kategorier: Praktisk elektronik, Begynderelektrikere
Antal visninger: 100.127
Kommentarer til artiklen: 2
Logiske chips. Del 3
Mød Digital Chip
I den anden del af artiklen talte vi om de betingede grafiske betegnelser for logiske elementer og om funktionerne udført af disse elementer.
For at forklare driftsprincippet blev der givet kontaktkredsløb, der udfører de logiske funktioner i AND, OR, NOT og AND-NOT. Nu kan du begynde at gøre dig praktisk bekendt med K155-seriens mikrokredsløb.
Udseende og design
Det grundlæggende element i den 155. serie er K155LA3-chip. Det er et plastikhus med 14 ledninger, på hvis overside er markeret og en nøgle, der angiver chipens første output.
Nøglen er et lille rundt mærke. Hvis du ser på mikrokredsløbet ovenfra (fra siden af sagen), skal konklusionerne tælles mod uret, og hvis nedenfra, så med uret.
En tegning af tilfældet med mikrokredsløbet er vist i figur 1. Et sådant tilfælde kaldes DIP-14, der på oversættelse fra engelsk betyder en plastkasse med et to-række arrangement af ledninger. Mange mikrokredsløb har et større antal stifter, og sagen kan derfor være DIP-16, DIP-20, DIP-24 og endda DIP-40.
Figur 1. DIP-14 kabinet.
Hvad der er indeholdt i dette tilfælde
I DIP-14-pakken i K155LA3-mikrokredsløbet indeholder 4 uafhængige elementer 2I-NOT. Det eneste, der forener dem er kun de generelle effektkonklusioner: den 14. udgang fra mikrokredsløbet er + strømkilden, og stift 7 er den negative pol i kilden.
For ikke at rodet kredsløbet med unødvendige elementer, vises strømledninger som regel ikke. Dette gøres heller ikke, fordi hvert af de fire 2I-NOT-elementer kan placeres forskellige steder i kredsløbet. Normalt skriver de blot på kredsløbene: “+ 5V fører til konklusioner 14 DD1, DD2, DD3 ... DDN. -5V føre til konklusioner 07 DD1, DD2, DD3 ... DDN. ". Separat placerede elementer betegnes DD1.1, DD1.2, DD1.3, DD1.4. Figur 2 viser, at K155LA3-chippen består af fire 2I-NOT-elementer. Som allerede nævnt i den anden del af artiklen findes inputkonklusioner til venstre og output til højre.
Den udenlandske analog til K155LA3 er SN7400-chippen, og den kan sikkert bruges til alle de nedenfor beskrevne eksperimenter. For at være mere præcis er hele K155-chipsættet en analog til den udenlandske SN74-serie, så sælgere på radiomarkeder tilbyder netop det.
Figur 2. Udtaget af K155LA3-chip.
Hvis du vil udføre eksperimenter med en mikrokredsløb, har du brug for strømkilde 5V spænding. Den nemmeste måde at fremstille en sådan kilde er ved at bruge K142EN5A stabilisatormikrokredsløb eller dens importerede version, der kaldes 7805. På samme tid er det ikke nødvendigt at vikle transformeren, lodde broen, installere kondensatorer. Når alt kommer til alt er der altid en kinesisk netværksadapter med en spænding på 12V, hvortil det er nok at tilslutte 7805, som vist i figur 3.
Figur 3. En simpel strømkilde til eksperimenter.
For at udføre eksperimenter med mikrokredsløb skal du lave en lille brødbræt. Det er et stykke getinax, fiberglas eller andet lignende isoleringsmateriale med dimensioner på 100 * 70 mm. Selv simpel krydsfiner eller tykt pap er velegnet til sådanne formål.
Langs langsidene af tavlen skal fortinnede ledere styrkes med en tykkelse på ca. 1,5 mm, gennem hvilken strøm vil blive leveret til mikrokredsløbene (kraftbusser). Bor huller med en diameter på højst 1 mm mellem ledere over hele arealet af brædspladen.
Når der udføres eksperimenter, vil det være muligt at indsætte stykker tintråd i dem, hvortil kondensatorer, modstande og andre radiokomponenter vil blive loddet. I hjørnerne af brættet skal du lave lave ben, dette gør det muligt at placere ledningerne nedenfra.Udformningen af brødbrættet er vist i figur 4.
Figur 4. Udviklingsforum.
Når brødbrættet er klar, kan du begynde at eksperimentere. For at gøre dette skal mindst en K155LA3-chip installeres på den: lodstifter 14 og 7 til elbusserne, og bøj de resterende stifter, så de ligger på brættet.
Inden du starter eksperimenterne, skal du kontrollere pålidelighed af lodningen, den korrekte tilslutning af forsyningsspændingen (tilslutning af forsyningsspændingen i omvendt polaritet kan beskadige mikrokredsløbet), og også kontrollere, om der er en kortslutning mellem tilstødende terminaler. Efter denne kontrol kan du tænde for strømmen og starte eksperimenterne.
Bedst egnet til målinger vælg voltmeterhvis indgangsimpedans er mindst 10K / V Enhver tester, også billig kinesisk, tilfredsstiller dette krav fuldt ud.
Hvorfor er det bedre at skifte? Fordi, når man observerer pilens udsving, kan du bemærke spændingsimpulser, selvfølgelig en tilstrækkelig lav frekvens. Et digitalt multimeter har ikke denne mulighed. Alle målinger skal udføres i forhold til "minus" af strømkilden.
Når strømmen er tændt, måles spændingen ved alle stifter i mikrokredsløbet: ved indgangsstifterne 1 og 2, 4 og 5, 9 og 10, 12 og 13, skal spændingen være 1,4V. Og ved udgangsterminalerne 3, 6, 8, 11 ca. 0,3V. Hvis alle spændinger er inden for de specificerede grænser, er mikrokredsløbet i drift.
Figur 5. Enkle eksperimenter med et logisk element.
Test af funktionen af det logiske element 2 OG IKKE kan startes, for eksempel fra det første element. Dets indgangsstifter 1 og 2 og udgang 3. For at anvende et logisk nul-signal på indgangen er det nok at blot forbinde dette input til den negative (fælles) ledning i strømkilden. Hvis der kræves en logisk enhed, der skal indtastes, skal denne indgang forbindes til + 5V-bussen, men ikke direkte, men gennem en begrænsende modstand med en modstand på 1 ... 1,5 KOhm.
Antag, at vi tilsluttede indgang 2 til en fælles ledning, hvorved vi leverede en logisk nul til den, og til indgangen 1 førte vi en logisk enhed, som netop blev indikeret gennem afslutningsmodstanden R1. Denne forbindelse er vist i figur 5a. Hvis der ved en sådan forbindelse måles spændingen ved elementets udgang, viser voltmeteret 3,5 ... 4,5V, hvilket svarer til en logisk enhed. Den logiske enhed giver en måling af spænding ved pin 1.
Dette falder helt sammen med det, der blev vist i den anden del af artiklen om eksemplet på relækontaktkredsløbet 2I-NOT. Baseret på resultaterne af målingerne kan følgende konklusion gøres: Når en af inputene til 2I-NOT-elementet er høj, og den anden er lav, er output sikker på at have et højt niveau.
Derefter udfører vi følgende eksperiment - vi leverer en enhed til begge indgange på én gang, som angivet i figur 5b, men vi forbinder en af indgange, for eksempel 2, til en fælles ledning ved hjælp af en trådhopper. (Til sådanne formål er det bedst at bruge en almindelig synål loddet til fleksibel ledning). Hvis vi nu måler spændingen ved elementets udgang, vil der som i det foregående tilfælde være en logisk enhed.
Uden at afbryde målingerne fjerner vi wirejumperen - voltmeteret viser et højt niveau ved udgangspunktet fra elementet. Dette er fuldt ud i overensstemmelse med logikken i 2I-NOT-elementet, som kan verificeres ved at henvise til kontaktdiagrammet i den anden del af artiklen såvel som ved at se på sandhedstabellen der er vist der.
Hvis denne jumper nu med jævne mellemrum er lukket for den fælles ledning i en hvilken som helst af inputene, der simulerer en lav og høj niveau forsyning, og derefter ved hjælp af et voltmeter kan udgangen detektere spændingsimpulser - pilen vil svinge i tide med jumperen berører indgangen til mikrokredsløbet.
Følgende konklusioner kan drages fra eksperimenterne: lavspændingsspændingen ved udgangen vises kun, når der er et højt niveau på begge indgange, dvs. betingelse 2I er opfyldt ved indgange.Hvis mindst en af indgange indeholder en logisk nul, udgangen har en logisk enhed, kan vi gentage, at logikken i mikrokredsløbet fuldt ud svarer til logikken i kontaktkredsløbet 2I-IKKE betragtet i anden del af artiklen.
Her er det passende at gøre endnu et eksperiment. Dens betydning er at slukke for alle indgangsstifter, lad dem bare stå i "luften" og måle elementets udgangsspænding. Hvad bliver der? Det er rigtigt, der vil være en logisk nulspænding. Dette antyder, at de ikke-forbundne indgange fra de logiske elementer er ækvivalente med inputene med den logiske enhed, der er anvendt til dem. Du skal ikke glemme denne funktion, selvom ubrugte input normalt anbefales at være tilsluttet et sted.
Figur 5c viser, hvordan et 2I-NOT-logisk element simpelthen kan omdannes til en inverter. For at gøre dette skal du bare tilslutte begge dets input. (Selvom der er fire eller otte indgange, er en sådan forbindelse acceptabel).
For at sikre, at signalet ved udgangen har en modsat værdi end signalet ved indgangen, er det nok at forbinde inputene med en trådhopper til en fælles ledning, det vil sige anvende en logisk nul på indgangen. I dette tilfælde viser et voltmeter, der er tilsluttet elementets udgang, en logisk enhed. Hvis du åbner jumperen, vises der en lavspændingsspænding ved udgangen, hvilket er nøjagtigt det modsatte af indgangsspændingen.
Denne erfaring antyder, at driften af inverteren er fuldstændigt ækvivalent med driften af kontaktkredsløbet, der IKKE er overvejet i den anden del af artiklen. Sådanne er de generelt vidunderlige egenskaber ved 2I-NOT-chippen. For at besvare spørgsmålet om, hvordan alt dette sker, skal du overveje det elektriske kredsløb til 2I-NOT-elementet.
Elementets 2 interne struktur er IKKE
Indtil nu har vi betragtet et logisk element på niveauet for dets grafiske betegnelse og tager det, som de siger i matematik, som en "sort boks": uden at gå nærmere ind på elementets interne struktur undersøgte vi dets respons på indgangssignaler. Nu er det tid til at studere den interne struktur i vores logiske element, som er vist i figur 6.
Figur 6. Det elektriske kredsløb for det logiske element 2I-NOT.
Kredsløbet indeholder fire transistorer med n-p-n-strukturen, tre dioder og fem modstande. Der er en direkte forbindelse mellem transistorer (uden isoleringskondensatorer), som giver dem mulighed for at arbejde med konstante spændinger. Chipens udgangsbelastning er konventionelt vist som en modstand RN. Faktisk er dette oftest input eller flere indgange fra de samme digitale kredsløb.
Den første transistor er multi-emitter. Det er han, der udfører den logiske input-operation 2I, og de følgende transistorer udfører amplifikationen og inversionen af signalet. Mikrokredsløb fremstillet i henhold til et lignende skema kaldes transistor-transistor-logik, forkortet til TTL.
Denne forkortelse afspejler det faktum, at input-logik-operationerne og den efterfølgende forstærkning og inversion udføres af transistorelementer i kredsløbet. Foruden TTL er der også diode-transistor-logik (DTL), hvis input-logiske trin udføres på dioder, der naturligvis er placeret inde i mikrokredsløbet.
Figur 7
Ved indgange fra det logiske element 2I-NOT mellem emitterne fra inputtransistoren og den fælles ledning er dioderne VD1 og VD2 installeret. Deres formål er at beskytte input fra spænding med negativ polaritet, som kan forekomme som følge af selvinduktion af monteringselementer, når kredsløbet fungerer ved høje frekvenser, eller blot indsendes ved en fejltagelse fra eksterne kilder.
Indgangstransistoren VT1 er forbundet ifølge skemaet med en fælles base, og dens belastning er transistoren VT2, der har to belastninger. I emitteren er dette modstanden R3 og i opsamleren R2. Således opnås en faseinverter til udgangstrinnet på transistorerne VT3 og VT4, der får dem til at arbejde i antifase: når VT3 er lukket, er VT4 åben og vice versa.
Antag, at begge indgange fra element 2 OG IKKE er lave. For at gøre dette skal du blot forbinde disse indgange til en fælles ledning.I dette tilfælde vil transistoren VT1 være åben, hvilket vil medføre lukning af transistorerne VT2 og VT4. Transistoren VT3 vil være i åben tilstand og gennem den og VD3-dioden strømmer strømmen ind i belastningen - ved udgangen af elementet er en højt niveau (logisk enhed).
I dette tilfælde, hvis den logiske enhed anvendes til begge indgange, lukkes transistoren VT1, hvilket vil føre til åbning af transistorer VT2 og VT4. På grund af deres åbning lukker VT3-transistoren, og strømmen gennem belastningen stopper. Ved elementets udgang indstilles en nulstilstand eller lav spænding.
Lavspændingsniveauet skyldes et spændingsfald ved kollektor-emitterkrydset på den åbne VT4-transistor og overskrider ifølge specifikationerne ikke 0,4V.
Spændingen på højt niveau ved udgangen af elementet er mindre end forsyningsspændingen med størrelsen af spændingsfaldet over den åbne transistor VT3 og dioden VD3 i tilfælde af, at transistoren VT4 er lukket. Spændingen på højt niveau ved udgang af elementet afhænger af belastningen, men bør ikke være mindre end 2,4 V.
Hvis en meget langsomt varierende spænding, der varierer fra 0 ... 5V, påføres indgangene til et element, der er forbundet sammen, kan det ses, at overgangen af elementet fra et højt niveau til et lavt sker trinvis. Denne overgang udføres i det øjeblik, hvor spændingen ved indgange når et niveau på ca. 1,2V. En sådan spænding til den 155. serie af mikrokredsløb kaldes tærskel.
Dette kan betragtes som et generelt kendskab til elementet 2I-NOT komplet. I den næste del af artiklen vil vi blive fortrolige med enheden på forskellige enkle enheder, såsom forskellige generatorer og pulsformere.
Boris Alaldyshkin
Fortsættelse af artiklen: Logiske chips. Del 4
Se også på elektrohomepro.com
: