Thể loại: Điện tử thực hành, Thợ điện Novice
Số lượt xem: 100.127
Bình luận về bài viết: 2
Chip logic. Phần 3
Gặp Chip kỹ thuật số
Trong phần thứ hai của bài viết, chúng tôi đã nói về các chỉ định đồ họa có điều kiện của các yếu tố logic và về các chức năng được thực hiện bởi các yếu tố này.
Để giải thích nguyên lý hoạt động, các mạch tiếp xúc thực hiện các chức năng logic của AND, OR, NOT và AND-NOT đã được đưa ra. Bây giờ bạn có thể bắt đầu làm quen thực tế với các vi mạch K155 series.
Ngoại hình và thiết kế
Yếu tố cơ bản của dòng thứ 155 là chip K155LA3. Đó là một vỏ nhựa có 14 dây dẫn, ở phía trên được đánh dấu và một phím chỉ ra đầu ra đầu tiên của chip.
Chìa khóa là một dấu tròn nhỏ. Nếu bạn nhìn vào microcircuit từ phía trên (từ phía bên của vụ án), thì kết luận sẽ được tính ngược chiều kim đồng hồ, và nếu từ bên dưới, thì theo chiều kim đồng hồ.
Một bản vẽ về trường hợp của microcircuit được hiển thị trong Hình 1. Một trường hợp như vậy được gọi là DIP-14, được dịch từ tiếng Anh dưới dạng vỏ nhựa với cách sắp xếp hai chân. Nhiều microcircuits có số lượng chân lớn hơn, và do đó, trường hợp này có thể là DIP-16, DIP-20, DIP-24 và thậm chí là DIP-40.
Hình 1. Bao vây DIP-14.
Những gì có trong trường hợp này
Trong gói DIP-14 của microcircuit K155LA3 chứa 4 phần tử độc lập 2I-NOT. Điều duy nhất hợp nhất chúng chỉ là kết luận sức mạnh chung: đầu ra thứ 14 của vi mạch là + nguồn điện và chân 7 là cực âm của nguồn.
Để không làm lộn xộn mạch với các yếu tố không cần thiết, các đường dây điện, như một quy luật, không được hiển thị. Điều này cũng không được thực hiện vì mỗi trong số bốn phần tử 2I-NOT có thể được đặt ở các vị trí khác nhau trong mạch. Thông thường họ chỉ đơn giản là viết trên các mạch: điện thoại + 5V dẫn đến kết luận 14 DD1, DD2, DD3 ... DDN. -5V dẫn đến kết luận 07 DD1, DD2, DD3 ... DDN. ". Các phần tử nằm riêng biệt được chỉ định là DD1.1, DD1.2, DD1.3, DD1.4. Hình 2 cho thấy chip K155LA3 bao gồm bốn phần tử 2I-NOT. Như đã đề cập trong phần thứ hai của bài viết, kết luận đầu vào được đặt ở bên trái và đầu ra ở bên phải.
Đối tác nước ngoài K155LA3 là chip SN7400 và nó có thể được sử dụng an toàn cho tất cả các thí nghiệm được mô tả dưới đây. Chính xác hơn, toàn bộ loạt chip K155 là một loại tương tự của dòng SN74 nước ngoài, vì vậy người bán trên thị trường radio cung cấp điều đó.
Hình 2. Sơ đồ chân của chip K155LA3.
Để tiến hành thí nghiệm với một vi mạch, bạn sẽ cần nguồn điện Điện áp 5V. Cách dễ nhất để tạo nguồn như vậy là sử dụng chip ổn định K142EN5A hoặc phiên bản nhập khẩu của nó, được gọi là 7805. Trong trường hợp này, không cần thiết phải quấn máy biến áp, hàn cầu, lắp đặt tụ điện. Rốt cuộc, sẽ luôn có một số bộ điều hợp mạng Trung Quốc có điện áp 12 V, đủ để kết nối 7805, như trong Hình 3.
Hình 3. Một nguồn năng lượng đơn giản cho các thí nghiệm.
Để tiến hành các thí nghiệm với microcircuit, bạn sẽ cần phải làm một chiếc bánh mì kích thước nhỏ. Nó là một mảnh getinax, sợi thủy tinh hoặc vật liệu cách điện tương tự khác với kích thước 100 * 70 mm. Ngay cả ván ép đơn giản hoặc các tông dày cũng phù hợp cho các mục đích như vậy.
Dọc theo các cạnh dài của bảng, dây dẫn đóng hộp phải được tăng cường với độ dày khoảng 1,5 mm, qua đó năng lượng sẽ được cung cấp cho các vi mạch (xe buýt điện). Giữa các dây dẫn trên toàn bộ diện tích của bảng mạch, khoan các lỗ có đường kính không quá 1 mm.
Khi tiến hành thí nghiệm, sẽ có thể chèn các đoạn dây thiếc vào chúng, mà các tụ điện, điện trở và các thành phần vô tuyến khác sẽ được hàn. Ở các góc của bảng, bạn nên làm chân thấp, điều này sẽ giúp bạn có thể đặt dây từ bên dưới.Thiết kế của Breadboard được thể hiện trong Hình 4.
Hình 4. Ban phát triển.
Sau khi Breadboard đã sẵn sàng, bạn có thể bắt đầu thử nghiệm. Để làm điều này, ít nhất một chip K155LA3 phải được cài đặt trên nó: hàn chân 14 và 7 cho các bus điện và uốn cong các chân còn lại để chúng nằm trên bảng.
Trước khi bắt đầu thí nghiệm, bạn nên kiểm tra độ tin cậy của mối hàn, kết nối chính xác của điện áp cung cấp (kết nối điện áp cung cấp ở cực ngược có thể làm hỏng microcircuit), đồng thời kiểm tra xem có bị đoản mạch giữa các cực liền kề không. Sau kiểm tra này, bạn có thể bật nguồn và bắt đầu thí nghiệm.
Phù hợp nhất cho các phép đo vôn kế quay sốcó trở kháng đầu vào ít nhất là 10K / V. Bất kỳ người thử nghiệm, ngay cả Trung Quốc giá rẻ, đáp ứng đầy đủ yêu cầu này.
Tại sao tốt hơn để chuyển đổi? Bởi vì, quan sát sự dao động của mũi tên, bạn có thể nhận thấy các xung điện áp, tất nhiên là tần số đủ thấp. Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số không có khả năng này. Tất cả các phép đo phải được thực hiện liên quan đến "điểm trừ" của nguồn điện.
Sau khi bật nguồn, đo điện áp ở tất cả các chân của vi mạch: tại các chân đầu vào 1 và 2, 4 và 5, 9 và 10, 12 và 13, điện áp phải là 1,4V. Và tại các đầu ra 3, 6, 8, 11 khoảng 0,3V. Nếu tất cả các điện áp nằm trong giới hạn quy định, thì vi mạch đang hoạt động.
Hình 5. Các thí nghiệm đơn giản với một yếu tố logic.
Kiểm tra hoạt động của phần tử logic 2 VÀ KHÔNG có thể bắt đầu, ví dụ, từ phần tử đầu tiên. Các chân đầu vào 1 và 2 của nó và đầu ra 3. Để áp dụng tín hiệu logic logic cho đầu vào, chỉ cần kết nối đầu vào này với dây âm (phổ biến) của nguồn điện là đủ. Nếu một đơn vị logic được yêu cầu là đầu vào, thì đầu vào này phải được kết nối với bus + 5V, nhưng không trực tiếp, nhưng thông qua một điện trở giới hạn có điện trở 1 ... 1,5 KOhm.
Giả sử chúng ta kết nối đầu vào 2 với một dây chung, từ đó cung cấp một số 0 logic cho nó và với đầu vào 1, chúng ta đã cung cấp một đơn vị logic, như được chỉ ra thông qua điện trở kết thúc R1. Kết nối này được hiển thị trong Hình 5a. Nếu với kết nối như vậy để đo điện áp ở đầu ra của phần tử, vôn kế sẽ hiển thị 3,5 ... 4,5V, tương ứng với một đơn vị logic. Đơn vị logic sẽ đưa ra phép đo điện áp ở chân 1.
Điều này hoàn toàn trùng khớp với những gì đã được trình bày trong phần thứ hai của bài viết về ví dụ về mạch tiếp xúc tiếp sức 2I-KHÔNG. Dựa trên kết quả của các phép đo, có thể đưa ra kết luận sau: khi một trong các yếu tố đầu vào của yếu tố 2I-NOT cao và đầu kia thấp, đầu ra chắc chắn có mức cao.
Tiếp theo, chúng tôi sẽ thực hiện thí nghiệm sau - chúng tôi sẽ cung cấp một đơn vị cho cả hai đầu vào cùng một lúc, như được chỉ ra trong Hình 5b, nhưng chúng tôi sẽ kết nối một trong các đầu vào, ví dụ 2, với một dây chung bằng cách sử dụng bộ nhảy dây. (Đối với các mục đích như vậy, tốt nhất là sử dụng kim may thông thường được hàn vào hệ thống dây linh hoạt). Nếu bây giờ chúng ta đo điện áp ở đầu ra của phần tử, thì, như trong trường hợp trước, sẽ có một đơn vị logic.
Không làm gián đoạn các phép đo, chúng tôi loại bỏ nút nhảy dây - vôn kế sẽ hiển thị mức cao ở đầu ra của phần tử. Điều này hoàn toàn phù hợp với logic của phần tử 2I-NOT, có thể được xác minh bằng cách tham khảo sơ đồ liên hệ trong phần thứ hai của bài viết, cũng như bằng cách nhìn vào bảng chân lý được hiển thị ở đó.
Nếu nút nhảy này hiện được đóng định kỳ với dây chung của bất kỳ đầu vào nào, mô phỏng nguồn cung cấp thấp và cao, thì sử dụng vôn kế, đầu ra có thể phát hiện các xung điện áp - mũi tên sẽ dao động kịp thời khi jumper chạm vào đầu vào của vi mạch.
Các kết luận sau đây có thể được rút ra từ các thí nghiệm: điện áp mức thấp ở đầu ra sẽ chỉ xuất hiện khi có mức cao ở cả hai đầu vào, nghĩa là điều kiện 2I được thỏa mãn ở đầu vào.Nếu ít nhất một trong các đầu vào chứa số 0 logic, đầu ra có đơn vị logic, chúng ta có thể lặp lại rằng logic của vi mạch hoàn toàn tương ứng với logic của mạch tiếp xúc 2I-KHÔNG được xem xét trong phần thứ hai của bài viết.
Ở đây thích hợp để làm thêm một thí nghiệm. Ý nghĩa của nó là tắt tất cả các chân đầu vào, chỉ cần để chúng trong máy điều hòa không khí và đo điện áp đầu ra của phần tử. Điều gì sẽ ở đó? Đúng vậy, sẽ có một điện áp bằng 0 hợp lý. Điều này cho thấy rằng các đầu vào không được kết nối của các thành phần logic tương đương với các đầu vào có đơn vị logic được áp dụng cho chúng. Bạn không nên quên tính năng này, mặc dù các đầu vào không sử dụng thường được khuyến nghị kết nối ở đâu đó.
Hình 5c cho thấy cách một phần tử logic 2I-KHÔNG đơn giản có thể được biến thành một biến tần. Để làm điều này, chỉ cần kết nối cả hai đầu vào của nó. (Ngay cả khi có bốn hoặc tám đầu vào, kết nối như vậy vẫn được chấp nhận).
Để đảm bảo rằng tín hiệu ở đầu ra có giá trị ngược với tín hiệu ở đầu vào, đủ để kết nối các đầu vào với một dây nhảy với một dây chung, nghĩa là áp dụng một số 0 logic cho đầu vào. Trong trường hợp này, một vôn kế được kết nối với đầu ra của phần tử sẽ hiển thị một đơn vị logic. Nếu bạn mở jumper, một điện áp mức thấp sẽ xuất hiện ở đầu ra, điều này hoàn toàn ngược lại với điện áp đầu vào.
Kinh nghiệm này cho thấy rằng biến tần hoàn toàn tương đương với hoạt động của mạch tiếp xúc KHÔNG được xem xét trong phần thứ hai của bài viết. Đó là những đặc tính chung tuyệt vời của chip 2I-KHÔNG. Để trả lời câu hỏi làm thế nào tất cả những điều này xảy ra, bạn nên xem xét mạch điện của phần tử 2I-KHÔNG.
Cấu trúc bên trong của phần tử 2 là KHÔNG
Cho đến bây giờ, chúng tôi đã xem xét một yếu tố hợp lý ở cấp độ chỉ định đồ họa của nó, lấy nó, như họ nói trong toán học như một hộp đen của Khăn: không đi sâu vào chi tiết về cấu trúc bên trong của yếu tố, chúng tôi đã kiểm tra phản ứng của nó với tín hiệu đầu vào. Bây giờ là lúc để nghiên cứu cấu trúc bên trong của phần tử logic của chúng ta, được hiển thị trong Hình 6.
Hình 6. Mạch điện của phần tử logic 2I-NOT.
Mạch chứa bốn bóng bán dẫn của cấu trúc n-p-n, ba điốt và năm điện trở. Có một kết nối trực tiếp giữa các bóng bán dẫn (không có tụ điện cách ly), cho phép chúng làm việc với điện áp không đổi. Tải đầu ra của chip được quy ước hiển thị dưới dạng điện trở Rн. Trong thực tế, đây thường là đầu vào hoặc một số đầu vào của cùng một mạch kỹ thuật số.
Các bóng bán dẫn đầu tiên là đa phát. Chính anh ta là người thực hiện thao tác logic đầu vào 2I và các bóng bán dẫn sau đây thực hiện khuếch đại và đảo ngược tín hiệu. Các vi mạch được chế tạo theo sơ đồ tương tự được gọi là logic bóng bán dẫn, viết tắt là TTL.
Chữ viết tắt này phản ánh thực tế rằng các hoạt động logic đầu vào và khuếch đại và đảo ngược tiếp theo được thực hiện bởi các phần tử bóng bán dẫn của mạch. Ngoài TTL, còn có logic diode-bóng bán dẫn (DTL), các giai đoạn logic đầu vào được thực hiện trên các điốt được đặt, tất nhiên, bên trong vi mạch.
Hình 7
Tại các đầu vào của phần tử logic 2I-NOT giữa các bộ phát của bóng bán dẫn đầu vào và dây chung, điốt VD1 và VD2 được cài đặt. Mục đích của chúng là để bảo vệ đầu vào khỏi điện áp của cực âm, có thể xảy ra do tự cảm ứng của các phần tử lắp khi mạch hoạt động ở tần số cao, hoặc đơn giản là do nhầm lẫn từ các nguồn bên ngoài.
Transitor VT1 đầu vào được kết nối theo sơ đồ với một cơ sở chung, và tải của nó là bóng bán dẫn VT2, có hai tải. Trong bộ phát, đây là điện trở R3 và trong bộ thu R2. Do đó, một biến tần pha cho giai đoạn đầu ra trên các bóng bán dẫn VT3 và VT4 đã thu được, điều này làm cho chúng hoạt động trong antiphase: khi đóng VT3, VT4 mở và ngược lại.
Giả sử rằng cả hai yếu tố đầu vào của yếu tố 2 KHÔNG được cung cấp ở mức thấp. Để làm điều này, chỉ cần kết nối các đầu vào này với một dây chung.Trong trường hợp này, bóng bán dẫn VT1 sẽ được mở, điều này đòi hỏi phải đóng các bóng bán dẫn VT2 và VT4. Transitor VT3 sẽ ở trạng thái mở và thông qua nó và diode VD3, dòng điện chạy vào tải - ở đầu ra của phần tử là trạng thái cấp cao (đơn vị logic).
Trong trường hợp đó, nếu đơn vị logic được áp dụng cho cả hai đầu vào, bóng bán dẫn VT1 sẽ đóng lại, điều này sẽ dẫn đến việc mở các bóng bán dẫn VT2 và VT4. Do mở của chúng, bóng bán dẫn VT3 đóng và dòng điện qua tải dừng lại. Ở đầu ra của phần tử, trạng thái 0 hoặc điện áp thấp được đặt.
Mức điện áp thấp là do sự sụt giảm điện áp tại đường giao nhau của bộ thu-phát của bóng bán dẫn mở VT4 và, theo thông số kỹ thuật, không vượt quá 0,4V.
Điện áp mức cao ở đầu ra của phần tử nhỏ hơn điện áp cung cấp bởi cường độ giảm điện áp trên bóng bán dẫn mở VT3 và diode VD3 trong trường hợp khi bóng bán dẫn VT4 bị đóng. Điện áp cao ở đầu ra của phần tử phụ thuộc vào tải, nhưng không được nhỏ hơn 2,4V.
Nếu điện áp thay đổi rất chậm, thay đổi từ 0 ... 5V, được áp dụng cho các đầu vào của một phần tử được kết nối với nhau, thì có thể thấy rằng sự chuyển đổi của phần tử từ mức cao sang mức thấp xảy ra từng bước. Quá trình chuyển đổi này được thực hiện tại thời điểm khi điện áp ở đầu vào đạt mức xấp xỉ 1,2V. Điện áp như vậy cho loạt vi mạch thứ 155 được gọi là ngưỡng.
Đây có thể được coi là một người quen chung với yếu tố 2I-KHÔNG hoàn thành. Trong phần tiếp theo của bài viết, chúng ta sẽ làm quen với thiết bị của nhiều thiết bị đơn giản khác nhau, chẳng hạn như các máy phát và bộ giữ xung khác nhau.
Boris Alaldyshkin
Tiếp tục bài viết: Chip logic. Phần 4
Sách điện tử -Hướng dẫn cho người mới bắt đầu với Vi điều khiển AVR
Xem thêm tại electro-vi.tomathouse.com
: