رقائق المنطق. الجزء 6

ال الأجزاء السابقة من المقال تم النظر في أبسط الأجهزة على العناصر المنطقية 2I-NOT. هذا هو هزاز متعدد التذبذب الذاتي وطلقة واحدة. دعونا نرى ما يمكن إنشاؤه على أساسهم.

يمكن استخدام كل من هذه الأجهزة في تصميمات مختلفة مثل مؤشرات التذبذب الرئيسية وصيغ النبض للمدة المطلوبة. نظرًا لحقيقة أن المقالة مخصصة للإرشاد فقط ، وليست وصفًا لأي دائرة معقدة محددة ، فنحن نحصر أنفسنا في عدد قليل من الأجهزة البسيطة التي تستخدم المخططات أعلاه.

دوائر متعددة الهزاز بسيطة

الهزاز متعدد الاستخدامات هو جهاز متعدد الاستخدامات ، لذا فإن استخدامه متنوع للغاية. في الجزء الرابع من المقال ، تم عرض دائرة متعددة الهزاز تعتمد على ثلاثة عناصر منطقية. من أجل عدم البحث عن هذا الجزء ، تظهر الدائرة مرة أخرى في الشكل 1.

سيكون تردد التذبذب عند التصنيفات المشار إليها في الرسم البياني حوالي 1 هرتز. من خلال إضافة مثل هذا الهزاز المتعدد بمؤشر LED ، يمكنك الحصول على مولد نبض بسيط. إذا تم استخدام الترانزستور قوي بما فيه الكفاية ، على سبيل المثال ، KT972 ، فمن الممكن تمامًا صنع إكليل صغير لشجرة عيد الميلاد الصغيرة. من خلال توصيل كبسولة الهاتف DEM-4m بدلاً من LED ، يمكنك سماع نقرات عند التبديل متعدد الهزاز. يمكن استخدام مثل هذا الجهاز كمسرع عند تعلم العزف على الآلات الموسيقية.

الشكل 1. متعدد الهزاز مع ثلاثة عناصر.

بناءً على هزاز متعدد ، من السهل جدًا إنشاء مولد تردد صوتي. للقيام بذلك ، من الضروري أن يكون مكثف 1 فهرنهايت ، واستخدام مقاومة متغيرة من 1.5 ... 2.2 KΩ كمقاوم R1. بطبيعة الحال ، فإن هذا المولد لن يحجب نطاق الصوت بأكمله ، لكن في حدود معينة يمكن تغيير تردد التذبذب. إذا كنت بحاجة إلى مولد ذي نطاق تردد أوسع ، فيمكن القيام بذلك عن طريق تغيير سعة المكثف باستخدام المفتاح.

مولد الصوت المتقطع

كمثال على استخدام multivibrator ، يمكننا أن نتذكر الدائرة التي تنبعث منها إشارة صوتية متقطعة. لإنشائه ، ستحتاج إلى اثنين من أجهزة الهزاز المتعددة بالفعل. في هذا المخطط ، تعمل الهزاز المتعدد على عنصرين منطقيين ، مما يسمح لك بتجميع مثل هذا المولد على شريحة واحدة فقط. يظهر دائرتها في الشكل 2.

الشكل 2. متقطع مولد صوت تنبيه.

يولد المولد على العناصر DD1.3 و DD1.4 تذبذبات تردد الصوت التي يتم استنساخها بواسطة كبسولة الهاتف DEM-4m. بدلا من ذلك ، يمكنك استخدام أي مع مقاومة متعرجا حوالي 600 أوم. مع وجود التصنيفين C2 و R2 المشار إليهما في الرسم البياني ، فإن تردد اهتزازات الصوت يبلغ حوالي 1000 هرتز. ولكن سوف يتم سماع الصوت فقط في الوقت الذي يكون فيه عند إخراج 6 من متعدد الهزاز على العنصرين DD1.1 و DD1.2 مستوى عالٍ يسمح لـ multivibrator بالعمل على العناصر DD1.3 و DD1.4. في حالة إيقاف إخراج أول هزاز متعدد المستويات منخفض المستوى للهزاز المتعدد الثاني ، لا يوجد صوت في كبسولة الهاتف.

للتحقق من تشغيل مولد الصوت ، يمكن فصل الخرج العاشر للعنصر DD1.3 من الخرج 6 من DD1.2. في هذه الحالة ، يجب أن تصدر إشارة صوتية مستمرة (لا تنس أنه إذا لم يكن دخل العنصر المنطقي متصلاً في أي مكان ، فسيتم اعتبار حالته بمستوى عالٍ).

إذا كان السن رقم 10 متصلاً بسلك شائع ، على سبيل المثال ، وصلة سلكية ، فسيتوقف الصوت في الهاتف. (يمكن القيام بنفس الشيء دون قطع اتصال الإخراج العاشر). تشير هذه التجربة إلى أن الإشارة الصوتية تُسمع فقط عندما يكون خرج 6 عنصر DD1.2 مرتفعًا. وهكذا ، أول multivibrator الساعات الثانية. يمكن تطبيق مخطط مماثل ، على سبيل المثال ، في أجهزة الإنذار.

بشكل عام ، يتم استخدام وصلة مرور سلكية متصلة بسلك شائع على نطاق واسع في دراسة وإصلاح الدوائر الرقمية كإشارة منخفضة المستوى. يمكننا القول أن هذا كلاسيكي من هذا النوع. المخاوف من استخدام مثل هذه الطريقة "للحرق" تذهب سدى. علاوة على ذلك ، لا يمكن "زرع" المدخلات فحسب ، بل وأيضاً مخرجات الدوائر الدقيقة الرقمية لأي سلسلة. هذا يعادل ترانزستور الإخراج المفتوح أو مستوى الصفر المنطقي ، المستوى المنخفض.

على عكس ما قيل للتو ، من المستحيل تمامًا توصيل الدوائر الصغيرة بدائرة + 5V: إذا كان الترانزستور الناتج مفتوحًا في هذا الوقت (سيتم تطبيق كل جهد تزويد الطاقة على قسم جامع المرسِل من الترانزستور الناتج المفتوح). بالنظر إلى أن جميع الدوائر الرقمية لا تقف صامدة ، ولكنها تفعل شيئا طوال الوقت ، وتعمل في وضع نابض ، فلن يتعين على الترانزستور الناتج أن يفتح لفترة طويلة.

مسبار لإصلاح معدات الراديو

باستخدام العناصر المنطقية 2I-NOT ، يمكنك إنشاء مولد بسيط لضبط وإصلاح أجهزة الراديو. عند إخراجها ، من الممكن الحصول على تذبذبات تردد الصوت (RF) ، وتذبذبات تردد الراديو (RF) المشكَّلة بواسطة التردد اللاسلكي. تظهر دائرة المولدات في الشكل 3.

الشكل 3. مولد لفحص أجهزة الاستقبال.

على العناصر DD1.3 و DD1.4 يتم تجميع هزاز متعدد مألوف بالفعل لنا. بفضل مساعدتها ، يتم توليد اهتزازات في تردد الصوت ، والتي يتم استخدامها من خلال العاكس DD2.2 والمكثف C5 عبر الموصل XA1 لاختبار مضخم التردد المنخفض.

يتكون مولد التذبذب عالي التردد من العناصر DD1.1 و DD1.2. هذا هو أيضا multivibrator مألوفة ، فقط هنا ظهر عنصر جديد - مغو L1 متصلة في سلسلة مع المكثفات C1 و C2. يتم تحديد تردد هذا المولد بشكل أساسي من خلال معلمات الملف L1 ويمكن ضبطه إلى حد كبير بواسطة مكثف C1.

على العنصر DD2.1 يتم تجميع خلاطة تردد الراديو ، والتي يتم تغذيتها على الإدخال 1 ، وإلى الإدخال 2 يتم تطبيق تردد المدى الصوتي. هنا ، يردد تردد الصوت تردد الراديو بالطريقة نفسها تمامًا كما هو الحال في دارة إشارة الصوت المتقطعة في الشكل 2: يظهر جهد تردد الراديو عند الطرف 3 من عنصر DD2.1 في الوقت الذي يكون فيه مستوى الخرج 11 من عنصر DD1.4 مرتفعًا.

للحصول على تردد راديو في نطاق 3 ... 7 ميغاهيرتز ، يمكن لف الملف L1 على إطار يبلغ قطره 8 مم. داخل الملف ، أدخل قطعة قضيب من هوائي مغنطيسي مصنوع من الفريت F600NM. يحتوي الملف L1 على 50 ... 60 منعطف من الأسلاك PEV-2 0.2 ... 0.3 مم. تصميم المجس تعسفي.

من الأفضل استخدام مولد مسبار للتشغيل استقر مصدر الجهدلكن يمكنك ذلك بطارية كلفانية.

تطبيق هزاز واحد

كأبسط تطبيق لهزاز واحد ، يمكن استدعاء جهاز إشارة الضوء. على أساسها ، يمكنك إنشاء هدف لإطلاق النار كرات التنس. تظهر دائرة جهاز الإشارة الضوئية في الشكل 4.

الشكل 4. جهاز إشارة الضوء.

يمكن أن يكون الهدف بحد ذاته كبيرًا (كرتون أو خشب رقائقي) ، و "تفاحه" عبارة عن صفيحة معدنية يبلغ قطرها حوالي 80 ملم. في مخطط الدائرة ، هذا هو الاتصال SF1. عند الاصطدام في وسط الهدف ، تغلق جهات الاتصال لفترة وجيزة جدًا ، لذلك قد لا يتم ملاحظة وميض المصباح. لمنع حدوث مثل هذا الموقف ، يتم استخدام طلقة واحدة في هذه الحالة: من نبض بدء قصير ، تنطفئ اللمبة لمدة ثانية على الأقل. في هذه الحالة ، يتم إطالة نبض الزناد.

إذا كنت لا ترغب في عدم خروج المصباح عند الضغط ، ولكن بدلاً من الوميض ، يجب عليك استخدام ترانزيستور KT814 في دائرة المؤشر عن طريق تبادل نواتج التجميع والباعث. باستخدام هذا الاتصال ، يمكنك حذف المقاوم في الدائرة الأساسية للترانزستور.

كمولد أحادي النبض ، غالبًا ما تستخدم طلقة واحدة في إصلاح التكنولوجيا الرقمية لاختبار أداء كل من الدوائر الصغيرة الفردية والشلالات بأكملها.هذا سوف يناقش لاحقا. أيضًا ، لا يمكن لمفتاح تبديل واحد ، أو كما يطلق عليه ، مقياس تردد تناظري ، الاستغناء عن هزاز واحد.

تردد متر بسيط

على العناصر المنطقية الأربعة لرقاقة K155LA3 ، يمكنك تجميع عداد تردد بسيط يسمح لك بقياس الإشارات بتردد 20 ... 20،000 هرتز. من أجل أن تكون قادرة على قياس وتيرة إشارة من أي شكل ، على سبيل المثال ، الجيوب الأنفية ، يجب تحويلها إلى نبضات مستطيلة. عادة ، يتم هذا التحول باستخدام مشغل شميت. إذا جاز لي أن أقول ذلك ، فهو يحول "النبضات" للموجة الجيبية مع جبهات لطيفة إلى مستطيلات ذات جبهات حادة وانحسار. شميت الزناد لديه عتبة الزناد. إذا كانت إشارة الدخل أقل من هذا الحد ، فلن يكون هناك تسلسل نبضي عند إخراج المشغل.

يمكن أن تبدأ الإلمام بعمل المشغل Schmitt بتجربة بسيطة. يظهر مخطط الحيازة في الشكل 5.

الشكل 5. شميت الزناد والرسوم البيانية من عمله.

لمحاكاة إشارة الإدخال الجيبية ، يتم استخدام البطاريات الكلفانية GB1 و GB2: تحريك منزلق المقاوم R1 المتغير إلى الموضع العلوي في الدائرة يحاكي موجة نصف موجبة من موجة جيبية ، وتتحرك سلبيًا.

يجب أن تبدأ التجربة بحقيقة أنه من خلال تدوير محرك المقاوم المتغير R1 ، قم بضبط صفر فولطية عليه ، والتحكم فيه بشكل طبيعي باستخدام الفولتميتر. في هذا الموضع ، يكون ناتج العنصر DD1.1 هو حالة واحدة ، ومستوى عال ، ويكون ناتج العنصر DD1.2 منطقيًا. هذه هي الحالة الأولية في حالة عدم وجود إشارة.

ربط الفولتميتر إلى إخراج عنصر DD1.2. كما هو مكتوب أعلاه ، في الخروج سوف نرى مستوى منخفض. إذا كان يكفي الآن تشغيل شريط التمرير المقاوم المتغير ببطء على طول الطريق وفقًا للمخطط ، ثم لأسفل طوال الطريق إلى التوقف والعودة عند الإخراج DD1.2 ، سيُظهر الجهاز عنصر التبديل من مستوى منخفض إلى مستوى عالٍ والعكس بالعكس. بمعنى آخر ، يحتوي الناتج DD1.2 على نبضات مستطيلة ذات قطبية موجبة.

ويتضح تشغيل مثل هذا الزناد شميت من الرسم البياني في الشكل 5B. يتم الحصول على موجة جيبية عند إدخال مشغل الزناد عن طريق تدوير المقاوم المقاوم. السعة تصل إلى 3V.

طالما أن الجهد الموجي لنصف الموجة الموجبة لا يتجاوز العتبة (Uпор1) ، يتم تخزين الصفر المنطقي (الحالة الأولية) عند إخراج الجهاز. عندما يزيد جهد الدخل عن طريق تدوير المقاوم المتغير في الوقت t1 ، يصل جهد الدخل إلى جهد الجهد (حوالي 1.7 فولت).

سيتحول كلا العنصرين إلى الحالة الأولية المعاكسة: عند إخراج الجهاز (العنصر DD1.2) سيكون هناك جهد عالي المستوى. لا تؤدي الزيادة الأخرى في جهد الدخل ، حتى قيمة السعة (3V) ، إلى حدوث تغيير في حالة خرج الجهاز.

الآن دعنا ندير المقاوم المتغير في الاتجاه المعاكس. سينتقل الجهاز إلى الحالة الأولية عندما ينخفض ​​جهد الدخل إلى الجهد المنخفض الثاني والعتبة Uпор2 ، كما هو موضح في الرسم البياني. وبالتالي ، يتم ضبط إخراج الجهاز مرة أخرى على الصفر المنطقي.

من السمات المميزة لمشغل Schmitt وجود هذين المستويين. تسببوا في تباطؤ الزناد شميت. يتم تحديد عرض حلقة التباطؤ عن طريق اختيار المقاوم R3 ، وإن لم يكن في حدود كبيرة جدا.

يشكل الدوران الإضافي للمقاوم المتغير أسفل الدائرة نصف موجة سالبة لموجة جيبية عند إدخال الجهاز. ومع ذلك ، فإن ثنائيات الإدخال المثبتة داخل الدائرة الدقيقة تقصر ببساطة نصف الموجة السلبية لإشارة الدخل إلى سلك مشترك. لذلك ، لا تؤثر الإشارة السلبية على تشغيل الجهاز.

الرقم 6. دائرة متر التردد.

يوضح الشكل 6 مخططًا لمقياس التردد البسيط المصنوع على رقاقة K155LA3 واحدة فقط. في العناصر DD1.1 و DD1.2 ، يتم تجميع مشغل Schmitt ، مع الجهاز وتشغيله الذي قابلناه للتو. يتم استخدام العنصرين المتبقيين من الدائرة الدقيقة لبناء جهاز قياس نبض القلب.والحقيقة هي أن مدة النبضات المستطيلة عند إخراج المشغل Schmitt تعتمد على تردد الإشارة المقاسة. في هذا النموذج ، سيتم قياس أي شيء ، ولكن ليس التردد.

لقد تم إضافة عدد قليل من العناصر الإضافية إلى مشغل شميت. عند المدخلات ، يتم تثبيت مكثف C1. وتتمثل مهمتها في تخطي تذبذبات تردد الصوت عند إدخال مقياس التردد ، لأن مقياس التردد مصمم للعمل في هذا النطاق ، ولمنع مرور المكون الثابت للإشارة.

تم تصميم الصمام الثنائي VD1 للحد من مستوى الموجة الموجبة الإيجابية إلى مستوى الجهد لمصدر الطاقة ، ويقوم VD2 بقطع نصف الموجات السلبية لإشارة الدخل. من حيث المبدأ ، يمكن للديود الواقي الداخلي للدائرة الصغيرة التعامل مع هذه المهمة ، لذلك لا يمكن تثبيت VD2. لذلك ، فإن جهد الدخل لمقياس التردد هذا يقع ضمن 3 ... 8 V. لزيادة حساسية الجهاز ، يمكن تثبيت مكبر للصوت عند الإدخال.

يتم تغذية نبضات الأقطاب الموجبة الناتجة عن إشارة الإدخال بواسطة مشغل شميت إلى مدخلات أداة تشكيل نبضة القياس المصنوعة على العنصرين DD1.3 و DD1.4.

عندما يظهر الجهد المنخفض عند مدخل العنصر DD1.3 ، فإنه سوف يتحول إلى الوحدة. لذلك ، من خلاله وستحمل المقاوم R4 واحدة من المكثفات C2 ... C4. في هذه الحالة ، ستزداد الفلطية عند المدخلات المنخفضة للعنصر DD1.4 وفي النهاية ستصل إلى مستوى عالٍ. ولكن ، على الرغم من ذلك ، يبقى العنصر DD1.4 في حالة وحدة منطقية ، حيث لا يزال هناك صفر منطقي من إخراج المشغل Schmitt على مدخلاته العليا (خرج DD1.2 6). لذلك ، يتدفق تيار ضئيل للغاية من خلال جهاز القياس PA1 ، سهم الجهاز لا ينحرف عملياً.

سيؤدي ظهور وحدة منطقية عند إخراج المشغل Schmitt إلى تبديل العنصر DD1.4 إلى حالة الصفر المنطقي. لذلك ، فإن التيار المحدود بمقاومة المقاومات R5 ... R7 يتدفق عبر جهاز المؤشر PA1.

نفس الوحدة عند إخراج مشغل Schmitt ستحول عنصر DD1.3 إلى حالة الصفر. في هذه الحالة ، يبدأ مكثف المشكل في التفريغ. سيؤدي تقليل الجهد على ذلك إلى ضبط العنصر DD1.4 مرة أخرى على حالة الوحدة المنطقية ، وبالتالي إنهاء تكوين نبض منخفض المستوى. يظهر موضع نبضة القياس بالنسبة للإشارة المقاسة في الشكل 5 د.

بالنسبة لكل حد للقياس ، تكون مدة نبضة القياس ثابتة على كامل النطاق ، وبالتالي ، فإن زاوية انحراف سهم مقياس ميكرومتر تعتمد فقط على معدل التكرار لنبضة القياس نفسها.

بالنسبة للترددات المختلفة ، تكون مدة نبضة القياس مختلفة. بالنسبة للترددات الأعلى ، يجب أن تكون نبضة القياس قصيرة ، وبالنسبة للترددات المنخفضة ، تكون كبيرة بعض الشيء. لذلك ، لضمان القياسات في مجموعة كاملة من ترددات الصوت ، يتم استخدام ثلاثة مكثفات لتحديد الوقت C2 ... C4. بسعة مكثفة تبلغ 0.2 μF ، يتم قياس الترددات من 20 ... 200 هرتز ، و 0.02 μF - 200 ... 2000 Hz ، وبسعة 2000 pF 2 ... 20 KHz.

يتم إجراء معايرة مقياس التردد بسهولة باستخدام مولد صوتي ، بدءًا من أقل نطاق تردد. للقيام بذلك ، قم بتطبيق إشارة بتردد 20 هرتز على المدخلات وحدد موضع السهم على المقياس.

بعد ذلك ، قم بتطبيق إشارة بتردد 200 هرتز ، ثم أدر المقاوم R5 لضبط السهم على القسم الأخير من المقياس. عند توريد ترددات 30 ، 40 ، 50 ... 190 هرتز ، حدد موضع السهم على المقياس. وبالمثل ، يتم تنفيذ الضبط في النطاقات المتبقية. من الممكن أن تكون هناك حاجة إلى اختيار أكثر دقة للمكثفات C3 و C4 بحيث تتزامن بداية المقياس مع علامة 200 هرتز في النطاق الأول.

على وصف هذه الإنشاءات البسيطة ، اسمحوا لي أن أنهي هذا الجزء من المقال. في الجزء التالي ، سنتحدث عن المشغلات والعدادات المستندة إليها. وبدون ذلك ، ستكون قصة الدوائر المنطقية غير مكتملة.

بوريس Aladyshkin

استمرار المقال: رقائق المنطق. الجزء 7. المشغلات. RS - الزناد

كتاب الكتروني -دليل المبتدئين إلى ميكروكنترولر AVR