Chip logic. Phần 6

Trong các phần trước của bài viết được coi là thiết bị đơn giản nhất trên các yếu tố logic 2I-KHÔNG. Đây là một multivibrator tự dao động và one-shot. Hãy xem những gì có thể được tạo ra trên cơ sở của họ.

Mỗi trong số các thiết bị này có thể được sử dụng trong các thiết kế khác nhau như bộ tạo dao động chính và bộ giữ xung trong khoảng thời gian cần thiết. Với thực tế là bài viết chỉ dành cho hướng dẫn chứ không phải mô tả về bất kỳ mạch phức tạp cụ thể nào, chúng tôi giới hạn bản thân trong một vài thiết bị đơn giản sử dụng các sơ đồ trên.

Mạch đa biến đơn giản

Một multivibrator là một thiết bị khá linh hoạt, vì vậy việc sử dụng nó rất đa dạng. Trong phần thứ tư của bài viết, một mạch đa biến dựa trên ba yếu tố logic đã được hiển thị. Để không tìm kiếm phần này, mạch được hiển thị lại trong Hình 1.

Tần số dao động tại các xếp hạng được chỉ ra trên sơ đồ sẽ vào khoảng 1 Hz. Bằng cách bổ sung một bộ đa năng như vậy với một đèn chỉ báo LED, bạn có thể có được một bộ tạo xung ánh sáng đơn giản. Nếu bóng bán dẫn được lấy đủ mạnh, ví dụ KT972, hoàn toàn có thể tạo ra một vòng hoa nhỏ cho một cây Giáng sinh nhỏ. Bằng cách kết nối một viên nang điện thoại DEM-4m thay vì đèn LED, bạn có thể nghe thấy tiếng click khi chuyển đổi bộ đa năng. Một thiết bị như vậy có thể được sử dụng như một máy đếm nhịp khi học chơi nhạc cụ.

Hình 1. Multivibrator với ba phần tử.

Dựa trên một bộ đa năng, rất đơn giản để tạo một bộ tạo tần số âm thanh. Để làm điều này, cần phải có tụ điện là 1 μF và sử dụng điện trở thay đổi 1,5 ... 2,2 KΩ làm điện trở R1. Tất nhiên, một máy phát như vậy sẽ không chặn toàn bộ dải âm thanh, nhưng trong một số giới hạn nhất định, tần số dao động có thể thay đổi. Nếu bạn cần một máy phát có dải tần số rộng hơn, điều này có thể được thực hiện bằng cách thay đổi điện dung của tụ điện bằng công tắc.

Máy phát âm thanh không liên tục

Như một ví dụ về việc sử dụng bộ đa năng, chúng ta có thể nhớ lại một mạch phát ra tín hiệu âm thanh không liên tục. Để tạo ra nó, bạn sẽ cần hai bộ đa năng. Trong sơ đồ này, bộ đa năng trên hai phần tử logic, cho phép bạn lắp ráp một bộ tạo như vậy trên chỉ một chip. Mạch của nó được hiển thị trong Hình 2.

Hình 2. Máy phát tiếng bíp không liên tục.

Máy phát trên các phần tử DD1.3 và DD1.4 tạo ra dao động tần số âm thanh được tái tạo bởi vỏ điện thoại DEM-4m. Thay vào đó, bạn có thể sử dụng bất kỳ với điện trở quanh co khoảng 600 ohms. Với các xếp hạng C2 và R2 được chỉ định trên sơ đồ, tần số dao động âm thanh là khoảng 1000 Hz. Nhưng âm thanh sẽ chỉ được nghe vào thời điểm khi ở đầu ra 6 của bộ đa năng trên các phần tử DD1.1 và DD1.2 sẽ có mức cao cho phép bộ đa năng hoạt động trên các phần tử DD1.3, DD1.4. Trong trường hợp khi đầu ra của bộ đa yếu thứ nhất mức thấp của bộ đa bộ thứ hai bị dừng, không có âm thanh trong vỏ điện thoại.

Để kiểm tra hoạt động của bộ tạo âm thanh, đầu ra thứ 10 của phần tử DD1.3 có thể bị ngắt kết nối với đầu ra 6 của DD1.2. Trong trường hợp này, tín hiệu âm thanh liên tục sẽ phát ra (đừng quên rằng nếu đầu vào của phần tử logic không được kết nối ở bất cứ đâu, thì trạng thái của nó được coi là mức cao).

Nếu pin thứ 10 được kết nối với một dây chung, ví dụ, một dây nhảy, thì âm thanh trong điện thoại sẽ dừng lại. (Điều tương tự có thể được thực hiện mà không phá vỡ kết nối của đầu ra thứ mười). Trải nghiệm này cho thấy tín hiệu âm thanh chỉ được nghe khi đầu ra 6 của phần tử DD1.2 cao. Do đó, multivibrator đồng hồ thứ hai. Một sơ đồ tương tự có thể được áp dụng, ví dụ, trong các thiết bị báo động.

Nói chung, một bộ nhảy dây kết nối với một dây chung được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu và sửa chữa các mạch kỹ thuật số dưới dạng tín hiệu cấp thấp. Chúng ta có thể nói rằng đây là một tác phẩm kinh điển của thể loại này. Những lo ngại về việc sử dụng một phương pháp đốt cháy như vậy là hoàn toàn vô ích. Hơn nữa, không chỉ các đầu vào, mà cả các đầu ra của các vi mạch kỹ thuật số của bất kỳ loạt nào cũng có thể được trồng trên nền tảng trên đất liền. Điều này tương đương với một bóng bán dẫn đầu ra mở hoặc mức 0 logic, mức thấp.

Trái ngược với những gì vừa được nói, NÓ HOÀN TOÀN KHÔNG TÁC DỤNG ĐỂ KẾT NỐI MICROCIRCUIT ĐẾN CIRCUIT + 5V: nếu bóng bán dẫn đầu ra mở vào lúc này (tất cả điện áp của nguồn cung cấp sẽ bị ngắt cho bộ thu - bộ phát) Xem xét rằng tất cả các mạch kỹ thuật số không đứng yên, nhưng làm mọi thứ mọi lúc, hoạt động ở chế độ xung, bóng bán dẫn đầu ra sẽ không phải mở trong một thời gian dài.

Một đầu dò để sửa chữa thiết bị vô tuyến

Sử dụng các yếu tố logic 2I-KHÔNG, bạn có thể tạo một trình tạo đơn giản để điều chỉnh và sửa chữa radio. Ở đầu ra của nó, có thể thu được các dao động của tần số âm thanh (RF) và các dao động tần số vô tuyến (RF) được điều chế bởi RF. Mạch máy phát được hiển thị trong Hình 3.

Hình 3. Trình tạo để kiểm tra máy thu.

Trên các phần tử DD1.3 và DD1.4, một bộ đa năng đã quen thuộc với chúng ta được lắp ráp. Với sự giúp đỡ của nó, các rung động của tần số âm thanh được tạo ra, được sử dụng thông qua biến tần DD2.2 và tụ điện C5 thông qua đầu nối XA1 để kiểm tra bộ khuếch đại tần số thấp.

Bộ tạo dao động tần số cao được thực hiện trên các phần tử DD1.1 và DD1.2. Đây cũng là một bộ đa năng quen thuộc, chỉ ở đây một yếu tố mới xuất hiện - cuộn cảm L1 kết nối nối tiếp với tụ điện C1 và C2. tần số của máy phát này chủ yếu được xác định bởi các tham số của cuộn L1 và có thể được điều chỉnh ở mức độ nhỏ bằng tụ C1.

Trên phần tử DD2.1 được lắp ráp một bộ trộn tần số vô tuyến, được đưa vào đầu vào 1 và đến đầu vào 2, tần số của dải âm thanh được áp dụng. Ở đây, tần số âm thanh đồng hồ tần số vô tuyến giống hệt như trong mạch tín hiệu âm thanh không liên tục trong Hình 2: điện áp tần số vô tuyến ở đầu 3 của phần tử DD2.1 xuất hiện tại thời điểm mức đầu ra 11 của phần tử DD1.4 cao.

Để có được tần số vô tuyến trong khoảng 3 ... 7 MHz, cuộn L1 có thể được quấn trên một khung có đường kính 8 mm. Bên trong cuộn dây, chèn một đoạn của thanh từ một ăng ten từ được làm bằng F600NM loại ferrite. Cuộn dây L1 chứa 50 ... 60 vòng dây PEV-2 0,2 ​​... 0,3 mm. Thiết kế của đầu dò là tùy ý.

Tốt hơn là sử dụng một máy phát thăm dò để cấp điện nguồn điện áp ổn địnhnhưng bạn có thể pin điện.

Ứng dụng máy rung đơn

Là ứng dụng đơn giản nhất của máy rung đơn, thiết bị báo hiệu ánh sáng có thể được gọi. Trên cơ sở của nó, bạn có thể tạo một mục tiêu để bắn bóng tennis. Mạch của thiết bị báo hiệu ánh sáng được hiển thị trong Hình 4.

Hình 4. Thiết bị báo hiệu ánh sáng.

Bản thân mục tiêu có thể khá lớn (bìa cứng hoặc gỗ dán), và táo táo của nó là một tấm kim loại có đường kính khoảng 80 mm. Trong sơ đồ mạch, đây là liên hệ với SF1. Khi đánh vào trung tâm của mục tiêu, các tiếp điểm đóng lại rất nhanh, do đó nhấp nháy của bóng đèn có thể không được chú ý. Để ngăn chặn tình huống như vậy, một lần bắn được sử dụng trong trường hợp này: từ một xung bắt đầu ngắn, bóng đèn tắt trong ít nhất một giây. Trong trường hợp này, xung kích hoạt được kéo dài.

Nếu bạn muốn đèn không tắt khi chạm vào mà thay vào đó là đèn flash, bạn nên sử dụng bóng bán dẫn KT814 trong mạch chỉ thị bằng cách hoán đổi đầu ra của bộ thu và bộ phát. Với kết nối này, bạn có thể bỏ qua điện trở trong mạch cơ sở của bóng bán dẫn.

Là một máy phát xung đơn, một lần bắn thường được sử dụng trong việc sửa chữa công nghệ kỹ thuật số để kiểm tra hiệu suất của cả các vi mạch đơn lẻ và toàn bộ tầng.Điều này sẽ được thảo luận sau. Ngoài ra, không phải là một công tắc đơn, hay như nó được gọi, một máy đo tần số tương tự, có thể làm mà không cần một bộ rung.

Máy đo tần số đơn giản

Trên bốn yếu tố logic của chip K155LA3, bạn có thể lắp ráp một máy đo tần số đơn giản cho phép bạn đo tín hiệu với tần số 20 ... 20.000 Hz. Để có thể đo tần số của tín hiệu có hình dạng bất kỳ, ví dụ hình sin, nó phải được chuyển đổi thành các xung hình chữ nhật. Thông thường, việc chuyển đổi này được thực hiện bằng cách sử dụng trình kích hoạt Schmitt. Nếu tôi có thể nói như vậy, nó sẽ chuyển đổi xung xung của sóng hình sin với mặt trước nhẹ nhàng thành hình chữ nhật với mặt trước dốc và dốc. Kích hoạt Schmitt có ngưỡng kích hoạt. Nếu tín hiệu đầu vào dưới ngưỡng này, sẽ không có chuỗi xung ở đầu ra của bộ kích hoạt.

Sự quen thuộc với công việc của trình kích hoạt Schmitt có thể bắt đầu bằng một thí nghiệm đơn giản. Sơ đồ giữ của nó được hiển thị trong Hình 5.

Hình 5. Kích hoạt Schmitt và đồ thị công việc của mình.

Để mô phỏng tín hiệu hình sin đầu vào, pin điện kế GB1 và ​​GB2 được sử dụng: di chuyển thanh trượt của biến trở R1 sang vị trí trên trong mạch mô phỏng nửa sóng dương của hình sin và di chuyển xuống âm.

Thí nghiệm nên bắt đầu với thực tế là bằng cách xoay động cơ của biến trở R1, đặt điện áp bằng 0 lên nó, điều khiển tự nhiên bằng vôn kế. Ở vị trí này, đầu ra của phần tử DD1.1 là trạng thái đơn, mức cao và đầu ra của phần tử DD1.2 là logic 0. Đây là trạng thái ban đầu trong trường hợp không có tín hiệu.

Kết nối một vôn kế với đầu ra của phần tử DD1.2. Như đã viết ở trên, ở lối ra chúng ta sẽ thấy mức thấp. Nếu bây giờ đủ để xoay từ từ thanh trượt điện trở biến đổi theo sơ đồ, rồi xuống đến điểm dừng và quay lại ở đầu ra DD1.2, thiết bị sẽ hiển thị phần tử chuyển từ mức thấp sang mức cao và ngược lại. Nói cách khác, đầu ra DD1.2 chứa các xung hình chữ nhật có cực tính dương.

Hoạt động của một bộ kích hoạt Schmitt như vậy được minh họa bằng biểu đồ trong Hình 5b. Một sóng hình sin ở đầu vào của bộ kích hoạt Schmitt thu được bằng cách xoay một điện trở thay đổi. Biên độ của nó lên tới 3V.

Miễn là điện áp của nửa sóng dương không vượt quá ngưỡng (Uпор1), một số 0 logic (trạng thái ban đầu) được lưu trữ ở đầu ra của thiết bị. Khi điện áp đầu vào tăng bằng cách xoay điện trở thay đổi tại thời điểm t1, điện áp đầu vào đạt đến điện áp ngưỡng (khoảng 1,7 V).

Cả hai phần tử sẽ chuyển sang trạng thái ban đầu ngược lại: ở đầu ra của thiết bị (phần tử DD1.2) sẽ có điện áp cao. Việc tăng thêm điện áp đầu vào, lên đến giá trị biên độ (3V), không dẫn đến thay đổi trạng thái đầu ra của thiết bị.

Bây giờ chúng ta hãy xoay điện trở thay đổi theo hướng ngược lại. Thiết bị sẽ chuyển sang trạng thái ban đầu khi điện áp đầu vào giảm xuống mức thứ hai, thấp hơn, điện áp ngưỡng Uiferор2, như thể hiện trong biểu đồ. Do đó, đầu ra của thiết bị một lần nữa được đặt thành không logic.

Một tính năng đặc biệt của trình kích hoạt Schmitt là sự hiện diện của hai mức ngưỡng này. Họ đã gây ra độ trễ của kích hoạt Schmitt. Độ rộng của vòng trễ được đặt bằng cách chọn điện trở R3, mặc dù không ở giới hạn rất lớn.

Xoay thêm điện trở biến đổi xuống mạch tạo thành nửa sóng âm của sóng hình sin ở đầu vào của thiết bị. Tuy nhiên, các điốt đầu vào được cài đặt bên trong vi mạch chỉ đơn giản là rút ngắn nửa sóng âm của tín hiệu đầu vào thành một dây chung. Do đó, tín hiệu tiêu cực không ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị.

Hình 6. Mạch đo tần số.

Hình 6 cho thấy một sơ đồ của máy đo tần số đơn giản được thực hiện trên chỉ một chip K155LA3. Trên các phần tử DD1.1 và DD1.2, một bộ kích hoạt Schmitt được lắp ráp, với thiết bị và hoạt động mà chúng ta vừa gặp. Hai phần tử còn lại của vi mạch được sử dụng để xây dựng máy đo xung đo.Thực tế là thời lượng của các xung hình chữ nhật ở đầu ra của bộ kích hoạt Schmitt phụ thuộc vào tần số của tín hiệu đo được. Trong hình thức này, bất cứ điều gì sẽ được đo, nhưng không phải tần số.

Đối với trình kích hoạt Schmitt mà chúng ta đã biết, một vài yếu tố đã được thêm vào. Ở đầu vào, tụ C1 được cài đặt. Nhiệm vụ của nó là bỏ qua các dao động tần số âm thanh ở đầu vào của máy đo tần số, bởi vì máy đo tần số được thiết kế để hoạt động trong phạm vi này và chặn đường đi của thành phần không đổi của tín hiệu.

Diode VD1 được thiết kế để giới hạn mức của nửa sóng dương ở mức điện áp của nguồn điện và VD2 cắt nửa sóng âm của tín hiệu đầu vào. Về nguyên tắc, diode bảo vệ bên trong của vi mạch có thể hoàn toàn đối phó với nhiệm vụ này, do đó không thể cài đặt VD2. Do đó, điện áp đầu vào của máy đo tần số như vậy nằm trong khoảng 3 ... 8 V. Để tăng độ nhạy của thiết bị, bộ khuếch đại có thể được lắp đặt ở đầu vào.

Các xung có cực tính dương được tạo ra từ tín hiệu đầu vào bởi bộ kích hoạt Schmitt được đưa vào đầu vào của máy đo xung đo được thực hiện trên các phần tử DD1.3 và DD1.4.

Khi điện áp thấp xuất hiện ở đầu vào của phần tử DD1.3, nó sẽ chuyển sang thống nhất. Do đó, thông qua nó và điện trở R4 sẽ được sạc một trong các tụ điện C2 ... C4. Trong trường hợp này, điện áp ở đầu vào thấp hơn của phần tử DD1.4 sẽ tăng lên và cuối cùng, sẽ đạt mức cao. Nhưng, mặc dù vậy, phần tử DD1.4 vẫn ở trạng thái của một đơn vị logic, vì vẫn có một số 0 logic từ đầu ra của bộ kích hoạt Schmitt trên đầu vào phía trên của nó (đầu ra DD1.2 6). Do đó, một dòng điện rất không đáng kể chảy qua thiết bị đo PA1, mũi tên của thiết bị thực tế không bị lệch.

Sự xuất hiện của một đơn vị logic ở đầu ra của trình kích hoạt Schmitt sẽ chuyển phần tử DD1.4 sang trạng thái không logic. Do đó, một dòng điện bị giới hạn bởi điện trở của điện trở R5 ... R7 chảy qua thiết bị con trỏ PA1.

Đơn vị tương tự ở đầu ra của bộ kích hoạt Schmitt sẽ chuyển phần tử DD1.3 sang trạng thái zero. Trong trường hợp này, tụ điện của máy ép bắt đầu phóng điện. Việc giảm điện áp trên nó sẽ dẫn đến thực tế là phần tử DD1.4 một lần nữa được đặt ở trạng thái của một đơn vị logic, do đó kết thúc sự hình thành của xung mức thấp. Vị trí của xung đo so với tín hiệu đo được hiển thị trong Hình 5d.

Đối với mỗi giới hạn đo, thời lượng của xung đo không đổi trong toàn bộ phạm vi, do đó, góc lệch của mũi tên của máy vi tính chỉ phụ thuộc vào tốc độ lặp lại của chính xung đo này.

Đối với các tần số khác nhau, thời lượng của xung đo là khác nhau. Đối với tần số cao hơn, xung đo phải ngắn và đối với tần số thấp, hơi lớn. Do đó, để đảm bảo các phép đo trong toàn bộ dải tần số âm thanh, ba tụ điện cài đặt thời gian C2 ... C4 được sử dụng. Với công suất tụ điện 0,2 F, tần số 20 ... 200 Hz được đo, 0,02 F - 200 ... 2000 Hz và với điện dung 2000 pF 2 ... 20 KHz.

Việc hiệu chuẩn máy đo tần số được thực hiện dễ dàng nhất bằng cách sử dụng bộ tạo âm thanh, bắt đầu từ dải tần số thấp nhất. Để thực hiện việc này, áp dụng tín hiệu có tần số 20 Hz cho đầu vào và đánh dấu vị trí của mũi tên trên thang đo.

Sau đó, áp dụng tín hiệu có tần số 200 Hz và xoay điện trở R5 để đặt mũi tên về phân chia cuối cùng của thang đo. Khi cung cấp tần số 30, 40, 50 ... 190 Hz, đánh dấu vị trí của mũi tên trên thang đo. Tương tự, điều chỉnh được thực hiện trong các phạm vi còn lại. Có thể cần phải lựa chọn chính xác hơn các tụ điện C3 và C4 để bắt đầu thang đo trùng với vạch 200 Hz trong phạm vi đầu tiên.

Về các mô tả của các công trình đơn giản này, hãy để tôi hoàn thành phần này của bài viết. Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ nói về các trình kích hoạt và bộ đếm dựa trên chúng. Không có điều này, câu chuyện về các mạch logic sẽ không đầy đủ.

Boris Aladyshkin

Tiếp tục bài viết: Chip logic. Phần 7. Kích hoạt. RS - kích hoạt

Sách điện tử -Hướng dẫn cho người mới bắt đầu với Vi điều khiển AVR