kategorier: Praktisk elektronikk, Begynnerelektrikere
Antall visninger: 100,127
Kommentarer til artikkelen: 2
Logikkbrikker. Del 3
Møt Digital Chip
I den andre delen av artikkelen snakket vi om betingede grafiske betegnelser på logiske elementer og om funksjonene som ble utført av disse elementene.
For å forklare driftsprinsippet ble det gitt kontaktkretser som utførte de logiske funksjonene til AND, OR, NOT og AND-NOT. Nå kan du begynne å praktisere bekjentskap med K155-seriens mikrokretser.
Utseende og design
Grunnelementet i den 155. serien er K155LA3-brikken. Det er en plastkasse med 14 ledninger, på oversiden er merket og en nøkkel som indikerer den første utgangen til brikken.
Nøkkelen er et lite rundt merke. Hvis du ser på mikrokretsen ovenfra (fra siden av saken), bør konklusjonene telles mot klokken, og hvis nedenfra, så med klokken.
En tegning av saken til mikrokretsen er vist i figur 1. Et slikt tilfelle kalles DIP-14, som på oversettelse fra engelsk betyr en plastkasse med et to-rads arrangement av pinner. Mange mikrokretser har et større antall pinner, og derfor kan saken være DIP-16, DIP-20, DIP-24 og til og med DIP-40.
Figur 1. DIP-14 kapsling.
Hva som er inneholdt i dette tilfellet
I DIP-14-pakken til K155LA3-mikrokretsen inneholder 4 uavhengige elementer 2I-NOT. Det eneste som forener dem er bare de generelle kraftkonklusjonene: den 14. utgangen fra mikrokretsen er + strømkilden, og pinne 7 er den negative polen til kilden.
For ikke å rote kretsen med unødvendige elementer, vises strømledninger som regel ikke. Dette gjøres heller ikke fordi hvert av de fire 2I-NOT elementene kan være plassert forskjellige steder i kretsen. Vanligvis skriver de ganske enkelt på kretsene: “+ 5V fører til konklusjoner 14 DD1, DD2, DD3 ... DDN. -5V føre til konklusjoner 07 DD1, DD2, DD3 ... DDN. ". Separat beliggende elementer er betegnet som DD1.1, DD1.2, DD1.3, DD1.4. Figur 2 viser at K155LA3-brikken består av fire 2I-NOT elementer. Som allerede nevnt i den andre delen av artikkelen, er innspillskonklusjoner til venstre og utgangene til høyre.
Den utenlandske analogen til K155LA3 er SN7400-brikken, og den kan trygt brukes til alle eksperimentene beskrevet nedenfor. For å være mer presis, er hele K155-brikkeserien en analog til den utenlandske SN74-serien, så selgere på radiomarkeder tilbyr nettopp det.
Figur 2. Utløsningen av K155LA3-brikken.
Hvis du vil utføre eksperimenter med en mikrokrets, trenger du strømkilde 5V spenning. Den enkleste måten å lage en slik kilde er ved å bruke stabilisatorbrikken K142EN5A eller den importerte versjonen, som kalles 7805. I dette tilfellet er det ikke nødvendig å vikle transformatoren, lodde broen, installere kondensatorer. Tross alt vil det alltid være en kinesisk nettverkskort med en spenning på 12V, som det er nok å koble til 7805, som vist i figur 3.
Figur 3. En enkel strømkilde for eksperimenter.
For å utføre eksperimenter med mikrokretsen, må du lage en brettplate i liten størrelse. Det er et stykke getinax, glassfiber eller annet lignende isolasjonsmateriale med dimensjoner 100 * 70 mm. Selv enkel kryssfiner eller tykk papp er egnet for slike formål.
Langs langsidene på brettet skal fortinnede ledere styrkes med en tykkelse på ca. 1,5 mm, gjennom hvilken kraft vil tilføres mikrokretsene (kraftbusser). Mellom ledere over hele området av brødplaten, bor hull med en diameter på ikke mer enn 1 mm.
Når du utfører eksperimenter, vil det være mulig å sette deler av fortinnet tråd i dem, til hvilke kondensatorer, motstander og andre radiokomponenter blir loddet. På hjørnene på brettet bør du lage lave ben, dette vil gjøre det mulig å plassere ledningene nedenfra.Utformingen av brødplaten er vist i figur 4.
Figur 4. Utviklingsstyre.
Etter at brødbrettet er klart, kan du begynne å eksperimentere. For å gjøre dette, bør det installeres minst en K155LA3-brikke på den: loddetapper 14 og 7 til kraftbussene, og bøy de gjenværende pinnene slik at de ligger på brettet.
Før du starter eksperimentene, bør du kontrollere påliteligheten til lodding, riktig tilkobling av forsyningsspenningen (hvis du kobler tilførselsspenningen i omvendt polaritet kan skade mikrokretsløpet), og også sjekke om det er en kortslutning mellom tilstøtende terminaler. Etter denne sjekken kan du slå på strømmen og starte eksperimentene.
Egner seg best for målinger slå voltmeterhvis inngangsimpedans er minst 10K / V Enhver tester, til og med billig kinesisk, tilfredsstiller dette kravet fullt ut.
Hvorfor er det bedre å bytte? For når du observerer pilens svingninger, kan du merke spenningspulsene, selvfølgelig en tilstrekkelig lav frekvens. Et digitalt multimeter har ikke denne evnen. Alle målinger skal utføres i forhold til "minus" av strømkilden.
Etter at strømmen er slått på, må du måle spenningen på alle pinnene i mikrokretsen: ved inngangspinnene 1 og 2, 4 og 5, 9 og 10, 12 og 13, bør spenningen være 1,4V. Og på utgangsterminalene 3, 6, 8, 11 omtrent 0,3V. Hvis alle spenninger er innenfor de angitte grensene, er mikrokretsen i drift.
Figur 5. Enkle eksperimenter med et logisk element.
Testing av driften av det logiske elementet 2 OG IKKE kan startes, for eksempel fra det første elementet. Inngangsstiftene 1 og 2 og utgang 3. For å bruke et logisk nullsignal på inngangen, er det nok å bare koble denne inngangen til den negative (vanlige) ledningen til strømkilden. Hvis det kreves innføring av en logisk enhet, bør denne inngangen kobles til + 5V-bussen, men ikke direkte, men gjennom en begrensende motstand med en motstand på 1 ... 1,5 KOhm.
Anta at vi koblet inngang 2 til en felles ledning og derved tilførte en logisk null til den, og til inngangen 1 matet vi en logisk enhet, slik det bare ble indikert gjennom avslutningsmotstanden R1. Denne forbindelsen er vist på figur 5a. Hvis spenningen ved elementets utgang måles med en slik tilkobling, vil voltmeteret vise 3,5 ... 4,5V, som tilsvarer en logisk enhet. Den logiske enheten vil gi en måling av spenningen ved pinne 1.
Dette sammenfaller helt med det som ble vist i den andre delen av artikkelen om eksemplet med relékontaktkretsen 2I-NOT. I følge resultatene fra målingene, kan følgende konklusjon gjøres: når en av inngangene til 2I-NOT-elementet er høy, og den andre er lav, er outputen sikker på å ha et høyt nivå.
Deretter vil vi gjøre følgende eksperiment - vi vil levere en enhet til begge inngangene samtidig, som indikert i figur 5b, men vi vil koble en av inngangene, for eksempel 2, til en vanlig ledning ved hjelp av en trådhopper. (For slike formål er det best å bruke en vanlig synål loddet til fleksibel ledning). Hvis vi nå måler spenningen ved utgangen til elementet, vil det, som i forrige tilfelle, være en logisk enhet.
Uten å avbryte målingene, fjerner vi wirehopperen - voltmeteret vil vise et høyt nivå ved utgangen fra elementet. Dette er helt i samsvar med logikken i 2I-NOT-elementet, som kan verifiseres ved å henvise til kontaktskjemaet i den andre delen av artikkelen, samt ved å se på sannhetstabellen vist der.
Hvis denne jumperen nå med jevne mellomrom er lukket for fellesledningen til noen av inngangene, og simulerer en lav- og høynivåforsyning, og deretter ved bruk av et voltmeter, kan spenningspulser oppdages ved utgangen - pilen vil svinge i tid med hopperen berøre mikrokretsinngangen.
Følgende konklusjoner kan trekkes fra eksperimentene: lavnivåspenningen ved utgangen vises bare når begge inngangene har et høyt nivå, det vil si tilstand 2I er tilfreds med inngangene.Hvis minst en av inngangene inneholder en logisk null, har utgangen en logisk enhet, kan vi gjenta at logikken til mikrokretsen er helt i samsvar med logikken i kontaktskretsen 2I-IKKE vurdert i andre del av artikkelen.
Her er det aktuelt å gjøre et eksperiment til. Betydningen er å skru av alle inngangsstifter, bare la dem ligge i “luften” og måle utgangsspenningen til elementet. Hva blir det? Det er riktig, det vil være en logisk nullspenning. Dette antyder at de ikke koblede inngangene til de logiske elementene tilsvarer inngangene med den logiske enheten påført dem. Du bør ikke glemme denne funksjonen, selv om ubrukte innganger vanligvis anbefales å være koblet et sted.
Figur 5c viser hvordan et 2I-NOT logisk element ganske enkelt kan gjøres om til en omformer. For å gjøre dette, kobler du bare begge inngangene. (Selv om det er fire eller åtte innganger, er en slik tilkobling akseptabel).
For å sikre at signalet ved utgangen har en motsatt verdi av signalet ved inngangen, er det nok å koble inngangene med en trådhopper til en felles ledning, det vil si bruke en logisk null på inngangen. I dette tilfellet vil et voltmeter koblet til utgangen fra elementet vise en logisk enhet. Hvis du åpner hopperen, vil en lavspenning vises ved utgangen, som er nøyaktig det motsatte av inngangsspenningen.
Denne erfaringen antyder at omformeren tilsvarer driften av kontaktkretsen som IKKE er vurdert i den andre delen av artikkelen. Slik er de generelt fantastiske egenskapene til 2I-NOT-brikken. For å svare på spørsmålet om hvordan alt dette skjer, bør du vurdere den elektriske kretsen til elementet 2I-NOT.
Elementets 2 indre struktur er IKKE
Til nå har vi vurdert et logisk element på nivået med dets grafiske betegnelse, og tatt det, som de sier i matematikk som en "svart boks": uten å gå inn på detaljer om den interne strukturen til elementet, undersøkte vi dets respons på inngangssignaler. Nå er det på tide å studere den interne strukturen til vårt logiske element, som er vist i figur 6.
Figur 6. Den elektriske kretsen til det logiske elementet 2I-NOT.
Kretsen inneholder fire transistorer av n-p-n-strukturen, tre dioder og fem motstander. Det er en direkte forbindelse mellom transistorer (uten isolasjonskondensatorer), som lar dem jobbe med konstante spenninger. Utgangsbelastningen til brikken er konvensjonelt vist som en motstand RN. Faktisk er dette oftest inngangene eller flere innganger fra de samme digitale kretsene.
Den første transistoren er multi-emitter. Det er han som utfører den inngangslogiske operasjonen 2I, og de følgende transistorer utfører forsterkningen og inversjonen av signalet. Mikrokretser laget i henhold til et lignende skjema kalles transistor-transistor-logikk, forkortet som TTL.
Denne forkortelsen gjenspeiler det faktum at inngangslogiske operasjoner og den påfølgende forsterkning og inversjon utføres av kretsens transistorelementer. I tillegg til TTL, er det også diode-transistor-logikk (DTL), hvis logiske inngangstrinn utføres på dioder som er lokalisert, selvfølgelig, inne i mikrokretsen.
Figur 7
Ved inngangene til det logiske elementet 2I-NOT mellom senderne til inngangstransistoren og fellestråden, er dioder VD1 og VD2 installert. Deres formål er å beskytte inngangen mot spenning med negativ polaritet, som kan oppstå som et resultat av selvinduksjon av monteringselementer når kretsen fungerer med høye frekvenser, eller ganske enkelt sendes inn ved en feiltakelse fra eksterne kilder.
Inngangstransistoren VT1 er koblet i henhold til skjemaet med en felles base, og dens belastning er transistoren VT2, som har to belastninger. I senderen er dette motstanden R3, og i samleren R2. Dermed oppnås en faseomformer for utgangstrinnet på transistorene VT3 og VT4, som får dem til å fungere i antifase: når VT3 er lukket, er VT4 åpen og omvendt.
Anta at begge inngangene til element 2 IKKE mates på et lavt nivå. For å gjøre dette, kobler du bare disse inngangene til en vanlig ledning.I dette tilfellet vil transistoren VT1 være åpen, noe som vil medføre lukking av transistorene VT2 og VT4. Transistoren VT3 vil være i åpen tilstand og gjennom den og VD3-dioden strømmer strømmen inn i belastningen - ved utgangen fra elementet er det et høyt nivåstilstand (logisk enhet).
I tilfelle at den logiske transistoren VT1 er lukket ved begge inngangene, vil den åpne transistorene VT2 og VT4. På grunn av deres åpning, lukkes VT3-transistoren og strømmen gjennom lasten stopper. Ved utgangen fra elementet settes en nulltilstand eller lavspenning.
Lavspenningsnivået skyldes et spenningsfall ved kollektor-emitter-krysset til den åpne transistoren VT4 og, i henhold til spesifikasjoner, ikke overstiger 0,4V.
Høynivåspenningen ved utgangen fra elementet er mindre enn forsyningsspenningen med størrelsen på spenningsfallet over den åpne transistoren VT3 og dioden VD3 i tilfelle når transistoren VT4 er lukket. Høyt nivå spenning ved utgangen til elementet avhenger av belastningen, men bør ikke være mindre enn 2,4V.
Hvis en veldig sakte varierende spenning, varierende fra 0 ... 5v, blir påført inngangene til elementet som er koblet sammen, kan det sees at overgangen til elementet fra et høyt nivå til et lavt skjer trinnvis. Denne overgangen utføres i det øyeblikket spenningen ved inngangene når et nivå på omtrent 1,2V. Slik spenning for den 155. serien med mikrokretser kalles terskel.
Dette kan betraktes som en generell bekjentskap med elementet 2I-NOT komplett. I den neste delen av artikkelen vil vi bli kjent med enheten til forskjellige enkle enheter, for eksempel forskjellige generatorer og pulsformere.
Boris Alaldyshkin
Fortsettelse av artikkelen: Logikkbrikker. Del 4
Se også på elektrohomepro.com
: