categorii: Articole prezentate » Electronică practică
Numar de vizualizari: 77792
Comentarii la articol: 0

Jetoane logice. Partea 6

 

Jetoane logice părți anterioare ale articolului au fost considerate cele mai simple dispozitive de pe elementele logice 2I-NOT. Acesta este un multivibrator cu auto-oscilație și un singur shot. Să vedem ce poate fi creat pe baza lor.

Fiecare dintre aceste dispozitive poate fi utilizat în diverse modele ca oscillatoare master și shapers de impulsuri pe durata necesară. Având în vedere că articolul este doar orientativ și nu o descriere a vreunui circuit complex complex, ne restrângem la câteva dispozitive simple folosind schemele de mai sus.


Circuite simple multivibratoare

Un multivibrator este un dispozitiv destul de versatil, astfel încât utilizarea sa este foarte diversă. În a patra parte a articolului, a fost prezentat un circuit multivibrator bazat pe trei elemente logice. Pentru a nu căuta această parte, circuitul este arătat din nou în figura 1.

Frecvența de oscilație la cotele indicate în diagrama va fi de aproximativ 1 Hz. Prin completarea unui astfel de multivibrator cu un indicator LED, puteți obține un simplu generator de impulsuri de lumină. Dacă tranzistorul este luat suficient de puternic, de exemplu, KT972, este foarte posibil să se facă o ghirlandă pentru un brad mic de Crăciun. Conectând capsula telefonică DEM-4m în loc de LED, puteți auzi clicuri când comutați multivibratorul. Un astfel de dispozitiv poate fi folosit ca metronom atunci când învățați să cântați la instrumente muzicale.

Multivibrator cu trei elemente

Figura 1. Multivibrator cu trei elemente.

Pe baza unui multivibrator, este foarte simplu să faceți un generator de frecvență audio. Pentru a face acest lucru, este necesar ca condensatorul să fie de 1 μF și să folosească o rezistență variabilă de 1,5 ... 2,2 KΩ ca rezistență R1. Un astfel de generator, desigur, nu va bloca întreaga gamă de sunet, dar în anumite limite, frecvența de oscilație poate fi modificată. Dacă aveți nevoie de un generator cu o rază de frecvență mai largă, acest lucru se poate realiza modificând capacitatea condensatorului cu ajutorul unui comutator.


Generator de sunet intermitent

Ca exemplu de utilizare a unui multivibrator, putem aminti un circuit care emite un semnal sonor intermitent. Pentru a-l crea, veți avea nevoie deja de două multivibratoare. În această schemă, multivibratoare pe două elemente logice, ceea ce vă permite să asamblați un astfel de generator pe un singur cip. Circuitul său este prezentat în figura 2.

Generator de sunet intermitent

Figura 2. Generator de bip intermitent.

Generatorul de pe elementele DD1.3 și DD1.4 generează oscilații ale frecvenței sonore care sunt reproduse de capsula telefonică DEM-4m. În schimb, puteți utiliza orice cu o rezistență de înfășurare de aproximativ 600 ohmi. Cu cotările C2 și R2 indicate pe diagramă, frecvența vibrațiilor sonore este de aproximativ 1000 Hz. Dar sunetul va fi auzit doar la momentul când la ieșirea 6 a multivibratorului pe elementele DD1.1 și DD1.2 va exista un nivel ridicat care să permită multivibratorului să lucreze la elementele DD1.3, DD1.4. În cazul în care ieșirea primului multivibrator nivel scăzut al celui de-al doilea multivibrator este oprită, nu există sunet în capsula telefonică.

Pentru a verifica funcționarea generatorului de sunet, a 10-a ieșire a elementului DD1.3 poate fi deconectată de la ieșirea 6 a DD1.2. În acest caz, ar trebui să sune un semnal sonor continuu (nu uitați că dacă intrarea elementului logic nu este conectată nicăieri, atunci starea lui este considerată un nivel ridicat).

Dacă al 10-lea pin este conectat la un fir comun, de exemplu, un jumper de fir, atunci sunetul din telefon se va opri. (Același lucru se poate face fără a se rupe conexiunea de a zecea ieșire). Această experiență sugerează că semnalul sonor este auzit doar atunci când ieșirea 6 a elementului DD1.2 este mare. Astfel, primul multivibrator îl blochează pe al doilea. O schemă similară poate fi aplicată, de exemplu, în dispozitivele de alarmă.

În general, un jumper conectat la un fir comun este utilizat pe scară largă în studiul și repararea circuitelor digitale ca semnal de nivel scăzut. Putem spune că acesta este un clasic al genului. Temerile de a folosi o astfel de metodă de „ardere” sunt complet în zadar. Mai mult, nu numai intrările, ci și ieșirile microcircuitelor digitale ale oricărei serii pot fi „plantate” pe „sol”. Acest lucru este echivalent cu un tranzistor de ieșire deschis sau cu un nivel zero logic, nivel scăzut.

Spre deosebire de cele spuse, este imposibil de conectat MICROCIRCUITURILE LA CIRCUITUL + 5V: dacă tranzistorul de ieșire este deschis în acest moment (toată tensiunea sursei de alimentare va fi aplicată pe secțiunea colector - emițător a tranzistorului de ieșire deschisă), microcircuitul va eșua. Având în vedere că toate circuitele digitale nu stau nemișcate, ci fac ceva tot timpul, funcționează într-un mod pulsat, tranzistorul de ieșire nu va trebui să se deschidă mult timp.


O sondă pentru repararea echipamentelor radio

Folosind elementele logice 2I-NOT puteți crea un generator simplu pentru reglarea și repararea radiourilor. La ieșirea sa, este posibilă obținerea oscilațiilor frecvenței sunetului (RF) și a frecvențelor radio (RF), modulate de RF. Circuitul generatorului este prezentat în figura 3.

Generator pentru verificarea receptoarelor

Figura 3. Generator pentru verificarea receptorilor.

Pe elementele DD1.3 și DD1.4 este montat un multivibrator deja cunoscut pentru noi. Cu ajutorul său, sunt generate vibrații ale frecvenței sunetului, care sunt utilizate prin invertorul DD2.2 și condensatorul C5 prin conectorul XA1 pentru a testa amplificatorul cu frecvență joasă.

Generatorul de oscilație de înaltă frecvență este realizat pe elementele DD1.1 și DD1.2. Acesta este, de asemenea, un multivibrator familiar, doar aici a apărut un element nou - inductor L1 conectat în serie cu condensatoarele C1 și C2. frecvența acestui generator este determinată în principal de parametrii bobinei L1 și poate fi ajustată într-o mică măsură de condensatorul C1.

Pe elementul DD2.1 asamblat un mixer de frecvențe radio, care este alimentat la intrarea 1 și la intrarea 2 se aplică frecvența intervalului audio. Aici, frecvența sonoră acționează frecvența radio exact în același mod ca în circuitul semnalului intermitent din figura 2: tensiunea de frecvență radio la borna 3 a elementului DD2.1 apare în momentul în care nivelul de ieșire 11 al elementului DD1.4 este ridicat.

Pentru a obține o frecvență radio în intervalul 3 ... 7 MHz, bobina L1 poate fi înfășurată pe un cadru cu un diametru de 8 mm. În interiorul serpentinei, introduceți o bucată de tijă dintr-o antenă magnetică realizată din ferită de calitate F600NM. Bobina L1 conține 50 ... 60 rotații de sârmă PEV-2 0,2 ​​... 0,3 mm. Proiectarea sondei este arbitrară.

Este mai bine să folosiți un generator de sondă pentru a alimenta sursă de tensiune stabilizatădar poți baterie galvanică.


Aplicație pentru vibrator unic

Fiind cea mai simplă aplicație a unui singur vibrator, poate fi apelat un dispozitiv de semnalizare luminoasă. Pe baza sa, puteți crea o țintă pentru împușcarea mingilor de tenis. Circuitul dispozitivului de semnalizare a luminii este prezentat în figura 4.

Lampa de avertizare

Figura 4. Dispozitiv de semnalizare a luminii.

Ținta în sine poate fi destul de mare (carton sau placaj), iar „mărul” său este o placă metalică cu un diametru de aproximativ 80 mm. În diagrama circuitului, acesta este contactul SF1. Când sunt lovite în centrul țintei, contactele se închid foarte scurt, astfel încât clipirea becului poate să nu fie observată. Pentru a preveni o astfel de situație, în acest caz se folosește o singură lovitură: dintr-un impuls de pornire scurt, becul se stinge cel puțin o secundă. În acest caz, impulsul de declanșare este alungit.

Dacă doriți ca lampa să nu se stingă când se aprinde, ci mai degrabă să clipească, ar trebui să folosiți un tranzistor KT814 în circuitul indicatorului, schimbând ieșirile de colector și emițător. Cu această conexiune, puteți omite rezistența din circuitul de bază al tranzistorului.

Ca generator cu un singur impuls, un singur shot este adesea utilizat în repararea tehnologiei digitale pentru a testa performanța atât a microcircuitelor individuale cât și a cascadelor întregi.Acest lucru va fi discutat mai târziu. De asemenea, nici un singur comutator, sau cum se numește, un contor de frecvență analogic, nu se poate face fără un singur vibrator.


Contorul de frecvență simplu

Pe cele patru elemente logice ale cipului K155LA3, puteți asambla un contor de frecvență simplu care vă permite să măsurați semnale cu o frecvență de 20 ... 20.000 Hz. Pentru a putea măsura frecvența unui semnal de orice formă, de exemplu, un sinusoid, acesta trebuie convertit în impulsuri dreptunghiulare. De obicei, această transformare se face folosind un declanșator Schmitt. Dacă aș putea spune acest lucru, convertește „impulsurile” undei sinusoidale cu fronturi blânde în dreptunghiuri cu fronturi abrupte și pante. Schmitt trigger are un prag de declanșare. Dacă semnalul de intrare este sub acest prag, nu va exista nicio secvență de impuls la ieșirea declanșatorului.

Familiarizarea cu activitatea declanșatorului Schmitt poate începe cu un simplu experiment. Schema deținerii sale este prezentată în figura 5.

Schmitt trigger și programele sale de lucru

Figura 5. Declanșatorul lui Schmitt și graficele activității sale.

Pentru a simula semnalul sinusoidal de intrare, se folosesc baterii galvanice GB1 și GB2: mutarea cursorului rezistenței variabile R1 în poziția superioară a circuitului simulează o jumătate de undă pozitivă a unui sinusoid și coborârea negativă.

Experimentul ar trebui să înceapă prin faptul că rotind motorul rezistenței variabile R1, setați tensiune zero pe el, controlându-l în mod natural cu un voltmetru. În această poziție, ieșirea elementului DD1.1 este o singură stare, un nivel ridicat, iar ieșirea elementului DD1.2 este zero logică. Aceasta este starea inițială în absența unui semnal.

Conectați un voltmetru la ieșirea elementului DD1.2. Așa cum a fost scris mai sus, la ieșire vom vedea un nivel scăzut. Dacă acum este suficient să rotiți lent cursorul cu rezistență variabilă în conformitate cu schema, iar apoi să coborați până la oprire și întoarcere la ieșirea DD1.2, dispozitivul va afișa elementul care trece de la nivel scăzut la nivel înalt și invers. Cu alte cuvinte, ieșirea DD1.2 conține impulsuri dreptunghiulare de polaritate pozitivă.

Funcționarea unui astfel de declanșator Schmitt este ilustrată de graficul din figura 5b. O undă sinusoidală la intrarea unui declanșator Schmitt este obținută prin rotirea unei rezistențe variabile. Amplitudinea sa este de până la 3V.

Atâta timp cât tensiunea jumătății de undă pozitivă nu depășește pragul (Uпор1), la ieșirea dispozitivului este stocat un zero logic (stare inițială). Când tensiunea de intrare crește prin rotirea rezistenței variabile la momentul t1, tensiunea de intrare atinge tensiunea de prag (aproximativ 1,7 V).

Ambele elemente vor trece la starea inițială opusă: la ieșirea dispozitivului (elementul DD1.2) va exista o tensiune la nivel înalt. O creștere suplimentară a tensiunii de intrare, până la valoarea de amplitudine (3V), nu duce la modificarea stării de ieșire a dispozitivului.

Acum să rotim rezistența variabilă în direcția opusă. Dispozitivul va comuta la starea inițială atunci când tensiunea de intrare scade la a doua, mai mică, pragul Uпор2, așa cum se arată în grafic. Astfel, ieșirea dispozitivului este din nou setată la zero logic.

O caracteristică distinctivă a declanșatorului Schmitt este prezența acestor două niveluri de prag. Ei au provocat histerezisul declanșatorului Schmitt. Lățimea buclei de histereză este setată prin selectarea rezistenței R3, deși nu este în limite foarte mari.

Rotirea ulterioară a rezistenței variabile în jos a circuitului formează o jumătate de undă negativă a unei unde sinusoidale la intrarea dispozitivului. Cu toate acestea, diodele de intrare instalate în interiorul microcircuitului pur și simplu scurtează jumătatea negativă a semnalului de intrare la un fir comun. Prin urmare, semnalul negativ nu afectează funcționarea dispozitivului.

Circuitul contorului de frecvență

Figura 6. Circuitul contorului de frecvență.

Figura 6 prezintă o diagramă a unui contor de frecvență simplu realizat pe un singur cip K155LA3. Pe elementele DD1.1 și DD1.2, este asamblat un declanșator Schmitt, cu dispozitivul și funcționarea pe care tocmai l-am întâlnit. Celelalte două elemente ale microcircuitului sunt utilizate pentru construirea modelului de măsurare a impulsurilor.Cert este că durata impulsurilor dreptunghiulare la ieșirea declanșatorului Schmitt depinde de frecvența semnalului măsurat. În această formă, se va măsura orice, dar nu și frecvența.

La declanșatorul Schmitt pe care îl știam deja, au fost adăugate câteva alte elemente. La intrare, este instalat condensatorul C1. Sarcina sa este să săriți oscilațiile de frecvență sonoră la intrarea contorului de frecvență, deoarece contorul de frecvență este proiectat să funcționeze în acest interval și să blocheze trecerea componentei constante a semnalului.

Dioda VD1 este proiectată să limiteze nivelul semiconductorului pozitiv la nivelul de tensiune al sursei de alimentare, iar VD2 reduce semiconductele negative ale semnalului de intrare. În principiu, dioda de protecție internă a microcircuitului poate face față destul de mult acestei sarcini, astfel încât VD2 nu poate fi instalat. Prin urmare, tensiunea de intrare a unui astfel de contor de frecvență este cuprinsă între 3 ... 8 V. Pentru a crește sensibilitatea dispozitivului, un amplificator poate fi instalat la intrare.

Impulsurile cu polaritate pozitivă generate de semnalul de intrare de către un declanșator Schmitt sunt alimentate la intrarea modelului de măsurare al impulsului realizat pe elementele DD1.3 și DD1.4.

Când apare tensiunea joasă la intrarea elementului DD1.3, aceasta va comuta la unitate. Prin urmare, prin ea și rezistența R4 va fi încărcat unul dintre condensatoarele C2 ... C4. În acest caz, tensiunea la intrarea inferioară a elementului DD1.4 va crește și, în final, va atinge un nivel ridicat. Dar, în ciuda acestui fapt, elementul DD1.4 rămâne în starea unei unități logice, deoarece există încă un zero logic de la ieșirea declanșatorului Schmitt pe intrarea superioară (ieșirea DD1.2 6). Prin urmare, un curent foarte nesemnificativ curge prin dispozitivul de măsurare PA1, săgeata dispozitivului practic nu se abate.

Apariția unei unități logice la ieșirea declanșatorului Schmitt va comuta elementul DD1.4 la starea de zero logic. Prin urmare, un curent limitat de rezistența rezistențelor R5 ... R7 curge prin dispozitivul de indicator PA1.

Aceeași unitate la ieșirea declanșatorului Schmitt va comuta elementul DD1.3 la starea zero. În acest caz, condensatorul modelului începe să se descarce. Reducerea tensiunii asupra acesteia va duce la faptul că elementul DD1.4 este din nou setat la starea unei unități logice, încheind astfel formarea unui impuls de nivel scăzut. Poziția pulsului de măsurare în raport cu semnalul măsurat este prezentată în figura 5d.

Pentru fiecare limită de măsurare, durata pulsului de măsurare este constantă pe întreaga gamă, prin urmare, unghiul de deviere a săgeții microametrului depinde doar de rata de repetare a pulsului de măsurare în sine.

Pentru frecvențe diferite, durata pulsului de măsurare este diferită. Pentru frecvențe mai mari, pulsul de măsurare ar trebui să fie scurt, iar pentru frecvențe joase, puțin mare. Prin urmare, pentru a asigura măsurători pe întreaga gamă de frecvențe de sunet, se folosesc trei condensatoare de reglare a timpului C2 ... C4. Cu o capacitate de condensator de 0,2 μF, se măsoară frecvențe de 20 ... 200 Hz, 0,02 μF - 200 ... 2000 Hz, și cu o capacitate de 2000 pF 2 ... 20 KHz.

Calibrarea contorului de frecvență se face cel mai ușor cu ajutorul unui generator de sunet, pornind de la cel mai mic interval de frecvență. Pentru a face acest lucru, aplicați un semnal cu o frecvență de 20 Hz la intrare și marcați poziția săgeții pe scară.

După aceea, aplicați un semnal cu o frecvență de 200 Hz și rotiți rezistența R5 pentru a seta săgeata la ultima diviziune a scării. Când alimentați frecvențe de 30, 40, 50 ... 190 Hz, marcați poziția săgeții pe scară. În mod similar, reglarea este efectuată în intervalele rămase. Este posibil să fie nevoie de o selecție mai precisă a condensatoarelor C3 și C4, astfel încât începutul scării să coincidă cu marcajul de 200 Hz din primul interval.

În descrierea acestor construcții simple, permiteți-mi să termin această parte a articolului. În următoarea parte, vom vorbi despre declanșatoare și contoare pe baza lor. Fără aceasta, povestea despre circuitele logice ar fi incompletă.

Boris Aladyshkin

Continuarea articolului: Jetoane logice. Partea 7. Declanșatoare. RS - declanșator

Carte electronică -Ghid pentru începători pentru microcontrolere AVR

Consultați și la i.electricianexp.com:

  • Jetoane logice. Partea 5 - Un vibrator
  • Jetoane logice. Partea 4
  • Schmitt trigger - vedere generală
  • Jetoane logice. Partea 9. Declanșatorul JK
  • Jetoane logice. Partea 8. D - declanșator

  •