היכרות מעשית עם מיקרו-מעגלים דיגיטליים. תכנית, תיאור

ספרים ומאמרים
ספרייה חינם / מדריך / רדיו - למתחילים

היכרות מעשית עם המיקרו-מעגל הדיגיטלי. רדיו - למתחילים

רדיו - למתחילים

במגוון מכשירים והתקנים דיגיטליים שתוכננו על ידי חובבי רדיו, המיקרו-מעגל K155LAZ נמצא בשימוש נרחב ביותר. אנו מאמינים שכאן אתה צריך להתחיל את ההיכרות המעשית שלך עם המיקרו-מעגלים של הסדרה הזו.

המראה והייעוד הגרפי הסמלי של המיקרו-מעגל הזה מוצגים באיור. 1. מבחינה מבנית, מדובר במארז פלסטיק מלבני עם 14 פיני צלחת (בחלק מהמיקרו-מעגלים בסדרה זו יש 16 או אפילו 24 פינים) הממוקמים לאורך שני הצדדים הארוכים של המארז. על גבי המארז יש מפתח מותנה - סימן עגול קטן המציין את מיקומו של סיכה 1. הפינים הנותרים נספרים ממנו.

אם אתה מסתכל על המיקרו-מעגל מלמעלה - מצד הסימון - אז אתה צריך לספור את הפינים נגד כיוון השעון, ואם מלמטה - אז עם כיוון השעון. כלל זה חל על כל המיקרו-מעגלים, ולא רק סדרת K155. מהו המיקרו-מעגל K155LAZ מבחינה מבנית? הוא מורכב מארבעה אלמנטים לוגיים 2I-NOT (המספר 2 מציין את מספר הכניסות של כל אלמנט), המופעל על ידי מקור מתח DC חיצוני משותף.

היכרות מעשית עם מיקרו-מעגל דיגיטלי
אורז. 1 שבב K155LAZ איור. 2 ספק כוח

כל אחד מהאלמנטים הלוגיים שלו פועל באופן עצמאי. קל לזהות אלמנטים לפי מספרי הפינים המסומנים על ייעוד המעגל הגרפי של המיקרו-מעגל. לפיכך, פיני קלט 1, 2 ופין מוצא 3 מתייחסים לאחד האלמנטים שלו, למשל, הראשון, קלט 4, 5 ופלט 6 - לאלמנט השני וכו'.

לא מצוין באיור. 1b, פינים 7 ו-14 של המיקרו-מעגל משמשים לאספקת חשמל לכל האלמנטים. לא נהוג לתאר את המסקנות הללו בתרשים, כדי לא להעמיס אותו בקווי מתח, וגם בגלל שהאלמנטים בדרך כלל אינם ממוקמים יחד בתרשים המעגל של המכשיר, כמו באיור. 1, ב, בנפרד באזורים שונים. מעגלי אספקת החשמל של האלמנטים נשארים נפוצים. יתרה מכך, עבור המיקרו-מעגל K.155LAZ, יש לחבר את פין 14 לקוטב החיובי, ואת פין 7 לקוטב השלילי של מקור הכוח.

המיקרו-מעגל K155LAZ, כמו כל המיקרו-מעגלים האחרים בסדרה זו, נועד להיות מופעל ממקור DC במתח של 5 V. ניתן להשתמש גם בסוללת תאים גלווניים עם מתח נמוך ב-0,5 V, למשל, 3336 אבל במהלך הניסויים המתח שלה יהיה גבוה יותר וירידה נוספת, מה שישפיע באופן טבעי על מצב הפעולה של המיקרו-מעגל, וכאשר הסוללה מתרוקנת לנקודה מסוימת, המיקרו-מעגל יפסיק לפעול כרגיל לחלוטין. לכן, רצוי להשתמש בספק כוח המספק מתח יציב של 5 V. ניתן להרכיב ספק כוח כזה, למשל, כפי שמוצג באיור. תכנית 2. בו, מקור DC GB1 הוא שתי סוללות 3336 המחוברות בסדרה.

הכוח מסופק למעגל המיקרו באמצעות מייצב מתח הנוצר על ידי דיודת זנר VD1, נגד נטל R3 וטרנזיסטור בקרה VT1. הקיבולת של קבל התחמוצת C1 יכולה להיות 20 ... 50 μF, והקבלים הקרמיים או הנציץ C2 יכולים להיות 0,033 ... 0,047 μF.

כיצד פועל מייצב המתח של ספק כוח מיקרו-מעגל כזה? הנגד R3 ודיודת הזנר VD1 יוצרים מחלק מתח לסוללה GB1. המתח הפועל על דיודת הזנר שווה למתח הייצוב שלה (עבור דיודת הזנר KS168A הוא שווה ל-6,8 V). המתח שהוסר מדיודת הזנר מסופק לבסיס הטרנזיסטור VT2 דרך נגד חיתוך R1, והוא נפתח.

ככל שהמתח בבסיס הטרנזיסטור הזה גדול יותר (ולכן ככל שזרם הבסיס גדול יותר), כך הוא פתוח יותר, כך המתח במוצא המייצב והזרם דרך העומס שלו גדול יותר. המתח ביציאה של היחידה, שווה ל-5 V, נקבע באמצעות מד מתח בקרת DC עם נגד R2 גוזם (או משתנה). המייצב ישמור על מתח זה על פני העומס כמעט ללא שינוי כאשר המתח של סוללת GB1 יורד ל-7...7,5 V.

קבל C1 מחליק אדוות במעגל אספקת החשמל של המיקרו-מעגל בתדרים נמוכים, ו-C2 מחליק אדוות בתנודות חשמליות בתדר גבוה, ומגן על המיקרו-מעגל מהשפעת רעשים חשמליים שונים על פעולתו. הנגד R1 נחוץ כך שגם כאשר המיקרו-מעגל מנותק, המייצב לא יישאר ללא עומס.

פאנל אב הטיפוס (איור 3, א), הדרוש לביצוע ניסויים ובדיקת ביצועים של מכשירים והתקנים פשוטים, יכול להיות עשוי מפיברגלס, גטינקס או חומר בידוד גיליון אחר בעובי של 1,5...2 מ"מ. במקרים קיצוניים, דיקט מודבק היטב, קרטון קשיח ואפילו קרטון קשיח יתאים. המידות המשוערות של הפאנל הן 120x80 מ"מ. לאורך צלעותיו הארוכות, חזקו מוליכים נחושת מחושלים מראש בעובי של 1,2...1,5 מ"מ - אלו יהיו קווי החשמל. על כל השטח הנותר, כל 10 מ"מ, קדחו חורים בקוטר 0,8...1 מ"מ, שלתוכם, לפי הצורך, תכניסו פיסות חוט משומר (או רצועות פח צרות), מכופפות כמו לולאות - הן יחדירו. להיות נקודות ייחוס זמניות עבור מסופי הנגד, קבלים, מוליכים התקנה. חבר מעמדי רגליים נמוכים לפינות התחתונות של הפאנל והתחל בניסויים. הנח את המיקרו-מעגל בכל מקום על לוח הלחם עם הפינים כלפי מטה, לאחר שתחילה כופפו את הקצוות הצרים שלהם כך שישתלבו היטב על הפאנל.

באמצעות פיסות חוט הרכבה, חבר את פין 14 של המיקרו-מעגל לחיובי, ואת פין 7 לקווי החשמל השליליים (הנפוצים) (איור 3, ב). כדי למנוע התחממות יתר של המיקרו-מעגל בעת הלחמה, הספק של מלחם לא יעלה על 40 W, ומשך הלחמת ההובלות לא יעלה על 2 שניות.

היכרות מעשית עם מיקרו-מעגל דיגיטלי
אורז. 3(7) פאנל פריסה. אורז. 4 בדיקה נסיונית של לוגיקה.

לאחר בדיקת מהימנות ונכונות ההלחמה, וכן מוודאים שאין קצר חשמלי בין פיני המיקרו-מעגל, חברו מקור מתח לקווים. באמצעות מד מתח DC עם התנגדות כניסה יחסית של לפחות 5 kOhm/V (אבומטר), למדוד את המתח בכל המסופים הלוגיים של האלמנטים. לשם כך, חבר את הגשש השלילי של מד המתח לקו המשותף, וגע לסירוגין את הגשש החיובי למסופי קלט 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13, ולאחר מכן במסופי מוצא 3, 6, 8 , 11. עם מתח מקור מתח של 5 וולט מד המתח אמור להראות כ-1,4 וולט במסופי הכניסה של האלמנטים, וכ-0,3 וולט במסופי המוצא. אם זה לא המקרה, אז המיקרו-מעגל פגום.

ניתן להתחיל בדיקה ניסיונית של ההיגיון של פעולת רכיבי 2I-NOT של המיקרו-מעגל עם כל אחד מהם, למשל, עם הראשון - DD1.1 עם פינים 1-3 (איור 4). ראשית, חבר את אחד מפיני הקלט, למשל פין 2, לקו שלילי משותף, ופין 1c לקו חיובי, אך דרך נגד עם התנגדות של 1...1,5 קילו אוהם (באיור 4,a- Rl). חבר את מד מתח PU3 לפין פלט 1.1 של אלמנט DD1. מה מראה מחט מד המתח? מתח של כ 3,5...4 V, כלומר מתאים לרמה גבוהה.

לאחר מכן יש למדוד את המתח בפין 1 עם מד מתח. וכאן, כפי שתראו, גם רמת המתח גבוהה. מכאן המסקנה: כאשר אחת הכניסות של אלמנט 2I-NOT היא בעלת רמת מתח גבוהה והשנייה נמוכה, היציאה תהיה בעלת רמת מתח גבוהה. במילים אחרות, האלמנט נמצא במצב יחיד.

כעת חבר את מסוף הכניסה של אלמנט 2 דרך נגד עם התנגדות של 1...1,5 קילו אוהם לקו החיובי ובמקביל עם מגשר חוט משותף (איור 4, ב). מדוד את המתח בפין המוצא. זה, כמו במקרה הקודם, תהיה בעלת רמת מתח גבוהה. תוך כדי מעקב אחר חץ ה-avometer, הסר את חוט המגשר כך שרמת מתח גבוהה תופיע בכניסה השנייה של האלמנט. מה רושם מד המתח במוצא האלמנט? המתח הוא כ-0,3 וולט, המתאים לרמה נמוכה. האלמנט, אם כן, עבר ממצב היחידה למצב אפס.

השתמש באותו חוט מגשר כדי לחבר את הקלט הראשון לקו המשותף. רמת מתח גבוהה תופיע מיד במוצא. מה אם כל אחד מפיני הכניסה מקוצר מעת לעת לקו משותף, כאילו הוא מדמה אספקת מתח ברמה נמוכה אליו? באותה תדירות חזרות יופיעו פולסים חשמליים במוצא האלמנט ומחט מד המתח המחובר אליו תתנודד. בדוק את זה בניסוי.

מה אומרים הניסויים שנערכו? הם מאשרים את ההיגיון של הפעולה של אלמנט 2I-NOT, שנבדק בעבר על האנלוג החשמלי שלו: כאשר מתח ברמה גבוהה מופעל על שתי הכניסות, מתח ברמה נמוכה מופיע במוצא האלמנט, או, במילים אחרות, האלמנט עובר ממצב בודד למצב אפס.

ניסוי נוסף: נתק את שני פיני הקלט של האלמנט מחלקים וממוליכים אחרים. מה הפלט עכשיו? רמת מתח נמוכה. זה כמו שצריך, כי אי חיבור פיני הכניסה שווה ערך להחלת רמת מתח גבוהה עליהם, ולכן, הגדרת האלמנט למצב אפס. אל תשכח את התכונה הזו של אלמנטים לוגיים בעתיד!

הניסוי הבא הוא לבדוק את פעולתו של אותו אלמנט לוגי 2I-NOT כאשר הוא מופעל על ידי המהפך, כלומר כאלמנט NOT. חבר את שני מסופי הכניסה זה לזה וחבר אותם לקו המתח החיובי דרך נגד בעל התנגדות של 1....1.5 קילו אוהם (איור 8, ג). מה מראה מד מתח המחובר לפלט של האלמנט? רמת מתח נמוכה. מבלי לנתק את הנגד מקו זה, סגור את הקלט המשולב לקו השלילי (המוצג בחצים מקווקוים) ובו זמנית עקוב אחר תגובת מד המתח. זה יראה רמת מתח גבוהה. כך תבטיחו שאות הפלט של המהפך תמיד מנוגד לאות הכניסה.

בצע ניסויים דומים עם אלמנטים לוגיים אחרים של המיקרו-מעגל K155LAZ והסק את המסקנות המתאימות.

בואו נקטע את הניסויים לזמן מה כדי לענות על השאלה: מה יש בתוך האלמנט הלוגי 2I-NOT?

עד עכשיו, התייחסנו לאלמנט לוגי כמעין "קופסה שחורה" עם שתי כניסות ופלט אחד. עכשיו בואו, כאילו מסתכלים בתוך האלמנט, נכיר את ה"מילוי" האלקטרוני שלו (איור 5). הוא מורכב מארבעה טרנזיסטורים npn, שלוש דיודות וחמישה נגדים. הקשר בין טרנזיסטורים ישיר. הנגד Ri, המוצג בקווים מקווקוים, מסמל את העומס המחובר לפלט של האלמנט.

מכשירים אלקטרוניים דיגיטליים כאלה נקראים שבבי לוגיקה טרנזיסטור-טרנזיסטור, או בקיצור TTL. זה משקף את העובדה שפעולות קלט לוגיות (או, כפי שאומרים לעתים קרובות, לוגיקית קלט) מבוצעות על ידי טרנזיסטור מרובה פולטים (האות הראשונה J), והגברת האות והיפוך מבוצעים גם על ידי טרנזיסטורים (האות השנייה T) .

היכרות מעשית עם מיקרו-מעגל דיגיטלי
איור 5 מילוי אלקטרוני

טרנזיסטור הכניסה VT1, המחובר לפי מעגל בסיס משותף, הוא פולט כפול. יתר על כן, הפולטים מחוברים לחוט החשמל המשותף באמצעות דיודות VD1, VD2 - הם מגנים על הטרנזיסטור ממגע מקרי עם מתח קוטביות שלילי על הפולטים. טרנזיסטור VT2 יוצר מגבר עם שני עומסים: פולט (נגד R3) וקולטן (נגד R2). האותות האנטי-פאזיים שנלקחו מהם (הפוכה ברמה: אם רמת המתח גבוהה בקולט, רמת המתח בפולט נמוכה) נשלחים לבסיסי טרנזיסטורי המוצא VT3 ו-VT4. לפיכך, טרנזיסטורי המוצא נמצאים תמיד במצבים הפוכים במהלך הפעולה - אחד סגור, והשני פתוח בזמן זה.

אם יש מתח ברמה נמוכה באחת הכניסות של האלמנט או בשתיהן (לדוגמה, בעת חיבורן לחוט משותף), הטרנזיסטור VT1 יהיה פתוח ורווי, הטרנזיסטורים VT2 ו-VT4 ייסגרו, והטרנזיסטור VT3 יהיה פתוח. וזרם יזרום דרכו, דיודה VD3 וטען פריט RH במצב יחיד. באותו מקרה, כאשר מופעלת רמת מתח גבוהה על שתי הכניסות, הטרנזיסטור VT1 ייסגר, והטרנזיסטורים VT2 ו-VT4 ייפתחו ובכך יסגרו את הטרנזיסטור VT3. במקרה זה, הזרם דרך העומס ייפסק למעשה, מכיוון שהאלמנט יקבל מצב אפס.

רמת המתח הנמוכה במוצא האלמנט הלוגי שווה למתח בקולט של הטרנזיסטור הפתוח VT4 ואינה עולה על 0,4 V. רמת המתח הגבוהה במוצא האלמנט הלוגי (כאשר טרנזיסטור VT4 סגור) היא פחות מהמתח של ספק הכוח בערך של נפילת המתח על פני הטרנזיסטור VT3 והדיודה VD3 - לפחות 2,4 V. למעשה, המתח של הרמות הלוגיות הנמוכות והגבוהות במוצא האלמנט תלוי בהתנגדות העומס והוא עשוי להיות שונה במקצת מהמצוין לעיל. המעבר של אלמנט ממצב בודד למצב אפס מתרחש באופן פתאומי כאשר מתח הכניסה שלו עובר דרך ערך של כ-1,2 V, הנקרא סף.

ראה מאמרים אחרים סעיף חובב רדיו מתחיל.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

מכונה לדילול פרחים בגנים 02.05.2024

בחקלאות המודרנית מתפתחת התקדמות טכנולוגית שמטרתה להגביר את היעילות של תהליכי טיפול בצמחים. מכונת דילול הפרחים החדשנית Florix הוצגה באיטליה, שנועדה לייעל את שלב הקטיף. כלי זה מצויד בזרועות ניידות, המאפשרות התאמתו בקלות לצרכי הגינה. המפעיל יכול להתאים את מהירות החוטים הדקים על ידי שליטה בהם מתא הטרקטור באמצעות ג'ויסטיק. גישה זו מגדילה משמעותית את יעילות תהליך דילול הפרחים, ומעניקה אפשרות להתאמה אישית לתנאים הספציפיים של הגינה, כמו גם למגוון וסוג הפרי הגדלים בה. לאחר שנתיים של בדיקת מכונת פלוריקס על סוגי פירות שונים, התוצאות היו מאוד מעודדות. חקלאים כמו Filiberto Montanari, שהשתמש במכונת פלוריקס כבר כמה שנים, דיווחו על הפחתה משמעותית בזמן ובעבודה הנדרשים לדלל פרחים. ... >>

מיקרוסקופ אינפרא אדום מתקדם 02.05.2024

למיקרוסקופים תפקיד חשוב במחקר המדעי, המאפשר למדענים להתעמק במבנים ותהליכים בלתי נראים לעין. עם זאת, לשיטות מיקרוסקופיה שונות יש מגבלות, וביניהן הייתה הגבלת הרזולוציה בעת שימוש בטווח האינפרא אדום. אבל ההישגים האחרונים של חוקרים יפנים מאוניברסיטת טוקיו פותחים סיכויים חדשים לחקר עולם המיקרו. מדענים מאוניברסיטת טוקיו חשפו מיקרוסקופ חדש שיחולל מהפכה ביכולות של מיקרוסקופיה אינפרא אדום. מכשיר מתקדם זה מאפשר לך לראות את המבנים הפנימיים של חיידקים חיים בבהירות מדהימה בקנה מידה ננומטרי. בדרך כלל, מיקרוסקופים אינפרא אדום בינוני מוגבלים ברזולוציה נמוכה, אך הפיתוח האחרון של חוקרים יפנים מתגבר על מגבלות אלו. לדברי מדענים, המיקרוסקופ שפותח מאפשר ליצור תמונות ברזולוציה של עד 120 ננומטר, שהיא פי 30 מהרזולוציה של מיקרוסקופים מסורתיים. ... >>

מלכודת אוויר לחרקים 01.05.2024

חקלאות היא אחד מענפי המפתח במשק, והדברה היא חלק בלתי נפרד מתהליך זה. צוות של מדענים מהמועצה ההודית למחקר חקלאי-המכון המרכזי לחקר תפוחי אדמה (ICAR-CPRI), שימלה, העלה פתרון חדשני לבעיה זו - מלכודת אוויר של חרקים המופעלת על ידי רוח. מכשיר זה מטפל בחסרונות של שיטות הדברה מסורתיות על ידי מתן נתוני אוכלוסיית חרקים בזמן אמת. המלכודת מופעלת כולה על ידי אנרגיית רוח, מה שהופך אותה לפתרון ידידותי לסביבה שאינו דורש חשמל. העיצוב הייחודי שלו מאפשר ניטור של חרקים מזיקים ומועילים כאחד, ומספק סקירה מלאה של האוכלוסייה בכל אזור חקלאי. "על ידי הערכת מזיקים מטרה בזמן הנכון, נוכל לנקוט באמצעים הדרושים כדי לשלוט הן במזיקים והן במחלות", אומר קפיל ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

שקיות תה מסוכנות לבני אדם 07.10.2019

זריקת שקיות תה מנייר לטובת פלסטיק עשויות להיות השלכות שליליות על גוף האדם. נטלי טופנקג'י, פרופסור להנדסה כימית באוניברסיטת מקגיל, הגיעה למסקנה זו על סמך תוצאות המחקר.

לאחר בחינת ארבע דוגמאות של תה הנמכר בשקיות ניילון, החוקרים גילו שכאשר פלסטיק מחומם במים חמים במהלך תהליך הבישול, נוצרים כ-11,6 מיליארד חלקיקים מיקרו-פלסטיק ו-3,1 מיליארד ננו-פלסטיק.

נתונים אלה גבוהים באלפי מונים מאשר נוכחות של זיהום פלסטיק בסביבה, מים מהברז והבקבוקים, וכמה מזונות. ההשפעה של פלסטיק זה על פשפשי מים, שהם מודל של אורגניזמים המשמשים לעתים קרובות במחקרים סביבתיים, הוכחה כשלילית. למרות העובדה שהמיקרואורגניזמים לא מתו, הם הראו חריגות אנטומיות והתנהגותיות.

המחברת הראשונה של המחקר, הסטודנטית לתואר שני לורה הרננדז, הדגישה כי יש צורך במחקר נוסף כדי לקבוע כמה פלסטיק יכול להשפיע לרעה על אנשים ולגרום לשינויים כרוניים בגוף.

עוד חדשות מעניינות:

▪ ננו-חלקיקים פוגעים ביבול

▪ המנהרה סגורה בפקק ענק

▪ הקשר בין רעב למצב רוח נחשף

▪ מצא דרך אמינה להעביר אנרגיה ללא חוטים

▪ טעם של סודה ושמפניה

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע אתר מגברים בתדר נמוך. בחירת מאמרים

▪ מאמר אור של כוכב רחוק. ביטוי עממי

▪ מאמר מהו רצון-או'-ה-wisp? תשובה מפורטת

▪ מאמר מטאור. נס טבע

▪ מאמר המקצוע השני של אלקטרוקרדיוגרף. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר מקלט רדיו פשוט של גלים קצרים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר