essere breve e, per le basse frequenze, un po 'grande. Pertanto, per garantire misurazioni nell'intera gamma di frequenze sonore, vengono utilizzati tre condensatori di impostazione del tempo C2 ... C4. Con una capacità del condensatore di 0,2 μF, vengono misurate frequenze di 20 ... 200 Hz, 0,02 μF - 200 ... 2000 Hz e con una capacità di 2000 pF 2 ... 20 KHz.

La calibrazione del frequenzimetro viene eseguita più facilmente utilizzando un generatore di suoni, a partire dalla gamma di frequenza più bassa. Per fare ciò, applicare un segnale con una frequenza di 20 Hz all'ingresso e contrassegnare la posizione della freccia sulla scala.

Successivamente, applica un segnale con una frequenza di 200 Hz e ruota la resistenza R5 per impostare la freccia sull'ultima divisione della scala. Quando si forniscono frequenze di 30, 40, 50 ... 190 Hz, contrassegnare la posizione della freccia sulla scala. Allo stesso modo, l'ottimizzazione viene eseguita negli intervalli rimanenti. È possibile che sia necessaria una selezione più accurata dei condensatori C3 e C4 in modo che l'inizio della scala coincida con il segno di 200 Hz nel primo intervallo.

Sulle descrizioni di queste semplici costruzioni, lasciami finire questa parte dell'articolo. Nella parte successiva parleremo di trigger e contatori basati su di essi. Senza questo, la storia dei circuiti logici sarebbe incompleta.

Boris Aladyshkin

Continuazione dell'articolo: Chip logici. Parte 7. Trigger. RS - grilletto

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