Chips de lógica. Parte 6

Em partes anteriores do artigo foram considerados os dispositivos mais simples nos elementos lógicos 2I-NOT. Este é um multivibrador auto-oscilante e one-shot. Vamos ver o que pode ser criado em sua base.

Cada um desses dispositivos pode ser usado em vários projetos como osciladores principais e modeladores de pulso com a duração necessária. Dado o fato de o artigo ser apenas para orientação, e não uma descrição de qualquer circuito complexo específico, nos restringimos a alguns dispositivos simples usando os esquemas acima.

Circuitos multivibradores simples

Um multivibrador é um dispositivo bastante versátil, portanto, seu uso é muito diversificado. Na quarta parte do artigo, foi mostrado um circuito multivibrador baseado em três elementos lógicos. Para não procurar esta peça, o circuito é mostrado novamente na Figura 1.

A frequência de oscilação nas classificações indicadas no diagrama será de cerca de 1 Hz. Ao suplementar esse multivibrador com um indicador LED, você pode obter um simples gerador de pulso de luz. Se o transistor for tomado com potência suficiente, por exemplo, KT972, é bem possível fazer uma pequena guirlanda para uma pequena árvore de Natal. Ao conectar a cápsula do telefone DEM-4m em vez do LED, você pode ouvir cliques ao alternar o multivibrador. Esse dispositivo pode ser usado como metrônomo ao aprender a tocar instrumentos musicais.

Figura 1. Multivibrador com três elementos.

Baseado em um multivibrador, é muito simples criar um gerador de frequência de áudio. Para fazer isso, é necessário que o capacitor seja de 1 μF e use uma resistência variável de 1,5 ... 2,2 KΩ como resistor R1. É claro que esse gerador não bloqueará toda a faixa de som, mas dentro de certos limites a frequência de oscilação pode ser alterada. Se você precisar de um gerador com uma faixa de frequência mais ampla, isso poderá ser feito alterando a capacitância do capacitor usando uma chave.

Gerador de som intermitente

Como exemplo do uso de um multivibrador, podemos lembrar um circuito que emite um sinal sonoro intermitente. Para criá-lo, você precisará de dois multivibradores já. Nesse esquema, multivibradores em dois elementos lógicos, o que permite montar esse gerador em apenas um chip. Seu circuito é mostrado na Figura 2.

Figura 2. Gerador de bipes intermitentes.

O gerador nos elementos DD1.3 e DD1.4 gera oscilações de frequência sonora que são reproduzidas pela cápsula de telefone DEM-4m. Em vez disso, você pode usar qualquer um com uma resistência de enrolamento de cerca de 600 ohms. Com as classificações C2 e R2 indicadas no diagrama, a frequência das vibrações sonoras é de cerca de 1000 Hz. Mas o som será ouvido apenas no momento em que na saída 6 do multivibrador nos elementos DD1.1 e DD1.2 haverá um nível alto que permitirá que o multivibrador trabalhe nos elementos DD1.3, DD1.4. No caso em que a saída do primeiro multivibrador baixo do segundo multivibrador é interrompida, não há som na cápsula do telefone.

Para verificar o funcionamento do gerador de som, a 10ª saída do elemento DD1.3 pode ser desconectada da saída 6 do DD1.2. Nesse caso, um sinal sonoro contínuo deve soar (não esqueça que, se a entrada do elemento lógico não estiver conectada a lugar algum, seu estado será considerado como um nível alto).

Se o 10º pino estiver conectado a um fio comum, por exemplo, um jumper de fio, o som do telefone será interrompido. (O mesmo pode ser feito sem interromper a conexão da décima saída). Esta experiência sugere que o sinal sonoro é ouvido apenas quando a saída 6 do elemento DD1.2 é alta. Assim, o primeiro multivibrador registra o segundo. Um esquema semelhante pode ser aplicado, por exemplo, em dispositivos de alarme.

Em geral, um jumper de fio conectado a um fio comum é amplamente utilizado no estudo e reparo de circuitos digitais como um sinal de baixo nível. Podemos dizer que este é um clássico do gênero. O medo de usar esse método de "queima" é completamente inútil. Além disso, não apenas as entradas, mas também as saídas de microcircuitos digitais de qualquer série podem ser "plantadas" no "solo". Isso é equivalente a um transistor de saída aberto ou nível zero lógico, nível baixo.

Em contraste com o que foi dito, É COMPLETAMENTE IMPOSSÍVEL CONECTAR OS MICROCIRCUITOS AO CIRCUITO DE + 5V: se o transistor de saída estiver aberto neste momento (toda a tensão da fonte de alimentação será aplicada à seção coletor - emissor do transistor de saída aberto), o microcircuito falhará. Dado que todos os circuitos digitais não ficam parados, mas fazem algo o tempo todo, funcionam em modo pulsado, o transistor de saída não precisará esperar por um estado aberto.

Uma sonda para reparar equipamentos de rádio

Usando os elementos lógicos 2I-NOT, você pode criar um gerador simples para sintonizar e reparar rádios. Na sua saída, é possível obter oscilações da freqüência de som (RF) e oscilações de radiofrequência (RF) moduladas pelo RF. O circuito do gerador é mostrado na Figura 3.

Figura 3. Gerador para verificação de receptores.

Nos elementos DD1.3 e DD1.4 é montado um multivibrador já familiar para nós. Com sua ajuda, são geradas oscilações da frequência sonora, que são usadas através do inversor DD2.2 e do capacitor C5 através do conector XA1 para testar o amplificador de baixa frequência.

O gerador de oscilação de alta frequência é feito nos elementos DD1.1 e DD1.2. Este também é um multivibrador familiar, somente aqui um novo elemento apareceu - indutor L1 conectado em série com os capacitores C1 e C2. a frequência deste gerador é determinada principalmente pelos parâmetros da bobina L1 e pode ser ajustada em pequena medida pelo capacitor C1.

No elemento DD2.1 montado um mixer de radiofrequência, que é alimentado na entrada 1 e na entrada 2, a frequência da faixa de áudio é aplicada. Aqui, a frequência sonora gera a freqüência de rádio exatamente da mesma maneira que no circuito de sinal sonoro intermitente na Figura 2: a tensão de frequência de rádio no terminal 3 do elemento DD2.1 aparece no momento em que o nível de saída 11 do elemento DD1.4 é alto.

Para obter uma radiofrequência na faixa de 3 a 7 MHz, a bobina L1 pode ser enrolada em uma estrutura com um diâmetro de 8 mm. Dentro da bobina, insira um pedaço da haste de uma antena magnética feita de ferrite grau F600NM. A bobina L1 contém 50 ... 60 voltas do fio PEV-2 0,2 ​​... 0,3 mm. O design da sonda é arbitrário.

É melhor usar um gerador de sonda para ligar fonte de tensão estabilizadamas você pode bateria galvânica.

Aplicação de vibrador único

Como a aplicação mais simples de um único vibrador, um dispositivo de sinalização luminosa pode ser chamado. Basicamente, você pode criar um alvo para atirar bolas de tênis. O circuito do dispositivo de sinalização luminosa é mostrado na Figura 4.

Figura 4. Dispositivo de sinalização luminosa.

O alvo em si pode ser bastante grande (papelão ou madeira compensada) e sua “maçã” é uma placa de metal com um diâmetro de cerca de 80 mm. No diagrama de circuito, este é o contato SF1. Quando atingidos no centro do alvo, os contatos se fecham muito rapidamente, para que o piscar da lâmpada não seja percebido. Para evitar tal situação, um tiro único é usado neste caso: a partir de um pulso inicial curto, a lâmpada apaga-se por pelo menos um segundo. Nesse caso, o pulso do gatilho é alongado.

Se você deseja que a lâmpada não se apague quando acender, mas sim piscar, você deve usar um transistor KT814 no circuito indicador trocando as saídas do coletor e do emissor. Com esta conexão, você pode omitir o resistor no circuito base do transistor.

Como gerador de pulso único, um tiro único é frequentemente usado no reparo da tecnologia digital para testar o desempenho de microcircuitos individuais e de cascatas inteiras.Isso será discutido mais tarde. Além disso, nem um único interruptor, ou como é chamado, um medidor de frequência analógico, pode funcionar sem um único vibrador.

Medidor de frequência simples

Nos quatro elementos lógicos do chip K155LA3, você pode montar um medidor de frequência simples que permite medir sinais com uma frequência de 20 ... 20.000 Hz. Para poder medir a frequência de um sinal de qualquer formato, por exemplo, um sinusóide, ele deve ser convertido em pulsos retangulares. Normalmente, essa transformação é feita usando um gatilho Schmitt. Se assim posso dizer, converte os “pulsos” da onda senoidal com frentes suaves em retângulos com frentes íngremes e declives. O gatilho Schmitt possui um limite de gatilho. Se o sinal de entrada estiver abaixo desse limite, não haverá sequência de pulsos na saída do gatilho.

A familiaridade com o trabalho do gatilho de Schmitt pode começar com um experimento simples. O esquema de sua participação é mostrado na Figura 5.

Figura 5. Gatilho de Schmitt e gráficos de seu trabalho.

Para simular o sinal sinusoidal de entrada, as baterias galvânicas GB1 e GB2 são usadas: mover o controle deslizante do resistor variável R1 para a posição superior no circuito simula uma meia-onda positiva de um sinusóide e desce negativo.

O experimento deve começar com o fato de que, ao girar o motor do resistor variável R1, defina tensão zero nele, controlando-o naturalmente com um voltímetro. Nesta posição, a saída do elemento DD1.1 é um estado único, um nível alto, e a saída do elemento DD1.2 é zero lógico. Este é o estado inicial na ausência de um sinal.

Conecte um voltímetro à saída do elemento DD1.2. Como foi escrito acima, na saída veremos um nível baixo. Se agora for suficiente girar lentamente o controle deslizante do resistor variável de acordo com o esquema e descer até a parada e voltar novamente na saída DD1.2, o dispositivo mostrará o elemento alternando do nível baixo para o alto e vice-versa. Em outras palavras, a saída DD1.2 contém pulsos retangulares de polaridade positiva.

A operação desse gatilho Schmitt é ilustrada pelo gráfico na Figura 5b. Uma onda senoidal na entrada de um gatilho Schmitt é obtida girando um resistor variável. Sua amplitude é de até 3V.

Enquanto a tensão da meia onda positiva não exceder o limite (Uпор1), um zero lógico (estado inicial) é armazenado na saída do dispositivo. Quando a tensão de entrada aumenta girando o resistor variável no tempo t1, a tensão de entrada atinge a tensão limite (cerca de 1,7 V).

Ambos os elementos mudam para o estado inicial oposto: na saída do dispositivo (elemento DD1.2) haverá uma tensão de alto nível. Um aumento adicional na tensão de entrada, até o valor de amplitude (3V), não leva a uma alteração no estado de saída do dispositivo.

Agora vamos girar o resistor variável na direção oposta. O dispositivo passará para o estado inicial quando a tensão de entrada cair para a segunda tensão de limite inferior Uпор2, conforme mostrado no gráfico. Assim, a saída do dispositivo é novamente definida como zero lógico.

Uma característica distintiva do gatilho Schmitt é a presença desses dois níveis de limiar. Eles causaram a histerese do gatilho de Schmitt. A largura do circuito de histerese é definida pela seleção do resistor R3, embora não em limites muito grandes.

A rotação adicional do resistor variável no circuito forma uma meia onda negativa de uma onda senoidal na entrada do dispositivo. No entanto, os diodos de entrada instalados dentro do microcircuito simplesmente encurtam a meia onda negativa do sinal de entrada para um fio comum. Portanto, o sinal negativo não afeta a operação do dispositivo.

Figura 6. Circuito do medidor de frequência.

A Figura 6 mostra um diagrama de um medidor de frequência simples feito em apenas um chip K155LA3. Nos elementos DD1.1 e DD1.2, um gatilho Schmitt é montado, com o dispositivo e a operação que acabamos de conhecer. Os dois elementos restantes do microcircuito são usados ​​para construir o modelador de pulso de medição.O fato é que a duração dos pulsos retangulares na saída do gatilho Schmitt depende da frequência do sinal medido. Nesta forma, qualquer coisa será medida, mas não a frequência.

Ao gatilho de Schmitt que já sabíamos, foram adicionados mais alguns elementos. Na entrada, um capacitor C1 está instalado. Sua tarefa é pular as oscilações da frequência sonora na entrada do medidor de frequência, porque o medidor de frequência foi projetado para funcionar nessa faixa e bloquear a passagem do componente constante do sinal.

O diodo VD1 é projetado para limitar o nível da meia onda positiva ao nível de tensão da fonte de energia e o VD2 corta as meias ondas negativas do sinal de entrada. Em princípio, o diodo de proteção interno do microcircuito pode lidar com essa tarefa, portanto, o VD2 não pode ser instalado. Portanto, a tensão de entrada desse medidor de frequência está entre 3 e 8 V. Para aumentar a sensibilidade do dispositivo, um amplificador pode ser instalado na entrada.

Pulsos de polaridade positiva gerados a partir do sinal de entrada por um gatilho Schmitt são alimentados à entrada do modelador de pulsos de medição feito nos elementos DD1.3 e DD1.4.

Quando a baixa tensão aparece na entrada do elemento DD1.3, ela muda para a unidade. Portanto, através dele e do resistor R4 será carregado um dos capacitores C2 ... C4. Nesse caso, a tensão na entrada mais baixa do elemento DD1.4 aumentará e, no final, alcançará um nível alto. Mas, apesar disso, o elemento DD1.4 permanece no estado de uma unidade lógica, pois ainda existe um zero lógico da saída do gatilho Schmitt em sua entrada superior (saída DD1.2 6). Portanto, uma corrente muito insignificante flui através do dispositivo de medição PA1, a seta do dispositivo praticamente não se desvia.

A aparência de uma unidade lógica na saída do gatilho Schmitt mudará o elemento DD1.4 para o estado de zero lógico. Portanto, uma corrente limitada pela resistência dos resistores R5 ... R7 flui através do dispositivo apontador PA1.

A mesma unidade na saída do gatilho Schmitt mudará o elemento DD1.3 para o estado zero. Nesse caso, o capacitor do shaper começa a descarregar. A redução da tensão levará ao fato de que o elemento DD1.4 é novamente ajustado ao estado de uma unidade lógica, terminando assim a formação de um pulso de baixo nível. A posição do pulso de medição em relação ao sinal medido é mostrada na Figura 5d.

Para cada limite de medição, a duração do pulso de medição é constante em toda a faixa, portanto, o ângulo de desvio da seta do microamperímetro depende apenas da taxa de repetição do próprio pulso de medição.

Para frequências diferentes, a duração do pulso de medição é diferente. Para frequências mais altas, o pulso de medição deve ser curto e, para frequências baixas, um pouco grande. Portanto, para garantir medições em toda a faixa de frequências sonoras, três capacitores de ajuste de tempo C2 ... C4 são usados. Com uma capacidade do capacitor de 0,2 μF, são medidas frequências de 20 ... 200 Hz, 0,02 μF - 200 ... 2000 Hz e com uma capacitância de 2000 pF 2 ... 20 KHz.

A calibração do medidor de frequência é feita com mais facilidade usando um gerador de som, começando na faixa de frequência mais baixa. Para fazer isso, aplique um sinal com uma frequência de 20 Hz à entrada e marque a posição da seta na balança.

Depois disso, aplique um sinal com uma frequência de 200 Hz e gire o resistor R5 para definir a seta para a última divisão da escala. Ao fornecer frequências de 30, 40, 50 ... 190 Hz, marque a posição da seta na balança. Da mesma forma, o ajuste é realizado nas demais faixas. É possível que seja necessária uma seleção mais precisa dos capacitores C3 e C4, para que o início da escala coincida com a marca de 200 Hz na primeira faixa.

Nas descrições dessas construções simples, deixe-me terminar esta parte do artigo. Na próxima parte, falaremos sobre gatilhos e contadores com base neles. Sem isso, a história sobre circuitos lógicos seria incompleta.

Boris Aladyshkin

Continuação do artigo: Chips de lógica. Parte 7. Gatilhos. RS - gatilho

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