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LIBROS Y ARTÍCULOS
Conocimiento práctico de los microcircuitos digitales. Radio - para principiantes
Directorio / Radio - para principiantes En una variedad de instrumentos y dispositivos de tecnología digital, diseñados por radioaficionados, el chip K155LAZ es el más utilizado. Creemos que el conocimiento práctico de los microcircuitos de esta serie debe comenzar con eso. La apariencia y designación gráfica simbólica de este microcircuito se muestran en la Fig. 1. Estructuralmente, es una caja de plástico rectangular con 14 pines de placa (algunos microcircuitos de esta serie tienen 16 o incluso 24 pines) ubicados a lo largo de ambos lados largos de la caja. En la parte superior de la caja hay una llave condicional: una pequeña marca redonda que indica la ubicación del pin 1. Los pines restantes se cuentan a partir de ella. Si observa el microcircuito desde arriba, desde el lado de la marca, debe contar las conclusiones en sentido antihorario, y si desde abajo, en el sentido de las agujas del reloj. Esta regla se aplica a todos los microcircuitos, y no solo a la serie K155. ¿Qué es estructuralmente el microcircuito K155LAZ? Consta de cuatro elementos lógicos 2I-NOT (el número 2 indica el número de entradas de cada elemento), alimentados por una fuente de tensión CC externa común.
Cada uno de sus elementos lógicos funciona de forma independiente. No es difícil seleccionar elementos por los números de pin indicados en la designación del circuito gráfico del microcircuito. Entonces, los pines de entrada 1, 2 y el pin de salida 3 se refieren a uno de sus elementos, por ejemplo, el primero, la entrada 4, 5 y la salida 6, al segundo elemento, etc. No se muestra en la Fig. 1, b conclusiones 7 y 14 del microcircuito se utilizan para suministrar energía a todos los elementos. No es habitual representar estas conclusiones en el diagrama para no abarrotarlo con líneas eléctricas, y también porque los elementos generalmente no se ubican juntos en el diagrama del circuito del dispositivo, como en la Fig. 1b, a por separado en diferentes áreas. Las cadenas de suministro de energía de los elementos siguen siendo comunes. Además, para el microcircuito K.155LAZ, la salida 14 debe estar conectada al polo positivo y la salida 7 al polo negativo de la fuente de alimentación. El microcircuito K155LAZ, como todos los demás microcircuitos de esta serie, está diseñado para ser alimentado desde una fuente de corriente continua de 5 V. También puede usar una batería de celdas galvánicas con un voltaje inferior a 0,5 V, por ejemplo, una batería 3336. disminuir más, lo que, por supuesto, afectará el modo de funcionamiento del microcircuito, y con una cierta descarga de la batería, el microcircuito generalmente dejará de funcionar normalmente. Por lo tanto, es deseable utilizar una fuente de alimentación que proporcione un voltaje estable de 5 V. Dicha fuente de alimentación se puede ensamblar, por ejemplo, de acuerdo con la que se muestra en la fig. 2 esquema. En él, la fuente de corriente constante GB1 son dos baterías 3336 conectadas en serie. Se suministra energía al microcircuito a través de un regulador de voltaje formado por un diodo zener VD1, una resistencia de balasto R3 y un transistor de regulación VT1. La capacitancia del capacitor de óxido C1 puede ser de 20 ... 50 microfaradios, y el capacitor de cerámica o mica C2 - 0,033 ... 0,047 microfaradios. ¿Cómo funciona el regulador de voltaje de una fuente de alimentación de microcircuito de este tipo? La resistencia R3 y el diodo zener VD1 forman un divisor de voltaje de batería GB1. El voltaje que actúa sobre el diodo zener es igual a su voltaje de estabilización (para el diodo zener KS168A es de 6,8 V). El voltaje extraído del diodo zener se alimenta a través de la resistencia de ajuste R2 a la base del transistor VT1 y se abre. Cuanto mayor sea el voltaje en la base de este transistor (y por lo tanto mayor sea la corriente de base), cuanto más abierto esté, mayor será el voltaje en la salida del estabilizador y la corriente a través de su carga. El voltaje en la salida de la unidad, igual a 5 V, configure la resistencia de sintonización (o variable) R2 usando un voltímetro de CC de control. El estabilizador mantendrá dicho voltaje en la carga prácticamente sin cambios cuando el voltaje de la batería GB1 caiga a 7 ... 7,5 V. El condensador C1 suaviza las ondas en el circuito de suministro de energía del microcircuito a baja, y C2 a alta frecuencia de oscilaciones eléctricas, protegiendo el microcircuito de la influencia de diversas interferencias eléctricas en su funcionamiento. La resistencia R1 es necesaria para que, incluso cuando se apaga el microcircuito, el estabilizador no permanezca sin carga. El panel de maqueta (Fig. 3, a), necesario para realizar experimentos, verificar el rendimiento de dispositivos y dispositivos simples, puede estar hecho de fibra de vidrio, getinaks u otro material aislante de láminas con un espesor de 1,5 ... 2 mm. En casos extremos, la madera contrachapada bien encolada, los tableros duros e incluso el cartón duro servirán. Las dimensiones aproximadas del panel son 120x80 mm. Refuerce los conductores de cobre preestañados de 1,2 ... 1,5 mm de espesor a lo largo de sus lados largos: estas serán las líneas eléctricas. En toda el área restante, cada 10 mm, taladre orificios con un diámetro de 0,8 ... 1 mm, en los cuales, según sea necesario, insertará piezas de alambre estañado (o tiras estrechas de estaño), curvadas como bucles, lo harán ser puntos de referencia temporales para los cables de resistencias, condensadores, conductores de montaje. Desde abajo, en las esquinas del panel, fije soportes de patas bajas y continúe con los experimentos. Coloque el microcircuito en cualquier lugar de la placa con los pines hacia abajo, después de doblar sus extremos angostos para que encajen perfectamente contra el panel. Con segmentos del cable de montaje, conecte la salida 14 del microcircuito al positivo y la salida 7 a las líneas de alimentación negativas (comunes) (Fig. 3, b). Para no sobrecalentar el microcircuito durante la soldadura, la potencia del soldador no debe exceder los 40 W y la duración de la soldadura de los cables no debe exceder los 2 s.
Después de verificar la confiabilidad y corrección de la soldadura, y también de asegurarse de que no haya un cortocircuito entre los pines del microcircuito, conecte la fuente de alimentación a las líneas. Usando un voltímetro de CC con una resistencia de entrada relativa de al menos 5 kOhm / V (avómetro), mida el voltaje en todas las salidas lógicas de los elementos. Para hacer esto, conecte la sonda negativa del voltímetro a una línea común y toque alternativamente los terminales de entrada 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13 y luego los terminales de salida 3, 6, 8, 11 con el positivo.Cuando la tensión de alimentación es de 5 V, el voltímetro debe indicar unos 1,4 V en los terminales de entrada de los elementos y unos 0,3 V en la salida. Si no es así, entonces el microcircuito está defectuoso. Se puede iniciar una prueba experimental de la lógica de funcionamiento de los elementos 2I-NOT del microcircuito con cualquiera de ellos, por ejemplo, con el primero: DD1.1 con pines 1-3 (Fig. 4). Primero, conecte uno de los pines de entrada, por ejemplo el pin 2, a una línea negativa común y el pin 1c a una línea positiva, pero a través de una resistencia con una resistencia de 1...1,5 kOhm (en la Fig. 4,a- Rl). Conecte el voltímetro PU3 al pin de salida 1.1 del elemento DD1. ¿Qué muestra la aguja del voltímetro? Una tensión de aproximadamente 3,5...4 V, es decir, correspondiente a un nivel alto. Luego mida con un voltímetro el voltaje en el pin de entrada 1. Y aquí, como puede ver, también hay un alto nivel de voltaje. De ahí la conclusión: cuando una de las entradas del elemento 2I-NOT tiene un nivel de voltaje alto y la otra tiene un nivel de voltaje bajo, la salida tendrá un nivel de voltaje alto. En otras palabras, el elemento está en un solo estado. Ahora conecte el terminal de entrada 2 del elemento a través de una resistencia con una resistencia de 1 ... 1,5 kOhm con una línea positiva y al mismo tiempo con un puente de cable con uno común (Fig. 4, b). Mida el voltaje en la terminal de salida. En él, como en el caso anterior, habrá un nivel de alto voltaje. Siguiendo la flecha del avómetro, retire el puente de alambre para que aparezca un nivel de alto voltaje en la segunda entrada del elemento. ¿Qué detecta el voltímetro a la salida del elemento? El voltaje es de aproximadamente 0,3 V, lo que corresponde a un nivel bajo. El elemento, por lo tanto, cambió de un estado único a uno cero. Con el mismo puente de alambre, cierre la primera entrada a la línea común. Al mismo tiempo, aparecerá inmediatamente un nivel de alto voltaje en la salida. ¿Y si alguno de los terminales de entrada se cierra periódicamente a una línea común, como si simulara el suministro de un voltaje de bajo nivel? Con la misma tasa de repetición aparecerán impulsos eléctricos a la salida del elemento y oscilará la flecha del voltímetro conectado a él. Compruébelo experimentalmente. ¿Qué dicen los experimentos? Confirman la lógica del elemento 2I-NOT, previamente probada en su contraparte eléctrica: cuando se aplica un voltaje de alto nivel en ambas entradas, aparece un voltaje de bajo nivel en la salida del elemento, o lo que es lo mismo, el elemento cambia de un solo estado a cero. Otra experiencia: desconecte ambos terminales de entrada del elemento de otras partes y conductores. ¿Cuál es la salida ahora? Baja tensión. Así es como debe ser, porque no conectar los pines de entrada equivale a aplicarles un nivel de voltaje alto y, por lo tanto, poner el elemento a cero. ¡No se olvide de esta característica de los elementos lógicos en el futuro! El siguiente experimento es comprobar el funcionamiento del mismo elemento lógico 2I-NOT cuando es encendido por el inversor, es decir, como elemento NOT. Cierre ambos terminales de entrada y conéctelos a la línea de alimentación positiva a través de una resistencia con una resistencia de 1 ... 1.5 kΩ (Fig. 8, c). ¿Qué muestra el voltímetro conectado a la salida del elemento? Baja tensión. Sin desconectar la resistencia de esta línea, cierre la entrada combinada a la línea negativa (que se muestra con flechas discontinuas) y al mismo tiempo controle la reacción del voltímetro. Mostrará un nivel de alto voltaje. De esta forma, te aseguras de que la señal en la salida del inversor sea siempre opuesta a la entrada. Realice experimentos similares con otros elementos lógicos del chip K155LAZ y saque las conclusiones apropiadas. Interrumpamos los experimentos por un momento para responder a la pregunta: ¿qué hay dentro del elemento lógico 2I-NOT? Hasta ahora, hemos considerado un elemento lógico como una especie de "caja negra" con dos entradas y una salida. Ahora, como si estuviéramos mirando dentro del elemento, familiaricémonos con su "relleno" electrónico (Fig. 5). Consta de cuatro transistores npn, tres diodos y cinco resistencias. La conexión entre transistores es directa. La resistencia Ri, que se muestra con líneas discontinuas, simboliza la carga conectada a la salida del elemento. Dichos dispositivos electrónicos de tecnología digital se denominan chips lógicos transistor-transistor o, para abreviar, TTL. Esto refleja el hecho de que las operaciones lógicas de entrada (o, como suele decirse, la lógica de entrada) las realiza un transistor multiemisor (la primera letra J), la amplificación y la inversión de señal también son transistores (la segunda letra T).
El transistor de entrada VT1, conectado de acuerdo con el circuito base común, es de dos emisores. Además, los emisores están conectados a un cable de alimentación común a través de los diodos VD1, VD2: protegen el transistor del voltaje de polaridad negativa accidental en los emisores. El transistor VT2 forma un amplificador con dos cargas: emisor (resistencia R3) y colector (resistencia R2). Las señales antifase tomadas de ellos (de nivel opuesto: si el nivel de voltaje es alto en el colector, bajo en el emisor) se alimentan a las bases de los transistores de salida VT3 y VT4. Por lo tanto, los transistores de salida durante la operación siempre están en estados opuestos: uno está cerrado y el segundo está abierto en este momento. Si hay un elemento de voltaje de bajo nivel en una o ambas entradas (por ejemplo, cuando están conectados a un cable común), el transistor VT1 estará abierto y saturado, los transistores VT2 y VT4 estarán cerrados y el transistor VT3 estará abierta y por ella fluirá el diodo VD3 y la carga RH - elemento en estado único. En el mismo caso, cuando se aplica un nivel de voltaje alto a ambas entradas, el transistor VT1 se cerrará y los transistores VT2 y VT4 se abrirán y, por lo tanto, cerrarán el transistor VT3. En este caso, la corriente a través de la carga prácticamente se detendrá, ya que el elemento tomará un estado cero. El nivel de bajo voltaje en la salida del elemento lógico es igual al voltaje en el colector del transistor abierto VT4 y no excede los 0,4 V. El nivel de alto voltaje en la salida del elemento lógico (cuando el transistor VT4 está cerrado) es menor que el voltaje de la fuente de alimentación por el valor de la caída de voltaje en el transistor VT3 y el diodo VD3, no menos de 2,4 V. De hecho, el voltaje de los niveles lógicos bajo y alto en la salida del elemento depende de la resistencia de carga y puede diferir ligeramente de la indicada anteriormente. La transición de un elemento de un solo estado a cero ocurre abruptamente cuando su voltaje de entrada pasa por un valor de alrededor de 1,2 V, llamado umbral.
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