Puces logiques. Partie 6

Dans parties précédentes de l'article étaient considérés comme les dispositifs les plus simples sur les éléments logiques 2I-NOT. Il s'agit d'un multivibrateur auto-oscillant et mono-coup. Voyons ce qui peut être créé sur leur base.

Chacun de ces appareils peut être utilisé dans diverses conceptions comme oscillateurs maîtres et modulateurs d'impulsions de la durée requise. Étant donné que l'article est uniquement à titre indicatif, et non une description d'un circuit complexe spécifique, nous nous limitons à quelques appareils simples utilisant les schémas ci-dessus.

Circuits multivibrateurs simples

Un multivibrateur est un appareil assez polyvalent, son utilisation est donc très diversifiée. Dans la quatrième partie de l'article, un circuit multivibrateur basé sur trois éléments logiques a été présenté. Afin de ne pas chercher cette pièce, le circuit est représenté à nouveau sur la figure 1.

La fréquence d'oscillation aux valeurs nominales indiquées sur le diagramme sera d'environ 1 Hz. En complétant un tel multivibrateur avec un indicateur LED, vous pouvez obtenir un simple générateur d'impulsions lumineuses. Si le transistor est pris suffisamment puissant, par exemple le KT972, il est tout à fait possible de faire une petite guirlande pour un petit sapin de Noël. En connectant la capsule téléphonique DEM-4m au lieu de la LED, vous pouvez entendre des clics lors de la commutation du multivibrateur. Un tel appareil peut être utilisé comme métronome pour apprendre à jouer des instruments de musique.

Figure 1. Multivibrateur à trois éléments.

Basé sur un multivibrateur, il est très simple de réaliser un générateur de fréquence audio. Pour ce faire, il est nécessaire que le condensateur soit de 1 μF, et utilise une résistance variable de 1,5 ... 2,2 KΩ comme résistance R1. Un tel générateur, bien sûr, ne bloquera pas toute la plage sonore, mais dans certaines limites, la fréquence d'oscillation peut être modifiée. Si vous avez besoin d'un générateur avec une gamme de fréquences plus large, cela peut être fait en changeant la capacité du condensateur à l'aide d'un interrupteur.

Générateur de son intermittent

À titre d'exemple d'utilisation d'un multivibrateur, nous pouvons rappeler un circuit qui émet un signal sonore intermittent. Pour le créer, vous aurez déjà besoin de deux multivibrateurs. Dans ce schéma, multivibrateurs sur deux éléments logiques, ce qui vous permet d'assembler un tel générateur sur une seule puce. Son circuit est illustré à la figure 2.

Figure 2. Générateur de bip intermittent.

Le générateur sur les éléments DD1.3 et DD1.4 génère des oscillations de fréquences sonores qui sont reproduites par la capsule téléphonique DEM-4m. Au lieu de cela, vous pouvez en utiliser un avec une résistance d'enroulement d'environ 600 ohms. Avec les valeurs nominales C2 et R2 indiquées sur le schéma, la fréquence des vibrations sonores est d'environ 1000 Hz. Mais le son ne sera entendu qu'au moment où à la sortie 6 du multivibrateur sur les éléments DD1.1 et DD1.2, il y aura un niveau élevé qui permettra au multivibrateur de travailler sur les éléments DD1.3, DD1.4. Dans le cas où la sortie du premier niveau bas du multivibrateur du deuxième multivibrateur est arrêtée, il n'y a pas de son dans la capsule téléphonique.

Pour vérifier le fonctionnement du générateur de sons, la 10e sortie de l'élément DD1.3 peut être déconnectée de la sortie 6 de DD1.2. Dans ce cas, un signal sonore continu doit retentir (n'oubliez pas que si l'entrée de l'élément logique n'est connectée nulle part, alors son état est considéré comme un niveau élevé).

Si la 10e broche est connectée à un fil commun, par exemple un cavalier, le son du téléphone s'arrêtera. (La même chose peut être faite sans interrompre la connexion de la dixième sortie). Cette expérience suggère que le signal sonore n'est entendu que lorsque la sortie 6 de l'élément DD1.2 est élevée. Ainsi, le premier multivibrateur horloge le second. Un schéma similaire peut être appliqué, par exemple, aux dispositifs d'alarme.

En général, un cavalier de fil connecté à un fil commun est largement utilisé dans l'étude et la réparation de circuits numériques en tant que signal de bas niveau. On peut dire que c'est un classique du genre. Les craintes d'utiliser une telle méthode de «gravure» sont totalement vaines. De plus, non seulement les entrées, mais aussi les sorties des microcircuits numériques de toute série peuvent être «plantées» sur le «sol». Cela équivaut à un transistor de sortie ouvert ou un niveau zéro logique, niveau bas.

Contrairement à ce qui vient d'être dit, IL EST COMPLÈTEMENT IMPOSSIBLE DE CONNECTER LES MICROCIRCUITS AU CIRCUIT + 5V: si le transistor de sortie est ouvert à ce moment (toute la tension de l'alimentation sera appliquée à la section collecteur - émetteur du transistor de sortie ouvert), le microcircuit tombera en panne. Étant donné que tous les circuits numériques ne sont pas immobiles, mais font quelque chose tout le temps, fonctionnent en mode pulsé, le transistor de sortie n'aura pas à s'ouvrir longtemps.

Une sonde pour réparer les équipements radio

En utilisant les éléments logiques 2I-NOT, vous pouvez créer un générateur simple pour régler et réparer les radios. A sa sortie, il est possible d'obtenir des oscillations de la fréquence sonore (RF), et des oscillations radiofréquence (RF) modulées par le RF. Le circuit générateur est illustré à la figure 3.

Figure 3. Générateur pour vérifier les récepteurs.

Sur les éléments DD1.3 et DD1.4 est assemblé un multivibrateur que nous connaissons déjà. Avec son aide, des vibrations de la fréquence sonore sont générées, qui sont utilisées via l'onduleur DD2.2 et le condensateur C5 via le connecteur XA1 pour tester l'amplificateur basse fréquence.

Le générateur d'oscillations haute fréquence est réalisé sur les éléments DD1.1 et DD1.2. C'est aussi un multivibrateur familier, seulement ici un nouvel élément est apparu - inducteur L1 connecté en série avec les condensateurs C1 et C2. la fréquence de ce générateur est principalement déterminée par les paramètres de la bobine L1 et peut être ajustée dans une faible mesure par le condensateur C1.

Sur l'élément DD2.1 assemblé, un mélangeur radiofréquence, qui est appliqué à l'entrée 1, et à l'entrée 2, la fréquence de la plage audio est appliquée. Ici, la fréquence sonore horloge la fréquence radio exactement de la même manière que dans le circuit de signal sonore intermittent de la figure 2: la tension radiofréquence à la borne 3 de l'élément DD2.1 apparaît au moment où le niveau de sortie 11 de l'élément DD1.4 est élevé.

Pour obtenir une radiofréquence dans la gamme de 3 ... 7 MHz, la bobine L1 peut être enroulée sur un châssis d'un diamètre de 8 mm. À l'intérieur de la bobine, insérez un morceau de la tige d'une antenne magnétique en ferrite F600NM. La bobine L1 contient 50 ... 60 tours de fil PEV-2 0,2 ​​... 0,3 mm. La conception de la sonde est arbitraire.

Il est préférable d'utiliser un générateur de sonde pour alimenter source de tension stabiliséemais tu peux batterie galvanique.

Application de vibrateur unique

En tant qu'application la plus simple d'un seul vibrateur, un dispositif de signalisation lumineuse peut être appelé. Sur sa base, vous pouvez créer une cible pour tirer des balles de tennis. Le circuit du dispositif de signalisation lumineuse est illustré à la figure 4.

Figure 4. Dispositif de signalisation lumineuse.

La cible elle-même peut être assez grande (carton ou contreplaqué), et sa «pomme» est une plaque métallique d'un diamètre d'environ 80 mm. Dans le schéma électrique, il s'agit du contact SF1. Lorsqu'ils sont frappés au centre de la cible, les contacts se ferment très brièvement, de sorte que le clignotement de l'ampoule peut ne pas être remarqué. Afin d'éviter une telle situation, un seul coup est utilisé dans ce cas: à partir d'une impulsion de démarrage courte, l'ampoule s'éteint pendant au moins une seconde. Dans ce cas, l'impulsion de déclenchement est allongée.

Si vous souhaitez que la lampe ne s'éteigne pas lorsqu'elle est frappée, mais plutôt qu'elle clignote, vous devez utiliser un transistor KT814 dans le circuit indicateur en échangeant les sorties du collecteur et de l'émetteur. Avec cette connexion, vous pouvez omettre la résistance dans le circuit de base du transistor.

En tant que générateur à impulsion unique, un seul coup est souvent utilisé dans la réparation de la technologie numérique pour tester les performances des microcircuits individuels et des cascades entières.Ceci sera discuté plus tard. De plus, pas un seul interrupteur, ou comme on l'appelle, un fréquencemètre analogique, ne peut se passer d'un seul vibrateur.

Fréquencemètre simple

Sur les quatre éléments logiques de la puce K155LA3, vous pouvez assembler un fréquencemètre simple qui vous permet de mesurer des signaux avec une fréquence de 20 ... 20 000 Hz. Afin de pouvoir mesurer la fréquence d'un signal de n'importe quelle forme, par exemple une sinusoïde, il doit être converti en impulsions rectangulaires. En règle générale, cette transformation est effectuée à l'aide d'un déclencheur Schmitt. Si je puis dire, il convertit les «impulsions» de l'onde sinusoïdale à fronts doux en rectangles à fronts et pentes raides. Le déclencheur de Schmitt a un seuil de déclenchement. Si le signal d'entrée est inférieur à ce seuil, il n'y aura pas de séquence d'impulsions à la sortie du déclencheur.

La familiarité avec le travail du déclencheur Schmitt peut commencer par une simple expérience. Le schéma de sa détention est illustré à la figure 5.

Figure 5. Déclencheur de Schmitt et graphiques de son travail.

Pour simuler le signal sinusoïdal d'entrée, des batteries galvaniques GB1 et GB2 sont utilisées: le déplacement du curseur de la résistance variable R1 en position haute dans le circuit simule une demi-onde positive d'une onde sinusoïdale et un déplacement vers le bas négatif.

L'expérience devrait commencer par le fait qu'en faisant tourner le moteur de la résistance variable R1, régler la tension nulle sur celle-ci, en la contrôlant naturellement avec un voltmètre. Dans cette position, la sortie de l'élément DD1.1 est un état unique, un niveau haut, et la sortie de l'élément DD1.2 est un zéro logique. Il s'agit de l'état initial en l'absence de signal.

Connectez un voltmètre à la sortie de l'élément DD1.2. Comme il a été écrit ci-dessus, à la sortie, nous verrons un niveau bas. Si maintenant il suffit de tourner lentement le curseur de la résistance variable jusqu'en haut selon le schéma, puis de le descendre jusqu'en butée et de revenir à la sortie DD1.2, l'appareil affichera l'élément passant du niveau bas au niveau haut et vice versa. En d'autres termes, la sortie DD1.2 contient des impulsions rectangulaires de polarité positive.

Le fonctionnement d'un tel déclencheur Schmitt est illustré par le graphique de la figure 5b. Une onde sinusoïdale à l'entrée d'un déclencheur de Schmitt est obtenue en faisant tourner une résistance variable. Son amplitude peut atteindre 3V.

Tant que la tension de l'alternance positive ne dépasse pas le seuil (Uпор1), un zéro logique (état initial) est stocké en sortie de l'appareil. Lorsque la tension d'entrée augmente en faisant tourner la résistance variable à l'instant t1, la tension d'entrée atteint la tension de seuil (environ 1,7 V).

Les deux éléments passeront à l'état initial opposé: à la sortie de l'appareil (élément DD1.2), il y aura une tension de haut niveau. Une nouvelle augmentation de la tension d'entrée, jusqu'à la valeur d'amplitude (3V), n'entraîne pas de modification de l'état de sortie de l'appareil.

Tournons maintenant la résistance variable dans la direction opposée. L'appareil passera à l'état initial lorsque la tension d'entrée tombera à la deuxième tension de seuil inférieure Uпор2, comme indiqué sur le graphique. Ainsi, la sortie de l'appareil est à nouveau mise à zéro logique.

Une caractéristique distinctive du déclencheur Schmitt est la présence de ces deux niveaux de seuil. Ils ont provoqué l'hystérésis du déclencheur de Schmitt. La largeur de la boucle d'hystérésis est réglée par la sélection de la résistance R3, mais pas dans de très grandes limites.

Une rotation supplémentaire de la résistance variable vers le bas du circuit forme une demi-onde négative d'une onde sinusoïdale à l'entrée du dispositif. Cependant, les diodes d'entrée installées à l'intérieur de la puce court-circuitent simplement la demi-onde négative du signal d'entrée à un fil commun. Par conséquent, le signal négatif n'affecte pas le fonctionnement de l'appareil.

Figure 6. Circuit du fréquencemètre.

La figure 6 montre un schéma d'un fréquencemètre simple, fabriqué sur une seule puce K155LA3. Sur les éléments DD1.1 et DD1.2, un déclencheur Schmitt est assemblé, avec l'appareil et le fonctionnement que nous venons de rencontrer. Les deux éléments restants du microcircuit sont utilisés pour construire le façonneur d'impulsions de mesure.Le fait est que la durée des impulsions rectangulaires à la sortie du déclencheur de Schmitt dépend de la fréquence du signal mesuré. Sous cette forme, tout sera mesuré, mais pas la fréquence.

Au déclencheur Schmitt que nous connaissions déjà, quelques éléments supplémentaires ont été ajoutés. En entrée, le condensateur C1 est installé. Sa tâche est de sauter les oscillations de fréquence du son à l'entrée du fréquencemètre, car le fréquencemètre est conçu pour fonctionner dans cette gamme, et pour bloquer le passage de la composante constante du signal.

La diode VD1 est conçue pour limiter le niveau de l'alternance positive au niveau de tension de la source d'alimentation, et VD2 coupe les alternances négatives du signal d'entrée. En principe, la diode de protection interne du microcircuit peut tout à fait faire face à cette tâche, donc VD2 ne peut pas être installé. Par conséquent, la tension d'entrée d'un tel fréquencemètre est comprise entre 3 et 8 V. Pour augmenter la sensibilité de l'appareil, un amplificateur peut être installé à l'entrée.

Des impulsions de polarité positive générées à partir du signal d'entrée par un déclencheur de Schmitt sont envoyées à l'entrée du conformateur d'impulsions de mesure réalisé sur les éléments DD1.3 et DD1.4.

Lorsqu'une basse tension apparaît à l'entrée de l'élément DD1.3, elle passe à l'unité. Par conséquent, à travers elle et la résistance R4 sera chargée l'un des condensateurs C2 ... C4. Dans ce cas, la tension à l'entrée inférieure de l'élément DD1.4 augmentera et atteindra finalement un niveau élevé. Mais, malgré cela, l'élément DD1.4 reste à l'état d'une unité logique, car il y a toujours un zéro logique à la sortie du déclencheur Schmitt sur son entrée supérieure (sortie DD1.2 6). Par conséquent, un courant très insignifiant traverse le dispositif de mesure PA1, la flèche du dispositif ne s'écarte pratiquement pas.

L'apparition d'une unité logique à la sortie du déclencheur de Schmitt fera passer l'élément DD1.4 à l'état de zéro logique. Par conséquent, un courant limité par la résistance des résistances R5 ... R7 traverse le dispositif pointeur PA1.

La même unité à la sortie du déclencheur Schmitt fera passer l'élément DD1.3 à l'état zéro. Dans ce cas, le condensateur du shaper commence à se décharger. La réduction de la tension sur celle-ci entraînera le fait que l'élément DD1.4 est à nouveau mis à l'état d'une unité logique, mettant ainsi fin à la formation d'une impulsion de bas niveau. La position de l'impulsion de mesure par rapport au signal mesuré est représentée sur la figure 5d.

Pour chaque limite de mesure, la durée de l'impulsion de mesure est constante sur toute la plage, par conséquent, l'angle de déviation de la flèche du micro-ampèremètre ne dépend que du taux de répétition de cette impulsion de mesure elle-même.

Pour différentes fréquences, la durée de l'impulsion de mesure est différente. Pour les fréquences plus élevées, l'impulsion de mesure doit être courte et pour les basses fréquences, un peu grande. Par conséquent, pour assurer des mesures dans toute la gamme de fréquences sonores, trois condensateurs de réglage de l'heure C2 ... C4 sont utilisés. Avec une capacité de condensateur de 0,2 μF, des fréquences de 20 ... 200 Hz sont mesurées, 0,02 μF - 200 ... 2000 Hz, et avec une capacité de 2000 pF 2 ... 20 KHz.

L'étalonnage du fréquencemètre se fait le plus facilement à l'aide d'un générateur de sons, à partir de la plage de fréquences la plus basse. Pour ce faire, appliquez un signal d'une fréquence de 20 Hz à l'entrée et marquez la position de la flèche sur l'échelle.

Après cela, appliquez un signal avec une fréquence de 200 Hz et tournez la résistance R5 pour régler la flèche sur la dernière division de l'échelle. Lorsque vous fournissez des fréquences de 30, 40, 50 ... 190 Hz, marquez la position de la flèche sur l'échelle. De même, le réglage est effectué dans les plages restantes. Il est possible qu'une sélection plus précise des condensateurs C3 et C4 soit nécessaire pour que le début de l'échelle coïncide avec la marque de 200 Hz dans la première plage.

Sur les descriptions de ces constructions simples, permettez-moi de terminer cette partie de l'article. Dans la partie suivante, nous parlerons des déclencheurs et des compteurs basés sur eux. Sans cela, l'histoire des circuits logiques serait incomplète.

Boris Aladyshkin

Suite de l'article: Puces logiques. Partie 7. Déclencheurs. RS - déclencheur

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