Praktyczna znajomość mikroukładu cyfrowego. Schemat, opis

KSIĄŻKI I ARTYKUŁY
Darmowa biblioteka / Katalog / Radio - dla początkujących

Praktyczna znajomość mikroukładu cyfrowego. Radio - dla początkujących

Radio - dla początkujących

W różnych instrumentach i urządzeniach technologii cyfrowej, zaprojektowanych przez radioamatorów, najczęściej stosowany jest układ K155LAZ. Uważamy, że od tego powinna zacząć się praktyczna znajomość mikroukładów tej serii.

Wygląd i warunkowe oznaczenie graficzne tego mikroukładu pokazano na ryc. 1. Strukturalnie jest to prostokątna obudowa z tworzywa sztucznego z 14 wyprowadzeniami płytkowymi (niektóre mikroukłady tej serii mają 16, a nawet 24 wyprowadzeniami) umieszczonymi wzdłuż obu długich boków obudowy. Na górze obudowy znajduje się klawisz warunkowy - mały okrągły znacznik wskazujący położenie pinu 1. Od niego liczy się pozostałe piny.

Jeśli spojrzysz na mikroukład z góry - od strony oznaczenia, musisz policzyć wnioski przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, a jeśli od dołu, to zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Ta zasada dotyczy wszystkich mikroukładów, a nie tylko serii K155. Czym jest strukturalnie mikroukład K155LAZ? Składa się z czterech elementów logicznych 2I-NOT (liczba 2 oznacza liczbę wejść każdego elementu), zasilanych ze wspólnego zewnętrznego źródła napięcia stałego.

Praktyczna znajomość mikroukładu cyfrowego
Ryż. 1 Chip K155LAZ Rys. 2 Zasilanie

Każdy z jego elementów logicznych działa niezależnie. Wybór elementów według numerów pinów wskazanych w oznaczeniu obwodu graficznego mikroukładu nie jest trudny. Tak więc piny wejściowe 1, 2 i pin wyjściowy 3 odnoszą się do jednego z jego elementów, na przykład pierwszy, wejście 4, 5 i wyjście 6 - do drugiego elementu itd.

Nie pokazano na ryc. 1, b konkluzje 7 i 14 mikroukładu służą do zasilania wszystkich elementów. Nie jest zwyczajowo przedstawiać te wnioski na schemacie, aby nie zaśmiecać ich liniami energetycznymi, a także dlatego, że elementy zwykle nie są umieszczone razem na schemacie obwodu urządzenia, jak na ryc. 1b, osobno w różnych obszarach. Łańcuchy zasilania elementów pozostają wspólne. Ponadto w przypadku mikroukładu K.155LAZ wyjście 14 musi być podłączone do dodatniego, a wyjście 7 do ujemnych biegunów źródła zasilania.

Mikroukład K155LAZ, podobnie jak wszystkie inne mikroukłady z tej serii, jest przeznaczony do zasilania ze źródła prądu stałego 5 V. Można również użyć baterii ogniw galwanicznych o napięciu niższym o 0,5 V, na przykład baterii 3336. zmniejsz więcej , co oczywiście wpłynie na tryb pracy mikroukładu, a przy pewnym rozładowaniu akumulatora mikroukład na ogół przestanie działać normalnie. Dlatego pożądane jest zastosowanie zasilacza, który zapewnia stabilne napięcie 5 V. Taki zasilacz można zmontować na przykład zgodnie z pokazanym na ryc. 2 schemat. W nim stałe źródło prądu GB1 to dwie baterie 3336 połączone szeregowo.

Zasilanie jest dostarczane do mikroukładu przez regulator napięcia utworzony przez diodę Zenera VD1, rezystor balastowy R3 i tranzystor regulujący VT1. Pojemność kondensatora tlenkowego C1 może wynosić 20 ... 50 mikrofaradów, a kondensatora ceramicznego lub mikowego C2 - 0,033 ... 0,047 mikrofaradów.

Jak działa regulator napięcia takiego zasilacza mikroukładowego? Rezystor R3 i dioda Zenera VD1 tworzą dzielnik napięcia akumulatora GB1. Napięcie działające na diodę Zenera jest równe jej napięciu stabilizacji (dla diody Zenera KS168A jest to 6,8 V). Napięcie usunięte z diody Zenera jest podawane przez rezystor trymera R2 do podstawy tranzystora VT1 i otwiera się.

Im większe napięcie na podstawie tego tranzystora (a więc im większy prąd bazy), im bardziej jest otwarty, tym większe napięcie na wyjściu stabilizatora i prąd przez jego obciążenie. Napięcie na wyjściu urządzenia, równe 5 V, ustawia rezystor dostrajający (lub zmienny) R2 za pomocą kontrolnego woltomierza prądu stałego. Stabilizator utrzyma takie napięcie na obciążeniu praktycznie niezmienione, gdy napięcie akumulatora GB1 spadnie do 7 ... 7,5 V.

Kondensator C1 wygładza zmarszczki w obwodzie mocy mikroukładu przy niskim, a C2 przy wysokiej częstotliwości oscylacji elektrycznych, chroniąc mikroukład przed wpływem różnych zakłóceń elektrycznych na jego działanie. Rezystor R1 jest niezbędny, aby nawet po wyłączeniu mikroukładu stabilizator nie pozostał bez obciążenia.

Panel makiety (ryc. 3, a), niezbędny do przeprowadzania eksperymentów, sprawdzania działania prostych urządzeń i urządzeń, może być wykonany z włókna szklanego, getinaków lub innego materiału izolacyjnego z blachy o grubości 1,5 ... 2 mm. W skrajnych przypadkach wystarczy dobrze sklejona sklejka, płyta pilśniowa, a nawet twarda tektura. Przybliżone wymiary panelu to 120x80 mm. Wzmocnij wstępnie ocynowane przewody miedziane o grubości 1,2 ... 1,5 mm wzdłuż jego długich boków - będą to linie energetyczne. Na całym pozostałym obszarze, co 10 mm, wywierć otwory o średnicy 0,8 ... 1 mm, w które w razie potrzeby wstawisz kawałki drutu ocynowanego (lub wąskie paski cyny), zakrzywione jak pętle - będą być tymczasowymi punktami odniesienia dla wyprowadzeń rezystorów, kondensatorów, przewodów montażowych. Od dołu, w rogach panelu, przymocuj niskie stojaki na nogi i kontynuuj eksperymenty. Umieść mikroukład w dowolnym miejscu na płytce stykowej szpilkami do dołu, po zgięciu ich wąskich końcówek tak, aby przylegały ściśle do panelu.

Za pomocą segmentów drutu montażowego podłącz wyjście 14 mikroukładu do dodatniego, a wyjście 7 do ujemnych (wspólnych) linii energetycznych (ryc. 3, b). Aby nie przegrzać mikroukładu podczas lutowania, moc lutownicy nie powinna przekraczać 40 W, a czas lutowania przewodów nie powinien przekraczać 2 s.

Praktyczna znajomość mikroukładu cyfrowego
Ryż. 3(7) Deska do krojenia chleba. Ryż. 4 Eksperymentalny test logiczny.

Po sprawdzeniu niezawodności i poprawności lutowania, a także upewnieniu się, że nie ma zwarcia między pinami mikroukładu, podłącz źródło zasilania do linii. Za pomocą woltomierza prądu stałego o względnej rezystancji wejściowej co najmniej 5 kOhm / V (avometr) zmierz napięcie na wszystkich wyjściach logicznych elementów. W tym celu podłącz ujemną sondę woltomierza do wspólnej linii i naprzemiennie dotykaj zacisków wejściowych 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13, a następnie zacisków wyjściowych 3, 6, 8, 11 z dodatnim.Gdy napięcie zasilania wynosi 5 V, woltomierz powinien pokazywać około 1,4 V na zaciskach wejściowych elementów i około 0,3 V na wyjściu. Jeśli tak nie jest, mikroukład jest uszkodzony.

Eksperymentalne sprawdzenie logiki działania elementów mikroukładu 2I-NOT można rozpocząć od dowolnego z nich, na przykład od pierwszego - DD1.1 z pinami 1-3 (ryc. 4). Najpierw podłącz jeden z zacisków wejściowych, na przykład zacisk 2, do wspólnej linii ujemnej, a zacisk 1 do dodatniego, ale przez rezystor o rezystancji 1 ... 1,5 kOhm (na ryc. 4, a-Rl ). Podłącz woltomierz PU3 do zacisku wyjściowego 1.1 elementu DD1. Co pokazuje wskazówka woltomierza? Napięcie równe około 3,5 ... 4 V, czyli odpowiadające wysokiemu poziomowi.

Następnie za pomocą woltomierza zmierz napięcie na pinie wejściowym 1. I tutaj, jak widać, również jest wysoki poziom napięcia. Stąd wniosek: gdy jedno z wejść elementu 2I-NOT ma wysoki poziom napięcia, a drugie ma niski poziom napięcia, wyjście będzie miało wysoki poziom napięcia. Innymi słowy, element jest w jednym stanie.

Teraz podłącz zacisk wejściowy 2 elementu przez rezystor o rezystancji 1 ... 1,5 kOhm z linią dodatnią i jednocześnie ze zworką drucianą ze wspólną (ryc. 4, b). Zmierz napięcie na zacisku wyjściowym. Na nim, podobnie jak w poprzednim przypadku, będzie wysoki poziom napięcia. Podążając za strzałką avometru, usuń zworkę, aby na drugim wejściu elementu pojawił się wysoki poziom napięcia. Co wykrywa woltomierz na wyjściu elementu? Napięcie wynosi około 0,3 V, co odpowiada niskiemu poziomowi. Element przeszedł zatem ze stanu pojedynczego do stanu zerowego.

Za pomocą tej samej zworki zamknij pierwsze wejście do wspólnej linii. Jednocześnie na wyjściu natychmiast pojawi się wysoki poziom napięcia. A jeśli któryś z zacisków wejściowych jest okresowo zamykany na wspólnej linii, jakby symulując dostarczanie do niego napięcia niskiego poziomu? Przy tej samej częstotliwości powtarzania na wyjściu elementu pojawią się impulsy elektryczne, a strzałka podłączonego do niego woltomierza będzie oscylować. Sprawdź to eksperymentalnie.

Co mówią eksperymenty? Potwierdzają one logikę elementu 2I-NOT, wcześniej testowanego na jego elektrycznym odpowiedniku: gdy napięcie wysokiego poziomu zostanie przyłożone do obu wejść, na wyjściu elementu pojawia się napięcie niskiego poziomu, czyli innymi słowy, element przełącza się z jednego stanu do zera.

Inne doświadczenie: odłącz oba zaciski wejściowe elementu od innych części i przewodów. Jakie jest teraz wyjście? Niskonapięciowy. Tak właśnie powinno być, bo niepodłączenie pinów wejściowych jest równoznaczne z podaniem na nie wysokiego napięcia i tym samym ustawieniem elementu na zero. Nie zapomnij o tej funkcji elementów logicznych w przyszłości!

Następny eksperyment polega na sprawdzeniu działania tego samego elementu logicznego 2I-NOT, gdy jest on włączany przez falownik, czyli jako element NOT. Zamknij oba zaciski wejściowe razem i podłącz je do dodatniej linii zasilania przez rezystor o rezystancji 1 .... 1.5 kΩ (rys. 8, c). Co pokazuje woltomierz podłączony do wyjścia elementu? Niskonapięciowy. Nie odłączając rezystora z tej linii, zbliż połączone wejście do linii ujemnej (pokazanej przerywanymi strzałkami) i jednocześnie monitoruj reakcję woltomierza. Pokaże wysoki poziom napięcia. W ten sposób masz pewność, że wyjście falownika jest zawsze przeciwne do wejścia.

Przeprowadź podobne eksperymenty z innymi logicznymi elementami układu K155LAZ i wyciągnij odpowiednie wnioski.

Przerwijmy na chwilę eksperymenty, aby odpowiedzieć na pytanie: co jest w elemencie logicznym 2I-NIE?

Do tej pory uważaliśmy element logiczny za swego rodzaju „czarną skrzynkę” z dwoma wejściami i jednym wyjściem. Teraz, jakby zaglądając do wnętrza elementu, zapoznajmy się z jego elektronicznym „nadzieniem” (ryc. 5). Składa się z czterech tranzystorów npn, trzech diod i pięciu rezystorów. Połączenie między tranzystorami jest bezpośrednie. Rezystor Ri, pokazany liniami przerywanymi, symbolizuje obciążenie podłączone do wyjścia elementu.

Takie elektroniczne urządzenia technologii cyfrowej nazywane są układami logicznymi tranzystorowo-tranzystorowymi lub w skrócie TTL. Odzwierciedla to fakt, że operacje logiki wejściowej (lub, jak często mówią, logiki wejściowej) są wykonywane przez tranzystor wieloemiterowy (pierwsza litera J), wzmocnienie i odwrócenie sygnału są również tranzystorami (druga litera T).

Praktyczna znajomość mikroukładu cyfrowego
Rys.5 Nadzienie elektroniczne

Tranzystor wejściowy VT1, połączony zgodnie ze wspólnym obwodem bazowym, jest dwoma emiterami. Ponadto emitery są połączone ze wspólnym przewodem zasilającym poprzez diody VD1, VD2 - chronią tranzystor przed przypadkowym ujemnym napięciem polaryzacji na emiterach. Tranzystor VT2 tworzy wzmacniacz z dwoma obciążeniami: emiterem (rezystor R3) i kolektorem (rezystor R2). Pobrane z nich sygnały antyfazowe (poziom przeciwny: jeśli poziom napięcia jest wysoki na kolektorze, niski na emiterze) są podawane do baz tranzystorów wyjściowych VT3 i VT4. Zatem tranzystory wyjściowe podczas pracy są zawsze w przeciwnych stanach - jeden jest zamknięty, a drugi w tym czasie otwarty.

Jeśli na jednym lub obu wejściach znajduje się element napięciowy niskiego poziomu (na przykład, gdy są one podłączone do wspólnego przewodu), tranzystor VT1 będzie otwarty i nasycony, tranzystory VT2 i VT4 są zamknięte, a tranzystor VT3 jest otwarty i przez nią przepłynie dioda VD3 i obciążenie RH - element w stanie pojedynczym. W tym samym przypadku, gdy do obu wejść zostanie przyłożony wysoki poziom napięcia, tranzystor VT1 zamknie się, a tranzystory VT2 i VT4 otworzą się, a tym samym zamkną tranzystor VT3. W takim przypadku prąd płynący przez obciążenie praktycznie się zatrzyma, ponieważ element przyjmie stan zerowy.

Niski poziom napięcia na wyjściu elementu logicznego jest równy napięciu na kolektorze otwartego tranzystora VT4 i nie przekracza 0,4 V. Wysoki poziom napięcia na wyjściu elementu logicznego (gdy tranzystor VT4 jest zamknięty) jest mniejsza niż napięcie źródła zasilania o wartość spadku napięcia na tranzystorze VT3 i diodzie VD3 - nie mniej niż 2,4 V. W rzeczywistości napięcie niskiego i wysokiego poziomu logicznego na wyjściu elementu zależy od rezystancji obciążenia i może nieznacznie różnić się od wskazanej powyżej. Przejście elementu z pojedynczego stanu do zera następuje nagle, gdy jego napięcie wejściowe przekracza wartość około 1,2 V, zwaną progiem.

Zobacz inne artykuły Sekcja Początkujący amator radiowy.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Podskórny skaner linii papilarnych 03.11.2015

Poza organami śledczymi, które pobierają odciski palców na miejscu przestępstwa, zwykła procedura obejmuje użycie skanerów. Opuszkę palca umieszcza się na szybie skanera, a światło odbite od palca tworzy na obrazie niepowtarzalny wzór. Jednak ta ogólnie skuteczna metoda czasami zawodzi przy zużytych lub uszkodzonych palcach, a skaner można oszukać za pomocą odlewów żelatynowych palców popularnych w filmach szpiegowskich.

Aby poprawić wydajność naukowców Instytutu Paryskiego. Langevin opracował nowy typ skanera, który zagląda pod skórę palca. Skaner wykorzystuje optyczną tomografię koherencyjną (OCT), która służy do nieinwazyjnego badania cienkich warstw skóry i błon śluzowych, tkanek oka i zębów człowieka. Fizyczna zasada działania OCT jest podobna do badań ultradźwiękowych, ale OCT wykorzystuje promieniowanie optyczne w zakresie bliskiej podczerwieni (około 1 μm) zamiast fal akustycznych do badania tkanki biologicznej. W tym przypadku badany jest wzór interferencji, który występuje, gdy łączą się dwie wiązki światła, z których jedna służy jako standard, a druga przechodzi przez próbkę tkanki biologicznej. W ten sposób uzyskuje się „wewnętrzny odcisk palca”, znajdujący się pół milimetra pod powierzchnią skóry, który dokładnie powtarza „prawdziwy” odcisk w nienaruszonej postaci.

Metoda francuska wykorzystuje tak zwany OCT pełnego pola, który jest bardziej kompaktową wersją dość dużych i drogich konfiguracji. Powstały prototyp wielkości pudełka na buty kosztuje ponad 40 000 dolarów za specjalistyczną kamerę na podczerwień, chociaż naukowcy uzyskali zadowalające wyniki z kamerą, która kosztuje pięć razy mniej. Jednak przy całej miniaturyzacji i optymalizacji koszt urządzenia prawdopodobnie nie spadnie poniżej 10 000 USD.

Dlatego osobom, które chcą używać odcisków palców do zabezpieczenia domu, można doradzić korzystanie z urządzenia stworzonego przez amerykańskich naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego. Wykorzystuje ultradźwięki do tworzenia odcisków palców XNUMXD i może pewnego dnia zastąpić mobilny skaner z czujnikiem pojemnościowym, który wykorzystuje różnicę w pojemności elektrycznej między grzbietem a rowkiem, ponieważ ich odległości od podkładki czujnika są różne.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Sony wycofuje MiniDisc

▪ Mały chip kontrolujący wiele wiązek laserowych

▪ Tesla stworzy własnego drona

▪ Stworzył najwyższą rakietę

▪ Nowa seria inteligentnych zegarków multisportowych Garmin fenix 5

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Obliczenia radia amatorskiego. Wybór artykułu

▪ Artykuł Fortuny. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Jaka muzyka najbardziej fascynuje węże? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Kompozycja funkcjonalna telewizorów Normende. Informator

▪ artykuł Ogólne wymagania dotyczące okablowania elektrycznego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Odbiornik FM na chipie KA22429. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn