שבבי היגיון. חלק 6

בתוך חלקים קודמים של המאמר נחשבו למכשירים הפשוטים ביותר באלמנטים ההגיוניים 2I-NOT. זהו מולטי-ויברטור מתנודד עצמי וזריקה אחת. בואו נראה מה ניתן ליצור על בסיסם.

ניתן להשתמש בכל אחד מהמכשירים הללו בעיצובים שונים כמתנדבי מאסטר ומעצבי דופק למשך הזמן הנדרש. בהתחשב בעובדה שהמאמר מיועד להנחיות בלבד ולא תיאור של מעגל מורכב ספציפי כלשהו, ​​אנו מגבילים את עצמנו למספר מכשירים פשוטים המשתמשים בתכניות לעיל.

מעגלי מולטיברטור פשוטים

מולטיברטור הוא מכשיר די תכליתי למדי, ולכן השימוש בו מגוון מאוד. בחלק הרביעי של המאמר הוצג מעגל multivibrator המבוסס על שלושה אלמנטים לוגיים. כדי לא לחפש חלק זה, המעגל מוצג שוב באיור 1.

תדירות התנודה בדירוגים המצוינים בתרשים תהיה בערך 1 הרץ. על ידי השלמת מולטיברטור כזה עם מחוון LED, אתה יכול לקבל מחולל דופק אור פשוט. אם הטרנזיסטור נלקח חזק מספיק, למשל KT972, אפשר בהחלט ליצור זר קטן לעץ חג המולד קטן. על ידי חיבור קפסולת טלפון DEM-4m במקום נורית LED, תוכלו לשמוע קליקים בעת מעבר למולטיברטור. מכשיר כזה יכול לשמש כמטרונום כאשר לומדים לנגן על כלי נגינה.

איור 1. multivibrator עם שלושה אלמנטים.

בהתבסס על מולטיברטור, פשוט מאוד ליצור מחולל תדרים שמע. לשם כך, הכרחי שהקבל יהיה 1 μF, וישתמש בהתנגדות משתנה של 1.5 ... 2.2 KΩ כנגד הנגד R1. גנרטור כזה כמובן לא יחסום את כל טווח הצליל, אך בגבולות מסוימים ניתן לשנות את תדר התנודה. אם אתה זקוק לגנרטור עם טווח תדרים רחב יותר, ניתן לעשות זאת על ידי שינוי הקיבול של הקבל באמצעות מתג.

מחולל צלילים לסירוגין

כדוגמה לשימוש במולטיברטור, אנו יכולים לזכור מעגל הפולט אות צליל לסירוגין. כדי ליצור אותו תצטרך כבר שני multivibrators. בתכנית זו, multivibrators על שני אלמנטים לוגיים, המאפשר לך להרכיב גנרטור כזה על שבב אחד בלבד. המעגל שלה מוצג באיור 2.

איור 2. מחולל צפצופים לסירוגין.

הגנרטור באלמנטים DD1.3 ו- DD1.4 מייצר תנודות בתדרי קול המופקות על ידי קפסולת הטלפון DEM-4m. במקום זאת, אתה יכול להשתמש בכל עם התנגדות מפותלת של כ 600 אוהם. עם הדירוגים C2 ו- R2 המצוינים בתרשים, תדירות תנודות הקול היא בערך 1000 הרץ. אבל הצליל יישמע רק בזמן בו ביציאה 6 של המולטיברטור על האלמנטים DD1.1 ו- DD1.2 תהיה רמה גבוהה שתאפשר למולטיברטור לעבוד על האלמנטים DD1.3, DD1.4. במקרה בו הפסק של הרמה הנמוכה של המולטיברטור הראשון של המולטיברטור השני נעצר, אין שום צליל בקפסולת הטלפון.

כדי לבדוק את פעולת מחולל הקול, ניתן לנתק את הפלט העשירי של אלמנט DD1.3 מהיציאה 6 של DD1.2. במקרה זה, אמור להישמע אות צליל רציף (אל תשכח שאם הכניסה של אלמנט הלוגיקה אינה מחוברת לשום מקום, אז מצבו נחשב לרמה גבוהה).

אם הסיכה העשירית מחוברת לחוט משותף, למשל מגשר תיל, הצליל בטלפון ייפסק. (ניתן לעשות את אותו הדבר מבלי לשבור את החיבור של הפלט העשירי). ניסיון זה מרמז כי אות הקול נשמע רק כאשר הפלט 6 של אלמנט DD1.2 הוא גבוה. לפיכך, המולטיברטור הראשון עוצר את השני. ניתן ליישם ערכה דומה, למשל, במכשירי אזעקה.

באופן כללי, מגשר תיל המחובר לחוט משותף נמצא בשימוש נרחב בחקר ותיקון מעגלים דיגיטליים כאות ברמה נמוכה. אנו יכולים לומר שמדובר בקלאסיקה מהז'אנר. החששות משימוש בשיטה כזו של "צריבה" הם לגמרי לשווא. יתר על כן, לא רק את התשומות, אלא גם את התפוקות של מעגלי מיקרו דיגיטליים מכל סדרה ניתן "לשתול" ב"קרקע ". זה שווה לטרנזיסטור פלט פתוח או לרמת אפס לוגית, ברמה נמוכה.

בניגוד למה שנאמר זה עתה, זה בלתי אפשרי לחלוטין לחבר את המיקרו-מעגלים למעגל + 5 וולט: אם טרנזיסטור הפלט פתוח בשלב זה (כל המתח של ספק הכוח יופעל על קטע האסלט-פולט של טרנזיסטור הפלט הפתוח), מעגל המיקרו ייכשל. בהתחשב בכך שכל המעגלים הדיגיטליים אינם עומדים בשקט, אך עושים מעשה כל הזמן, עובדים במצב פועם, טרנזיסטור הפלט לא יצטרך לחכות למצב פתוח.

בדיקה לתיקון ציוד רדיו

באמצעות האלמנטים הלוגיים 2I-NOT תוכלו ליצור גנרטור פשוט לכוונון ותיקון מכשירי רדיו. ביציאתו ניתן להשיג תנודות של תדר הקול (RF), ותנודות תדר הרדיו (RF) שמוונות על ידי ה- RF. מעגל הגנרטור מוצג באיור 3.

איור 3. איור 3. גנרטור לבדיקת מקלטים.

על האלמנטים DD1.3 ו- DD1.4 מורכב מולטיברטור שכבר מוכר לנו. בעזרתו נוצרים רעידות של תדר הקול המשמשים דרך המהפך DD2.2 וקבל C5 דרך מחבר XA1 לבדיקת המגבר בתדר הנמוך.

מחולל התנודות בתדר הגבוה מיוצר על האלמנטים DD1.1 ו- DD1.2. זהו גם מולטיברטור מוכר, רק כאן הופיע אלמנט חדש - משרן L1 מחובר בסדרה עם קבלים C1 ו- C2. התדר של גנרטור זה נקבע בעיקר על ידי הפרמטרים של הסליל L1 וניתן לכוונו אותו במידה מסוימת על ידי קבל C1.

על האלמנט DD2.1 הרכיב מערבל תדרים רדיו, המוזן לכניסה 1, וכניסה 2 מתיישם תדר טווח השמע. כאן, תדר הקול עוצר את תדר הרדיו בדיוק באותו אופן כמו במעגל האותות הקול לסירוגין באיור 2: מתח תדר הרדיו בקצה 3 של אלמנט DD2.1 מופיע ברגע שרמת הפלט 11 של אלמנט DD1.4 גבוהה.

כדי להשיג תדר רדיו בטווח של 3 ... 7 מגהרץ, ניתן לעטוף את סליל ה- L1 על מסגרת בקוטר 8 מ"מ. בתוך הסליל, הכנס חתיכה של המוט מאנטנה מגנטית העשויה F600NM מסוג פריט. סליל L1 מכיל 50 ... 60 סיבובים של חוט PEV-2 0.2 ... 0.3 מ"מ. עיצוב הגשוש הוא שרירותי.

עדיף להשתמש בגנרטור בדיקה להפעלת חשמל מקור מתח מייצבאבל אתה יכול סוללה גלוונית.

יישום ויברטור יחיד

כיישום הפשוט ביותר של ויברטור בודד, ניתן לקרוא למכשיר איתות קל. על בסיסו, תוכלו ליצור יעד לירי כדורי טניס. המעגל של מכשיר איתות האור מוצג באיור 4.

איור 4. התקן איתות אור.

היעד עצמו יכול להיות גדול למדי (קרטון או דיקט), וה"תפוח "שלו הוא לוח מתכת בקוטר של כ 80 מ"מ. בתרשים המעגל, מדובר במגע SF1. כאשר הם נפגעים במרכז המטרה, המגעים נסגרים בקצרה מאוד, כך שייתכן שלא תבחין במצמוץ הנורה. כדי למנוע מצב כזה, משתמשים במקרה זה בזריקה יחידה: מדופק התחלתי קצר הנורה נכבה למשך שנייה לפחות. במקרה זה, דופק ההדק מאריך.

אם אתה רוצה שהמנורה לא תכבה כשנפגעת, אלא תבהב, עליך להשתמש בטרנזיסטור KT814 במעגל המחוון על ידי החלפת יציאות הקולט והפולט. באמצעות חיבור זה ניתן להשמיט את הנגד במעגל הבסיס של הטרנזיסטור.

כמחולל דופק בודד, נעשה שימוש לרוב בזריקה בודדת לתיקון הטכנולוגיה הדיגיטלית לבדיקת הביצועים של שתי מעגלי מיקרו בודדים והן של מפל שלם.על כך נדון בהמשך. כמו כן, לא מתג אחד, או כפי שהוא מכונה, מד תדרים אנלוגי, יכול להסתדר בלי ויברטור בודד.

מד תדרים פשוט

בארבעת האלמנטים ההגיוניים של שבב K155LA3 תוכלו להרכיב מד תדרים פשוט המאפשר למדוד אותות בתדר של 20 ... 20,000 הרץ. בכדי להיות מסוגל למדוד את התדירות של אות בכל צורה, למשל, סינוסואיד, יש להמיר אותו לפולסים מלבניים. בדרך כלל, שינוי זה נעשה באמצעות טריגר שמיט. אם אוכל לומר זאת, הוא ממיר את "הפולסים" של גל הסינוס בחזיתות עדינות למלבנים עם חזיתות ומדרונות תלולים. לטריגר שמיט יש סף הדק. אם אות הקלט נמצא מתחת לסף זה, לא יהיה רצף דופק ביציאה של ההדק.

הכרות עם עבודתו של ההדק שמיט יכולה להתחיל בניסוי פשוט. תרשים החזקתו מוצג באיור 5.

איור 5. הטריגר שמיט וגרפים של עבודתו.

כדי לדמות את האות הסינוסואידי קלט, משתמשים בסוללות גלווניות GB1 ו- GB2: הזזת המחוון של הנגד R1 המשתנה למיקום העליון במעגל מדמה חצי גל חיובי של סינוס, ונע מטה שלילי.

הניסוי צריך להתחיל בעובדה שעל ידי סיבוב המנוע של הנגד R1 המשתנה, כוונו עליו מתח אפס, באופן טבעי שלטו עליו באמצעות מד מתח. במצב זה הפלט של האלמנט DD1.1 הוא מצב יחיד, רמה גבוהה, והפלט של האלמנט DD1.2 הוא אפס היגיון. זהו המצב ההתחלתי בהיעדר איתות.

חבר מתח מד לפלט של אלמנט DD1.2. כפי שנכתב למעלה, ביציאה נראה רמה נמוכה. אם עכשיו מספיק לאט לאט לסובב את מחוון הנגד המשתנה לאורך כל הדרך בהתאם לתכנית, ואז לרדת לעצור ולחזור שוב ביציאה DD1.2, המכשיר יראה את האלמנט העובר מרמה נמוכה לגובה ולהיפך. במילים אחרות, הפלט DD1.2 מכיל פולסים מלבניים של קוטביות חיובית.

פעולתו של טריגר שמיט כזה מודגם על ידי הגרף באיור 5b. גל סינוס בכניסה של הדק שמיט מתקבל על ידי סיבוב נגד משתנה. המשרעת שלו היא עד 3V.

כל עוד המתח של חצי הגל החיובי אינו עולה על הסף (Uпор1), אפס היגיון (מצב התחלתי) נשמר ביציאה של המכשיר. כאשר מתח הכניסה עולה על ידי סיבוב הנגד המשתנה בזמן t1, מתח הכניסה מגיע למתח הסף (בערך 1.7 V).

שני האלמנטים יעברו למצב ההתחלתי ההפוך: ביציאת המכשיר (אלמנט DD1.2) יהיה מתח ברמה גבוהה. עלייה נוספת במתח הכניסה, עד לערך המשרעת (3V), אינה מביאה לשינוי במצב היציאה של המכשיר.

כעת נסובב את הנגד המשתנה בכיוון ההפוך. המכשיר יעבור למצב ההתחלתי כאשר מתח הכניסה יורד למתח הסף השני, התחתון, Uпор2, כמוצג בתרשים. כך, תפוקת המכשיר מוגדרת שוב לאפס לוגי.

תכונה ייחודית של ההדק שמיט היא נוכחות של שתי רמות סף אלה. הם גרמו להיסטריה של ההדק שמיט. רוחב לולאת ההיסטריה נקבע על ידי בחירת הנגד R3, אם כי לא בגבולות גדולים במיוחד.

סיבוב נוסף של הנגד המשתנה במורד המעגל יוצר חצי גל שלילי של גל סינוס בכניסה של המכשיר. עם זאת, דיודות הקלט המותקנות בתוך מעגל המיקרו פשוט מקצרות את חצי הגל השלילי של אות הקלט לחוט משותף. לכן האות השלילי אינו משפיע על פעולת המכשיר.

איור 6. מעגל מד תדרים.

איור 6 מציג תרשים של מד תדרים פשוט שנעשה על שבב K155LA3 אחד בלבד. באלמנטים DD1.1 ו- DD1.2, מורכב טריגר שמיט, עם המכשיר והפעולה שלו נפגשנו זה עתה. שני האלמנטים הנותרים במעגל המיקרו משמשים לבניית מעצבת הדופק.העובדה היא שמשך הפולסים המלבניים בפלט של ההדק שמיט תלוי בתדירות האות שנמדד. בצורה זו, כל דבר יימדד, אך לא את התדירות.

לטריגר שמיט שכבר הכרנו, נוספו עוד כמה אלמנטים. בכניסה מותקן קבל C1. משימתו היא לדלג על תנודות תדר צליל בכניסה של מד התדר, מכיוון שמד התדרים נועד לעבוד בתחום זה, ולחסום את מעבר הרכיב הקבוע של האות.

הדיודה VD1 נועדה להגביל את רמת חצי הגל החיובי לרמת המתח של מקור הכוח, ו- VD2 חותך את חצי הגלים השליליים של אות הכניסה. באופן עקרוני, דיודת המגן הפנימית של מעגל המיקרו יכולה די להתמודד עם משימה זו, כך שלא ניתן להתקין VD2. לפיכך מתח הכניסה של מד תדרים כזה נמצא בטווח של 3 ... 8 V. כדי להגביר את הרגישות של המכשיר ניתן להתקין מגבר בכניסה.

פולסים של קוטביות חיובית הנוצרת מאותו הקלט על ידי טריגר שמיט מוזנים לכניסה של מעצב הדופק המדידה המיוצר על האלמנטים DD1.3 ו- DD1.4.

כאשר מופיע מתח נמוך בכניסה של אלמנט DD1.3, הוא יעבור לאחדות. לפיכך, דרכו והנגד R4 יחוייב אחד הקבלים C2 ... C4. במקרה זה, המתח בכניסה התחתונה של אלמנט DD1.4 יגדל ובסופו של דבר יגיע לרמה גבוהה. אך למרות זאת, האלמנט DD1.4 נשאר במצב של יחידה לוגית, שכן עדיין יש אפס הגיוני מהפלט של ההדק שמיט בכניסה העליונה שלו (פלט DD1.2 6). לפיכך, זרם מאוד לא משמעותי זורם דרך מכשיר המדידה PA1, החץ של המכשיר למעשה לא סוטה.

המראה של יחידה לוגית בפלט של ההדק שמיט יעביר את האלמנט DD1.4 למצב של אפס לוגי. לפיכך זרם מוגבל בהתנגדות הנגדים R5 ... R7 זורם דרך מכשיר המצביע PA1.

אותה יחידה ביציאה של ההדק שמיט תעביר את אלמנט DD1.3 למצב האפס. במקרה זה הקבל של המעצב מתחיל לפרוק. הפחתת המתח עליו תביא לכך שהיסוד DD1.4 מוגדר שוב למצב של יחידה לוגית ובכך יסתיים היווצרות דופק ברמה נמוכה. מיקום דופק המדידה ביחס לאות שנמדד מוצג באיור 5 ד.

עבור כל גבול מדידה, משך דופק המדידה קבוע לאורך כל הטווח, לכן זווית הסטייה של החץ של המיקרומטר תלויה רק ​​בקצב החזרה של דופק המדידה הזה עצמו.

עבור תדרים שונים משך דופק המדידה שונה. עבור תדרים גבוהים יותר, דופק המדידה צריך להיות קצר, ולתדרים נמוכים, קצת גדול. לכן, כדי להבטיח מדידות בכל טווחי תדרי הקול, משתמשים שלושה קבלים להגדרת זמן C2 ... C4. עם קיבול קבלים של 0.2 מיקרומטר, נמדדים תדרים של 20 ... 200 הרץ, 0.02 מיקרומטר - 200 ... 2000 הרץ, ועם קיבול של 2000 pF 2 ... 20 KHz.

הכיול של מד התדרים מתבצע בקלות רבה ביותר באמצעות מחולל קול, החל מתחום התדרים הנמוך ביותר. לשם כך, החילו על הכניסה אות בתדר של 20 הרץ וסמנו את מיקום החץ בסולם.

לאחר מכן, תן איתות בתדר של 200 הרץ, והפוך את הנגן R5 כדי לקבוע את החץ לחלוקה האחרונה בסולם. בעת אספקת תדרים של 30, 40, 50 ... 190 הרץ, סמנו את מיקום החץ בסולם. באופן דומה, הכוונון מתבצע בשאר הנותרים. יתכן ויהיה צורך בבחירה מדויקת יותר של קבלים C3 ו- C4 כך שתחילת הסולם תואמת את סימן 200 הרץ בטווח הראשון.

בתיאורים של מבנים פשוטים אלה הרשו לי לסיים את החלק הזה של המאמר. בחלק הבא נדבר על טריגרים ומונים המבוססים עליהם. בלי זה, הסיפור על מעגלי לוגיקה לא יהיה שלם.

בוריס אלאדישקין

המשך המאמר: שבבי היגיון. חלק 7. מפעילים. RS - טריגר

ספר אלקטרוני -מדריך למתחילים לבקרי מיקרו AVR