В. Пестриков - Энциклопедия радиолюбителя
Рис. 20.2. Условное графическое обозначение логического элемента И (а) и таблица истинности (б)
• Схема сборки ИЛИ — многовходовая схема, сигнал «Y» на выходе которой, появляется при наличии сигнала хотя бы на одном из входов. На рис. 20.3 представлено графическое изображение схемы и ее таблица истинности.
Рис. 20.3. Условное графическое обозначение логического элемента ИЛИ (а) и таблица истинности (б)
Существуют и более сложные логические схемы, представляющие собой соединение нескольких простейших схем. Для запоминания результатов преобразований, которые выполняются логическими схемами применяют элемент памяти — триггер. Его схема имеет два выхода (единичный и нулевой) и несколько входов. Триггер может находиться в одном из возможных состояний: единичном или нулевом. Состояние триггера зависит от вида (1 или 0) дискретного сигнала, поступающего на его вход.
Микросхемы серии 155
Большой популярностью среди радиолюбителей пользуются микросхемы серии 155, которые построены на основе так называемой транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Эта серия включает многовходовые элементы И-НЕ, триггеры, счетчики, дешифраторы, запоминающие устройства и т. д. Напряжение питания микросхем серии 155 составляет 5±0,25 В, которое подается на выводы 14 (+5 В) и 7 (общий провод). При изображении логических элементов на принципиальных схемах подключение к ним источника питания, как правило, не показывают.
Рассмотрим практическое использование в радиоэлектронных конструкциях микросхем серии 155. Наиболее часто в конструкциях используется микросхема К155ЛАЗ. Условное графическое изображение К155ЛАЗ приведено на рис. 20.4.а. В состав микросхемы входит четыре элемента 2И-НЕ, каждый из которых выполняет операцию логического умножения сигналов по двум входам с последующей инверсией результата на выходе. Следует отметить, что логический элемент, входящий в микросхему, может работать отдельно независимо от других, в связи с этим на принципиальных схемах элементы, составляющие микросхему, изображаются отдельно один от другого.
На принципиальных схемах этот факт отмечают в буквенно-цифровом обозначении, например, DD1.1, DD1.2, DD1.3 и DD1.4 (рис. 20.4.б).
Рис. 20.4. Условное графическое изображение интегральной микросхемы К155ЛАЗ:
а — без деления на элементы, б — с выделением входящих элементов 2И-НЕ
Принципиальная схема одного логического элемента дана на рис. 20.5.
Рис. 20.5. Принципиальная схема логического элементов 2И-НЕ, входящего в интегральную микросхему К155ЛАЗ
Как видно из представленной схемы, входящие в нее транзисторы имеют непосредственную связь. В схеме транзистор VT1 имеет два эмиттера и выполняет логическое умножение, VT2 — усиление, VT3 — усиление, a VT4 — инверсию сигнала. Необходимый режим работы транзисторов задается резисторами R1…R4. Диоды VD1…VD3 предназначены для защиты цепей от напряжения обратной полярности. В момент поступления напряжения на один или оба входа логического элемента (выводы 1 и 2), транзистор VT1 открыт. В то время, как транзистор VT2 закрыт, на базу транзистора VT4 поступает напряжение низкого логического уровня, которое закрывает этот транзистор. В то же время, транзистор VT3 открыт, так как напряжение на его базе, наоборот, соответствует уровню логической 1. В итоге на выходе (вывод 3) элемента оказывается напряжение высокого логического уровня и через нагрузку проходит ток. Если подать на оба входа элемента сигнал, соответствующий логической единицы, то транзистор VT1 закроется, a VT2 откроется. Транзисторы VT3 и VT4 переключатся в противоположные состояния, на выходе появится логический 0 и через нагрузку не будет идти ток. Основными параметрами логической микросхемы, состоящей из элементов И-НЕ, являются:
• Напряжение питания Uп.
• Потребляемая от источника питания номинальная мощность Рном.
• Пороговое напряжение Uпop переключения логического элемента из одного состояния в другое.
• Выходное напряжение Uвыx логического 0 и единицы.
• Время включения tвкл и выключения tвыкл.
• Коэффициент разветвления по выходу Краз показывающий, какую из микросхем можно подключить к выходу данного элемента.
Рассмотрим примеры практического использования цифровых микросхем в радиолюбительских конструкциях.
20.2. Практические схемы на цифровых интегральных микросхемах
Описание схемы
Несложное охранное устройство, извещающее о намерении кого-нибудь своровать ваши вещи, можно собрать всего на одной логической микросхеме (рис. 20.6).
Рис. 20.6. Принципиальная схема сторожа вещей пассажира
В устройстве используется шлейфовый датчик, при обрыве которого начинает работать генератор прямоугольных импульсов, собранный на логических элементах DD1.1 и DD1.2 микросхемы K561ЛA7. Генератор выдает импульсы с частотой 2…3 Гц (fk = 1/2R4·С2), которые коммутируют тональный генератор, выполненный на элементах DD1.3 и DD1.4. Частота импульсов тонального генератора составляет 1 кГц (ft = 1/2R6·C3). Импульсы тонального генератора поступают на пьезокерамический излучатель HA1, который преобразует их в звук. В качестве источника питания GB1 можно использовать литиевую батарею 2БЛИК-1 или 4 элемента типа 316, что приведет к увеличению габаритов устройства. В устройстве нет выключателя, так как в дежурном режиме устройство потребляет ток всего 2 мкА. В режиме тревожной сигнализации, когда шлейф оборван и звукоизлучатель издает мощный сигнал, ток составляет 0,5… 1 мА. Для увеличения мощности звука, следует подобрать сопротивление резистора R6.
Детали
В охранном устройстве используются постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, конденсаторы С1…С3 — КМ6, С4 — оксидный К50-35.
Шлейфный датчик представляет собой сложенный вдвое обмоточный провод ПЭВ-2 или ПЭВ-3 диаметром 0,07…0,1 мм длиной 0,5…1 м. Концы такого куска провода присоединяют к двухконтактному разъему, который необходим для подключения к гнездам устройства X1. Необходимо сделать несколько таких проводных датчиков, так как оборванные шлейфы не имеет смысла ремонтировать. Для хранения датчиков желательно использовать челнок-мотальце подобно тем, что используют рыбаки для хранения лески. Детали устройства монтируют на печатной плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. На одной стороне платы фольга используется как общий минусовой провод источника питания. В связи с чем вокруг отверстий, через которые проходят выводы деталей, не связанные с общим проводом, необходимо снять фольгу, сделав выборки сверлом 01…2 мм.
Рисунок печатной платы и распайка деталей на ней показаны на рис. 20.7.
Рис. 20.7. Печатная плата и монтаж на ней деталей сторожа вещей пассажира
Места припайки деталей к общему проводу платы показаны квадратами. Примерный монтаж деталей на двухсторонней плате показан на рис. 20.8.
Рис. 20.8. Пример распайки на печатной плате деталей сторожа вещей пассажира
После распайки всех деталей на плате припаивают проводники к излучателю и батарее. Все детали устройства помещают в пластмассовый корпус размерами 48x32x17 мм. Собранный из исправных деталей и без ошибок «сторож» налаживания не требует и сразу может быть использован по назначению. Для этой цели вещи, которые требуют охраны, прошивают или обвязывают шлейфом. Шлейф подключают к гнездам X1 устройства и охрана вещей обеспечена.
20.2.2. Генераторы на микросхеме К155ЛАЗ
Описание схемы
На микросхемах серии К155ЛА3 можно собирать низкочастотные и высокочастотные генераторы небольших размеров, которые могут быть полезны при проверке, ремонте и налаживании различной радиоэлектронной аппаратуры. Рассмотрим принцип действия ВЧ генератора, собранного на трех инверторах (рис. 20.9).
Рис. 20.9. Структурная схема генератора на логической микросхеме
