Mantık yongaları. 4.Bölüm

Toplantıdan sonra makalenin önceki bölümleri K155LA3 çipi ile, pratik uygulama örneklerini anlamaya çalışalım.

Bir çipten neler yapılabilir? Tabii ki, olağanüstü bir şey yok. Ancak, buna bağlı olarak bazı fonksiyonel düğümleri birleştirmeye çalışmalısınız. Bu, çalışma prensibini ve ayarlarını görsel olarak anlamaya yardımcı olacaktır. Pratikte sıklıkla kullanılan bu düğümlerden biri, kendiliğinden salınan bir multivibratördür.

Çok titreşimli devre Şekil 1a'da gösterilmektedir. Görünüşte bu devre, transistörlü klasik multivibratör devresine çok benzer. Sadece burada aktif elemanlar uygulanır mantık elemanları invertörler tarafından dahil edilen mikroçipler. Bunun için mikro devrenin giriş pimleri birbirine bağlanır. kapasitörler C1 ve C2 iki pozitif geri besleme devresi oluşturur. Bir devre DD1.1 elemanının girişi - C1 kapasitör - DD1.2 elemanının çıkışıdır. Diğeri DD1.2 elemanının girişinden C2 kondansatöründen DD1.1 elemanının çıkışına.

Bu bağlantılar sayesinde devre kendiliğinden uyarılır, bu da darbelerin üretilmesine yol açar. Darbe tekrarlama süresi, geri besleme devrelerindeki kapasitörlerin derecelerine ve ayrıca R1 ve R2 dirençlerinin direncine bağlıdır.

Şekil lb'de, aynı devre, transistörlü klasik multivibratör versiyonuna daha benzer olacak şekilde çizilir.

Şek. 1 Kendiliğinden salınan multivibratör

Elektriksel uyarılar ve özellikleri

Şimdiye kadar, mikro devreyle tanıştığımızda, doğru akımla uğraşıyorduk, çünkü deneyler sırasında giriş sinyalleri bir tel atlatıcı kullanılarak manuel olarak verildi. Sonuç olarak, devrenin çıkışında düşük veya yüksek seviyede sabit bir voltaj elde edildi. Böyle bir sinyal doğada rastgele idi.

Topladığımız multivibratör devresinde çıkış voltajı darbeli olacak, yani belirli bir frekansla kademeli olarak düşük bir seviyeden yüksek bir seviyeye geçecek veya tersi olacaktır. Radyo mühendisliğinde böyle bir sinyale bir darbe dizisi veya basitçe bir darbe dizisi denir. Şekil 2, bazı elektriksel darbe çeşitleri ve parametrelerini göstermektedir.

Darbe sekansının, voltajın yüksek bir seviyede yer aldığı bölümlerine yüksek seviye darbeleri denir ve düşük seviye voltajı, yüksek seviye darbeleri arasındaki duraklamadır. Aslında, her şey göreceli olsa da: örneğin herhangi bir aktüatörü içerecek şekilde darbelerin düşük olduğunu varsayabiliriz. Daha sonra darbeler arasındaki bir duraklama sadece yüksek bir seviye olarak kabul edilecektir.

Şekil 2. Darbe dizileri.

Nabız şeklinin özel durumlarından biri kıvrımlıdır. Bu durumda, darbe süresi duraklama süresine eşittir. Nabız süresinin oranını değerlendirmek için görev döngüsü adı verilen bir parametre kullanın. Görev oranı, darbe tekrar süresinin darbe süresinden kaç kat daha uzun olduğunu gösterir.

Şekil 2'de nabız tekrarlama süresi, başka yerlerde olduğu gibi, T harfiyle belirtilir ve nabız süresi ve duraklama süresi sırasıyla ti ve tp'dir. Matematiksel bir formül şeklinde, görev döngüsü aşağıdaki gibi ifade edilecektir: S = T / ti.

Bu oran nedeniyle, “kıvrımlı” palsların görev döngüsü ikiye eşittir. Bu durumda menderes terimi inşaat ve mimariden ödünç alınmıştır: bu tuğla örme yöntemlerinden biridir, tuğla deseni sadece belirtilen darbe sırasına benzer. Menderes nabız dizisi Şekil 2a'da gösterilmektedir.

Görev çevriminin karşılıklılığına doldurma faktörü denir ve İngiliz Görev çevriminden D harfi ile gösterilir. Yukarıdakilere göre, D = 1 / S.

Nabız tekrarlama periyodunu bilmek, F = 1 / T formülü ile hesaplanan tekrarlama oranını belirlemek mümkündür.

Dürtü başlangıcına sırasıyla ön ve son olarak düşüş denir. Şekil 2b, görev döngüsü 4 olan pozitif bir dürtü göstermektedir. Ön kısmı düşük bir seviyeden başlar ve yüksek bir seviyeye gider. Böyle bir cepheye pozitif veya artan denir. Buna göre, resimde görüldüğü gibi, bu dürtüdeki düşüş negatif olacak, düşecektir.

Düşük seviyeli bir dürtü için, cephe düşecek ve durgunluk artacaktır. Bu durum Şekil 2c'de gösterilmektedir.

Biraz teorik bir hazırlıktan sonra denemeye başlayabilirsiniz. Şekil l'de gösterilen multivibratörü monte etmek için, breadboard'a önceden takılmış olan mikro devrelere iki kapasitör ve iki rezistör lehimlemek yeterlidir. Çıkış sinyallerini incelemek için dijital olandan ziyade sadece bir voltmetre, tercihen bir ibre kullanabilirsiniz. Bu makalenin önceki bölümünde zaten belirtilmişti.

Tabii ki, monte edilmiş devreyi açmadan önce, devreye göre herhangi bir kısa devre ve doğru montaj olup olmadığını kontrol etmeniz gerekir. Diyagramda gösterilen kapasitörlerin ve dirençlerin derecelendirmeleri ile, multivibratörün çıkışındaki voltaj dakikada en az otuz kez düşükten yükseğe değişecektir. Böylece, örneğin birinci elemanın çıkışına bağlanan bir voltmetre iğnesi sıfırdan neredeyse beş volta kadar salınacaktır.

Bir voltmetreyi başka bir çıkışa bağlarsanız da görülebilir: ok sapmalarının genliği ve frekansı ilk durumda olduğu gibi olacaktır. Boşuna böyle bir multivibratöre sıklıkla simetrik denir.

Şimdi çok tembel değilseniz ve kapasitörlere paralel olarak aynı kapasiteye sahip başka bir kapasitör bağlarsanız, okun iki kat daha yavaş salınmaya başladığını görebilirsiniz. Salınım frekansı yarı yarıya azaldı.

Şimdi, şemada belirtildiği gibi, kapasitörler yerine, daha küçük kapasiteli, örneğin 100 mikrofaradlı lehim kapasitörleri yerine, sadece frekansta bir artış olduğunu fark edebilirsiniz. Cihazın oku çok daha hızlı dalgalanacaktır, ancak yine de hareketleri hala oldukça belirgindir.

Ve sadece bir kapasitörün kapasitesini değiştirirseniz ne olur? Örneğin, kapasitörlerden birini 500 mikrofarad kapasiteli bırakın ve diğerini 100 mikrofarad ile değiştirin. Frekanstaki artış dikkat çekecek ve ek olarak, cihazın oku darbelerin ve duraklamaların zaman oranının değiştiğini gösterecektir. Bu durumda, şemaya göre, multivibratör hala simetrik kaldı.

Şimdi kapasitörlerin kapasitansını azaltmaya çalışalım, örneğin 1 ... 5 mikrofarad. Bu durumda, multivibratör 500 ... 1000 Hz mertebesinde bir ses frekansı üretecektir. Cihazın oku böyle bir frekansa cevap veremez. Ortalama sinyal seviyesini gösteren, sadece ölçeğin ortasında bir yerde olacaktır.

Burada yeterince yüksek bir frekansın darbelerinin gerçekten mi yoksa mikro devrenin çıkışındaki “gri” seviyenin mi gidip gitmediği açık değildir. Böyle bir sinyali ayırt etmek için, herkesin sahip olmadığı bir osiloskop gereklidir. Bu nedenle, devrenin çalışmasını doğrulamak için, kafa telefonlarını 0.1 μF kapasitörden bağlamak ve bu sinyali duymak mümkündür.

Dirençlerden herhangi birini yaklaşık aynı değere sahip bir değişkenle değiştirmeyi deneyebilirsiniz. Daha sonra, dönüşü sırasında, frekans belirli sınırlar içinde değişecektir, bu da ince ayar yapmayı mümkün kılar. Bazı durumlarda, bu gereklidir.

Bununla birlikte, söylenenlerin aksine, multivibratörün kararsız olduğu veya hiç başlamamasıdır. Bu fenomenin nedeni, TTL mikro devrelerin yayıcı girişinin, devresine monte edilen dirençlerin değerleri için çok kritik olması gerçeğinde yatmaktadır. Verici girişinin bu özelliği aşağıdaki nedenlerden kaynaklanmaktadır.

Giriş direnci, multivibratörün kollarından birinin bir parçasıdır.Yayıcı akımı nedeniyle, bu direnç üzerinde transistörü kapatan bir voltaj oluşturulur. Bu direncin direnci 2 ... 2.5 Kom içinde yapılırsa, üzerindeki voltaj düşüşü o kadar büyük olacaktır ki transistör giriş sinyaline yanıt vermeyi durdurur.

Aksine, bu direncin direncini 500 ... 700 Ohm içinde alırsak, transistör her zaman açık olacak ve giriş sinyalleri tarafından kontrol edilmeyecektir. Bu nedenle, bu dirençler 800 ... 2200 Ohm aralığında bu hususlara dayanarak seçilmelidir. Bu şemaya göre monte edilen multivibratörün kararlı çalışmasını sağlamanın tek yolu budur.

Bununla birlikte, böyle bir multivibratör sıcaklık, güç kaynağının dengesizliği ve hatta mikro devrelerin parametrelerindeki değişiklikler gibi faktörlerden etkilenir. Farklı üreticilerin mikroçipleri genellikle oldukça farklıdır. Bu sadece 155. seriler için değil, diğerleri için de geçerlidir. Bu nedenle, böyle bir şemaya göre monte edilen bir multivibratör pratik olarak nadiren kullanılır.

Üç elementli multivibratör

Daha kararlı bir multivibratör devresi Şekil 3a'da gösterilmiştir. Bir öncekinde olduğu gibi invertörler tarafından dahil edilen üç mantık elemanından oluşur. Diyagramdan görülebileceği gibi, mantık elemanlarının yayıcı devrelerinde az önce bahsedilen dirençler değildir. Salınım frekansı sadece bir RC zinciri tarafından belirtilir.

Şekil 3. Üç mantıksal eleman üzerinde multivibratör.

Multivibratörün bu versiyonunun çalışması da bir işaretçi cihazı kullanılarak gözlemlenebilir, ancak netlik için, gösterge kartını aynı panoda LED'e monte edebilirsiniz. Bunu yapmak için bir KT315 transistöre, iki rezistöre ve bir LED'e ihtiyacınız vardır. Gösterge diyagramı Şekil 3b'de gösterilmektedir. Ayrıca, bir multivibratör ile birlikte bir breadboard üzerinde lehimlenebilir.

Gücü açtıktan sonra, multivibratör LED'in flaşıyla kanıtlandığı gibi salınmaya başlayacaktır. Diyagramda belirtilen zamanlama zincirinin değerleri ile salınım frekansı yaklaşık 1 Hz'dir. Bunu doğrulamak için, salınımların sayısını 1 dakika içinde hesaplamak yeterlidir: saniyede 1 salınıma karşılık gelen yaklaşık altmış olmalıdır. Tanım olarak, bu tam olarak 1Hz'dir.

Böyle bir multivibratörün frekansını değiştirmenin iki yolu vardır. İlk olarak, kapasitöre paralel olarak aynı kapasitede başka bir kapasitör bağlayın. LED yanıp sönmeleri nadiren yarıya indi, bu da frekansta yarı yarıya bir düşüş olduğunu gösteriyor.

Frekansı değiştirmenin bir başka yolu, direncin direncini değiştirmektir. En kolay yol, nominal değeri 1.5 ... 1.8 Com olan değişken bir direnç monte etmektir. Bu direnç döndüğünde, salınım frekansı 0,5 ... 20 Hz arasında değişecektir. Maksimum frekans, mikro devrenin 1 ve 8'in sonuçları kapatıldığında değişken direnç pozisyonunda elde edilir.

Kondansatörü değiştirirseniz, örneğin 1 mikrofarad kapasitesiyle, aynı değişken direnci kullanarak frekansı 300 ... 10.000 Hz içinde ayarlamak mümkündür. Bunlar zaten ses aralığının frekanslarıdır, bu nedenle gösterge sürekli yanar, darbeler olup olmadığını söylemek imkansızdır. Bu nedenle, önceki durumda olduğu gibi, 0.1 μF kapasitör aracılığıyla çıkışa bağlı kulaklıkları kullanmalısınız. Kafa telefonlarının yüksek dirençli olması daha iyidir.

Üç elemanlı bir multivibratörün çalışma prensibini düşünmek için, şemasına geri dönelim. Güç açıldıktan sonra, mantık elemanları aynı anda değil, sadece birinin kabul edilebileceği bir durum alacaktır. DD1.2'nin çıktıda ilk üst düzey durumda olduğunu varsayalım. Şarjsız bir kapasitör C1 aracılığıyla çıkışından, sıfıra ayarlanacak olan DD1.1 elemanının girişine yüksek seviyeli bir voltaj iletilir. DD1.3 elemanının girişinde yüksek bir seviyedir, bu nedenle sıfıra da ayarlanır.

Ancak cihazın bu durumu kararsızdır: C1 kapasitörü DD1.3 elemanının çıkışı ve direnç R1 aracılığıyla kademeli olarak şarj edilir, bu da DD1.1 girişindeki voltajda kademeli bir azalmaya yol açar. DD1.1 girişindeki voltaj eşik değere yaklaştığında, birliğe ve buna bağlı olarak DD1.2 elemanı sıfıra geçer.

Bu durumda, direnç R1 yoluyla C1 kapasitörü ve DD1.2 elemanının çıkışı (şu anda çıkış düşüktür) eleman DD1.3'ün çıkışından şarj olmaya başlar. Kapasitör şarj olur olmaz, DD1.1 elemanının girişindeki voltaj eşik seviyesini aşacak, tüm elemanlar zıt durumlara geçecektir. Böylece, multivibratörün çıkışı olan DD1.3 elemanının çıkışında 8 elektrik darbeleri oluşur. Ayrıca, darbeler DD1.2 elemanının pim 6'sından çıkarılabilir.

Üç elementli bir multivibratörde pulsların nasıl elde edileceğini anladıktan sonra, Şekil 4'te gösterilen iki elementli bir devre yapmaya çalışabiliriz.

Şekil 4. İki mantık elemanı üzerinde multivibratör.

Bunu yapmak için, R1 direncinin doğrudan devre üzerindeki çıkışı, pin 8'den lehimi ve DD1.1 elemanının 1 pinine lehimi açmak için yeterlidir. cihazın çıkışı DD1.2 elemanının çıkışı 6 olacaktır. DD1.3 elemanı artık gerekli değildir ve örneğin diğer devrelerde kullanım için devre dışı bırakılabilir.

Böyle bir puls üretecinin çalışma prensibi, az önce dikkate alınandan çok az farklıdır. DD1.1 elemanının çıkışının yüksek olduğunu varsayalım, o zaman DD1.2 elemanı sıfır durumundadır, bu da C1 kapasitörünün direnci ve DD1.2 elemanının çıkışı üzerinden şarj edilmesini sağlar. Kondansatör şarj olurken, DD1.1 elemanının girişindeki voltaj eşik değere ulaşır, her iki eleman da ters duruma geçer. Bu, kapasitörün ikinci elemanın çıkış devresi, direnç ve birinci elemanın giriş devresi üzerinden şarj olmasına izin verecektir. İlk elemanın girişindeki voltaj bir eşik değerine düşürüldüğünde, her iki eleman da ters duruma geçer.

Yukarıda belirtildiği gibi, jeneratör devrelerindeki bazı mikro devreler dengesizdir, bu sadece belirli bir örneğe değil, hatta mikro devrenin üreticisine de bağlı olabilir. Bu nedenle, jeneratör çalışmazsa, ilk elemanın girişi ile "toprak" arasına 1,2 ... 2,0 Com dirençli bir direnç bağlamak mümkündür. Jeneratörün başlatılmasını ve gerçek çalışmasını kolaylaştıran eşik değerine yakın bir giriş voltajı oluşturur.

Dijital teknolojide bu tür jeneratör çeşitleri çok sık kullanılır. Makalenin aşağıdaki bölümlerinde, düşünülen jeneratörler temelinde monte edilen nispeten basit cihazlar dikkate alınacaktır. Ancak önce, bir multivibratörün bir seçeneği daha düşünülmelidir - tek bir vibratör veya başka bir şekilde bir monovibratör. Onun hakkındaki hikayeyle, makalenin bir sonraki bölümüne başlıyoruz.

Boris Aladyshkin

Makalenin devamı: Mantık yongaları. Bölüm 5