Mantık yongaları. Bölüm 6

makalenin önceki bölümleri 2I-NOT mantıksal elemanları üzerindeki en basit cihazlar olarak kabul edildi. Bu kendi kendine salınan bir multivibratör ve tek atış. Bakalım neler yaratabilecekler.

Bu cihazların her biri, gerekli sürelerde ana osilatörler ve darbe şekillendiriciler olarak çeşitli tasarımlarda kullanılabilir. Makalenin belirli bir karmaşık devrenin açıklaması değil, sadece rehberlik etmesi nedeniyle, yukarıdaki şemaları kullanarak kendimizi birkaç basit cihazla sınırlandırıyoruz.

Basit multivibratör devreleri

Bir multivibratör oldukça çok yönlü bir cihazdır, bu nedenle kullanımı çok çeşitlidir. Makalenin dördüncü bölümünde, üç mantıksal öğeye dayanan bir multivibratör devresi gösterilmiştir. Bu parçayı aramamak için devre tekrar Şekil 1'de gösterilmiştir.

Diyagramda belirtilen oranlardaki salınım frekansı yaklaşık 1 Hz olacaktır. Böyle bir multivibratörü bir LED göstergesiyle tamamlayarak, basit bir ışık atım jeneratörü elde edebilirsiniz. Transistör yeterince güçlü alınırsa, örneğin KT972, küçük bir Noel ağacı için küçük bir çelenk yapmak oldukça mümkündür. LED yerine DEM-4m telefon kapsülünü bağlayarak, multivibratörü değiştirirken tıklamalar duyabilirsiniz. Böyle bir cihaz müzik aletlerini çalmayı öğrenirken metronom olarak kullanılabilir.

Şekil 1. Üç elementli multivibratör.

Bir multivibratöre dayanarak, bir ses frekans üreteci yapmak çok basittir. Bunu yapmak için kapasitörün 1 μF olması ve direnç R1 olarak 1,5 ... 2,2 KΩ değişken direnç kullanması gerekir. Böyle bir jeneratör, elbette, tüm ses aralığını engellemeyecektir, ancak belirli sınırlar içinde salınım frekansı değiştirilebilir. Daha geniş bir frekans aralığına sahip bir jeneratöre ihtiyacınız varsa, bu bir anahtar kullanarak kapasitörün kapasitansını değiştirerek yapılabilir.

Aralıklı Ses Üreteci

Bir multivibratör kullanımına bir örnek olarak, kesintili bir ses sinyali yayan bir devreyi hatırlayabiliriz. Oluşturmak için, zaten iki multivibratöre ihtiyacınız olacak. Bu şemada, böyle bir jeneratörü sadece bir çip üzerine monte etmenizi sağlayan iki mantıksal eleman üzerindeki multivibratörler. Devresi Şekil 2'de gösterilmiştir.

Şekil 2. Aralıklı bip sesi üreteci.

DD1.3 ve DD1.4 elemanları üzerindeki jeneratör, DEM-4m telefon kapsülü tarafından üretilen ses frekansı salınımlarını üretir. Bunun yerine, yaklaşık 600 ohmluk bir sargı direncine sahip olanları kullanabilirsiniz. Diyagramda belirtilen C2 ve R2 değerleri ile ses titreşimlerinin frekansı yaklaşık 1000 Hz'dir. Ancak ses, multivibratörün DD1.1 ve DD1.2 üzerindeki çıkış 6'sında, multivibratörün DD1.3, DD1.4 elemanları üzerinde çalışmasına izin verecek yüksek bir seviye duyulacaktır. Birinci multivibratörün çıkışının ikinci multivibratörün düşük seviyesinin durdurulması durumunda, telefon kapsülünde ses yoktur.

Ses üreticisinin çalışmasını kontrol etmek için DD1.3 elemanının 10. çıkışı DD1.2'nin çıkış 6'sından çıkarılabilir. Bu durumda, sürekli bir ses sinyali duyulmalıdır (mantık elemanının girişi herhangi bir yere bağlı değilse, durumunun yüksek bir seviye olarak kabul edildiğini unutmayın).

10. pim ortak bir kabloya, örneğin bir tel atlama kablosuna bağlanırsa, telefondaki ses durur. (Aynısı onuncu çıkışın bağlantısını kesmeden yapılabilir). Bu deneyim, ses sinyalinin yalnızca DD1.2 elemanının çıkış 6'sı yüksek olduğunda duyulduğunu göstermektedir. Böylece, ilk multivibratör ikinciyi saatler. Benzer bir şema örneğin alarm cihazlarında uygulanabilir.

Genel olarak, ortak bir tele bağlı bir tel atlama teli, dijital devrelerin çalışma ve onarımında düşük seviye sinyali olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunun türün bir klasiği olduğunu söyleyebiliriz. Böyle bir “yakma” yöntemini kullanma korkusu tamamen boşuna. Dahası, sadece girdiler değil, aynı zamanda herhangi bir serinin dijital mikro devrelerinin çıkışları da “zemine” ekilebilir. Bu, açık çıkış transistörüne veya mantık sıfır seviyesine, düşük seviyeye eşdeğerdir.

Az önce söylenenlerin aksine, MİKRODÜREKLERİ + 5V DEVRESİNE BAĞLAMAK TAMAMEN MÜMKÜN DEĞİLDİR: çıkış transistörü şu anda açıksa, güç kaynağının tüm gerilimi açık çıkış transistörünün toplayıcı - verici bölümüne uygulanacaktır). Tüm dijital devrelerin sabit durmadığı, ancak her zaman bir şeyler yaptığı, darbeli modda çalıştığı göz önüne alındığında, çıkış transistörünün uzun süre açılması gerekmeyecektir.

Radyo cihazlarının onarımı için bir sonda

2I-NOT mantıksal elemanlarını kullanarak radyoları ayarlamak ve onarmak için basit bir jeneratör oluşturabilirsiniz. Çıkışında, RF tarafından modüle edilen ses frekansı (RF) ve radyo frekansı (RF) salınımlarının salınımlarını elde etmek mümkündür. Jeneratör devresi Şekil 3'te gösterilmiştir.

Şekil 3. Alıcıları kontrol etmek için jeneratör.

DD1.3 ve DD1.4 elemanlarında bize aşina olan bir multivibratör monte edilmiştir. Yardımı ile, düşük frekanslı amplifikatörü test etmek için DD2.2 invertör ve C5 konnektör XA1 kondansatöründen kullanılan ses frekansının titreşimleri üretilir.

Yüksek frekanslı salınım jeneratörü DD1.1 ve DD1.2 elemanlarında yapılır. Bu aynı zamanda tanıdık bir multivibratör, sadece burada yeni bir element ortaya çıktı - indüktör L1, C1 ve C2 kapasitörlerle seri olarak bağlanmıştır. bu jeneratörün frekansı esas olarak bobin L1'in parametreleri tarafından belirlenir ve C1 kapasitörü ile küçük bir dereceye kadar ayarlanabilir.

DD2.1 elemanında, giriş 1'e ve giriş 2'ye beslenen bir radyo frekans karıştırıcısı monte edildi, ses aralığının frekansı uygulanır. Burada, ses frekansı, radyo frekansını Şekil 2'deki kesintili ses sinyali devresiyle tam olarak aynı şekilde saatler: DD2.1 elemanının 3 nolu bağlantı ucundaki radyo frekansı voltajı, DD1.4 elemanının çıkış seviyesi 11'in yüksek olduğu anda belirir.

3 ... 7 MHz aralığında bir radyo frekansı elde etmek için, L1 bobini 8 mm çapında bir çerçeveye sarılabilir. Bobinin içine, ferrit sınıfı F600NM'den yapılmış bir manyetik antenden bir parça çubuk yerleştirin. Bobin L1, 50 ... 60 dönüş PEV-2 0,2 ​​... 0,3 mm tel içerir. Probun tasarımı keyfidir.

Güç sağlamak için bir prob jeneratörü kullanmak daha iyidir stabilize voltaj kaynağıama yapabilirsin galvanik pil.

Tek vibratör uygulaması

Tek bir vibratörün en basit uygulaması olarak, bir ışık sinyali cihazı çağrılabilir. Temel olarak, tenis topları çekmek için bir hedef oluşturabilirsiniz. Işık sinyali cihazının devresi Şekil 4'te gösterilmektedir.

Şekil 4. Işık sinyal cihazı.

Hedefin kendisi oldukça büyük olabilir (karton veya kontrplak) ve “elması” yaklaşık 80 mm çapında bir metal plakadır. Devre şemasında, bu SF1 kontağıdır. Hedefin ortasına vurulduğunda, kontaklar çok kısa bir süre kapanır, böylece ampulün yanıp sönmesi fark edilmeyebilir. Böyle bir durumu önlemek için, bu durumda tek bir atış kullanılır: kısa bir başlangıç ​​darbesinden, ampul en az bir saniye söner. Bu durumda, tetikleme darbesi uzar.

Lambanın çarptığında sönmesini değil, yanıp sönmesini istiyorsanız, gösterge devresinde toplayıcı ve verici çıkışlarını değiştirerek bir KT814 transistör kullanmalısınız. Bu bağlantıyla, transistörün temel devresindeki direnci atlayabilirsiniz.

Tek darbeli bir jeneratör olarak, tek tek atış, hem bireysel mikro devrelerin hem de tüm kaskadların performansını test etmek için dijital teknolojinin onarımında kullanılır.Bu daha sonra tartışılacaktır. Ayrıca, tek bir anahtar veya sözde bir analog frekans ölçer, tek bir vibratör olmadan yapamaz.

Basit frekans ölçer

K155LA3 yongasının dört mantıksal elemanında, 20 ... 20.000 Hz frekansında sinyalleri ölçmenize izin veren basit bir frekans ölçer monte edebilirsiniz. Sinüsoid gibi herhangi bir şekle sahip bir sinyalin frekansını ölçebilmek için, bunun dikdörtgen darbelere dönüştürülmesi gerekir. Tipik olarak, bu dönüşüm bir Schmitt tetikleyicisi kullanılarak yapılır. Bunu söyleyebilirsem, nazik cepheli sinüs dalgasının “atımlarını” dik cepheli ve eğimli dikdörtgenlere dönüştürür. Schmitt tetikleyicinin tetikleme eşiği vardır. Giriş sinyali bu eşiğin altındaysa, tetikleyicinin çıkışında darbe dizisi olmayacaktır.

Schmitt tetikleyicisinin çalışmalarına aşinalık basit bir deneyle başlayabilir. Tutma şeması Şekil 5'te gösterilmektedir.

Şekil 5. Schmitt tetikleyici ve çalışmalarının grafikleri.

Giriş sinüzoidal sinyalini simüle etmek için, GB1 ve GB2 galvanik pilleri kullanılır: değişken direnç R1 kaydırıcısını devrede en üst konuma taşımak, bir sinüs dalgasının pozitif bir yarım dalgasını simüle eder ve negatif aşağı hareket eder.

Deney, değişken rezistans R1'in motorunu döndürerek, üzerine sıfır voltaj ayarlayarak, doğal olarak bir voltmetre ile kontrol ettiği gerçeğiyle başlamalıdır. Bu konumda, DD1.1 elemanının çıkışı tek bir durumdur, yüksek bir seviyedir ve DD1.2 elemanının çıkışı mantık sıfırdır. Bu, bir sinyal olmadığında başlangıç ​​durumudur.

DD1.2 elemanının çıkışına bir voltmetre bağlayın. Yukarıda yazıldığı gibi, çıkışta düşük bir seviye göreceğiz. Şimdi değişken direnç kaydırıcısını şemaya göre yavaşça yukarı ve sonra DD1.2 çıkışında durma ve geri sonuna kadar döndürmek yeterliyse, cihaz elemanı düşük seviyeden yüksek seviyeye değiştirir veya tersini gösterir. Başka bir deyişle, DD1.2 çıkışı, pozitif polariteye sahip dikdörtgen darbeler içerir.

Böyle bir Schmitt tetiğinin çalışması, Şekil 5b'deki grafikle gösterilmiştir. Değişken bir direnç döndürülerek Schmitt tetikleyicisinin girişindeki sinüs dalgası elde edilir. Genliği 3V'a kadardır.

Pozitif yarım dalganın voltajı eşiği (Uпор1) aşmadığı sürece, cihazın çıkışında bir mantık sıfır (başlangıç ​​durumu) depolanır. Giriş gerilimi t1 zamanında değişken rezistörü döndürerek arttığında, giriş gerilimi eşik gerilimine (yaklaşık 1.7 V) ulaşır.

Her iki eleman da ters başlangıç ​​durumuna geçecektir: cihazın çıkışında (DD1.2 elemanı) yüksek seviye voltajı olacaktır. Giriş voltajında ​​genlik değerine (3V) kadar bir başka artış, cihazın çıkış durumunda bir değişikliğe yol açmaz.

Şimdi değişken direnci ters yönde döndürelim. Giriş voltajı grafikte gösterildiği gibi ikinci, daha düşük, eşik voltajı Uпор2'ye düştüğünde cihaz başlangıç ​​durumuna geçer. Böylece, cihazın çıkışı tekrar mantıksal sıfıra ayarlanır.

Schmitt tetikleyicinin ayırt edici bir özelliği, bu iki eşik seviyesinin varlığıdır. Schmitt tetikleyicisinin histerezisine neden oldular. Histerezis döngüsünün genişliği, çok büyük sınırlar olmamasına rağmen, direnç R3'ün seçilmesiyle ayarlanır.

Değişken direncin devre boyunca daha fazla döndürülmesi, cihazın girişinde sinüs dalgasının negatif bir yarım dalgasını oluşturur. Bununla birlikte, mikro devrenin içine yerleştirilmiş giriş diyotları, giriş sinyalinin negatif yarım dalgasını ortak bir kabloya kısaltır. Bu nedenle, negatif sinyal cihazın çalışmasını etkilemez.

Şekil 6. Frekans ölçer devresi.

Şekil 6, sadece bir K155LA3 yongası üzerinde yapılmış basit bir frekans ölçerin bir diyagramını göstermektedir. DD1.1 ve DD1.2 elemanlarında, bir Schmitt tetiği monte edilir, cihaz ve çalışması henüz tanıştığımızdır. Mikro devrenin geri kalan iki elemanı, ölçüm puls şekillendiricisini oluşturmak için kullanılır.Gerçek şu ki, Schmitt tetikleyicisinin çıkışındaki dikdörtgen darbelerin süresi, ölçülen sinyalin frekansına bağlıdır. Bu formda, her şey ölçülecek, ancak frekans değil.

Schmitt tetikleyicisine zaten biliyorduk, birkaç element daha eklendi. Girişte C1 kondansatörü takılıdır. Görevi, frekans ölçer girişindeki ses frekansı salınımlarını atlamaktır, çünkü frekans ölçer bu aralıkta çalışmak üzere tasarlanmıştır ve sinyalin sabit bileşeninin geçişini engeller.

VD1 diyotu, pozitif yarım dalga seviyesini güç kaynağının voltaj seviyesiyle sınırlamak için tasarlanmıştır ve VD2 giriş sinyalinin negatif yarım dalgalarını keser. Prensip olarak, mikro devrenin dahili koruyucu diyotu bu görevle oldukça başa çıkabilir, bu nedenle VD2 kurulamaz. Bu nedenle, böyle bir frekans ölçerin giriş voltajı 3 ... 8 V dahilindedir. Cihazın hassasiyetini arttırmak için girişe bir amplifikatör takılabilir.

Bir Schmitt tetikleyicisi tarafından giriş sinyalinden üretilen pozitif polarite darbeleri, DD1.3 ve DD1.4 elemanları üzerinde yapılan ölçüm darbe şekillendiricinin girişine beslenir.

DD1.3 elemanının girişinde düşük voltaj göründüğünde, birliğe geçecektir. Bu nedenle, üzerinden ve R4 direnci C2 ... C4 kapasitörlerinden birine yüklenecektir. Bu durumda, DD1.4 elemanının alt girişindeki voltaj artacak ve sonunda yüksek bir seviyeye ulaşacaktır. Ancak, buna rağmen, DD1.4 elemanı mantıksal bir ünite durumunda kalır, çünkü üst girişinde (DD1.2 çıkış 6) Schmitt tetikleyicisinin çıkışından hala mantıklı bir sıfır vardır. Bu nedenle, ölçüm cihazı PA1'den çok önemsiz bir akım akar, cihazın oku pratik olarak sapmaz.

Schmitt tetikleyicisinin çıkışındaki mantıksal bir birimin görünümü DD1.4 öğesini mantıksal sıfır durumuna geçirir. Bu nedenle, R5 ... R7 dirençlerinin direnci ile sınırlı bir akım, işaretleme cihazı PA1 içinden akar.

Schmitt tetikleyicisinin çıkışındaki aynı birim DD1.3 elemanını sıfır durumuna geçirecektir. Bu durumda, şekillendiricinin kapasitörü deşarj olmaya başlar. Üzerindeki voltajın azaltılması, DD1.4 elemanının tekrar mantıksal bir ünite durumuna ayarlanmasına ve böylece düşük seviyeli bir darbenin oluşumuna son verilmesine yol açacaktır. Ölçüm darbesinin ölçülen sinyale göre konumu Şekil 5d'de gösterilmektedir.

Her ölçüm limiti için, ölçüm darbesinin süresi tüm aralık boyunca sabittir, bu nedenle mikroamometre okunun sapma açısı sadece bu ölçüm darbesinin kendisinin tekrarlama oranına bağlıdır.

Farklı frekanslar için, ölçüm darbesinin süresi farklıdır. Daha yüksek frekanslar için ölçüm darbesi kısa olmalı ve düşük frekanslar için biraz büyük olmalıdır. Bu nedenle, tüm ses frekansları aralığında ölçüm sağlamak için, üç zaman ayarlı kondansatör C2 ... C4 kullanılır. 0.2 μF kapasitör kapasitesi ile 20 ... 200 Hz frekansları, 0.02 μF - 200 ... 2000 Hz ve 2000 pF 2 ... 20 KHz kapasitansı ile ölçülür.

Frekans ölçerin kalibrasyonu en düşük frekans aralığından başlayarak bir ses üreticisi kullanılarak kolayca yapılabilir. Bunu yapmak için, girişe 20 Hz frekanslı bir sinyal uygulayın ve ölçeğin üzerindeki oku işaretleyin.

Bundan sonra, 200 Hz frekanslı bir sinyal uygulayın ve oku ölçeğin son bölümüne ayarlamak için R5 direncini çevirin. 30, 40, 50 ... 190 Hz frekansları verirken, okun ölçeğin konumunu işaretleyin. Benzer şekilde, ayar kalan aralıklarda yapılır. Ölçeğin başlangıcının ilk aralıktaki 200 Hz işaretiyle çakışması için C3 ve C4 kapasitörlerinin daha doğru bir seçimine ihtiyaç duyulması mümkündür.

Bu basit yapıların açıklamalarında, makalenin bu bölümünü bitirmeme izin verin. Bir sonraki bölümde, bunlara dayalı tetikleyiciler ve sayaçlar hakkında konuşacağız. Bu olmadan, mantık devreleri hakkındaki hikaye eksik olurdu.

Boris Aladyshkin

Makalenin devamı: Mantık yongaları. Bölüm 7. Tetikleyiciler. RS - tetikleyici

E-kitap -AVR Mikrodenetleyicileri için Başlangıç ​​Kılavuzu