kategorier: Utvalda artiklar » Praktisk elektronik
Antal visningar: 77792
Kommentarer till artikeln: 0

Logikchips. Del 6

 

Logikchipsden tidigare delar av artikeln de enklaste enheterna på de logiska elementen 2I-NOT beaktades. Detta är en självsvängande multivibrator och en-shot. Låt oss se vad som kan skapas på grundval av dem.

Var och en av dessa anordningar kan användas i olika utföranden som masteroscillatorer och pulsformare med önskad varaktighet. Med tanke på att artikeln endast är avsedd för vägledning och inte en beskrivning av någon specifik komplex krets begränsar vi oss till några enkla enheter med ovanstående scheman.


Enkla multivibratorkretsar

En multivibrator är en ganska mångsidig enhet, så användningen är mycket varierande. I artikelns fjärde del visades en multivibratorkrets baserad på tre logiska element. För att inte leta efter denna del visas kretsen igen i figur 1.

Svängningsfrekvensen vid de betyg som anges på diagrammet kommer att vara cirka 1 Hz. Genom att komplettera en sådan multivibrator med en LED-indikator kan du få en enkel ljuspulsgenerator. Om transistorn tas tillräckligt kraftfull, till exempel KT972, är det fullt möjligt att skapa en liten krans för en liten julgran. Genom att ansluta en DEM-4m telefonkapsel istället för en LED, kan du höra klick när du byter multivibrator. En sådan anordning kan användas som en metronom när man lär sig spela musikinstrument.

Tre-element multivibrator

Bild 1. Multivibrator med tre element.

Baserat på en multivibrator är det mycket enkelt att skapa en ljudfrekvensgenerator. För detta är det nödvändigt att kondensatorn är 1 μF och använder ett variabelt motstånd på 1,5 ... 2,2 KΩ som motstånd R1. En sådan generator kommer naturligtvis inte att blockera hela ljudområdet, men inom vissa gränser kan svängningsfrekvensen ändras. Om du behöver en generator med ett bredare frekvensområde, kan detta göras genom att ändra kondensatorns kapacitans med en omkopplare.


Intermittent ljudgenerator

Som ett exempel på att använda en multivibrator kan vi återkalla en krets som avger en intermittent ljudsignal. För att skapa den behöver du redan två multivibratorer. I detta schema, multivibratorer på två logiska element, som låter dig montera en sådan generator på bara ett chip. Dess krets visas i figur 2.

Intermittent ljudgenerator

Bild 2. Intermittent pipgenerator.

Generatorn på elementen DD1.3 och DD1.4 genererar ljudfrekvenssvängningar som reproduceras av DEM-4m telefonkapsel. Istället kan du använda vilken som helst med en lindningsmotstånd på cirka 600 ohm. Med de betyg C2 och R2 som visas på diagrammet är frekvensen för ljudvibrationer cirka 1000 Hz. Men ljudet hörs bara vid den tidpunkt då vid utgången 6 från multivibratorn på elementen DD1.1 och DD1.2 kommer det att finnas en hög nivå som gör att multivibratorn kan arbeta med elementen DD1.3, DD1.4. I fallet när utgången från den första multivibratorns låga nivå för den andra multivibratorn stoppas, finns det inget ljud i telefonens kapsel.

För att kontrollera ljudgeneratorns funktion kan den 10: e utgången från DD1.3-elementet kopplas bort från utgången 6 från DD1.2. I detta fall bör en kontinuerlig ljudsignal låta (glöm inte att om ingången till det logiska elementet inte är ansluten någonstans, så betraktas dess tillstånd som en hög nivå).

Om den 10: e utgången är ansluten till en vanlig tråd, till exempel en trådhopp, kommer ljudet i telefonen att stanna. (Detsamma kan göras utan att bryta anslutningen till den tionde utgången). Denna erfarenhet antyder att ljudsignalen bara hörs när utgången 6 från DD1.2-elementet är hög. Således klockar den första multivibratorn den andra. Ett liknande schema kan till exempel tillämpas i larmenheter.

I allmänhet används en trådhoppare som är ansluten till en gemensam tråd allmänt för studier och reparation av digitala kretsar som en lågnivåsignal. Vi kan säga att detta är en klassiker av genren. Rädsla för att använda en sådan ”brännande” metod är helt förgäves. Dessutom kan inte bara ingångarna, utan också utgångarna från digitala mikrokretsar i alla serier "planteras" på "marken". Detta motsvarar en öppen utgångstransistor eller logisk nollnivå, låg nivå.

I motsats till vad som just har sagts, är det helt omöjligt att ansluta mikrokretsarna till + 5V-kretsen: Om utgångstransistorn är öppen vid denna tidpunkt (all spänning i strömförsörjningen kommer att appliceras på kollektor-emiterdelen på den öppna utgångstransistorn), kommer mikrokretsen att misslyckas. Med tanke på att alla digitala kretsar inte står stilla, men gör något hela tiden, arbetar i pulserat läge, kommer uttransistorn inte att behöva vänta på ett öppet tillstånd.


En sond för reparation av radioutrustning

Med hjälp av de logiska elementen 2I-NOT kan du skapa en enkel generator för att ställa in och reparera radioapparater. Vid dess utgång är det möjligt att erhålla svängningar av ljudfrekvens (RF) och radiofrekvens (RF) oscillationer modulerade av RF. Generatorkretsen visas i figur 3.

Generator för kontroll av mottagare

Bild 3. Generator för kontroll av mottagare.

På elementen DD1.3 och DD1.4 monteras en multivibrator som vi redan känner till. Med sin hjälp genereras svängningar av ljudfrekvensen, som används genom inverteraren DD2.2 och kondensatorn C5 genom anslutningen XA1 för att testa lågfrekvensförstärkaren.

Högfrekvensoscillationsgeneratorn är tillverkad på elementen DD1.1 och DD1.2. Detta är också en välkänd multivibrator, bara här dök upp ett nytt element - induktor L1 ansluten i serie med kondensatorer C1 och C2. frekvensen för denna generator bestäms huvudsakligen av parametrarna för spolen L1 och kan justeras i liten utsträckning av kondensatorn Cl.

På elementet DD2.1 monterade en radiofrekvensblandare, som matas till ingång 1, och till ingång 2 appliceras frekvensen för ljudområdet. Här låser ljudfrekvensen radiofrekvensen på exakt samma sätt som i den intermittenta ljudsignalkretsen i figur 2: radiofrekvensspänningen vid terminalen 3 i DD2.1-elementet visas i det ögonblick då utgångsnivån 11 för DD1.4-elementet är hög.

För att erhålla en radiofrekvens i området 3 ... 7 MHz kan L1-spolen lindas på en ram med en diameter på 8 mm. Inuti spolen sätter du in en bit av stången från en magnetantenn av ferritkvalitet F600NM. Spole L1 innehåller 50 ... 60 varv tråd PEV-2 0,2 ​​... 0,3 mm. Sondens utformning är godtycklig.

Det är bättre att använda en sondgenerator för att driva stabiliserad spänningskällamen du kan galvaniskt batteri.


Enkelvibratorapplikation

Som den enklaste tillämpningen av en enda vibrator kan en ljus signalanordning anropas. På grundval av detta kan du skapa ett mål för att skjuta tennisbollar. Ljussignalanordningens krets visas i figur 4.

Varningsljus

Bild 4. Ljus signalanordning.

Målet i sig kan vara ganska stort (kartong eller plywood), och dess "äpple" är en metallplatta med en diameter på cirka 80 mm. I kretsschemat är detta kontakt SF1. När de träffas i mitten av målet stängs kontakterna mycket kort, så att lampans blinkning kanske inte märks. För att förhindra en sådan situation används ett enda skott i detta fall: från en kort startpuls går lampan ut minst en sekund. I detta fall är triggerpulsen långsträckt.

Om du vill att lampan inte ska slockna när den slås utan snarare ska blinka bör du använda en KT814-transistor i indikatorkretsen genom att byta ut samlar- och emitterutgångarna. Med den här anslutningen kan du utelämna motståndet i transistorns baskrets.

Som en pulsgenerator används ofta en enkelbild för reparation av digital teknik för att testa prestanda för både enskilda mikrokretsar och hela kaskader.Detta kommer att diskuteras senare. Dessutom kan inte en enda switch, eller som den kallas, en analog frekvensmätare, utan en enda vibrator.


Enkel frekvensmätare

På de fyra logiska elementen i K155LA3-chipet kan du montera en enkel frekvensmätare som låter dig mäta signaler med en frekvens på 20 ... 20 000 Hz. För att kunna mäta frekvensen för en signal av valfri form, till exempel en sinus, måste den omvandlas till rektangulära pulser. Vanligtvis görs denna transformation med en Schmitt-trigger. Om jag säger det, omvandlar han sinusvågens ”impulser” med mjuka fronter till rektanglar med branta fronter och lågkonjunkturer. Schmitt trigger har en triggtröskel. Om insignalen är under denna tröskel kommer det inte att finnas någon pulssekvens vid utmatningen från utlösaren.

Bekanta med Schmitt-triggers arbete kan börja med ett enkelt experiment. Schema för dess innehav visas i figur 5.

Schmitt trigger och hans arbetsscheman

Bild 5. Schmitt trigger och diagram över hans arbete.

För att simulera den ingående sinusformade signalen används galvaniska batterier GB1 och GB2: flyttning av den variabla resistorn R1-skjutreglaget till det övre läget i kretsen simulerar en positiv halvvåg av sinusvågen och rör sig ned negativ.

Experimentet bör börja med det faktum att genom att rotera motorn med det variabla motståndet R1, ställ in nollspänningen på det, naturligtvis kontrollera det med en voltmeter. I detta läge är utgången från elementet DD1.1 ett enda tillstånd, en hög nivå, och utgången från elementet DD1.2 är logisk noll. Detta är det initiala tillståndet i frånvaro av en signal.

Anslut en voltmeter till utgången från DD1.2-elementet. Som det skrevs ovan, kommer vi att se en låg nivå vid utgången. Om det nu räcker att långsamt vrida den variabla motståndsknappen hela vägen upp enligt schemat, och sedan ner till stoppet och tillbaka igen vid utgången DD1.2, visar enheten elementet som växlar från låg till hög nivå och vice versa. Med andra ord, utgången DD1.2 innehåller rektangulära pulser med positiv polaritet.

Driften av en sådan Schmitt-triggare illustreras av diagrammet i figur 5b. En sinusvåg vid ingången till en Schmitt-trigger uppnås genom att rotera ett variabelt motstånd. Dess amplitud är upp till 3V.

Så länge som den positiva halvvågens spänning inte överskrider tröskeln (Uпор1), lagras en logisk noll (initialtillstånd) vid enhetens utgång. När ingångsspänningen ökar genom att rotera det variabla motståndet vid tiden t1 når ingångsspänningen tröskelspänningen (cirka 1,7 V).

Båda elementen växlar till motsatt initialtillstånd: vid utgången från enheten (element DD1.2) kommer det att finnas en högnivåspänning. En ytterligare ökning av ingångsspänningen, upp till amplitudvärdet (3V), leder inte till en förändring i enhetens utgångstillstånd.

Låt oss nu rotera det variabla motståndet i motsatt riktning. Enheten växlar till det initiala tillståndet när ingångsspänningen sjunker till den andra, lägre, tröskelspänningen UPORTOR, som visas i diagrammet. Således är enhetens utgång återigen inställd på logisk noll.

Ett utmärkande kännetecken för Schmitt-utlösaren är närvaron av dessa två tröskelnivåer. De orsakade hysteres av Schmitt-utlösaren. Hysteresslingans bredd bestäms av valet av motstånd R3, även om det inte är i mycket stora gränser.

Ytterligare rotation av det variabla motståndet nedför kretsen bildar en negativ halvvåg av sinusvågen vid ingången till anordningen. Emellertid förkortar ingångsdioderna som är installerade i mikrokretsen helt enkelt den negativa halvvågen av insignalen till en gemensam tråd. Därför påverkar den negativa signalen inte enhetens drift.

Frekvensmätarkrets

Bild 6. Frekvensmätarkrets.

Figur 6 visar ett diagram över en enkel frekvensmätare gjord på bara ett K155LA3-chip. På elementen DD1.1 och DD1.2 är en Schmitt-triggare monterad, med enheten och den funktion vi just mötte. De återstående två elementen i mikrokretsen används för att konstruera mätpulsformaren.Faktum är att varaktigheten för de rektangulära pulserna vid utgången från Schmitt-utlösaren beror på den uppmätta signalens frekvens. I denna form kommer allt att mätas, men inte frekvensen.

Till Schmitt-avtryckaren som vi redan visste, tillkom några fler element. Vid ingången är kondensatorn C1 installerad. Dess uppgift är att hoppa över ljudfrekvenssvängningar vid ingången till frekvensmätaren, eftersom frekvensmätaren är utformad för att arbeta inom detta område och för att blockera passagen för signalens konstanta komponent.

Dioden VD1 är utformad för att begränsa nivån på den positiva halvvågen till spänningsnivån för kraftkällan, och VD2 skär de negativa halvvågorna på insignalen. I princip kan den inre skyddsdioden i mikrokretsen klara den här uppgiften så att VD2 inte kan installeras. Därför är ingångsspänningen för en sådan frekvensmätare inom 3 ... 8 V. För att öka enhetens känslighet kan en förstärkare installeras vid ingången.

Pulser med positiv polaritet som genereras från insignalen av en Schmitt-triggare matas till ingången till mätpulsformaren gjord på elementen DD1.3 och DD1.4.

När lågspänning visas vid ingången till elementet DD1.3 kommer det att växla till enhet. Därför laddas genom den och motståndet R4 en av kondensatorerna C2 ... C4. I detta fall kommer spänningen vid DD1.4-elementets nedre ingång att öka och i slutändan uppnå en hög nivå. Men trots detta förblir elementet DD1.4 i tillståndet för en logisk enhet, eftersom det fortfarande finns en logisk noll från utgången från Schmitt-utlösaren på dess övre ingång (DD1.2 utgång 6). Därför flyter en mycket obetydlig ström genom mätanordningen PA1, anordningens pil avviker praktiskt taget inte.

Utseendet på en logisk enhet vid utgången från Schmitt-utlösaren kommer att koppla elementet DD1.4 till tillståndet för logisk noll. Därför flyter en ström begränsad av motståndet hos motstånd R5 ... R7 genom pekarenheten PA1.

Samma enhet vid utgången från Schmitt-utlösaren kommer att byta DD1.3-elementet till nolltillstånd. I detta fall börjar den förstnämnda kondensatorn att urladdas. Att minska spänningen på den kommer att leda till att elementet DD1.4 återigen är inställt på tillståndet för en logisk enhet och därmed slutar bildandet av en låg nivåpuls. Mätpulsens läge relativt den uppmätta signalen visas i figur 5d.

För varje mätgräns är mätpulsens varaktighet konstant över hela intervallet, därför beror avvikelsesvinkeln för mikroammeterns pil endast av repetitionshastigheten för denna mätpuls själv.

För olika frekvenser är mätpulsens längd olika. För högre frekvenser bör mätpulsen vara kort och för låga frekvenser lite stor. För att säkerställa mätningar inom hela ljudfrekvensområdet används därför tre tidsinställningskondensatorer C2 ... C4. Med en kondensatorkapacitet på 0,2 μF mäts frekvenser på 20 ... 200 Hz, 0,02 μF - 200 ... 2000 Hz och med en kapacitans på 2000 pF 2 ... 20 KHz.

Kalibreringen av frekvensmätaren görs lättast med en ljudgenerator med utgångspunkt från det lägsta frekvensområdet. För att göra detta, applicera en signal med en frekvens på 20 Hz på ingången och markera pilens position på skalan.

Använd därefter en signal med en frekvens av 200 Hz och vrid motståndet R5 för att ställa in pilen till skalans sista delning. När du tillhandahåller frekvenser på 30, 40, 50 ... 190 Hz, markera pilens position på skalan. På samma sätt utförs inställningen i de återstående områdena. Det är möjligt att ett mer exakt val av kondensatorer C3 och C4 behövs så att början av skalan sammanfaller med 200 Hz-märket i det första intervallet.

Låt mig avsluta den här delen av artikeln på beskrivningarna av dessa enkla konstruktioner. I nästa del kommer vi att prata om triggers och räknare baserat på dem. Utan detta skulle historien om logikkretsar vara ofullständig.

Boris Aladyshkin

Fortsättning av artikeln: Logikchips. Del 7. Triggers. RS - trigger

E-bok -Nybörjarguide för AVR-mikrokontroller

Se även på elektrohomepro.com:

  • Logikchips. Del 5 - En vibrator
  • Logikchips. Del 4
  • Schmitt trigger - allmän vy
  • Logikchips. Del 9. JK trigger
  • Logikchips. Del 8. D - trigger

  •