Генератор прямоугольных импульсов на к155ла3. Генераторы на миросхемах ттл

Думаю, теперь все знают отличия резонатора от генератора. Как вы помните, кварцевый генератор обладает очень хорошей стабильностью частоты и поэтому в радиотехнической промышленности стараются применять именно кварцевые генераторы.

Для того, чтобы возбудить кварц на частоте параллельного резонанса, нам надо собрать схему. Самая простая схема для возбуждения кварца — это классический генератор Пирса , который состоит всего лишь из одного полевого транзистора и небольшой обвязки из четырех радиоэлементов:

Пару слов о том как работает схема. В схеме есть положительная обратная связь и в ней начинают возникать автоколебания. Но что такое положительная обратная связь?

В школе всем вам ставили прививки на реакцию Манту, чтобы определить, если у вас тубик или нет. Через некоторое время приходили медсестры и линейкой замеряли вашу реакцию кожи на эту прививку

Когда ставили эту прививку, нельзя было чесать место укола. Но мне, тогда еще салабону, было по барабану. Как только я начинал тихонько чесать место укола, мне хотелось чесать еще больше)) И вот скорость руки, которая чесала прививку, у меня замерла на каком-то пике, потому что совершать колебания рукой у меня максимум получалось с частотой Герц в 15. Прививка набухала на пол руки)) И даже один раз меня водили сдавать кровь в подозрении на тубик, но как оказалось, тубика не нашли. Оно и неудивительно;-).

Так что это я вам тут рассказываю хохмы из жизни? Дело в том, что эта чесотка прививки самая что ни на есть положительная обратная связь. То есть пока я ее не трогал, чесать не хотелось. Но как только тихонько почесал, стало чесаться больше и я стал чесать больше, и чесаться стало еще больше и тд. Если бы на мою руку не было физический ограничений, то наверняка, место прививки уже бы стерлось до мяса. Но я мог махать рукой только с какой-то максимальной частотой. Так вот, такой же принцип и у кварцевого генератора;-). Чуть подал импульс, и он начинает разгоняться и уже останавливается только на частоте параллельного резонанса;-). Скажем так, «физическое ограничение».

Давайте соберем эту схемку в реале. Итак, погнали.

Первым делом нам надо подобрать катушку индуктивности . Я взял тороидальный сердечник и намотал из провода МГТФ несколько витков

Весь процесс контролировал с помощью LC-метра , добиваясь номинала, как на схеме — 2,5 мГн. Если не доставало, прибавлял витки, если перебарщивал номинал, то убавлял. В результате добился вот такой индуктивности:

Транзистора у меня в загашнике не нашлось и в местном радиомагазине его тоже не было. Поэтому пришлось заказывать на Али. Кому интересно, брал .

Его правильное название: транзистор полевой с каналом N типа.

Распиновка слева-направо: Сток — Исток — Затвор

Небольшое лирическое отступление.

Итак, схемку мы собрали, напряжение подали, осталось только снять сигнал с выхода нашего самопального генератора. За дело берется цифровой осциллограф OWON SDS6062

Первым делом я взял кварц на самую большую частоту, которая у меня есть: 32 768 МегаГерц. Не путайте его с часовым кварцем (о нем пойдет речь ниже).

Внизу в левом углу осцил нам сразу же показывает и частоту:

Осцил нам показал верную частоту с небольшим округлением;-) А главное, что наш кварц жив и схемка работает!

Давайте возьмем кварц с частотой 27 МегаГерц:

Показания у меня прыгали. Заскринил, что успел:

Ну и аналогично проверяем все остальные кварцы, которые у меня есть.

Вот осциллограмма кварца на 16 МегаГерц:

Осцил показал частоту ровненько 16 МегаГерц.

Здесь поставил кварц на 6 МегаГерц:

Ровно 6 МегаГерц

На 4 МегаГерца:

Ну и возьмем еще советский на 1 МегаГерц. Вот так он выглядит:

Сверху написано 1000 КилоГерц = 1МегаГерц;-)

Смотрим осциллограмму:

Рабочий!

При большом желании можно даже замерять частоту китайским генератором-частотомером :

400 Герц погрешность для старенького советского кварца не очень и много. Но лучше, конечно, воспользоваться нормальным профессиональным частотомером;-)

С часовым кварцем схема не завелась…

«Что еще за часовой кварц?» — спросите вы. Часовой кварц — это кварц с частотой в 32 768 Герц. Почему на нем такая странная частота? Дело все в том, что 32 768 это и есть 2 15 . Такой кварц работает в паре с 15-разрядной микросхемой-счетчиком. Это наша микросхема К176ИЕ5.

Принцип работы этой микросхемы таков:

после того, как она сосчитает 32 768 импульсов, на одной из ножек она выдает импульс. Этот импульс на ножке с кварцевым резонатором на 32 768 Герц появляется ровно один раз в секунду . А как вы помните, колебание один раз в секунду — это и есть 1 Герц. То есть на этой ножке импульс будет выдаваться с частотой в 1 Герц. А раз это так, то почему бы не использовать это в часах? Отсюда и пошло название — часовой кварц . В настоящее время в наручных часах и других мобильных гаджетах этот счетчик и кварцевый резонатор встроены в одну микросхему и обеспечивают не только счет секунд, но и целый мультикомбайн, типа будильника, календаря и тд. Такие микросхемы называется

RTC (R eal T ime C lock) или в переводе с буржуйского Часы Реального Времени.

Итак, вернемся к схеме Пирса. Классическая схема Пирса генерирует синусоидальный сигнал

Но также есть видоизмененная схема Пирса для прямоугольного сигнала

А вот и она:

Номиналы некоторых радиоэлементов можно менять в достаточно широком диапазоне. Например, конденсаторы С1 и С2 могут быть в диапазоне от 10 и до 100 пФ. Тут правило такое: чем меньше частота кварца, тем меньше должна быть емкость конденсатора. Для часовых кварцев конденсаторы можно поставить номиналом в 15-18 пФ. Если кварц с частотой от 1 до 10 МегаГерц, то можно поставить 22-56 пФ. Если не хотите заморачиваться, то просто поставьте конденсаторы емкостью в 22 пФ, точно уж не прогадаете.

Также небольшая фишка на заметку: меняя значение конденсатора С1 можно настраивать частоту резонанса в очень тонких пределах.

Резистор R1 можно менять от 1 и до 20 МегаОм, а R2 от нуля и до 100 КилоОм. Тут тоже есть правило: чем меньше частота кварца, тем больше значение этих резисторов и наоборот.

Максимальная частота кварца, которую можно вставить в схему, зависит от быстродействия инвертора КМОП. Я взял микросхему 74HC04. Она не слишком быстродействующая. Состоит она из шести инверторов, но использовать буду только один:

Вот ее распиновка:

Подключив к этой схеме часовой кварц, осцил выдал вот такую осциллограмму:

Кст

ГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

   В один прекрасный день мне понадобился срочно генератор прямоугольных импульсов со следующими характеристиками:

— Питание: 5-12в


—
Частота: 5Гц-1кГц.

—
Амплитуда выходных импульсов не менее 10в

— Ток: около 100мА.

   За основу был взят мультивибратор, он реализован на трех логических элементах микросхемы 2И-НЕ. Принцип которого при желании можно прочитать в Википедии. Но генератор сам по себе дает инверсный сигнал, что подтолкнуло меня применить инвертор (это 4-й элемент). Теперь мультивибратор дает нам импульсы положительного тока. Однако у мультивибратора нет возможности регулирования скважности. Она у него автоматически выставляется 50%. И тут меня осенило поставить ждущий мультивибратор реализованный на двух таких же элементах (5,6), благодаря которому появилась возможность регулировать скважность. Принципиальная схема на рисунке: 

   Естественно, предел указанный в моих требованиях не критичен. Все зависит от параметров С4 и R3 – где резистором можно плавно изменять длительность импульса. Принцип работы так же можно прочитать в википедии. Далее: для высокой нагрузочной способности был установлен эммитерный повторитель на транзисторе VT-1. транзистор применен самый распостранненый типа КТ315. резисторов R6 служит для ограничения выходного тока и зашита от перегорания транзистора в случае КЗ .

   Микросхемы можно применять как ТТЛ , так и КМОП. В случае применения ТТЛ сопротивление R3 не более 2к. потому что: входное сопротивление этой серии приблизительно равно 2к. лично я использовал КМОП К561ЛА7 (она же CD4011) – два корпуса питание до 15в.

   Отличный вариант для использования как ЗГ для какого ни будь преобразователя. Для использования генератора среди ТТЛ – подходят К155ЛА3, К155ЛА8 у последней коллекторы открыты и на выхода нужно вешать резисторы номиналом 1к.

   При правильной сборке схемы, генератор заводится незамедлительно. Схема настолько проста, что ее может повторить даже малограмотный школьник, не вникая в принцип работы схемы. Удачи… Автор схемы: товарищ bvz.

   Форум по микросхемам

   Обсудить статью ГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Микросхема К155ЛА3, импортный аналог — микросхема SN7400,схема расположения элементов.

Микросхема К155ЛА3, как и ее импортный аналог SN7400(или просто -7400, без SN), содержат в себе четыре логических элемента (вентиля) 2И — НЕ. Микросхемы К155ЛА3 и 7400 являются аналогами с полным совпадением распиновки и очень близкими рабочими параметрами. Питание осуществляется через выводы 7(минус) и 14(плюс), стабилизированным напряжением от 4,75 до 5,25 вольт.

Микросхемы К155ЛА3 и 7400 созданы на базе ТТЛ, поэтому — напряжение 7 вольт является для них абсолютно максимальным. При превышении этого значения прибор очень быстро сгорает.
Схема расположения выходов и входов логических элементов (распиновка) К155ЛА3 выглядит вот, таким образом.

На рисунке ниже — электронная схема отдельного элемента 2И-НЕ микросхемы К155ЛА3.

Параметры К155ЛА3.

1 Номинальное напряжение питания 5 В
2 Выходное напряжение низкого уровня не более 0,4 В
3 Выходное напряжение высокого уровня не менее 2,4 В
4 Входной ток низкого уровня не более -1,6 мА
5 Входной ток высокого уровня не более 0,04 мА
6 Входной пробивной ток не более 1 мА
7 Ток короткого замыкания -18…-55 мА
8 Ток потребления при низком уровне выходного напряжения не более 22 мА
9 Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения не более 8 мА
10 Потребляемая статическая мощность на один логический элемент не более 19,7 мВт
11 Время задержки распространения при включении не более 15 нс
12 Время задержки распространения при выключении не более 22 нс

Схема гератора прямоугольных импульсов на К155ЛА3.

Очень легко собирается на К155ЛА3 генератор прямоугольных импульсов. Для этого можно использовать любые два ее элемента. Схема может выглядеть вот так.

Импульсы снимаются между 6 и 7(минус питания) выводами микросхемы.
Для этого генератора частоту(f) в герцах можно расчитать по формуле f= 1/2(R1 *C1). Значения подставляются в Омах и Фарадах.

На главную страницу
В начало

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».

Генераторы на цифровых микросхемах

радиоликбез

 

В этой статье приводятся описания генераторов на цифровых микросхемах ТТЛ-логики, таких как микросхемы серий К133, К155 и К555.

Схема одного из простейших генераторов с показана на рис. 1, а. Работа генератора, представлена на рис. 1, б.

 

Условимся, что на выходе «Выход 1» элемента D 1.1 высокий логический уровень. В это время на его входе «а» напряжение будет ниже порога переключения Uп (для микросхем серии К 155 это напряжение равно примерно 1,15 В), а на выходе элемента D1.2 «Выход 2» — низкий логический уровень.

По мере того как конденсатор С1 заряжается выходным током элемента D1.1, протекающим через резистор R2 (диод V2 в это время закрыт), напряжение в точке «в» несколько повышается, а в точке «б» уменьшается. Как только напряжение на входе элемента D1.2 станет равным напряжению Uп, этот элемент изменит свое состояние и на его выходе «г» станет высокий логический уровень.

Cкачок напряжения (с логического 0 на логическую 1) через конденсатор С2 поступит на вход элемента D1.1 и переключит его в состояние с низким логическим уровнем на выходе. Конденсатор С2 начнет заряжаться с выхода элемента D1.2. Конденсатор же С1 выходным током элемента D1.1 через диод V2 будет разряжаться. Как только напряжение на входе элемента D1.1 уменьшится до порога переключения, устройство примет исходное состояние, и цикл повторится.

Длительность импульсов на каждом из выходов устройства определяется емкостью конденсатора.

Рис. 1 Схема простого генератора с перекрестной обратной связью (а)
и диаграммы его работы (б) при R1 = R2 и С1 = С2

Для устойчивой работы мультивибратора необходимо, чтобы разрядка конденсаторов проходила быстрее их зарядки. Это достигается включением диодов V1, V2. При сопротивлении резисторов, равном 1,8 кОм, и изменении емкости конденсаторов (С1 = С2) от 100 пФ до 0,1 мкФ частота колебаний мультивибратора изменяется от 300 Гц до 2 МГц. Подбирая резисторы, надо иметь в виду, что при отсутствии колебаний они должны обеспечить уровень логической 1 на выходе элементов D1.1 и D1.2 (при напряжении на входах логического элемента, равном нулю, входной ток составляет примерно 1 мА). Однако если сопротивление резисторов небольшое, то происходит значительный перекос вершины генерируемых импульсов. Исходя, из этого, в мультивибраторе на ТТЛ элементах используют резисторы сопротивлением от 100 Ом до 1,8 кОм (хотя в большинстве случаев генератор устойчиво работает и при сопротивлениях до 4 кОм)

При равенстве емкостей конденсаторов скважность выходных импульсов равна 2. Подбором соотношения Сl/С2 при сопротивлнии резисторов Rl и R2 по 1.8 кОм можно получить устойчивую генерацию при скважности до 10 (при сопротивлении резисторов по 4 кОм-до 20).

Входы «Упр.» служат для управления работой мультивибратора: генерация не возникает при напряжении на них меньше порога переключения Uп (от 0 до 1,15 В). Если управлять работой генератора не нужно, то входы «Упр.» желательно соединить через резистор сопротивлением 1 кОм с плюсовым выводом источника питания (или их подключить параллельно используемому входу логического элемента, но в этом случае несколько возрастает входной ток).

Для улучшения формы импульсов и устранения влияния нагрузки мультивибратора к каждому выходу следует подключить дополнительный инвертор,D1.3, D1.4.

В подобном устройстве при включении питания оба логических элемента могут оказаться в закрытом состоянии (на выходах — логическая 1), и колебания не возникнут. Чтобы этого не произошло, вводят также дополнительный инвертор.

Частоту генератора на цифровых микросхемах, можно регулировать не только изменением емкости и сопротивления времязадающих цепочки, но и изменением напряжения, подаваемого на вход логических элементов. В таком генераторе (рис. 2) чем больше (по абсолютной величине) управляющее напряжение, тем больше частота генерации. При изменении управляющего напряжения от 0 до —5 В частота изменяется по закону, близкому к линейному. При использовании конденсаторов С1 и С2 емкостью по 1000 пФ диапазон регулировки частоты составляет 120—750 кГц, а при емкости по 0,1 мкФ — от 1 до 8 кГц.

Рис.2 Схема генератора, управляемого напряжением

Широкое распространение на практике получил простой генератор (рис. 3, а)  ,  частота выходных импульсов которого определяется процессами перезарядки лишь одного конденсатора. Принцип его работы пояснен эрарами напряжений (рис. 3, б). Генератор вырабатывает импульсы в широком диапазоне частот — от единиц герц до нескольких мегагерц. Зависимость частоты f (в кГц) от емкости конденсатора С1 (в пФ) выражается приближенной формулой    f  =3*10⁵ / С₁. При уменьшении напряжения питания частота генерируемых импульсов уменьшается примерно на 20% на каждые 0,5 В), а при увеличении температуры окружающей среды — увеличивается (примерно вдвое при увеличении температуры на 100° С).

Рис.3 схема (а) и диаграмма напряжений (б)

В генераторе, собранном по схеме рис. 3, а, логические элементы имеют открытый коллектор. Скважность импульсного выходного напряжения практически равна двум.

В генераторе по схеме рис. 4 длительность импульсов можно регулировать резистором R2 (скважность изменяется от 1,5 до 3), а частоту—резистором R1. Например, при использовании конденсатора С1 емкостью 0,1 мкФ при отсутствии резистора R2 и изменении сопротивления резистора R1 от максимального значения до нуля частота генерируемых импульсов изменяется от 8 до 125 кГц. Для получения другого диапазона частот необходимо изменять номинал конденсатора С1.

Рис.4 Генератор с регулировкой частоты и скважности импульсов

Логические микросхемы позволяют собрать генератор без каких-либо других радиодеталей (конденсаторов, резисторов и т. п.). Принцип работы такого генератора основан на задержке переключения логических элементов.

Принципиальная схема одного из таких генераторов приведена на рис. 5, а. При подаче на управляющий вход логического 0 на выходе элемента D1.1 будет логическая 1 (на рис. 5, б время включения и выключения логических элементов принято одинаковым). При подаче на управляющий вход логической 1 все элементы поочередно изменяют свое состояние. Третий элемент (D1.3) переключится через промежуток времени, равный nt_зд, где n — число логических элементов, а t_зд — среднее время задержки переключения одного элемента, равное полусумме времен задержки включения и выключения. Скачок напряжения с выхода генератора через цепь обратной связи поступает на вход элемента D1.1 и переключает его в первоначальное состояние. Вслед за ним возвращаются в исходное состояние и другие элементы.

Дальше процесс многократно повторяется. Таким образом, устройство будет генерировать высокочастотные импульсы с периодом, равным 2nt_зд. Число элементов в генераторе должно быть нечетным (больше единицы).

Рис.5 Схема (а) и диаграмма работы генератора(б)

Для микросхем серии К155 среднее время задержки составляет около 20 нс. Следовательно, генератор, собранный по схеме рис. 5 а, будет вырабатывать импульсы с частотой следования около 8 МГц. Если генератор сразу не заработает, необходимо несколько уменьшить напряжение питания. Для уменьшения частоты следует увеличить число логических элементов.

В рассмотренных здесь примерах входы «Упр.» служат для управления работой генератора.
Мультивибратор, схема которого изображена на рис. 6, а, в зависимости от периода входного сигнала работает или в ждущем или в автоколебательном синхронизируемом режиме. Запуск мультивибратора осуществляется низким логическим уровнем или замыканием, например кнопкой, управляющей цепи с общим проводом.

Рис. 6. Схема (а) и диаграмма напряжений (б) генератора, работающего в зависимости от
длительности управляющих импульсов или в ждущем (верхние диаграммы), или в
автоколебательном синхронизируемом (нижние диаграммы) режимах

Элементы D1.2 и D1.3 образуют RS-триггер, служащий электронным ключом — при отсутствии входного сигнала (что соответствует подаче на вход «Упр.» логической 1), он блокирует работу устройства. Если на управляющий вход подать логический 0, то триггер изменяет свое состояние. Элемент D1.2 при этом начинает работать как инвертор, образующий с элементами D1.1 и D1.4 импульсный генератор с автоматическим запуском. Если длительность отрицательного управляющего импульса Ти больше, чем постоянная времени цепи R1C1*3, то генерируются, по крайней мере, два выходных импульса с периодом, примерно равным 3R1C1 Причем начало первого из них совпадает с фронтом отрицательного входного импульса, а последний импульс независимо от момента окончания разрешающего сигнала имеет такую же длительность, что и предыдущие (равную R1 * C1).

При длительности управляющего импульса Ти меньшей, чем 3*R1C1 устройство генерирует импульс (Длительность которого равна R1C1) на каждый отрицательный управляющий импульс.

Сопротивление резистора R1 может быть в пределах 330 Ом—1,5 кОм, а емкость конденсатора С1 должна быть не меньше 50 пФ. Например, при сопротивлении резистора R = 1 кОм и емкости конденсатора С1 =100 мкФ генерируется импульс длительностью 100 мс или последовательность этих импульсов (в зависимости от периода входного сигнала).

Рис. 7. Схема генератора, в котором длительность последнего генерируемого
импульса не зависит от момента окончания управляющего сигнала

Генератор по схеме, приведенной на рис. 7, формирующий на выходе целое число периодов импульсов, также запускается фронтом отрицательного управляющего импульса. Элементы D1.2 и D1.3 образуют RC-генератор прямоугольных импульсов, частоту следования которых от 4 до 25 кГц можно регулировать переменным резистором R2. При поступлении логического 0 на вход элемента D1.1 с его выхода на все остальные элементы подается разрешающий сигнал — логическая 1. Поэтому перепад напряжения на выходе устройства формируется одновременно (не считая времени задержек переключения элементов) с фронтом отрицательного импульса на управляющем входе элемента D1.1. Даже если этот сигнал прекращается (т. е. на вход «Упр.» подается логическая 1) при низком логическом уровне на выходе генератора, то, благодаря цепи обратной связи, на выходе элемента D1.1 сохраняется логическая 1, и устройство генерирует последний импульс полной длительности. Поэтому период всегда будет равен предыдущему.

Обычно во времязадающйе цепи мультивибраторов включают конденсаторы большой емкости и резисторы малых сопротивлений, что ограничивает диапазон плавной регулировки частоты следования импульсов. В генераторе, схема которого изображена на рис. 8. а, подобный недостаток устранен включением на вход микросхемы транзисторного ключа с малыми входным током и порогом переключения. Частота такого мультивибратора может изменяться в 200 раз(!). Генерация происходит при подаче на вход «Упр.» логической 1.

Рис. 8. Схема (а) и диаграммы напряжений (б) генератора, частоту которого
переменным резистором можно изменять в 200 раз

Рассмотрим процесс генерации, начиная с момента начала зарядки конденсатора С1 (см. рис. 8, б). В этот момент транзистор V1 открыт и напряжение на его коллекторе близко к нулю. На другом входе элемента D1.1 — логическая 1, на выходе элемента D1.2 — логический 0. Конденсатор С1 заряжается выходным током элемента D1.1 через резистор R1 и параллельно соединенные входное сопротивление транзистора V1 и резисторы R2, R3. По мере зарядки конденсатора C1 напряжение на нем экспоненциально возрастает, а ток через него уменьшается по такому же закону. Коллекторный ток транзистора V1 при этом также уменьшается, и когда он станет равным входному току переключения элемента D1.1, на выходе этого элемента будет логический 0, который переключит элемент D1.2. Отрицательный перепад напряжения в точке а, закрывающий в этот момент транзистор, образуется за счет прохождения фронта импульса с выхода элемента D1.1 через конденсатор С1.

Дальше происходит разряд конденсатора через резисторы Rl — R3 выходным током логических элементов. Когда напряжение в точке а станет достаточным для открывания транзистора, то он откроется. При этом изменится состояние элемента D1.1, начнется зарядка конденсатора С1, и цикл повторится.

Рис. 9. Схема (а) и диаграммы напряжении (б) генератора с полевым транзистором

Время зарядки и время разрядки конденсатора, определяющие период и длительность выходных импульсов, при статическом коэффициенте передачи тока транзистора около 100 определяют по приближенным формулам t3 ≈ 3,5*10^-3 C 1, tp ≈ 6*10^-7 (R 2 + R 3)C 1 (емкость выражена в пикофарадах, сопротивление в омах, время в микросекундах).

При использовании элементов, указанных на принципиальной схеме, и суммарного сопротивления резисторов R2 и R3 20 кОм время зарядки составляет около 5,7 мкс, а время разрядки — около 18 мкс. Резистор R1 позволяет улучшить форму фронта импульсов. (В принципе, этого резистора может и не быть.)

Мультивибратор способен генерировать импульсы как с малой (меньше 2), так и с большой (больше 100) скважностью. При изменении емкости конденсатора С1 от 20 пФ до 10 мкФ частота выходных колебаний изменяется от 3 МГц до долей герца.

Частоту генератора, собранного по схеме, приведенной на рис, 9, а, можно изменять в 50 тысяч раз. Это достигнуто применением полевого транзистора. При относительно небольших емкостях конденсатора возможно получение ультранизких частот. Например, при максимальных значениях, указанных на схеме элементов, частота выходных импульсов генератора равна 0,5 Гц.

Принцип работы устройства иллюстрирует рис. 9, б. В моменты времени, когда элемент D1.3 переходит в состояние с логической 1 на выходе, отрицательный перепад напряжения с выхода элемента D1.2 проходит через конденсатор С1 и в точке а образуется отрицательное напряжение. Затем конденсатор начинает перезаряжаться через резистор R1 выходным током элементов D1.2 и D1.3 (входным током полевого транзистора можно пренебречь). Изменение напряжения на затворе приводит к соответствующему изменению напряжения в точке ,б. Й когда это напряжение достигает порога переключения элемента D1.1, он изменяет свое состояние и тем самым переключает остальные логические элементы генератора.

Рис. 10. Схема генератора с кварцевой стабилизацией частоты

В периоды времени, когда на выходе устройства логический 0, конденсатор С1 разряжается до момента, когда напряжение в точке (б) уменьшится до порога переключения элемента D1.1, что вызывает последовательное переключение логических элементов (возврат их в исходное состояние).

Длительность выходных импульсов регулируют резистором R2. Резистор a служит для ограничения тока через транзистор. Частоту слеледования выходных импульсов можно опрееить по формуле f=1/ 2*R1*C1.В частности, если емкость конденсатора С1= 0,01 мкФ и сопротивление резистора R1 — 1 МОм частота импульсов равна 50 Гц; при емкости 150 пФ и сопротивлении 120 кОм — 22,5 кГц. Верхняя граница частоты генератора около 10 МГц. Для плавной регулировки частоты целесообразно, чтобы переменный резистор R1 был многооборотным.

Как уже указывалось выше, частота колебаний генераторов на микросхемах при изменении напряжения Питания и температуры окружающей среды изменяется довольно значительно. Если необходима высокая стабильность частоты, в генераторы вводят кварцевые резонаторы. Примером может служить генератор, собранный по схеме рис. 10. Он генерирует импульсы в диапазоне частот 0,1—2 МГц (в зависимости от используемого резонатора В1). При соответствующем кварце возможна генерация импульсов частотой от 1 до 10 МГц. В этом случае конденсатор С1 надо исключить, емкость конденсатора С2 должна быть 0,01 мкФ, а сопротивления резисторов по 470 Ом. Скважность генерируемых импульсов около 2.

В таком устройстве резисторы R1 и R2 обеспечивают устойчивый режим генерации, а элемент D1.3 выполняет функцию буферного каскада. Конденсатор С2 осуществляет развязку по постоянному току. Конденсатор С1 предотвращает высокочастотные колебания на фронтах и спадах импульсов, обусловленные высшими гармониками.

С. Минделевич

Смотрите также: Генератор-пробник на К155ЛА3

К155ЛА3

Цифровая интегральная микросхема ТТЛ логики, производства советских времен. Широко применялась в бытовой аппаратуре. Часто использовалась радиолюбителями при создании различных устройств на основе цифровых микросхем.

Содержит 4 логических элемента (вентиля) 2И-НЕ, в корпусе DIP-14

Микросхема К155ЛА3 имеет тип корпуса — 201.14-1 — пластиковый, с массой не более 1г. А для КМ155ЛА3 тип корпуса 201.14-8 — металлокерамический, с массой не более 2г., соответственно имеет расширенные температурные характеристики. Внутри содержится 56 элементов

Нумерация ног начинается от ключа на корпусе против часовой стрелки.

 

	Цоколевка К155ЛА3	Корпус К155ЛА3	Маркировка К155ЛА3
Распиновка К155ЛА3

 

Аналоги К155ЛА3 — SN7400N, SN7400J (полностью совпадают по цоколевке и характеристикам)

Параметры К155ЛА3:

Наименование параметра	Значение
Напряжение питания	5В+-5%
Максимальное напряжение лог. «0»	<0.4В
минимальное напряжение лог «1»	>2.4В
Ток потребеления при лог. «0» и Uпит=5В	<22mA
Ток потребеления при лог. «1» и Uпит=5В	<8mA
Входной ток низкого уровня	<1,6 mA
Входной ток высокого уровня	<0,04 mA
Входной пробивной ток	<1 mA
Ток КЗ	18-55 mA
Потребляемая мощность одного элемента	<19,7mВт
Время задержки распространения сигнала при включении	<15нс
Время задержки распространения сигнала при выключении	<22нС

 

Таблица истинности К155ЛА3:

Вход А	Вход В	Выход Q
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Схема одного элемента микросхемы:

Анекдот:

Предложила мужу поиграть в ролевую игру «Девочка по вызову».
Он внимательно посмотрел на меня и спросил: «Деньги нужны, что ли?»

Микросхемы.

Микросхемы ТТЛ (74…).

На рисунке показана схема самого распространенного логического элемента — основы микросхем серии К155 и ее зарубежного аналога — серии 74. Эти серии принято называть стандартными (СТТЛ). Логический элемент микросхем серии К155 имеет среднее быстродействие t_{зд,р,ср.}= 13 нс. и среднее значение тока потребления I_пот = 1,5…2 мА. Таким образом, энергия, затрачиваемая этим элементом на перенос одного бита информации, примерно 100 пДж.

Для обеспечения выходного напряжения высокого уровня U¹_вых. 2,5 В в схему на рисунке потребовалось добавить диод сдвига уровня VD4, падение напряжения на котором равно 0,7 В. Таким способом была реализована совместимость различных серий ТТЛ по логическим уровням. Микросхемы на основе инвертора, показанного на рисунке (серии К155, К555, К1533, К1531, К134, К131, К531), имеют очень большую номенклатуру и широко применяются.

Динамические параметры микросхем ТТЛ серии

ТТЛ серия		Параметр			Нагрузка
Российские	Зарубежные	Pпот. мВт.	tзд.р. нс	Эпот. пДж.	Cн. пФ.	Rн. кОм.
К155 КМ155	74	10	9	90	15	0,4
К134	74L	1	33	33	50	4
К131	74H	22	6	132	25	0,28
К555	74LS	2	9,5	19	15	2
К531	74S	19	3	57	15	0,28
К1533	74ALS	1,2	4	4,8	15	2
К1531	74F	4	3	12	15	0,28

При совместном использовании микросхем ТТЛ высокоскоростных, стандартных и микромощных следует учитывать, что микросхемы серии К531 дают увеличенный уровень помех по шинам питания из-за больших по силе и коротких по времени импульсов сквозного тока короткого замыкания выходных транзисторов логических элементов. При совместном применении микросхем серий К155 и К555 помехи невелики.

Взаимная нагрузочная способность логических элементов ТТЛ разных серий

Нагружаемый выход	Число входов-нагрузок из серий
	К555 (74LS)	К155 (74)	К531 (74S)
К155, КM155, (74)	40	10	8
К155, КM155, (74), буферная	60	30	24
К555 (74LS)	20	5	4
К555 (74LS), буферная	60	15	12
К531 (74S)	50	12	10
К531 (74S), буферная	150	37	30

Выходы однокристальных, т. е. расположенных в одном корпусе, логических элементов ТТЛ, можно соединять вместе. При этом надо учитывать, что импульсная помеха от сквозного тока по проводу питания пропорционально возрастет. Реально на печатной плате остаются неиспользованные входы и даже микросхемы (часто их специально «закладывают про запас») Такие входы логического элемента можно соединять вместе, при этом ток I^o_вх. не увеличивается. Как правило, микросхемы ТТЛ с логическими функциями И, ИЛИ потребляют от источников питании меньшие токи, если на всех входах присутствуют напряжения низкого уровня. Из-за этого входы таких неиспользуемых элементов ТТЛ следует заземлять.

Статические параметры микросхем ТТЛ

Параметр	Условия измерения	К155			К555			К531			К1531
		Мин.	Тип.	Макс.	Мин.	Тип.	Макс.	Мин.	Тип.	Макс.	Мин.	Макс.
U1вх, В схема	U1вх или U0вх Присутствуют на всех входах	2			2			2			2
U0вх, В схема				0,8			0,8			0,8
U0вых, В схема	Uи.п.= 4,5 В			0,4		0,35	0,5			0,5		0,5
		I0вых= 16 мА			I0вых= 8 мА			I0вых= 20 мА
U1вых, В схема	Uи.п.= 4,5 В	2,4	3,5		2,7	3,4		2,7	3,4			2,7
		I1вых= -0,8 мА			I1вых= -0,4 мА			I1вых= -1 мА
I1вых, мкА с ОК схема	U1и.п.= 4,5 В, U1вых=5,5 В			250			100			250
I1вых, мкА Состояние Z схема	U1и.п.= 5,5 В, U1вых= 2,4 В на входе разрешения Е1 Uвх= 2 В			40			20			50
I0вых, мкА Состояние Z схема	U1и.п.= 5,5 В, Uвых= 0,4 В, Uвх= 2 В			-40			-20			-50
I1вх, мкА схема	U1и.п.= 5,5 В, U1вх= 2,7 В			40			20			50		20
I1вх, max, мА	U1и.п.= 5,5 В, U1вх= 10 В			1			0,1			1		0,1
I0вх, мА схема	U1и.п.= 5,5 В, U0вх= 0,4 В			-1,6			-0,4			-2,0		-0,6
Iк.з., мА	U1и.п.= 5,5 В, U0вых= 0 В	-18		-55			-100			-100	-60	-150

Принципиальные схемы генераторов на микросхеме К155ЛАЗ

На микросхемах серии K155ЛA3 можно собирать низкочастотные и высокочастотные генераторы небольших размеров, которые могут быть полезны при проверке, ремонте и налаживании различной радиоэлектронной аппаратуры. Рассмотрим принцип действия ВЧ генератора, собранного на трех инверторах (рис. 20.9). Конденсатор СІ обеспечивает положительную обратную связь между выходом второго и входом первого инвертора необходимую для возбуждения генератора. Резистор Rl обеспечивает необходимое смещение по постоянному току, а также позволяет осуществлять небольшую отрицательную обратную связь на частоте генератора. В результате преобладания положительной обратной связи над отрицательной на выходе генератора получается напряжение прямоугольной формы. Изменение частоты генератора в широких пределах производится подбором емкости СІ и сопротивления резистора Rl. Генерируемая частота равна fген = 1/(С1 * R1). С понижением питания эта частота уменьшается. По аналогичной схеме собирается и НЧ генератор подбором соответствующим образом СІ и Rl.

Рис. 20.9. Структурная схема генератора на логической микросхеме

Исходя из вышеизложенного, на рис. 20.10 представлена принципиальная схема универсального генератора, собранная на двух микросхемах типа K155ЛA3. Генератор позволяет получить три диапазона частот: 120…500 кГц (длинные волны), 400…1600 кГц (средние волны), 2,5…10 МГц (короткие волны) и фиксированную частоту 1000 Гц.

На микросхеме DD2 собран генератор низкой частоты, частота генерации которого составляет примерно 1000 Гц. В качестве буферного каскада между генератором и внешней нагрузкой используется инвертор DD2.4. Низкочастотный генератор включается выключателем SA2, о чем свидетельствует красное свечение светодиода VD1. Плавное изменение выходного сигнала генератора НЧ производится переменным резистором R10. Частота генерируемых колебаний устанавливается грубо подбором емкости конденсатора С4, а точно — подбором сопротивления резистора R3.

Рис. 20.10. Принципиальная схема генератора на микросхемах К155ЛАЗ

Детали

Генератор ВЧ собран на элементах DD1.1…DD1.3. В зависимости от подключаемых конденсаторов С1…СЗ генератор выдает колебания соответствующие КВ, СВ или ДВ. Переменным резистором R2 производится плавное изменение частоты высокочастотных колебаний в любом поддиапазоне выбранных частот. На входы инвертора 12 и 13 элемента DD1.4 подаются колебания ВЧ и НЧ. В результате чего на выходе 11 элемента DD1.4 получаются модулированные высокочастотные колебания. Плавное регулирование уровня промодулированных высокочастотных колебаний производится переменным резистором R6. С помощью делителя R7…R9 выходной сигнал можно изменить скачкообразно в 10 раз и 100 раз. Питается генератор от стабилизированного источника напряжением 5 В, при подключении которого загорается светодиод VD2 зеленого свечения.

В универсальном генераторе используются постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, переменные — СП-1. Конденсаторы С1…СЗ — КСО, С4 и С6 — К53-1, С5 — МБМ. Вместо указанной серии микросхем на схеме можно использовать микросхемы серии К133. Все детали генератора монтируют на печатной плате. Конструктивно генератор выполняется исходя из вкусов радиолюбителя.

Настройка

Настройку генератора при отсутствии ГСС производят по радиовещательному радиоприемнику, имеющему диапазоны волн: КВ, СВ и ДВ. С этой целью устанавливают приемник на обзорный КВ диапазон. Установив переключатель SA1 генератора в положение КВ, подают на антенный вход приемника сигнал. Вращая ручку настройки приемника пытаются найти сигнал генератора. На шкале приемника будет прослушиваться несколько сигналов, выбирают наиболее громкий. Это будет первая гармоника. Подбирая конденсатор С1, добиваются приема сигнала генератора на волне 30 м, что соответствует частоте 10 МГц. Затем устанавливают переключатель SA1 генератора в положение СВ, а приемник переключают на средневолновый диапазон. Подбирая конденсатор С2, добиваются прослушивания сигнала генератора на метке шкалы приемника соответствующей волне 180 м. Аналогично производят настройку генератора в диапазоне ДВ. Изменяют емкость конденсатора СЗ таким образом, чтобы сигнал генератора прослушивался на конце средневолнового диапазона приемника, отметка 600 м. Аналогичным способом производится градуировка шкалы переменного резистора R2. Для градуировки генератора, а также его проверки, должны быть включены оба выключатели SA2 и SA3.

Литература: В.М. Пестриков. Энциклопедия радиолюбителя.