Logički čipovi. 6. dio

prethodni dijelovi članka smatrali su se najjednostavnijim uređajima na logičkim elementima 2I-NOT. Ovo je samo-oscilirajući multivibrator i jednokratan. Pogledajmo što se može stvoriti na njihovoj osnovi.

Svaki od ovih uređaja može se koristiti u različitim izvedbama kao glavni oscilatori i oblikovači impulsa potrebnog trajanja. S obzirom na činjenicu da je članak namijenjen samo za smjernice, a ne opis nekog specifičnog složenog kruga, ograničavamo se na nekoliko jednostavnih uređaja pomoću gore navedenih shema.

Jednostavni multivibratorski sklopovi

Multivibrator je prilično svestran uređaj, pa je njegova upotreba vrlo raznolika. U četvrtom dijelu članka prikazan je multivibratorski krug koji se temelji na tri logička elementa. Da se ovaj dio ne bi tražio, krug je ponovno prikazan na slici 1.

Frekvencija oscilacija u vrijednostima navedenim na dijagramu bit će oko 1 Hz. Dopunjavanjem takvog multivibatora s LED indikatorom, možete dobiti jednostavan generator svjetlosnih impulsa. Ako je tranzistor uzet dovoljno moćan, na primjer, KT972, sasvim je moguće napraviti mali vijenac za malo božićno drvce. Spajanjem DEM-4m telefonske kapsule umjesto LED-a možete čuti klikove prilikom prebacivanja multivibatora. Takav se uređaj može koristiti kao metronom pri učenju sviranja glazbenih instrumenata.

Slika 1. Multivibrator s tri elementa.

Na temelju multivibatora vrlo je jednostavno napraviti generator frekvencija zvuka. Da biste to učinili, potrebno je da kondenzator bude 1 μF, a kao otpornik R1 koristite varijabilni otpor 1,5 ... 2,2 KΩ. Takav generator, naravno, neće blokirati čitav raspon zvuka, ali unutar određenih granica frekvencija oscilacija može se promijeniti. Ako vam je potreban generator s širim frekvencijskim rasponom, to možete učiniti promjenom kapaciteta kondenzatora pomoću prekidača.

Isprekidani generator zvuka

Kao primjer korištenja multivibatora možemo se prisjetiti kruga koji emitira isprekidani zvučni signal. Da biste ga stvorili, trebat će vam već dva multivibatora. U ovoj shemi multivibratori na dva logička elementa, što vam omogućuje sastavljanje takvog generatora na samo jedan čip. Njegov je krug prikazan na slici 2.

Slika 2. Isprekidajući generator zvučnih signala.

Generator na elementima DD1.3 i DD1.4 stvara oscilacije frekvencije zvuka koje reproducira telefonska kapsula DEM-4m. Umjesto toga, možete koristiti bilo koji s otporom namotaja od oko 600 ohma. Uz vrijednosti C2 i R2 navedene na dijagramu, frekvencija zvučnih vibracija iznosi oko 1000 Hz. Ali zvuk će se čuti tek u vremenu kada će na izlazu 6 multivibatora na elementima DD1.1 i DD1.2 postojati visoka razina koja će multivibratoru omogućiti rad na elementima DD1.3, DD1.4. U slučaju kada je zaustavljen izlaz prvog nisko-nivoskog drugog multivibatora, u telefonskoj kapsuli ne čuje se zvuk.

Za provjeru rada generatora zvuka, 10. izlaz DD1.3 elementa može se odspojiti sa izlaza 6 DD1.2. U ovom slučaju bi trebao zvučati kontinuirani zvučni signal (ne zaboravite da ako ulaz logičkog elementa nije nigdje povezan, tada se njegovo stanje smatra visokom razinom).

Ako je 10. pin spojen na zajedničku žicu, na primjer, žičani skakač, tada će se zvuk u telefonu zaustaviti. (Isto se može učiniti bez prekida veze desetog izlaza). Ovo iskustvo sugerira da se zvučni signal čuje samo kada je izlaz 6 DD1.2 elementa visok. Dakle, prvi multivibrator satovije drugi. Slična se shema može primijeniti, na primjer, na alarmnim uređajima.

Općenito, žičani skakač spojen na zajedničku žicu široko se koristi za proučavanje i popravak digitalnih krugova kao signala niske razine. Možemo reći da je ovo žanr klasik. Strahovi od upotrebe takve metode "spaljivanja" potpuno su uzaludni. Nadalje, na „tlo“ se mogu „saditi“ ne samo ulazi, već i izlazi digitalnih mikro krugova bilo koje serije. To je ekvivalent otvorenom izlaznom tranzistoru ili logičkoj nultoj razini, niskoj razini.

Nasuprot onome što je upravo rečeno, POTPUNO JE nemoguće povezivati ​​mikrokontrole sa krugom + 5 V: ako je izlazni tranzistor u ovom trenutku otvoren (sav napon napajanja primijenit će se na sklop kolektora - odašiljača otvorenog izlaznog tranzistora), mikrocirkus neće uspjeti. S obzirom da svi digitalni sklopovi ne stoje, ali rade nešto stalno, rade u pulsnom načinu rada, izlazni tranzistor neće se morati dugo otvarati.

Sonda za popravak radio opreme

Korištenjem logičkih elemenata 2I-NOT možete stvoriti jednostavan generator za podešavanje i popravak radija. Na njegovom izlazu moguće je dobiti oscilacije zvučne frekvencije (RF) i oscilacije radio frekvencije (RF) koje modulira RF. Krug generatora prikazan je na slici 3.

Slika 3. Generator za provjeru prijemnika.

Na elementima DD1.3 i DD1.4 sastavljen je multivibrator koji nam je već poznat. Uz njegovu pomoć stvaraju se vibracije zvučne frekvencije, koje se putem pretvarača DD2.2 i kondenzatora C5 koriste preko priključka XA1 za testiranje pojačalo niske frekvencije.

Generator visokofrekventnih oscilacija izrađen je na elementima DD1.1 i DD1.2. Ovo je također poznati multivibrator, samo što se ovdje pojavio novi element - induktor L1 spojeni serijski s kondenzatorima C1 i C2. frekvencija ovog generatora uglavnom se određuje parametrima zavojnice L1 i može se u maloj mjeri prilagoditi kondenzatorom C1.

Na elementu DD2.1 sastavljen je radiofrekvencijski mikser koji se napaja na ulaz 1 i na ulaz 2 primjenjuje se frekvencija audio raspona. Ovdje zvučna frekvencija regulira radio frekvenciju na potpuno isti način kao u prekidnom krugu zvučnog signala na slici 2: napon radio frekvencije na terminalu 3 elementa DD2.1 pojavljuje se u trenutku kada je izlazna razina 11 elementa DD1.4 visoka.

Za dobivanje radio frekvencija u rasponu od 3 ... 7 MHz, L1 zavojnica može se namotati na okvir s promjerom od 8 mm. Unutar zavojnice umetnite komad štapa iz magnetske antene izrađenog od feritnog F600NM. Zavojnica L1 sadrži 50 ... 60 okretaja žice PEV-2 0,2 ​​... 0,3 mm. Dizajn sonde je proizvoljan.

Bolje je koristiti generator sonde za napajanje stabilizirani izvor naponaali možeš galvanska baterija.

Primjena s jednim vibrom

Kao najjednostavnija primjena pojedinačnog vibratora može se nazvati svjetlosna signalna naprava. Na njenoj osnovi možete stvoriti metu za snimanje teniskih lopti. Krug svjetlosne signalne naprave prikazan je na slici 4.

Slika 4. Uređaj za svjetlosnu signalizaciju.

Cilj može biti prilično velik (karton ili šperploča), a njegova „jabuka“ je metalna ploča promjera oko 80 mm. U shemi kruga to je kontakt SF1. Kad se pogodi u sredinu mete, kontakti se vrlo kratko zatvaraju, tako da treptanje žarulje možda neće biti primijećeno. Kako bi se spriječila takva situacija, u ovom se slučaju koristi pojedinačni hitac: od kratkog početnog impulsa, žarulja se gasi najmanje na sekundu. U ovom slučaju je impulsni okidač izdužen.

Ako želite da lampica ne ugasi prilikom udarca, već da treperi, trebali biste koristiti tranzistor KT814 u krugu indikatora izmjenjujući izlaze kolektora i emitera. S ovom vezom možete izostaviti otpornik u osnovnom krugu tranzistora.

Kao generator jednog impulsa, jednonamjenski se često koristi za popravak digitalne tehnologije za testiranje performansi kako pojedinih mikrocirkula, tako i cijelih kaskada.O tome će se govoriti kasnije. Također, niti jedan prekidač, ili kako ga još naziva, analogni mjerač frekvencije, ne može učiniti bez jednog vibratora.

Jednostavno mjerilo frekvencije

Na četiri logična elementa čipa K155LA3 možete sastaviti jednostavan frekvencijski mjerač koji vam omogućuje mjerenje signala s frekvencijom od 20 ... 20 000 Hz. Da bi se mogla izmjeriti frekvencija signala bilo kojeg oblika, primjerice sinusoid, mora se pretvoriti u pravokutne impulse. Ova se transformacija obično vrši Schmittovim okidačem. Ako mogu tako reći, pretvara "impulse" sinusnog vala s blagim prednjim dijelovima u pravokutnike sa strmim frontovima i padinama. Schmittov okidač ima prag okidača. Ako je ulazni signal ispod ovog praga, na izlazu okidača neće biti impulsnog niza.

Upoznavanje s radom Schmittovog okidača može započeti jednostavnim eksperimentom. Shema njegova držanja prikazana je na slici 5.

Slika 5. Schmittov okidač i grafikoni njegovog rada.

Za simulaciju ulaznog sinusoidnog signala koriste se galvanske baterije GB1 i GB2: pomicanje klizača promjenjivog otpornika R1 do gornjeg položaja u krugu simulira pozitivni polusigalni sinusni val i pomicanje negativno.

Eksperiment bi trebao započeti činjenicom da rotiranjem motora promjenjivog otpornika R1 na njemu postavite nulta napon, naravno kontrolirajući ga voltmetrom. U ovom položaju, izlaz elementa DD1.1 je jedno stanje, visoka razina, a izlaz elementa DD1.2 je logička nula. Ovo je početno stanje u nedostatku signala.

Spojite voltmetar na izlaz DD1.2 elementa. Kao što je gore napisano, na izlazu ćemo vidjeti nisku razinu. Ako je sada dovoljno polako okrenuti klizač varijabilnog otpornika prema gore prema shemi, a zatim sve do zaustavljanja i natrag na izlazu DD1.2, uređaj će prikazati prebacivanje elementa s niske na visoku razinu i obrnuto. Drugim riječima, izlaz DD1.2 sadrži pravokutne impulse pozitivne polarnosti.

Djelovanje takvog Schmittovog okidača prikazano je grafom na slici 5b. Sinusni val na ulazu Schmittovog okidača dobiva se okretanjem promjenjivog otpornika. Njegova amplituda je do 3V.

Sve dok napon pozitivnog polumalasa ne pređe prag (Upor1), na izlazu uređaja pohranjuje se logička nula (početno stanje). Kada se ulazni napon povećava zakretanjem promjenjivog otpornika u vremenu t1, ulazni napon doseže prag napona (oko 1,7 V).

Oba će se elementa prebaciti u suprotno početno stanje: na izlazu uređaja (element DD1.2) pojavit će se napon visoke razine. Daljnje povećanje ulaznog napona, do vrijednosti amplitude (3V), ne dovodi do promjene u izlaznom stanju uređaja.

Sada okrenimo promjenjivi otpor u suprotnom smjeru. Uređaj će se prebaciti u početno stanje kada ulazni napon padne na drugi, niži, pragovni napon Upor2, kao što je prikazano na grafu. Dakle, izlaz uređaja ponovno je postavljen na logičku nulu.

Izrazita karakteristika Schmittovog okidača je postojanje ove dvije razine praga. Izazvali su histerezu Schmittovog okidača. Širina petlje histereze postavlja se izborom otpornika R3, iako nije u vrlo velikim granicama.

Daljnjim okretanjem promjenjivog otpornika prema krugu formira se negativni polumjesec sinusnog vala na ulazu uređaja. Međutim, ulazne diode instalirane unutar čipa jednostavno kratki negativni pol-val ulaznog signala na zajedničku žicu. Stoga negativni signal ne utječe na rad uređaja.

Slika 6. Krug mjerača frekvencije

Na slici 6. prikazan je dijagram jednostavnog brojača frekvencija napravljenog na samo jednom K155LA3 čipu. Na elementima DD1.1 i DD1.2 sastavljen je Schmittov okidač, s uređajem i čijim smo radom tek upoznali. Preostala dva elementa mikrocirke koriste se za izradu mjernog oblika impulsa.Činjenica je da trajanje pravokutnih impulsa na izlazu Schmittovog okidača ovisi o frekvenciji izmjerenog signala. U ovom će se obliku bilo što mjeriti, ali ne i frekvencija.

Na Schmittov okidač koji smo već znali, dodano je još nekoliko elemenata. Na ulazu se ugrađuje kondenzator C1. Njegova je zadaća preskočiti oscilacije frekvencije zvuka na ulazu mjerača frekvencije, jer je frekvencijski mjerač dizajniran za rad u ovom rasponu i blokirati prolaz konstantne komponente signala.

Dioda VD1 dizajnirana je tako da ograniči razinu pozitivnog polu-vala na naponsku razinu izvora napajanja, a VD2 reže negativne polovične valove ulaznog signala. U principu, unutarnja zaštitna dioda mikrokontrole može se prilično nositi s tim zadatkom, pa se VD2 ne može instalirati. Stoga je ulazni napon takvog frekvencijskog broja unutar 3 ... 8 V. Da biste povećali osjetljivost uređaja, na ulazu se može instalirati pojačalo.

Impulsi pozitivne polarnosti generirani iz ulaznog signala Schmittovim okidačem dovode se na ulaz mjernog oblikovača impulsa izrađenih na elementima DD1.3 i DD1.4.

Kad se na ulazu elementa DD1.3 pojavi niski napon, prebacit će se na jedinicu. Stoga će se kroz njega i otpornik R4 puniti jedan od kondenzatora C2 ... C4. U tom će se slučaju napon na donjem ulazu DD1.4 elementa povećati i na kraju će dostići visoku razinu. No, unatoč tome, element DD1.4 ostaje u stanju logičke jedinice, jer još uvijek postoji logička nula od izlaza Schmittovog okidača na njegovom gornjem ulazu (izlaz DD1.2 6). Zbog toga kroz mjerni uređaj PA1 teče vrlo beznačajna struja, strelica uređaja praktički ne odstupa.

Pojava logičke jedinice na izlazu Schmittovog okidača prebacit će element DD1.4 u stanje logičke nule. Prema tome, strujna snaga ograničena na otpor otpornika R5 ... R7 teče kroz pokazivački uređaj PA1.

Ista jedinica na izlazu Schmittovog okidača prebacit će element DD1.3 u nulti status. U tom se slučaju kondenzator oblikovača počinje prazniti. Smanjenje napona na njemu dovest će do činjenice da se element DD1.4 ponovno postavlja u stanje logičke jedinice, čime se završava formiranje impulsa niske razine. Položaj mjernog impulsa u odnosu na izmjereni signal prikazan je na slici 5d.

Za svaku granicu mjerenja trajanje mjernog impulsa je konstantno u cijelom rasponu, stoga kut odstupanja strelice mikroammetra ovisi samo o brzini ponavljanja samog mjernog impulsa.

Za različite frekvencije trajanje mjernog pulsa je različito. Za veće frekvencije, puls za mjerenje trebao bi biti kratak, a za niske frekvencije malo velik. Zbog toga za osiguranje mjerenja u cijelom rasponu frekvencija zvuka koriste se tri kondenzatora za podešavanje vremena C2 ... C4. Sa kapacitetom kondenzatora od 0,2 µF mjeri se frekvencije od 20 ... 200 Hz, 0,02 µF - 200 ... 2000 Hz, a s kapacitetom od 2000 pF 2 ... 20 KHz.

Umjeravanje frekvencijskog uređaja najlakše je provesti pomoću zvučnog generatora, počevši od najnižeg frekvencijskog područja. Da biste to učinili, na ulaz primijenite signal s frekvencijom 20 Hz i označite položaj strelice na skali.

Nakon toga primijenite signal s frekvencijom 200 Hz i okrenite otpornik R5 da biste strelicu postavili na posljednju podjelu ljestvice. Kad dostavljate frekvencije od 30, 40, 50 ... 190 Hz, označite položaj strelice na skali. Slično se ugađanje provodi i u preostalim rasponima. Moguće je da je potreban precizniji odabir kondenzatora C3 i C4, tako da se početak skale podudara s oznakom od 200 Hz u prvom rasponu.

Na opisima ovih jednostavnih konstrukcija dopustite mi da završim ovaj dio članka. U sljedećem ćemo dijelu govoriti o okidačima i brojačima koji se temelje na njima. Bez toga, priča o logičkim sklopovima bila bi nepotpuna.

Boris Aladyshkin

Nastavak članka: Logički čipovi. Dio 7. Okidači. RS - okidač

E-knjiga -Vodič za početnike AVR mikrokontrolera