Бесплатная техническая библиотека

Практическое знакомство с цифровой микросхемой. Радио - начинающим

Справочник / Радио - начинающим

Комментарии к статье

В разнообразных приборах и устройствах цифровой техники, конструируемых радиолюбителями, наиболее широко используется микросхема К155ЛАЗ. С нее, полагаем, и следует начинать практическое знакомство c микросхемами этой серии.

Внешний вид и условное графическое обозначение этой микросхемы показаны на рис. 1. Конструктивно она представляет собой пластмассовый корпус прямоугольной формы с 14 пластинчатыми выводами (некоторые микросхемы этой серии имеют по 16 и даже 24 вывода), расположенными вдоль обеих длинных сторон корпуса. Сверху на корпусе есть условный ключ - небольшая круглая метка, означающая местоположение вывода 1. От него ведут отсчет остальных выводов.

Если смотреть на микросхему сверху - со стороны маркировки,- то отсчитывать выводы нужно против движения часовой стрелки, а если снизу - то по часовой стрелке. Такое правило распространено на все микросхемы, и не только серии К155.Что же представляет собой микросхема К155ЛАЗ структурно? Она состоит из четырех логических элементов 2И-НЕ(цифра 2 указывает число входов каждого элемента), питающихся от общего внешнего источника напряжения постоянного тока.

Рис. 1 Микросхема К155ЛАЗ Рис. 2 Блок питания

Каждый ее логический элемент работает самостоятельно. Выделить элементы нетрудно по номерам выводов, проставленным на графическом схемном обозначении микросхемы. Так, входные выводы 1, 2 п выходной вывод 3 относятся к одному из ее элементов, например, первому, входные 4, 5 и выходной 6 - ко второму элементу и т. д.

Не обозначенные на рис. 1, б выводы 7 и 14 микросхемы служат для подачи питания на все элементы. Эти выводы не принято изображать на схеме, чтобы ее не загромождать линиями питания, а также потому, что элементы обычно располагают на принципиальной электрической схеме устройства не слитно, как на рис. 1, б, а раздельно в разных участках. Цепи же питания элементов остаются общими. Причем для микросхемы К.155ЛАЗ вывод 14 должен быть соединен с плюсовым, а вывод 7 - с минусовым полюсами источника питания.

Микросхема К155ЛАЗ, как и все другие микросхемы этой серии, рассчитана на питание от источника постоянного тока напряжением 5 В. Можно использовать и батарею гальванических элементов с меньшим на 0,5 В напряжением, например, батарею 3336. Но в процессе опытов ее напряжение будет еще более снижаться, что, естественно, скажется на режиме работы микросхемы, а при определенной разрядке батареи микросхема вообще перестанет нормально работать. Поэтому желательно использовать блок питания, обеспечивающий стабильное напряжение 5 В. Такой блок питания можно собрать, например, по изображенной на рис. 2 схеме. В нем источником постоянного тока GB1 служат две батареи 3336, соединенные последовательно.

Питание на микросхему подают через стабилизатор напряжения, образованный стабилитроном VD1, балластным резистором R3 и регулирующим транзистором VT1. Емкость оксидного конденсатора С1 может быть 20... 50 мкФ, а керамического или слюдяного конденсатора С2 - 0,033 ... 0,047 мкФ.

Как работает стабилизатор напряжения такого блока питания микросхемы? Резистор R3 и стабилитрон VD1 образуют делитель напряжения батареи GB1. Напряжение, действующее на стабилитроне, равно его напряжению стабилизации (для стабилитрона КС168А оно равно 6,8 В). Напряжение, снимаемое со стабилитрона, через подстроечный резистор R2 поступает на базу транзистора VT1, и он открывается.

Чем больше напряжение на базе этого транзистора (а значит, и больше базовый ток), тем в большей степени он открыт, тем больше напряжение на выходе стабилизатора и ток через его нагрузку. Напряжение на выходе блока, равное 5 В, устанавливайте по контрольному вольтметру постоянного тока подстроечный (или переменным) резистором R2. Такое напряжение на нагрузке стабилизатор будет поддерживать практически неизменным при снижении напряжения батареи GB1 до 7... 7,5 В.

Конденсатор С1 сглаживает пульсации в цепи питания микросхемы по низкой, а С2 - по высокой частоте электрических колебаний, защищая микросхему от влияния на ее работу различных электрических помех. Резистор R1 необходим для того, чтобы и при отключенной микросхеме стабилизатор не оставался без нагрузки.

Макетную панель (рис. 3, а), необходимую для проведения опытов, проверки работоспособности простых приборов и устройств, можно сделать из стеклотекстолита, гетинакса или другого листового изоляционного материала толщиной 1,5... 2 мм. В крайнем случае подойдут хорошо проклеенная фанера, оргалит и даже твердый картон. Ориентировочные размеры панели-120х80 мм. Вдоль длинных ее сторон укрепите предварительно облуженные медные проводники толщиной 1,2... 1,5 мм-это будут линии питания. По всей оставшейся площади через каждые 10 мм насверлите отверстия диаметром 0,8... 1 мм, в которые по мере надобности будете вставлять отрезки луженого провода (или узкие полоски жести), изогнутые наподобие петель, - они будут временными опорными точками выводов резисторов, конденсаторов, монтажных проводников. Снизу по углам панели прикрепите невысокие ножки-подставки и приступайте к опытам. Микросхему разместите в любом месте макетной панели выводами вниз, предварительно отогнув их узкие концы так, чтобы они плотно прилегали к панели.

Отрезками монтажного провода вывод 14 микросхемы соедините с плюсовой, а вывод 7 - с минусовой (общей) линиями питания (рис. 3, б). Чтобы при пайке не перегреть микросхему, мощность паяльника не должна превышать 40 Вт, а продолжительность пайки выводов - 2с.

Рис. 3(7) Макетная панель. Рис. 4 Опытная проверка логики.

Проверив надежность и правильность пайки, а также убедившись в отсутствии замыкания между выводами микросхемы, подключите к линиям источник питания. Вольтметром постоянного тока с относительным входным сопротивлением не менее 5 кОм/В (авометром) измерьте напряжение на всех логических выводах элементов. Для этого минусовой щуп вольтметра соедините с общей линией, а плюсовым поочередно коснитесь входных выводов 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13, а затем выходных выводов 3, 6, 8, 11. При напряжении источника питания 5 В вольтметр должен показать на входных выводах элементов около 1,4 В, а на выходных- около 0,3 В. Если это не так, значит микросхема неисправна.

Опытную проверку логики действия элементов 2И-НЕ микросхемы можно начать с любого из них, предположим, с первого - DD1.1 с выводами 1-3 (рис. 4). Сначала один из входных выводов, например вывод 2, соедините с общей минусовой линией, а вывод 1-с плюсовой, но через резистор сопротивлением 1...1,5 кОм (на рис. 4,a-Rl). К выходному выводу 3 элемента DD1.1 подключите вольтметр PU1. Что показывает стрелка вольтметра? Напряжение, равное примерно 3,5...4 В, т. е. соответствующее высокому уровню.

Затем измерьте вольтметром напряжение на входном выводе 1. И здесь, как увидите, тоже высокий уровень напряжения. Отсюда вывод: когда на одном из входов элемента 2И-НЕ высокий уровень напряжения, а на другом низкий, на выходе будет высокий уровень напряжения. Иначе говоря, элемент находится в единичном состоянии.

Теперь и входной вывод 2 элемента соедините через резистор сопротивлением 1...1,5 кОм с плюсовой линией и одновременно проволочной перемычкой-с общей (рис. 4, б). Измерьте напряжение на выходном выводе. На нем, как и в предыдущем случае, будет высокий уровень напряжения. Следя за стрелкой авометра, удалите проволочную перемычку, чтобы и на втором входе элемента появился высокий уровень напряжения. Что фиксирует вольтметр на выходе элемента? Напряжение около 0,3 В, соответствующее низкому уровню. Элемент, следовательно, из единичного состояния переключился в нулевое.

Той же проволочной перемычкой замкните первый вход на общую линию. На выходе при этом сразу появится высокий уровень напряжения. А если любой из входных выводов периодически замыкать на общую линию, как бы имитируя подачу на него напряжения низкого уровня? С такой же частотой следования на выходе элемента будут появляться электрические импульсы и будет колебаться стрелка подключенного к нему вольтметра. Проверьте это опытным путем.

О чем говорят проведенные опыты? Они подтверждают логику действия элемента 2И-НЕ, проверенную ранее на его электрическом аналоге: при подаче напряжения высокого уровня на оба входа на выходе элемента появляется напряжение низкого уровня, или, говоря иначе, элемент из единичного состояния переключается в нулевое.

Еще один опыт: отключите оба входных вывода элемента от других деталей и проводников. Что теперь на выходе? Низкий уровень напряжения. Так и должно быть, потому что не подключение входных выводов равнозначно подаче на них высокого уровня напряжения и, следовательно, установке элемента в нулевое состояние. Не забывайте в будущем об этой особенности логических элементов!

Следующий опыт - проверка действия того же логического элемента 2И-НЕ при включении его инвертором, т. е. как элемент НЕ. Замкните между собой оба входных вывода и через резистор сопротивлением 1....1.5 кОм соедините их с плюсовой линией питания (рис. 8, в). Что показывает вольтметр, подключенный к выходу элемента? Низкий уровень напряжения. Не отключая резистора от этой линии, замкните объединенный вход на минусовую линию (показано штриховыми стрелками) и одновременно проследите за реакцией вольтметра. Он покажет высокий уровень напряжения. Таким образом, вы убедитесь, что сигнал на выходе инвертора всегда противоположен входному.

Проведите подобные опыты с другими логическими элементами микросхемы К155ЛАЗ и сделайте соответствующие выводы.

Прервем на некоторое время опыты, чтобы ответить на вопрос: а что же внутри логического элемента 2И-НЕ?

До сих пор мы рассматривали логический элемент как некий "черный ящик"с двумя входами и одним выходом. Теперь давайте, как бы заглядывая внутрь элемента, познакомимся с его электронной "начинкой"(рис. 5). Она состоит из четырех транзисторов структуры n-p-n, трех диодов и пяти резисторов. Связь между транзисторами непосредственная. Резистор Rи, показанный штриховыми линиями, символизирует нагрузку, подключенную к выходу элемента.

Подобные электронные устройства цифровой техники называют микросхемами транзисторно-транзисторной логики, или, сокращенно, ТТЛ. В этом отражен тот факт, что входные логические операции (или, как часто говорят,- входную логику) выполняет многоэмиттерный транзистор (первая буква J), усиление и инверсию сигнала - также транзисторы (вторая буква Т).

Рис.5 Электронная начинка

Входной транзистор VT1 включенный по схеме с общей базой,- двуэмиттерный. Причем эмиттеры соединены с общим проводом питания через диоды VD1, VD2 - они защищают транзистор от случайного попадания на эмиттеры напряжения отрицательной полярности. Транзистор VT2 образует усилитель с двумя нагрузками: эмиттерной (резистор R3) и коллекторной (резистор R2). Снимаемые с них противофазные сигналы (противоположные по уровню: если на коллекторе высокий уровень напряжения, на эмиттере- низкий) поступают на базы выходных транзисторов VT3 и VT4. Таким образом, выходные транзисторы во время работы всегда находятся в противоположных состояниях- один закрыт, а второй в это время открыт.

При наличии на одном или обоих входах элемента напряжения низкого уровня (например, при соединении их с общим проводом) транзистор VT1 будет открыт и насыщен, транзисторы VT2 и VT4 закрыты, а транзистор VT3 открыт и через него, диод VD3 и нагрузку RH течет ток-элемент в единичном состоянии. В том же случае, когда на оба входа будет подан высокий уровень напряжения, транзистор VT1 закроется, а транзисторы VT2 и VT4 откроются и тем самым закроют транзистор VT3. При этом ток через нагрузку практически прекратиться, так как элемент примет нулевое состояние.

Низкий уровень напряжения на выходе логического элемента равен напряжению на коллекторе открытого транзистора VT4 и не превышает 0,4 В. Высокий же уровень напряжения на выходе логического элемента (когда транзистор VT4 закрыт) меньше напряжения источника питания на значение падения напряжения на транзисторе VT3 и диоде VD3-не менее 2,4 В. Фактически же напряжение логических уровней низкого и высокого на выходе элемента зависит от сопротивления нагрузки и может несколько отличаться от указанного выше. Переход элемента из единичного состояния в нулевое происходит скачкообразно при переходе его входного напряжения через значение около 1,2 В, называемое пороговым.

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Клетки расходуют скрытую нергию 08.01.2026 Энергия - ключевой ресурс любой живой системы, однако классические методы биохимии и физики далеко не всегда позволяют оценить все расходы, связанные с жизнью клетки. Недавно ученые предложили новый взгляд на метаболизм, показывая, что внутри каждой клетки существует "невидимая" энергетическая цена, которую мы традиционно не учитываем. Эта работа открывает новые горизонты в понимании того, почему эволюция выбирает одни биохимические пути, а другие - отбрасывает. Новое исследование представляет собой термодинамический подход к оценке скрытых энергетических затрат клеточного метаболизма. Ученые обращают внимание на то, что жизнь требует энергии не только для очевидных процессов, таких как синтез молекул, но и для поддержания определенных реакций при одновременном подавлении альтернативных. В классической механике отсутствие движения воспринимается как отсутствие работы, однако стохастическая термодинамика, изучающая флуктуации энергии в малых системах, показывает, что даже в кажущейся "статике" клетки расходуют энергию на поддержание порядка. По мнению авторов исследования, жизнь начинается с границ и выбора. Формирование клеточной мембраны создало разделение внутренней и внешней среды, которое требует постоянного энергетического обеспечения. Это разделение стало основой для ограничения химических реакций и концентрации энергии на нескольких ключевых метаболических путях, обеспечивая устойчивость и эффективность клеточной деятельности. Метаболические пути клетки обладают не только прямой энергетической потребностью. Они несут дополнительные издержки, связанные с поддержанием желаемого направления реакций, которые классическая механика рассматривает как фиксированные условия и, следовательно, считает "бесплатными". Новое исследование показывает, что такая "экономия" иллюзорна, а реальные энергетические расходы гораздо выше, чем принято считать. Команда под руководством Прафула Гаграни из Токийского университета предложила метод, позволяющий оценивать эти скрытые затраты. Метод ранжирует метаболические пути по их термодинамической стоимости, учитывая как поддержку одного пути, так и подавление других реакций. Это позволяет получить более точное представление о "цене" выбора клетки, чем традиционные энергетические оценки. По словам Гаграни, вдохновением для работы стала работа Эрика Смита, который составил перечень всех возможных путей, способных воспроизвести цикл Кальвина. Смит показал, что естественный фотосинтетический цикл является одним из наименее диссипативных, что удивительно с точки зрения термодинамики. "Невероятно, не правда ли?" - добавляет Гаграни, подчеркивая, что эволюция действительно ищет пути с минимальными скрытыми затратами. Новый подход не измеряет энергию напрямую, а оценивает маловероятность процесса, которая складывается из стоимости поддержания выбранного пути и стоимости ограничения альтернативных реакций. Совокупность этих факторов отражает реальную цену метаболического выбора, показывая, насколько сложно и дорого поддерживать жизнь на клеточном уровне. "Мы обнаружили явления, которых не ожидали", - объясняет Гаграни. Например, параллельные пути метаболизма иногда оказываются менее затратными, но в живых системах катализ, токсичность и другие факторы изменяют этот баланс. Разработанный метод открывает новые возможности для изучения происхождения и эволюции жизни, хотя окончательные ответы потребуют объединения усилий биологов, физиков и химиков.

Другие интересные новости:

▪ Смартфон OnePlus Ace 5 с функцией обходной зарядки

▪ Электрический барьер защитит купальщиков от акул

▪ Выведен полезный сорт кукурузы для попкорна

▪ Одиссей жил не на Итаке

▪ Гибкие датчики

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Детекторы напряженности поля. Подборка статей

▪ статья Не мудрствуя лукаво. Крылатое выражение

▪ статья Когда бывает больше всего гроз? Подробный ответ

▪ статья Заточник. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Имитатор Кукушка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Лавина королей. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026