Site Loader

Содержание

Схемы Часов — Паятель.Ру — Все электронные схемы

КАТЕГОРИИ СХЕМ

СПРАВОЧНИК

ИНТЕРЕСНЫЕ СХЕМЫ


Схема простых часов для автомобиля
 

Эти часы-будильник предназначены для установки в приборную панель автомобиля, и питаются от автомобильного аккумулятора. Однако, они с таким же успехом могут использоваться и дома. В этом случае просто отсутствует подсветка дисплея, а питание осуществляется от любого сетевого адаптера, дающего напряжение не ниже 6V.
Подробнее…

Схема питания часов от бортовой сети
 

Самый лучший вариант для автомобиля, — это часы с вакуумным люминесцентным индикатором типа ИВЛ.
Показания такого индикатора одинаково хорошо видны как днем, так и ночью, при этом отличная четкость и приятный сине-зеленый цвет. В радиотехнической литературе с 80-х и до недавнего времени, есть много описаний часов на таких индикаторах, выполненных на БИС К145ИК1901, КА1035ХЛ1, КР1016ВИ1.
Подробнее…

Схема реле времени
 

При помощи этого реле времени можно устанавливать различные выдержки включенного или выключенного состояния оборудования в диапазоне от 5 минут до 45 минут с шагом в 5 минут. Точность реле синхронизируется от электросети. Обеспечивается полное автоматическое выключение питания реле по завершению установленного времени, а так же, гальваническая развязка между осветительной сетью и схемой реле.
Подробнее…

Схема доработки кварцевого будильника
 

Очень популярны китайские кварцевые будильники, — стоят дешево, ходят точно.
Одно плохо, — пищалка противная. Впрочем, и его можно заставить петь, достаточно скрестить его с нашим УМС. Аккуратно вскрываете корпус будильника. Слева будет небольшая печатная плата.
Подробнее…

САМЫЕ ПОПУЛЯРНЫЕ СХЕМЫ

ТЕГИ


Принципиальные схемы часов на микросхемах серии к176. Электронные часы на интегральных микросхемах серии к176. Изменения в схеме

РЕАЛИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ЧАСОВ НА МИКРОСХЕМАХ СЕРИИ К176

9.

ПРОСТЕЙШИЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ЧАСОВ НА МИКРОСХЕМАХ СЕРИИ К176

Простейшие часы настольного или настенного типа. Структурная схе-ма представлена на рис. 30. Часы содержат генератор минутной последова-тельности импульсов, счетчики, дешифраторы и цифровые индикаторы минут » часов. Первоначальная установка времени производится подачей импульсов с частотой следования 2 Гц на вход счетчика десятков минут.

Установка «нуля» осуществляется подачей положительного перепада на делители генератора им-пульсов и на счетчик единиц минут. Таким образом, точная установка времени часов возможна каждые 10 мин. При достижении показаний, соответствующих 24 ч, счетчики единиц и десятков часов устанавливаются в нулевое состояние отдельной схемой.

Принципиальная схема часов представлена на рис. 31. Часы реализованы на пяти микросхемах. Генератор минутной последовательности импульсов вы-полнен на микросхеме К176ИЕ12. Задающий генератор использует кварцевый резонатор РК-72 с номинальной частотой 32768 Гц. Кроме минутной микросхема позволяет получить последовательности импульсов с частотами следования 1, 2, 1024 и 32768 Гц. В данных часах используются последовательности импуль-сов с частотами следования: 1/60 Гц (вывод

10) — для обеспечения работы счетчика единиц минут, 2 Гц (вывод 6) — для первоначальной установки вре-мени, 1 Гц (вывод 4) — для «мигающей» точки. При отсутствии микросхемы К176ИЕ12 или кварца на частоту 32768 Гц генератор может быть выполнен на: других микросхемах и кварце на другую частоту. Варианты таких генераторов рассмотрены в § 5.

Счетчики и дешифраторы единиц минут и единиц часов выполнены на мик-росхемах К176ИЕ4, обеспечивающих счет до десяти и преобразование двоич-ного кода в семиэлементный код цифрового индикатора. Счетчики и дешифра-торы десятков минут и десятков часов выполнены на микросхемах К175ИЕЗ, обеспечивающих счет до шести и дешифрирование двоичного кода в код цифро-вого индикатора. Для работы счетчиков микросхем К176ИЕЗ, К176ИЕ4 необхо-димо, чтобы на выводы 5, 6 и 7 подавался логический 0 (напряжение, близкое к 0 В) или эти выводы были соединены с общим проводом схемы. Выводы(вывод

2) и входы (вывод 4) счетчиков минут и часов соединяются последова-тельно.

Рис. 30. Структурная схема простейших часов настольного (настенного) типа


Рис. 31. Принципиальная схема простейших часов настольного (настенного) типа

Установка 0 делителей микросхемы К176ИЕ12 и микросхемы К176ИЕ4 счетчика единиц минут осуществляется подачей на входы 5 а 9 (для микросхе-мы К176ИЕ12) и на вход 5 (микросхемы К176ИЕ4) положительного напряже-ния 9 В кнопкой S 1 через резистор

R 3. Первоначальная установка времени ос-стальных счетчиков осуществляется подачей на вход 4 счетчика десятков ми-нут с помощью кнопки S 2 импульсов с частотой следования 2 Гц. Максималь-ное время установки времени не превышает 72 с.

Схема установки 0 счетчиков единиц и десятков часов при достижении зна-чения 24 выполнена на диодах VD 1 и VD 2 и резисторе R 4, реализующих ло-гическую операцию 2И. Установка в 0 счетчиков происходит тогда, когда на анодах обеих диодов появится положительное напряжение, что возможно толь-ко при появлении числа 24.

Для создания эффекта «мигающей точки» импульсы с частотой следования 1 Гц с вывода 4 микросхемы К176ИЕ12 подаются на точку индикатора единиц часов или на сегмент г дополнительного индикатора.

Для часов целесообразно использовать семиэлементные люминесцентные цифровые индикаторы ИВ-11, ИВ-12, ИВ-22. Такой индикатор представляет собой электронную лампу с оксидным катодом прямого накала, управляющей сеткой и анодом, выполненным в виде сегментов, образующих цифру. Стеклян-ный балон индикаторов ИВ-11, ИВ-12 цилиндрической, ИВ-22 — прямоугольной формы. Выводы электродов у ИВ-11 — гибкие, у ИВ-12 и ИВ-22 — в виде ко-ротких жестких штырей. Отсчет номеров ведется по часовой стрелке от укоро-ченного гибкого вывода или от увеличенного расстояния между штырями.

На сетку и на анод должно подаваться напряжение до 27 В. В данной схе-ме часов на анод и сетку подается напряжение +9 В, так как использование более высокого напряжения требует дополнительно 25 транзисторов для согласования выходов микросхем, рассчитанных на питание 9 В с напряжением 27 В, подаваемым на сегменты анодов цифровых индикаторов. Снижение на-пряжения, подаваемого на сетку и анод, уменьшает яркость свечения индика-торов, однако она остается на достаточном для большинства случаев приме-нения часов уровне.

Если указанных индикаторов нет, то можно использовать индикаторы типа ИВ-ЗА, ИВ-6, имеющие меньшие размеры цифр. Напряжение накала нити катода лампы ИВ-ЗА 0,85 В (потребляемый ток 55 мА) ИВ-6 и ИВ-22 — 1,2 В (ток 50 и 100 мА соответственно), у ИВ-11, ИВ-12 — 1,5 В (ток 80 — 100 мА). Один из выводов катода, соединенный с токопроводящим слоем (экраном), ре-комендуется соединять с общим проводом схемы.

Номера выводов наиболее распространенных цифровых люминесцентных ин-дикаторов и соответствующих им выводов микросхем приведены в табл. 1. Обозначение сегментов индикатора русскими и латинскими буквами показано на рис. 31.

Таблица

Индикатор,

микросхема

Сегменты анода индикатора

Сетка

Катсд

Общий

а

а

б

b

в

с

г

g

д

f

е

d

ж

е

Точка

ИВ-З, ИВ-6

2

4

1

3

5

10

6

11

9

7

8

ИВ- ilH

6

8

5

7

9

3

10

4

2

11

1

ИВ-12

8

10

7

9

1

6

5

4

2

3

ИВ-22

7

8

4

3

10

2

11

1

6

12

5

К176ИЕЗ, К176ИЕ4

9

8

10

1

13

11

12

7

К176ИЕ12

4

8

Питающее устройство обеспечивает работу часов от сети переменного тока 220 В. Оно создает напряжение +9 В для питания микросхем и сеток ламп, а также переменное напряжение 0,85 — 1,5 В для накала катода и ламп индика-торов.

Питающее устройство содержит понижающий трансформатор с двумя вы-ходными обмотками, выпрямитель и фильтрующий конденсатор. Трансформатор и выпрямитель использован от питающего устройства ПМ-1, предназначенно-го для детских электрофицированных игрушек. Дополнительно устанавливается конденсатор С4 и наматывается обмотка для питания накальных цепей като-дов ламп. При напряжении накала катода 0,85 В необходимо намотать 17 вит-ков, при напряжении 1,2 В — 24 витка, при напряжении 1,5 В — 30 витков про-водом ПЭВ-0,31. Один из выводов соединяется с общим проводом (- 9 В), второй — с катодами ламп. Последовательное включение катодов ламп не ре-комендуется.

Конденсатор С4 емкостью 500 мкФ кроме уменьшения пульсаций питающе-го напряжения позволяет обеспечить работу счетчиков часов (сохранение вре-мени) примерно в течение 1 мин при выключении сети, например, при перено-се часов из одной комнаты в другую. Если возможно более длительное выклю-чение напряжения сети, то параллельно конденсатору следует включить батарейку «Крона» или аккумулятор типа 7Д-0Д с номинальным напряжение». 7,5 — 9 В.

Конструктивно часы выполнены в виде двух блоков: основного и питаю-щего. Основной блок имеет размеры 115X65X50 мм, питающее устройстве» 80X40X50 мм. Основной блок установлен на подставке от письменного при-бора.

Электронный секундомер может быть собран по схеме часов, приведенной на рис. 30. Отличие заключается лишь в том, что генератор выдает секундную последовательность импульсов, а также в схеме установки 0. Секундомер мо-жет иметь любое число разрядов, но в большинстве применений достаточно до 10 мин, что обеспечивается тремя счетчиками и тремя индикаторами.

Принципиальная схема секундомера приведена на рис. 32. Генератор се-кундной последовательности импульсов выполнен на интегральной микросхеме ИМС1 К176ИЕ5 и кварце на частоту 32768 Гц. Импульсы с периодом следова-ния 1 с подаются через переключатель SI в положении «Пуск» на вход 4 микросхемы ИМС2, которая обеспечивает счет импульсов до десяти и индика-цию единиц секунд. Далее производится счет и индикация десятков секунд и единиц секунд и единиц минут (микросхемы ИМСЗ, ИМС4). В положении «Стоп» поступление секундных импульсов на вход ИМС2 прекращается и на индика-торах отображается число секунд и минут, прошедших с момента пуска се-кундомера.

При повторной установке переключателя в положение «Пуск» контактами S 2 производится автоматическая установка нуля всех счетчиков схемы секун-домера. Для этого на входы установки нуля (вывод 3 микросхемы К176ИЕ5 и выводы 5 микросхем К176ИЕЗ, К176ИЕ4) подается импульс сброса, сфор-мированный цепочкой R 3, С4, R 4. Затем начинается счет секунд. В качестве пе-реключателей S 1 и S 2 может быть использован сдвоенный тумблер МТДЗ, сдвоенный кнопочный переключатель ПДМ-2-1 или любая кнопка с двумя па-рами контактов на замыкание.

Автомобильные часы могут быть выполнены по аналогичной схеме и будут отличаться лишь типом цифровых индикаторов и питающим устройством. Прин-ципиальная схема автомобильных часов приведена на рис. 33.

В простейших автомобильных часах целесообразно применять цифровые индикаторы ИВ-6. Для повышения яркости свечения индикаторов в данной схеме используется все напряжение, создаваемое генератором автомобиля при работающем двигателе (13,2 — 14,2 В), а питание микросхем осуществляется через стабилизатор, обеспечивающий напряжение 9 В. Это потребовало разде-ления цепей питания микросхем и индикаторов, причем общий провод микро-схем не должен соединяться с «массой» автомобиля. Кроме этого, для лучшей различимости цифр желательно часы размещать в глубине приборного щитка автомобиля, чтобы исключить внешнее прямое освещение индикаторов.


Рис. 32. Принципиальная схема электронного секундомера


Рис. 33. Принципиальная схема автомобильных часов

В данной схеме питание цепей накала катодов ламп осуществляется от по-стоянного напряжения бортовой сети автомобиля. Напряжение 1,2 В получа-ется с помощью гасящего резистора сопротивлением 60 Ом. Питание сеток ламп осуществляется параллельно через резистор R 8. Напряжение 9 В для пи-тания микросхем создается за счет стабилизатора напряжения VD 3, R 5, при-чем общий провод микросхем соединяется с катодом стабилитрона. Остальные элементы (генератор минутных импульсов, установка нуля, установка времени, установка нуля при 24 ч) аналогичны элементам, установленным в часах, при-веденных на рис. 31.

Конструктивно часы выполнены на плате из фольгированного гетинакса размером 90X50 мм. Цифровые индикаторы установлены перпендикулярно пла-те. Лампы закрывают плотной черной бумагой с отверстием размером 20Х Х60 мм, чтобы видны были только индицируемые цифры часов. Затем часы ус-танавливают в щиток автомобиля. В нижней части щитка крепят отдельно кноп-ки SJ и S 2, а также тумблер включения индикации S3. Так как при выклю-ченной индикации часы потребляют менее 1 мА, то при регулярной эксплуата-ции автомобиля (например, летом) целесообразно часы не отключать полно-стью, а только выключить индикацию. В этом случае время будет сохраняться.

Принципиальная схема самодельных часов на микросхемах К176ИЕ18, К176ИЕ13 и люминесцентных индикаторах ИВ-11. Простая и красивая самоделка для дома. Приведена схема часов, чертежи печатных плат, а также фото готового устройства в собранном и разобранном виде.

Предлагаю для обзора и возможно повторения данную конструкцию часов на советских люминесцентных индикаторах ИВ-11. Схема (приведена на рисунке 1) довольна проста и при правильной сборке начинает работать сразу же после включения.

Принципиальная схема

В основе электронных часов лежит микросхема К176ИЕ18, которая представляет собой специализированный двоичный счётчик с генератором и мультиплексором. Также в состав микросхемы К176ИЕ18 входит генератор (выводы 12 и 13), который рассчитан на работу с внешним кварцевым резонатором частотой 32 768 Гц, еще микросхема содержит два делителя частоты с коэффициентами деления 215=32768 и 60.

Микросхема К176ИЕ18 содержит специальный формирователь звукового сигнала. При подаче на вход вывод 9 импульса положительной полярности с выхода микросхемы К176ИЕ13 на выводе 7 К176ИЕ18 появляются пачки отрицательных импульсов с частотой заполнения 2048 Гц и скважностью 2.

Рис. 1. Принципальная схема самоедльных часов на люминесцентных индикаторах ИВ-11.

Длительность пачек — 0,5 секунд, период заполнения — 1 секунда. Выход звукового сигнала (вывод 7) выполнен с «открытым» стоком и позволяет подключать излучатели сопротивлением более 50 Ом без эмиттерных повторителей.

За основу мною была взята принципиальная схема электронных часов с сайта «radio-hobby.org/modules/news/article.php?storyid=1480». При сборке были обнаружены значительные ошибки автора данной статьи в печатной плате и нумерации некоторых выводов.

При нанесении рисунка проводников требуется делать перевертыш печатки по горизонтали в зеркальном варианте — еще один минус. Исходя из всего этого исправил все ошибки в разводке печатки и перевел сразу в зеркальном отражении. На рисунке 2 представлена печатная плата автора с неправильной разводкой.

Рис. 2. Оригинальная печатная плата, содержащая ошибки.

На рисунках 3 и 4 приведена моя версия печатной платы, она исправленная и зеркальная, вид со стороны дорожек.

Рис. 3. Печатная плата для схемы часов на ИВ-11, часть 1.

Рис. 4. Печатная плата для схемы часов на ИВ-11, часть 2.

Изменения в схеме

Теперь скажу несколько слов по схеме, при сборке и экспериментировании со схемой столкнулся с теми же проблемами, что и люди которые оставили комментарии к статье на сайте автора. А именно:

  • Нагрев стабилитронов;
  • Сильный нагрев транзисторов в преобразователе;
  • Нагрев гасящих конденсаторов;
  • Проблема по накалу.

в конечном итоге гасящие конденсаторы были составлены на общую емкость 0,95 мкФ — два конденсатора 0,47х400в и один 0,01х400в. Резистор R18 заменен от указного номинала на схеме на 470ком.

Рис. 5. Внешний вид основной платы в сборе.

Стабилитроны использовал — Д814В. Резистор R21 в базах преобразователя был заменен на 56 кОм. Трансформатор намотал на ферритовом кольце, которое извлек из старого соединительного кабеля монитора с системным блоком компьютера.

Рис. 6. Внешний вид основной платы и платы с индикаторами в сборе.

Вторичной обмотки намотано 21х21 виток провода диаметром 0,4мм, а первичная обмотка содержит 120 витков проводом 0,2мм. Вот впрочем все изменения в схеме, которые позволили устранить вышеперечисленные сложности в ее работе.

Транзисторы преобразователя греются достаточно сильно, примерно градусов на 60-65 по Цельсию, но работают без проблем. Изначально вместо транзисторов КТ3102 и КТ3107 пробовал ставить пару КТ817 и КТ814 — они также работают, чуть теплые, но как-то не устойчиво.

Рис. 7. Внешний вид готовых часов на люминесцентных индикаторах ИВ-11 и ИВ-6.

При включении запускался преобразователь через раз. Поэтому я не стал ничего переделывать и оставил все как есть. В качестве излучателя использовал попавшийся на глаза динамик от какого то сотового телефона, его и установил в часы. Звук от него не слишком громкий, но достаточный чтоб разбудить утром.

И последнее, что можно отнести к недостатку или к достоинству — так это вариант бестрансформаторного питания. Несомненно при наладке или каких других манипуляциях со схемой есть риск отхватить не хилый удар током, не говоря уже про более плачевные последствия.

При экспериментах и наладке пользовался понижающим трансформатором на 24 вольта переменки по вторичке. Подключал его сразу к диодному мосту.

Кнопок как у автора я не нашел, поэтому взял какие были под рукой, воткнул их в выточенные отверстия корпуса и все. Корпус изготовлен из прессованной фанеры, склеенной клеем ПВА и обклеенной декор-пленкой. Получилось вполне неплохо.

Итог проделанной работы: еще одни часы дома и исправленная рабочая версия для желающих повторить. Вместо индикаторов ИВ-11 можно ставить ИВ-3, ИВ-6, ИВ-22 и другие подобные. Все будут работать без проблем (с учетом цоколевки конечно).

Специализированная часовая микросхема К176ИЕ12. Эта микросхеме содержит в себе мультивибратор и два счетчика, при помощи которых можно получить набор стабильных импульсов, следующих с частотой 1 Гц (период — 1 секунда), 2 Гц, 1/60 Гц (период -1 минута) , 1024 Гц, а также четыре импульсных сигнала частотой 128 Гц, сдвинутых по фазе относительно друг друга на четверть периода. Типовая схема включения этой микросхемы показана на рисунке 2 (для простоты цепи питания не показаны, но плюс питания нужно подавать на 16-й вывод, а минус на 8-й).

Поскольку микросхема формирует все основные временные периоды для электронных часов, то чтобы обеспечить высокую точность, частота её задающего мультивибратора стабилизирована кварцевым резонатором Z1 на 32768 Гц. Это стандартный часовой резонатор, резонаторы на такую частоту применяются почти во всех электронных часах отечественного и зарубежного производства.

Подстроечные конденсаторы С2 и С3 могут отсутствовать, они нужны для очень точной установки хода часов. Обратите внимание на сопротивление резистора R1 — 22 Мегаома, вообще, сопротивление этого резистора может быть от 10 до 30 Мегаом (10-30 миллионов Ом)

С выхода мультивибратора, импульсы по внутренним цепям микросхемы поступают на её первый счетчик. Эпюры импульсов на его выходах показаны на рисунке 2 внизу. Видно, что на выходе S1 есть симметричные импульсы частотой 1 Гц, то есть период 1 секунда. Импульсы с этого выхода можно подать на вход счетчика секунд. Импульсы частотой 128 Гц служат для динамической индикации, но на этом занятии мы динамическую индикацию изучать не будем.

Второй счетчик микросхемы (верхний) имеет коэффициент деления 60, и он служит для получения импульсов частотой 1/60 Гц, то есть импульсов, следующих с периодом в 1 минуту. На вход этого счетчика (вывод 7) подают импульсы частотой 1 Гц (секундные), он их частоту делит на 60 и на его выходе получаются минутные импульсы.

Рис.3
Принципиальная схема электронных часов показана на рисунке 3. Микросхема D5 — это микросхема К176ИЕ12, она, в этих часах используется только как источник секундных и минутных импульсов. Часы построены по упрощенной схеме — без индикации секунд, только минуты и часы. Роль индикатора секунд выполняют два светодиода VD3 и VD4, которые мигают с частотой 1 Гц.

Кнопочные переключатели S1 и S2 служат для установки времени, нажимаем на S1 и показания счетчика минут будут меняться с частотой 1 Гц, нажимаем S2 и так же быстро будут меняться показания счетчиков часов. Таким образом, этими кнопками можно настроить часы на текущее время.

Рассмотрим работу схемы. Секундные импульсы с вывода 4 D5 поступают на вход её счетчика с коэффициентом деления 60 через вывод 7. На выходе этого счетчика (вывод 10) получаются импульсы, следующие с периодом в одну минуту. Эти импульсы через контакты не нажатой кнопки S1 поступают на вход С счетчика — дешифратора D1 — К176ИЕ4 (смотри занятие №10), который считает до десяти.

Через каждые десять минут на выходе Р этого счетчика формируется полный импульс переноса. Таким образом получается, что импульсы на выходе Р D1 следуют с периодом в 10 минут. Эти импульсы поступают на вход счетчика D2 — К176ИЕЗ (смотри занятие №10), который считает только до 6-ти.

В результате оба счетчика D1 и D2 считают, вместе взятые, до 60, и импульсы на выходе Р счетчика D2 будут следовать с периодом в один час. А индикаторы Н1 и Н2, будут, соответственно, показывать единицы и десятки минут.

Таким образом, на выходе Р D2 (вывод 2 D2) у нас получаются импульсы, следующие с периодом в один час. Эти импульсы через контакты кнопки S2, которая находится в ненажатом состоянии, поступают на вход счетчика единиц часов, выполненного на микросхеме D3 — К176ИЕ4. С выхода Р D3 импульсы, с периодом в 10 часов поступают на счетчик десятков часов на микросхеме D4 — К176ИЕ3.

Эти оба счетчика, вместе, могли бы считать до 60-ти, но в сутках всего 24 часа, поэтому их общий счет ограничен до 24-х. Сделано это таким образом: как мы знаем, из занятия №10, микросхемы К176ИЕ4 имеют вывод 3, на котором появляется единица в тот момент, когда число импульсов, поступивших на вход С счетчика достигает четырех. Микросхема К176ИЕ3 (занятие №10) имеет такой же вывод 3, но единица на нем появляется в тот момент, когда на вход С этой микросхемы поступает второй импульс.

Получается, что для того чтобы ограничить счет до 24-х нужно подать логическую единицу на входы R всех счетчиков в тот самый момент, когда на выводах 3 обоих счетчиков D3 и D4 будут единицы. Для этого служит схема, собранная на двух диодах VD1 и VD2 и резисторе R5. Логический уровень на входа R счетчиков зависит от соотношения сопротивлений резистора R5 и диодов VD1 и VD2.

Когда, на выводе 3 хотя бы одного из счетчиков D3 и D4 присутствует ноль, хотя бы один из этих диодов открыт и он, как бы, замыкает на минус питания вход R, и по этому на входах R получается логический нуль. Но когда будут единицы на выводах 3 и счетчика D3 и счетчика D4, тогда оба диода будут закрыты, и напряжение от плюса источника питания через R5 поступит на входы R счетчиков и установит их в нулевое состояние.

Установка времени производится кнопками S1 и S2. При нажатии на S1 вход С счетчика D1 переключается с вывода 10 D5 на вывод 4 D5, и на вход D1 вместо минутных импульсов подаются секундные, в результате показания индикаторов минут будут меняться с периодом в одну секунду. Затем, когда таким образом будет установлены нужные показания минут S1 отпускают и часы работают как обычно.

Точно так же устанавливается текущее время часов при помощи S2. При нажатии на S2 вход С D3 переключается с выхода Р D2 на выход S1 D5 и вместо часовых импульсов на вход С D3 поступают секундные.

Для питания часов используется сетевой адаптер от игровой приставки, или другой источник напряжением 7-10В. Диод VD5 служит для защиты микросхем от неправильного подсоединения источника.

ЭЛЕКТРОНИКА В БЫТУ

ДОРАБОТКА

ЭЛЕКТРОННЫХ

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ «БОЯ»

НА МИКРОСХЕМАХ СЕРИИ К155

Описанное С.Юрченко в июльском номере «Радио» за 1989 г. устройство «боя» в часах «отбивает» число часов текущего времени круглые сутки, что создает некоторые неудобства в ночное время. Предлагаемая доработка устройства позволит избавиться от этого неудобства.

Принцип доработки основан на запрещении включения звукового сигнала с 1 часа ночи до 8 часов утра включительно делением суток на ночное и дневное время. Достигается это с помощью дополнительного узла (см. схему), состоящего из триггера DD5.1, элементов DD6.1, DD6.2 и устройства управления звуковым сигналом, собранного на элементах DD6.3 и DD6.4 (нумерация вновь вводимых деталей продолжает нумерацию на схемв рис.1 указанной статьи).

После нажатия на кнопку SB1 «Обнуление», а это довжцо быть (как указано в статье) в 13 часбв, триггер DD5.1 установится в единичное состояние и на выходе элемента DD6.2 появится сигнал высокого уровня, разрешающий при поступлении на вывод 10 элемента D06.3 тактовых импульсов во время очередного часа работу звукового сигнализатора (через элементы DD6.3 и DD6.4).

В 21 чад на выходе 8 (вывод 11 микросхемы К155ИЕ5) появится напряжение высокого уровня, которое сформирует на импульсном выходе триггера DD5. 1 сигнал 1, а на выходе элемента DD6.1-0, что, однако, не скажется на состоянии элемента DD6.2, и, значит, тактовые импульсы все еще будут проходить к звуко¬

вому сигнализатору. В час ночи, когда на том же выходе микросхемы DD1 снова появится напряжение низкого уровня, элемент DD6.1 переключится в единичное состояние, а состояние триггер» DD5.1 останется без изменений (он переключается только фронтом импульса). Весь этот процесс формирует на выходе элемента DD6.2 режим запрета, и с этого момента импульсы на звуковой сигнализатор не проходят.

Такое состояние устройства будет продолжаться до момента, пока в 9 часов утра на выходе 8 микросхемы DD1 не появится сигнал высокого уровня, который переключит триггер DD5.1 в единичное состояние и тем самым выведет все устройство из режима запрета. В 13 часов на том же выходе микросхемы DD1 снова появится сигнал низкого уровня и весь цикл работы устройства начнет повторяться.

Устройство «боя» часов с такой доработкой следует устанавливать в час дня, иначе режим запрета будет срабатывать в дневное время.

пос. Прибрежный

Самарской обл.

НЕЗНАЧАЩЕГО

ЮБеседин в заметке «Доработка часов» (см. «Радио», 1990, N*11. с.32, 33) рассказал о способе гашения незначащего нуля в разряде десятков часов в часах на микросхемах серии К176. При повторении предложенного способа яркость свечения цифр разряда десятков часов оказалась заметно слабее, чем знаков других разрядов. Объясняется это, видимо, тем, что на выходе микросхемы К176ИЕ13 код числа присутствует меньшее время, чем длительность импульса Т4 поэтому и сформированный импульс Т4 оказывается меньшей длительности.

BBS K155TMZ «, ВВ6 К155ЛАЗ

К точке соединения 86 и Выхода DOS 1

Л вы В. и BBSS

К Вы В. 15 ВВП ВВП

Для устранения этого явления предлагаю информацию о десятках часов снимать с выхода микросхемы DD3 (см. рис. 22 в статье С.Алексеева «Применение микросхем серии К176» в «Радио», 1984, N*5, с.36-40). В этой микросхеме есть триггеры -защелки, которые сохраняют информацию на время длительности импульсов Т1-Т4. А так как разряд десятков часов принимает численные значения 0, 1 или 2, то для анализа киформации достаточно использовать только один выход f. Элемент f индикатора горит при нуле и гаснет при «1» и «2».

Таким образом, участок схемы часов, относящийся к узлу гашения незначащего нуля, принимает вид, показанный на рис. 1, а. Такой вариант используют, если на вход S микросхемы К176ИД2 подан уровень 1. Если же на этот вход подают сигнал 0, то применяют вариант по схеме на рис. 1, б.

Микросхему К176ЛА7 можно заменить на К176ЛА8, К176ЛА9 или К176ЛП12. а К176ЛЕ5 на К176ЛЕ6, К176ЛЕ10, К176ЛП4 или К176ЛП11 с учетом, конечно, их цоколевки.

С.СКЛЯРОВ

г.Красноярск

ЗВУЧИТ ГРОМЧЕ

В подборке материалов «Усовершенствование электронных часов из набора «Старт», опубликованных в «Радио» №9за 1989 г., харьковчанин Г.Швпелев предложил вариант сигнального устройства на пьеэокерамическом звукоизлучателе типа ЗП-1. Но громкость звука такого сигнализатора оказалась не очень большой, что затрудняет использование его людьми с пониженным слухом или в шумных помещениях.

Этот недостаток удалось исправить введением в устройство еще одного резистора сопротивлением 1 МОм (на приведенной здесь схеме — R4). Такая простая доработка позволила значительно

Назначение

Плата предназначена для создания электронных часов, например в качестве основной платы для ретро-часов.

Основная плата электронных часов собран на известных и довольно популярных лет 30 назад микросхемах 176-й серии.

Плата довольно универсальна и позволяет перестановкой соответвующих джамперов и подключением дополнительных блоков (платы индикации, блока питания, резервной батареи\аккумулятора, пьезоизлучателя, блоков кнопок и переключателей) реализовать любую из известных схем, собираемых на данном комплекте микросхем.

Принципиальная схема

Конструкция

Схема собрана на плате из односторннего фольгированном стеклотекстолита, и имеет всего6 перемычек.

Назначение разъемов (джампера на рисунках обозначены черным прямоугольником):

J1 — может быть подключен переключатель яркости дисплея, при замыкании контактов 1-2 — яркость максимальна, при замыкании контактов 2-3 — яркость минимальна и блокируются установка будильника. Если переключатель яркости не требуется — устанавливается джампер в положение 1-2.

J2 — инверсия сигналов на выходе дешифратора.

J3, J4 — для подключения кнопок установки времени часов\будильника.
Например по такой схеме (наиболее часто используемая, требует 4 кнопки)

Кнопки: S1 — установка Минут, S2 — установка Часов. Установка происходит только при нажатых кнопка S3 (установка текщего времени) или S4 (установка будильника).

Если использование будильника не предполагается: S4 — не ставим. И в этом случае можно вообще обойтись двумя кнопками S1 и S2, заменив S3 джампером, а S4 оставив свободным.

Еще один вариант (трехкнопочный):

Кнопки: S1 — установка Минут, S2 — установка Часов. Установка будильника происходит только при нажатой кнопке S3.

X4 — используется для подключения сеток вакуумно-люминесцентного индикатора, при использовании светодиодных индикаторов, X4 соединяется джамперами с J5:

X1 — выход на пьезоизлучатель (сигнал будильника).

X2 — выход на разряды при использовании светодиодных семисегментных индикаторов. При использовании вакуумно-люминесцентного индикатора — не используется.

X3 — двоичный выход (может использоваться, например, в варинтах с газоразрядными индикаторами, в этом случае к этому разъему подключается двоично-десятичный дешифратор). При использованиии светодиодных семисегментных индикаторов или вакуумно-люминесцентного индикатора — не используется.

X5 — отключение индикации (Только при использовании индикаторов подключаемых к разъему X2, в остальных случаях — не используется).

X6 — для подключение кнопки «Коррекция». Кнопка «Коррекция» работает следующим образом: Если нажать эту кнопку и отпустить ее спустя 1с после шестого сигнала поверки времени, установится правильное показание счетчика минут. Порсле этого можно установить показания часов, при этом ход счетчика минут не нарушается. Если показания счетчика минут находятся в пределах 00-39, то показания часов после отпускания кнопки не изменятся, если показания счетчика минут находятся. в пределах 40-59, то после отпускания кнопки счетчик часов увелияится на 1. Таким образом, для коррекции ходя часов независимо от того, опаздывали часы или спешили, достаточно нажать кнопку «Коррекция» и отпустить ее спустя 1с после шестого сигнала поверки времени.

X7 — выход на сегменты индикатора. (При использовании микросхемы К176ИД3, если используется микросхема К176ИД2 или используются мощные светодоидные индикаторы, то с рахъема X7 сигнал должен идти сначала на транзисторные ключи, управляющие сегментами индикатора).

X8 — разъем питания, для нормально работы микросхем требуется 6-10 вольт постоянного напряжения.

Пример работы

На фото к основной плате подключен индикатор АЛС318, аккумулятор («Крона»), и кнопки управления.

Видео работы платы:

Литература

  1. Бирюков С.А. Электронные часы на МОП интегральных схемах. М:Радио и связь, 1993 (МРБ-1178)
  2. Лисицин Б.Л. Отечественные приборы индикации и их зарубежные аналоги. М:Радио и связь, 1993 (МРБ-1165)

Схема настольных часов на микросхеме КА1016ХЛ1 » S-Led.Ru


Неоправданно высокие цены на электронные часы промышленного производства с вакуумным люминесцентным индикатором побуждают радиолюбителей к конструированию и самостоятельной сборке аналогичных часов из доступных деталей. Наличие в продаже микросхем КА1016ХЛ1, КА1035ХЛ1, К145ИК1901 даёт возможность собрать такие часы даже начинающим радиолюбителям всего за несколько вечеров.

Часы, питающиеся от сети напряжения переменного тока 220 В, реализованные на этой микросхеме, могут работать как в режиме обычного счётчика времени суток с одним отключаемым будильником, так и в режиме секундомера. При переключении режимов работы отсчёт времени продолжается. Для питания БИС КА1016ХЛ1 необходимо постоянное стабилизированное напряжение — 15 вольт. При напряжении питания менее 11… 13 вольт эта микросхема работать не может.

Для питания вакуумного люминесцентного индикатора, работающего под управлением этой микросхемы, требуется постоянное напряжение -40 вольт и переменное напряжение 5 вольт для разогрева нитей катодов прямого накала. Все эти напряжения обеспечивает простой трансформаторный блок питания. Переменное напряжение 28 В, снимаемое с одной из вторичных обмоток, поступает на мостовой выпрямитель VD6.

На его выходе и конденсаторе фильтра выпрямленного напряжения С8 получается напряжение — 40 В, которое предназначено для питания индикатора и узла усилителя мощности сигнала будильника, выполненного на биполярных транзисторах VT2, VT3. Напряжение -15 вольт, необходимое для питания микросхемы, формируется параметрическим стабилизатором, выполненным на транзисторе VT1, стабилитроне VD2 и вспомогательных элементах VD2, VD3, R18, R19, С3, С7.

Частота кварцевого резонатора ZQ1 равна 2(15), т.е. 32768 герц. Точность хода часов регулируется подстроечным конденсатором С5, а при необходимости, подбором ёмкости конденсатора С4. Кнопкой SB1 можно скорректировать текущее время часов или сделать принудительный сброс счётчиков микросхемы, если из-за сбоя нарушится правильный отсчёт времени. Если перед нажатием кнопки SB1 нажать и удерживать кнопу будильника, то можно сбросить в «ноль» установленное время срабатывания будильника. Часы не имеют специальной кнопки для отключения сигнала будильника, но если для срабатывания будильника установить несуществующее время суток, например, 25 часов, то включение звукового сигнала происходить не будет. Для однократного отключения зазвучавшего будильника достаточно кратковременно нажать кнопку SB3. Кнопками SB4 и SB5 можно установить текущее время часов и желаемое время включения будильника. Установку времени будильника производят при нажатой кнопке SB3. При нажатии и фиксации кнопочного переключателя SB2 часы будут работать в режиме секундомера. Микросхема КА1016ХЛ1 имеет и вывод для ускоренной установки минут, который в этой конструкции не используется.

Чтобы при отключении сетевого напряжения часы продолжали отсчёт времени, микросхема продолжат получать питание от резервного источника энергии на гальванических батареях GB1, GB2. Через токоограничительный резистор R5 при наличии сетевого напряжения питания батареи подзаряжаются небольшим током, что уменьшает их саморазряд. Высоковольтный варистор R21 предохраняет устройство от повреждения как при кратковременных всплесках сетевого напряжения питания, так и в случае аварии в сети энергоснабжения, например, если вместо 220 В, в жилые дома станет поступать 380 вольт. Учитывая, что часы должны быть подключены к сети круглосуточно, не рекомендуется пренебрегать защитой от повышенного напряжения.

Конденсатор С1 предназначен для защиты часов от сбоев нормального счёта времени из-за помех. Если будет необходимо, то такими же конденсаторами можно зашунтировать и кнопки SB4, SB5. Конденсатор С4 устанавливается в случае, если часы «отстают» и желаемую точность хода не удаётся подкорректировать конденсатором С5. В противном случае вместо С4 устанавливается перемычка. Если последовательно со стабилитроном VD5 установить переменный резистор, то можно будет устанавливать желаемую яркость свечения индикатора. Чем большим будет сопротивление этого резистора, тем меньшую яркость можно будет задать. Такая возможность будет особенно удобна в ночное время суток, когда яркость цифр может показаться избыточной.

В часах можно использовать резисторы С1-4, С2-23, МЛТ. Резистор R22 невозгораемый Р1-7 или разрывной импортный. Варистор R21 можно использовать типов FNR-05K471, FNR-07К471, FNR-14K471. Оксидные конденсаторы К50-35, К50-24; керамические К10-17, КМ-5, КМ-6, К10-7. Конденсаторы С4 и С6 должны быть с минимальным ТКЕ, иначе на точность хода часов будет заметно влиять температура воздуха. Диоды VD1, VD3, VD4 — серий КД503А, КД510, КД521, КД103, 1N4148. Диодный мост VD6 — КЦ422, КЦ402 с любым буквенным индексом или один из малогабаритных импортных и DB101 …DB107, RB151 …RB157. Стабилитрон VD2 можно заменить на КС215Ж, КС508Б, КС515А1, 2С215Ж, BZX/BZV55C-15, TZMC-15;

Вместо стабилитрона КС175Ж можно установить любой из серий КС175, КС182, КС168. Если на его месте будет установлен обычный стабилитрон с одним анодом, например, Д814А1, TZMC-15, то вывод катода подключается к обмотке III понижающего трансформатора. Транзисторы можно заменить на КТ501М, КТ502Е, 2N5401, 2SA992 Р, F, Е. Пьезокерамический излучатель звука — ЗП-1, ЗП-З, СП-1. Кварцевый резонатор — любой часовой на частоту 32768 Гц. Подойдёт и малогабаритный от неисправных электронных наручных часов или электромеханических будильников. Кроме указанного на схеме относительно крупного индикатора ИВЛ1-7/5 с размерами знаков 21×11 мм можно применить и другие аналогичные, например, ИВЛ2-5/7, УИ-4.

Говорящие часы TalkingLEDClock: Схема — DiMoon Electronics

У людей бывают очень разные и порой даже странные увлечения. Кто-то любит коллекционировать фарфоровых слоников или урановое стекло, другой является ценителем редкого и дорогого алкоголя. Есть даже такие, кто коллекционирует свои состриженные ногти с рук и ног (фу, какая мерзость))). Моим же увлечением является изготовление различных электронных часов. В этой статье мы начнем знакомство с принципиальной электрический схемой моей последней разработки, и рассмотрим некоторые технические решения, которые были реализованы.

Введение

Данные часы являются логическим продолжением электронных настольных часов с речевым информатором, о которых я рассказывал в этой статье. После 3-х лет использования первой версии этих часов, было принято решение полностью переработать их внутреннее устройство, добавить несколько приятных фишек и сохранить старый дизайн. В старой версии меня не устраивало следующее:

  • при отключении питания ход времени сбивался;
  • регулировка яркости дисплея осуществлялась по показаниям текущего времени, причем эту функцию я ввел позже, и она выглядела скорее как костыль: период пониженной яркости дисплея жестко задавался в прошивке в виде констант;
  • встроенный звуковой усилитель был постоянно включен и ловил разные наводки, что приводило к постоянному неприятному гулу из динамика часов;
  • нет комнатного термометра;
  • нет будильника;
  • нет коррекции хода часов;
  • несовершенство схемы;
  • ошибки в коде программы часов, которые было лень исправлять по вышеперечисленным причинам.

В новой же версии имеем следующий набор функциональности:

  • яркий 7-и сегментный дисплей;
  • автоматическое изменение яркости свечения дисплея в зависимости от уровня освещения;
  • два термодатчика: один снаружи помещения, другой внутри;
  • музыкальный будильник;
  • речевой информатор, который умеет произносить текущее время и температуру одного из термодатчиков;
  • отсутствие постоянного фонового гула из динамика часов;
  • батарейка на RTC, которая позволяет продолжать отсчет времени при отключении часов от электросети;
  • коррекция хода часов.

Что не добавлено, но хотелось бы:

  • резервное питание от встроенного аккумулятора с полным сохранением функциональности часов;
  • беспроводной уличный термодатчик.

Возможно, эти два пункта будут реализованы в очередной версии говорящих часов 😉

Немного фоток

Элементная база

В качестве основы решил взять отладочную плату на микроконтроллере STM32F103C8. Отличительной особенностью данного МК является наличие встроенного блока часов реального времени RTC, который может питаться от резервной батарейки на 3 вольта. Отладочную плату выбрал вот такую:

Она идеально подходит к данному проекту, так как на борту имеется довольно качественный часовой кварц на 32768 Гц, а на контактную гребенку выведен пин для подключения RTC к резервной батарейке.

Следующий шаг — выбор звукового усилителя, так как часы у нас все же говорящие 😉 Здесь я так же решил пойти по пути наименьшего сопротивления, и взял который модуль усилителя D класса на базе микросхемы pam8403:

Из плюсов данный модуль имеет очень простое подключение, низкую цену и очень большое распространение в различных магазинах. Однако, он имеет один неприятный минус: на контакты модуля не выведены линии MUTE и POWER OFF, которые есть у данной микросхемы. В часах задействована функция POWER OFF, что исключает постоянное негромкое, но противное (особенно ночью) гудение динамика, когда часами не воспроизводится ни какой звук. Поэтому этот модуль необходимо немного доработать, что будет подробно описано в одной из следующих статей.

В принципе это все готовые модули, которые используются в данной конструкции. Все резисторы и конденсаторы выбрал типоразмера 0805 для поверхностного монтажа, их можно достаточно легко запаять обычным паяльником и пинцетом. Микросхемы в корпусе SOIC-8, SOT23, транзисторы в том же SOT23 так же паяются без особых проблем. Ну и остаются различные разъемы, электролитические конденсаторы, кнопки и микросхемы в корпусе DIP-16.

Схема

Перейдем теперь к принципиальной электрической схеме. Ссылку на схему в формате pdf оставлю в конце статьи.

На первой странице изображена отладочная плата с МК, датчики температуры, FLASH-память с звуковыми семплами речевого информатора и будильника, а так же разъемы подключения кнопок и литиевая батарейка на 3 вольта.

DD5 — сама отладочная плата с МК, которая является центром всей системы. С нее берутся напряжения питания 5 и 3.3 вольт для остальных компонентов схемы. Сама же плата получает питание через свой разъем micro-USB от зарядника для телефона.

Рассмотрим DD5. К выводу 3VB через диод Шоттки подключена резервная батарейка на 3 вольта. Диод нужен для предотвращения обратного тока в батарейку при включении питания, этот момент описан в документации на микроконтроллер. A0 — выход ШИМ аудио сигнала. А2, А3 — выводы UART, через который производится программирование микросхемы флеш-памяти с музыкальными фрагментами. A4 — вход АЦП, к которому подключен датчик освещения VT1, находящийся на отдельной плате с индикаторами (см. последний лист схемы). A5, A6, A7, B0 — линии интерфейса SPI, по которому подключена микросхема флеш-памяти DS1. К выводам B13, B15, A8, A10 подключены сдвиговые регистры DD1, DD2, DD3, которые управляют дисплеем часов. К A9 и B6 по интерфейсу 1-wire подключены комнатный и уличный термодатчики. B3, B4, B5, B7, B8 — выводы кнопок управления часами. Вывод B9 управляет включением и отключением звукового усилителя часов.

Идем дальше. DD4 — цифровой термометр DS18B20, который измеряет температуру внутри помещения. К разъему XP5 подключается точно такой же DS18B20, только установленный за окном. Длинна соединительного провода может быть достаточно большой, в моем случае это 10 метров телефонного 4-х жильного провода.

Немного остановлюсь на схеме подключения уличного термодатчика. Так как он является объектом внешним по отношению ко всей схеме часов, то неплохо было бы позаботиться о защите основной схемы от различных нештатных ситуаций в цепи уличного термодатчика. Первое, что может произойти, это короткое замыкание провода. Для этих целей питание на термодатчик подается через защитный резистор R36 на 10 Ом, хотя тут наверное лучше было бы поставить резистор ом на 100, этот вопрос является еще открытым. Конденсатор C5 используется как локальный источник питания датчика в моменты измерения температуры и обмена данными с МК. R30 — подтягивающий резистор шины 1-wire, взял 2.2 кОм вместо стандартных 4.7 кОм из-за пониженного напряжения питания 3.3 вольта, вместо 5-и. Резистор R33 совместно с диодной сборкой D2 является защитой порта микроконтроллера, к которому подключена шина 1-wire датчика, от электростатических разрядов.

Перейдем теперь к драйверу дисплея:

Здесь я решил не использовать специализированные микросхемы, и взял самые обычные сдвиговые регистры 74HC595. Это довольно серьезно усложняет программу для МК, однако, это даже интересней 😉 К тому же эти микросхемы очень распространены и стоят совсем недорого.

В качестве индикаторов выбрал два строенных семисегментных индикатора для динамической индикации. Звучит замысловато, поэтому кину картинку:

Индикаторы с общим анодом. Так как количество индикаторов 2, получаем дисплей, состоящий из 6-и цифр. Стандартный способ организации динамической индикации на таком дисплее выглядел бы примерно так: в каждый момент времени зажигаем одну цифру, немного ждем, потом зажигаем следующую, и так далее. Чтобы переключение цифр было незаметно глазу, частота обновление всего дисплея должна быть хотя бы 30 Гц, а лучше 100 Гц. В этом случае переключать цифры надо с частотой 100 * 6 = 600 Гц, что вообщем-то не проблема. Однако, каждая цифра будет гореть только 1/6 часть периода, что негативно скажется на яркости свечения всего дисплея.

Я пошел немного другим путем. В каждый момент времени одновременно зажигаются две цифры на дисплее, по одной на каждом из индикаторов. Таким образом, при частоте обновления дисплея 100 Гц, частота переключения цифр будет 100 * 3 = 300 Гц, и длительность свечения каждой цифры составляет 1/3 периода, что в два раза лучше, чем при обычной динамической индикации, следовательно, яркость свечения дисплея будет выше (не в 2 раза конечно, так как яркостное восприятие глаза человека не является линейным, но все же на ярком свету дисплей будет более читаемым). Из минусов тут будет необходимость использовать одну дополнительную микросхему сдвигового регистра, и количество проводов от индикатора будет немного больше (на 5 штук).

Сами индикаторы дисплея, а так же кнопка SB1 и датчик освещения вынесены на отдельную плату, и соединяются с основной платой через разъемы XP2, XP1. Так же на своей плате располагаются кнопки SB2-SB5, которые подключаются разъемами XP6, PX4.

Далее, перейдем к листу со звуковым усилителем:

На элементах R29, C11, R22, C8 выполнен фильтр 2-го порядка с частотой среза примерно 7 кГц. Этот фильтр превращает ШИМ-сигнал от микроконтроллера в обычный аналоговый звуковой сигнал. R31 — переменный резистор, являющийся регулятором громкости. DA1 — операционный усилитель, который включен как повторитель сигнала, он нужен для согласования выходного сопротивления цепи R32, R31, R29, R22 и входного сопротивления усилителя DA2. DA2 — это и есть сам китайский модуль на базе pam8403. Цепь R20, R21, R28, VT3 включает и выключает усилитель DA2 по сигналу AMP_ENABLE от МК DD5.

На этом пока все. В следующей части вы рассмотрим печатную плату и особенности компоновки элементов часов внутри корпуса. Продолжение.

Ссылки

Принципиальная электрическая схема

Спецификация

Краткое описание часов реального времени с описанием схемы

Акроним термина RTC — это часы реального времени, в основном это как часы. Потому что он работает от батареи, поэтому мы можем поддерживать время даже при отсутствии питания, и мы можем отслеживать длительные сроки, даже если вы перепрограммируйте свой микроконтроллер . Устройство RTC используется для определения точной даты и времени во многих приложениях. Материнская плата IBM PC использует устройство RTC, которое включает в себя батарею для поддержания даты и времени даже при отсутствии питания. Эти устройства используются в некоторых микроконтроллерах, в то время как для других устройств требуется интерфейс. Наиболее широко используемая микросхема часов реального времени — DS 1307. В этой статье дается краткая информация о часах реального времени и их принципиальная схема.



Плата DS1307 RTC

Часы реального времени DS1307 IC

Микросхема DS1307 является наиболее широко используемыми часами реального времени, она состоит из внешней литиевой батареи 3 В, обеспечивающей функционирование не более десяти лет при отсутствии внешнего источника питания. Этот IC (интегральная схема) использует CMOS технология для поддержания низкого энергопотребления. Эта ИС используется для отслеживания даты, месяца и года, часов, минут и секунд, а также дня недели. Эта IC предоставляет возможность високосного года, которая действительна до 2100. Компенсация високосного года осуществляется проверкой


Две последние цифры года. Информация обо всем этом предоставляется в форме HEX или BCD. Чтобы узнать больше о микросхеме DS1307, перейдите по ссылке. RTC DS1307 — Описание контактов, особенности и работа DS1307

Конфигурация контактов DS1307



Цифровые часы на базе RTC DS1307 и микроконтроллера PIC

Принципиальная схема микросхемы RTC DS1307, построенной с использованием цифровых часов, показана ниже. Микроконтроллер PIC и семисегментный дисплей или ЖК-дисплей.

IC DS1307 — это маломощные последовательные часы реального времени, которые интегрированы с BCD (двоично-десятичные часы и 56 байтов энергонезависимой статической RAM. Адрес и данные передаются последовательно через Шина I2C . Часы реального времени предоставляют информацию о дате, месяце, году и секунде, минутах и ​​часах. Эта ИС работает в 12-часовом или 24-часовом формате с индикатором AM и PM. Микросхема DS1307 IC построена со схемой измерения мощности. Эта чувствительная цепь используется для переключения резервного источника питания при сбоях питания. Эта микросхема часов реального времени использует внешний генератор (32,768 кГц), и для работы не требуется резистор или конденсатор

Принципиальная схема RTC

Микроконтроллер PIC 18F2620 построен на шине I2C. Хотя цифровые часы могут быть разработаны без внешнего чи RTC, но используют только внутренний таймер PIC. RTC IC упрощает работу с программным обеспечением, так как берет на себя все функции настройки календаря и месяцев, учета високосных лет.


Микроконтроллер PIC 18F2620

В приведенной выше схеме ИС RTC соединена с портом C микроконтроллера PIC. Этот микроконтроллер включает в себя шину I2C и подключает два подтягивающие резисторы управлять автобусом. Подключите батарею 3 В к контакту 3 (VBAT) ИС для резервного питания батареи. В этой схеме для микроконтроллера PIC используется внутренний генератор, а MCLR отключен. Если требуется внешний генератор, его можно подключить к контактам 9 и 10. Если MCLR требуется для сброса микроконтроллера, то его можно подключить к источнику + V через резистор 10 кОм. В приведенной выше схеме три нажатия кнопки подключены к порту C, и эти кнопки используются для установки даты и времени. При нажатии кнопки устройство переходит в режим настройки. Кнопка «Вверх» используется для увеличения часа, а кнопка «Вниз» — для уменьшения. Повторное нажатие кнопки переместит курсор на месяц минус, а ЖК дисплей подключен к порту B

Программное обеспечение MPLAB XC8 используется для написания кода и включает библиотеки или шину I2C, которые позволяют легко читать или записывать информацию о дате и времени из IC. Регистров, содержащих информацию о времени и дате, которые можно найти, реализовав СТАРТ, за которым следует идентификационный адрес устройства. Затем эти регистры могут быть извлечены последовательно, используя его адрес, пока не будет выполнено условие STOP. Библиотека микроконтроллера поможет найти документ в папке установки компилятора, который включает описание макросов и функций для чтения или записи по шине.

Программное обеспечение MPLAB XC8

Часы реального времени — это часы или календарь в формате BCD. Таким образом, данные, считываемые с IC, должны быть преобразованы в необходимый формат в соответствии с нашими требованиями, а также данные, которые должны быть записаны в IC, должны быть в формате BCD. Взаимодействие ЖК-дисплея с микроконтроллером PIC с использованием функций библиотеки MPLAB CXB требует строковых или символьных данных. Таким образом, данные, которые будут отображаться на дисплее, должны быть преобразованы в символы. Сложение и вычитание нельзя применять к десятичным двоичным числам.

Это все о часы реального времени И в своей работе эта ИС дает точное время и дату, которые можно использовать во многих приложениях. Устройство RTC играет жизненно важную роль в системах реального времени, таких как системы посещаемости, цифровые часы и цифровые камеры. Это устройство — хороший вариант, когда требуется отметка времени. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, любые вопросы относительно этой концепции или взаимодействие RTC с микроконтроллером и его программирование, пожалуйста, прокомментируйте в разделе комментариев ниже.

Фото:

  • Плата микросхемы DS1307 Futurlec
  • Схема выводов микросхемы DS1307 WordPress
  • Микроконтроллер PIC 18F2620 микрочип

Радио схемы електроника журналы замки

Вы здесь: Главная » Схема электронных часов на pic16f628a

Схема электронных часов на pic16f628a

Схема электронных часов на pic16f628a

Предлогаю вашему вниманию схему электронных часов своими руками на микроконтроллере PIC 16F628A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема часов на микроконтроллере:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


-Реализовано 2 режима отображения часы-минуты и минуты-секунды. Переключение кнопкой «Инкремент«.

-При нажатии кнопки «Коррекция» часы переходят в режим коррекции секунд (секунды обнуляются кнопкой «Инкремент«). Следующее нажатие кнопки «Коррекция» переводит часы в режим коррекции минут (минуты увеличиваются кнопкой «Инкремент«). Ещё одно нажатие кнопки «Коррекция» — переход к коррекции часов (часы увеличиваются кнопкой «Инкремент«). Следующее нажатие кнопки «Коррекция» — возврат в режим отображения часов-минут.

-При нажатии кнопки «Будильник» часы переходят в режим отображения уставки будильника. В этом режиме кнопкой «Инкремент» включаем будильник. Включение подтверждается коротким звуковым сигналом и включается мигающая точка. Корректируется уставка будильника после нажатия кнопки «Коррекция«. После первого нажатия — минуты, после второго — часы (увеличиваются кнопкой «Инкремент«). После третьего нажатия — переход в обычный режим.

-В часах реализована функция коррекции посредством подстройки константы (режим подстройки включается при удержании кнопки «Коррекция» дольше 1-й секунды). По умолчанию константа равна 1032 микросекунды в секунду. При отставании часов константу увеличиваем (кнопка «Инкремент«) на величину отставания вычисленное в микросекудах за 1 секунду. Если часы спешат, константу уменьшаем (кнопка «Будильник«) по тому же принципу.

-Возврат в обычный режим осуществляется из режимов коррекции через 3 минуты после последнего нажатия любой из кнопок.

-При срабатывании будильника подаётся звуковой сигнал, который отключается нажатием любой из кнопок или автоматически через примерно 4 минуты.

-При установке батареек соответственно схеме, часы продолжают идти при отключении от сети. Использованы 3 батарейки А3 для наручных часов.

На самой первой фотографии представлено фото часов которые собирал Олег Наконечный по данной схеме.

Источник радио строй точка ру

Схема моделирования цифровых часов — Русские Блоги

Требования к дизайну проекта

  1. Время цикл 24 часа
  2. Отображение часов, минут, секунд
  3. С помощью функции регулировки времени вы можете отдельно настроить часы, минуты и секунды, чтобы они соответствовали стандартному времени
  4. Процесс синхронизации имеет функцию сигнала времени. Когда время достигнет десяти часов до часа, будет выдан зуммер.
  5. Для обеспечения стабильности и точности синхронизации, эталонный сигнал времени руки должен быть предоставлен кварцевым генератором.

Готов к работе

  • Обратитесь к данным, чтобы понять принципы проектирования объекта
  • Скачать программу Multisim
  • Схема схемы моделирования цифровых часов
  • Симуляция бега
  • Операция онлайн соединения
  • Отладка и исправление ошибок и недостатков

Принципы дизайна

Цифровая электронная схема

1Hz

Непрерывный пульс

Школа времени

24 гекса

декодер

монитор

Филиал

24 гекса

декодер

монитор

Вторая школа

60 гекс

декодер

монитор

Кварцевый генератор

Кроссовер

Генератор второго импульса

Генератор является ключом к счетчику, поэтому необходим стабильный источник импульсов. Здесь таймер 555 и резистор и конденсатор используются для формирования схемы, которая генерирует 1 кГц, а затем частота делится на делитель частоты для получения импульсного сигнала 1 Гц. Делитель частоты изначально состоит из счетчика, поэтому здесь мы используем три каскада 74LS160 для формирования делителя частоты, каждый чип делится на 1/10, и, наконец, получается импульсный сигнал 1 Гц.

24 шестнадцатеричная реализация

В этом разделе необходимо использовать две микросхемы 74LS161 и шлюз NAND для достижения 24 (от 00 до 23). Десять цифр счетчика времени являются двоичными, а цифра единиц — десятичной, которая одновременно подключается к вентилю NAND и очищается, когда она достигает 24. Принципиальная схема показана ниже:

60 базовая реализация

Минуты и секунды — все 60 десятичных (00 ~ 59), поэтому их схемы одинаковы. Они реализованы с двумя вентилями 74LS161 и NAND. Десять цифр счетчиков минут и секунд — все шестнадцатеричные, и все одиночные цифры Десятичные, вместе составляют 60 десятичных. При подсчете 59 следующий импульс сбрасывается до 00, а затем возобновляется счет.

сообщать пунктуально

При разработке проекта требуется время для начала отчета за 10 секунд до часа, что в основном достигается через вентиль NAND. Когда счетчик минут насчитывает 59, а десятый счетчик второго счетчика начинается с 5, используются две цифры минуты и десятая цифра секунды соответственно. Подключите вентиль AND (соответствующий 5, 9 и 5), а затем подключите вентиль NAND. Выход вентиля NAND инвертируется, чтобы снова подключить зуммер, и функция сигнала времени реализована (кажется немного громоздкой, это должно быть проще Методы).

Функция коррекции времени

Используя самый простой способ, просто подключите переключатель между минутным и вторым логическим элементом NAND и импульсным интерфейсом предыдущего уровня. Когда переключатель нажат, для счетчика генерируется низкий уровень, так что счетчик увеличивается на единицу по падающему фронту.

Схема моделирования схемы цифровых часов

Ниже приведена схема моделирования. Второй импульсный сигнал на рисунке непосредственно заменен небольшим импульсом. Если он не используется, его можно заменить непосредственно схемой генератора второго импульса, описанной выше.

Справочная статья

Цифровые часы дизайн
Цифровое моделирование часов
Справочник: «Руководство по экспериментам с цифровыми схемами и проектированию курсов»

Программное обеспечение для проектирования схем

В основном используетсяMultisimПроведите симуляцию, обучающую программу по установке программного обеспечения:Учебник по установке мультисимов

Схема тактирования

– обзор

Пример 4.1

Стробирование тактирования реализовано в нескольких процессорах [14]–[17]. Микропроцессор Alpha 21 264 использует иерархическую схему тактирования с вентилируемыми тактовыми импульсами [17]. В частности, модуль 21 264 с плавающей запятой имеет контроллер, который может замораживать часы для своих компонентов, таких как сумматор, умножитель, делитель и т. Д., В соответствии с инструкциями, которые должны быть выполнены, чтобы неиспользуемые компоненты не тратили энергию впустую. .

Процессор PowerPC 603 [14] имеет как локальное, так и глобальное управление часами.Мы выделяем здесь особенность глобального управления часами. Когда процессор находится в состоянии сна, синхронизация всех устройств может быть отключена. С другой стороны, PLL не обязательно отключается в спящем режиме, поэтому системный контроллер может выбирать различные уровни энергосбережения в зависимости от требований времени отклика на пробуждение. Например, если требуется быстрое пробуждение, процессор может выйти из спящего режима за десять системных тактовых циклов, если активна PLL. С другой стороны, для максимального энергосбережения PLL можно отключить в состоянии сна.В этом случае время пробуждения может достигать 100 мкс, чтобы позволить PLL повторно синхронизироваться с внешними часами.

Стимулирование часов имеет небольшую нагрузку на производительность: часы можно перезапустить, просто сняв сигнал блокировки часов. Следовательно, синхронизация идеально подходит для реализации самоуправляемых компонентов. В этом случае часы всегда останавливаются, как только какая-то специально разработанная логика обнаружения бездействия сигнализирует о том, что компонент (или некоторые из его подузлов) простаивает. Несколько инструментов САПР были разработаны для поддержки проектирования с локальным тактовым (или сигнальным) стробированием [8]–[12], [47].Эти инструменты предназначены для автоматического создания схемы, которая обнаруживает бездействие и выдает сигнал для остановки часов. Инструментальные средства реализуют различные методы реализации тактового стробирования, которые различаются в зависимости от типа управляемого устройства (например, последовательный контроллер, путь данных, конвейерная схема) и типа отслеживаемого простоя (например, пара состояние/выход последовательная схема, внешняя наблюдаемость некоторых сигналов).

Синхронизация широко используется, потому что она концептуально проста, имеет небольшие накладные расходы с точки зрения дополнительных цепей и часто нулевые потери производительности, поскольку компонент может перейти из состояния ожидания в активное состояние за один (или несколько) циклов. Основными задачами проектирования при реализации стробирования тактового сигнала являются: 1) создание схемы обнаружения бездействия, которая должна быть небольшой (и, следовательно, потреблять мало энергии) и точной (т. е. способной останавливать часы всякий раз, когда компонент находится в режиме ожидания) и 2) для разработки схемы распределения стробируемых тактовых импульсов, которая обеспечивает минимальные издержки маршрутизации и обеспечивает жесткий контроль рассогласования тактовых импульсов [13]. В некоторых случаях, как видно из предыдущего примера, рассеивание мощности можно дополнительно уменьшить, остановив не только распределение тактовых импульсов, но и генерацию тактовых импульсов (т.е., остановив главный тактовый генератор PLL или внутренний генератор). Этот выбор подразумевает незначительную задержку выключения и перезапуска и, как правило, не автоматизирован. Состояния сна, в которых генерация глобальных часов остановлена, могут быть введены только с помощью внешних команд. Для процессоров отключение может быть инициировано либо специальной инструкцией, либо установлением специального сигнала.

Схема энергосберегающих часов в новых ПК

Этот танец, называемый динамическое масштабирование напряжения и частоты (DVFS) постоянно происходит в процессоре, называемом системой-на-чипе (SoC), который управляет вашим телефоном и ноутбуком, а также серверами, которые их поддерживают.Все это сделано для того, чтобы сбалансировать вычислительную производительность с энергопотреблением, что особенно сложно для смартфонов. Схемы, которые организуют DVFS, стремятся обеспечить стабильные часы и стабильный уровень напряжения, несмотря на скачки тока, но они также являются одними из самых сложных для проектирования.

В основном это связано с тем, что схемы генерации тактовых импульсов и схемы регулирования напряжения являются аналоговыми, в отличие от почти всего остального на SoC вашего смартфона. Мы привыкли к почти ежегодному выпуску новых процессоров со значительно большей вычислительной мощностью благодаря достижениям в производстве полупроводников. «Перенос» цифровой схемы со старого полупроводникового процесса на новый — это не пикник, но это ничто по сравнению с попыткой перенести аналоговые схемы на новый процесс. Аналоговые компоненты, обеспечивающие работу DVFS, особенно схема, называемая регулятором напряжения с малым падением напряжения (LDO), не масштабируются, как цифровые схемы, и в основном должны перерабатываться с нуля с каждым новым поколением.

Если бы вместо этого мы могли создавать LDO и, возможно, другие аналоговые схемы из цифровых компонентов, их было бы гораздо проще портировать, чем любую другую часть процессора, что значительно сэкономило бы затраты на проектирование и освободило инженеров для решения других проблем, которые решают современные микросхемы. имеет в запасе.Более того, получившиеся цифровые LDO могут быть намного меньше, чем их аналоговые аналоги, и в некоторых отношениях работать лучше. За последние несколько лет исследовательские группы в промышленности и академических кругах протестировали не менее дюжины проектов, и, несмотря на некоторые недостатки, вскоре может появиться коммерчески полезный цифровой LDO.

Регуляторы напряжения с малым падением напряжения (LDO) позволяют нескольким процессорным ядрам на одной шине входного напряжения (V IN ) работать при разных напряжениях в зависимости от их рабочих нагрузок.В этом случае Core 1 предъявляет самые высокие требования к производительности. Его головной ключ, представляющий собой группу параллельно соединенных транзисторов, закрыт, минуя LDO и напрямую подключая Core 1 к V IN , питание которого подается от внешней ИС управления питанием. Однако ядра со 2 по 4 имеют менее требовательные рабочие нагрузки. Их LDO задействованы для питания ядер напряжением, позволяющим экономить электроэнергию.

Базовый аналоговый регулятор напряжения с малым падением напряжения [слева] регулирует напряжение через контур обратной связи.Он пытается сделать выходное напряжение (V DD ) равным опорному напряжению, контролируя ток через мощный PFET. В базовой цифровой схеме [справа] независимые часы запускают компаратор [треугольник], который сравнивает опорное напряжение с V DD . Результат сообщает логике управления, сколько мощных PFET следует активировать.

ТИПИЧНАЯ СИСТЕМА-НА-ЧИПЕ для смартфона — это чудо интеграции. На одном кусочке кремния он объединяет несколько процессорных ядер, графический процессор, процессор цифровых сигналов, нейронный процессор, процессор сигналов изображения, а также модем и другие специализированные логические блоки.Естественно, повышение тактовой частоты, управляющей этими логическими блоками, увеличивает скорость, с которой они выполняют свою работу. Но для работы на более высокой частоте им также требуется более высокое напряжение. Без этого транзисторы не могут включаться или выключаться до очередного такта процессора. Конечно, более высокая частота и напряжение достигаются за счет энергопотребления. Таким образом, эти ядра и логические блоки динамически изменяют свои тактовые частоты и напряжения питания — часто в диапазоне от 0,95 до 0,45 В — в зависимости от баланса энергоэффективности и производительности, которого они должны достичь для любой рабочей нагрузки, на которую они возложены — съемка видео, воспроизведение музыки. файл, передающий речь во время разговора и так далее.

Как правило, внешняя микросхема управления питанием генерирует несколько значений входного напряжения (V IN ) для SoC телефона. Эти напряжения доставляются к областям чипа SoC по широким межсоединениям, называемым шинами. Но количество соединений между чипом управления питанием и SoC ограничено. Таким образом, несколько ядер SoC должны использовать одну и ту же шину V IN .

Но не все они должны получать одинаковое напряжение благодаря регуляторам напряжения с малым падением напряжения.LDO вместе со специальными тактовыми генераторами позволяют каждому ядру на общей шине работать с уникальным напряжением питания и тактовой частотой. Ядро, требующее наивысшего напряжения питания, определяет общее значение V IN . Микросхема управления питанием устанавливает V IN на это значение, и это ядро ​​полностью обходит LDO через транзисторы, называемые головными переключателями.

Чтобы свести энергопотребление к минимуму, другие ядра могут работать при более низком напряжении питания. Программное обеспечение определяет, каким должно быть это напряжение, и аналоговые LDO довольно хорошо справляются с его подачей.Они компактны, недороги в изготовлении и относительно просто интегрируются в микросхему, поскольку не требуют больших катушек индуктивности или конденсаторов.

Но эти LDO могут работать только в определенном окне напряжения. На верхнем уровне целевое напряжение должно быть ниже, чем разница между V IN и падением напряжения на самом LDO (одноименное «напряжение падения»). Например, если напряжение питания, которое было бы наиболее эффективным для ядра, равно 0,85 В, но V IN равно 0.95 В, а падение напряжения LDO составляет 0,15 В, это ядро ​​не может использовать LDO для достижения 0,85 В и вместо этого должно работать при 0,95 В, теряя некоторую мощность. Точно так же, если V IN уже был установлен ниже определенного предела напряжения, аналоговые компоненты LDO не будут работать должным образом, и схема не может быть задействована для дальнейшего снижения напряжения питания ядра.

Основным препятствием, которое до сих пор ограничивало использование цифровых LDO, является медленная переходная характеристика.

Однако, если желаемое напряжение попадает в окно LDO, программное обеспечение включает схему и активирует опорное напряжение, равное целевому напряжению питания.

КАК LDO обеспечивает нужное напряжение? В базовой аналоговой конструкции LDO это осуществляется с помощью операционного усилителя, обратной связи и специализированного мощного p -канального полевого транзистора (PFET). Последний представляет собой транзистор, уменьшающий свой ток при увеличении напряжения на его затворе. Напряжение затвора для этой мощности PFET представляет собой аналоговый сигнал, поступающий от операционного усилителя, в диапазоне от 0 вольт до В . Операционный усилитель постоянно сравнивает выходное напряжение схемы — напряжение питания ядра, или V DD — с заданным опорным напряжением.Если выходное напряжение LDO падает ниже опорного напряжения, как это происходит, когда новая активная логика внезапно требует большего тока, операционный усилитель уменьшает напряжение затвора мощного полевого транзистора, увеличивая ток и поднимая V DD до значения опорного напряжения. И наоборот, если выходное напряжение превышает опорное напряжение, как это происходит, когда логика ядра менее активна, операционный усилитель увеличивает напряжение на затворе транзистора, чтобы уменьшить ток и снизить V DD .

Базовый С другой стороны, digital LDO состоит из компаратора напряжения, управляющей логики и ряда параллельных силовых полевых транзисторов.(LDO также имеет свою собственную схему синхронизации, отдельную от тех, которые используются ядром процессора.) В цифровом LDO напряжения затвора для мощных полевых транзисторов представляют собой двоичные значения, а не аналоговые, либо 0 В, либо В IN .

С каждым тактом компаратор измеряет, находится ли выходное напряжение ниже или выше целевого напряжения, обеспечиваемого опорным источником. Выход компаратора управляет логикой управления при определении того, сколько мощных полевых транзисторов нужно активировать. Если выход LDO ниже целевого значения, логика управления активирует больше мощных PFET. Их суммарный ток поддерживает напряжение питания ядра, и это значение возвращается в компаратор, чтобы поддерживать его на заданном уровне. Если он выходит за пределы, компаратор сигнализирует логике управления, чтобы отключить некоторые из PFET.

НИ АНАЛОГОВЫЙ , ни цифровой LDO, конечно, не идеальны. Основное преимущество аналоговой схемы заключается в том, что она может быстро реагировать на кратковременные провалы и выбросы напряжения питания, что особенно важно, когда эти события связаны с резкими изменениями.Эти переходные процессы возникают из-за того, что потребность ядра в токе может значительно увеличиваться или уменьшаться в течение нескольких наносекунд. В дополнение к быстрому отклику аналоговые LDO очень хорошо подавляют изменения в V IN , которые могут исходить от других ядер на шинах. И, наконец, когда текущие требования не сильно меняются, он жестко контролирует выходной сигнал, не допуская постоянного превышения или недостижения цели, что вызывает пульсации в V DD .

Внезапное изменение потребности ядра в токе может привести к скачку или падению выходного напряжения LDO [вверху].Базовые цифровые схемы LDO плохо справляются с этим [внизу слева]. Однако схема, называемая адаптивной выборкой с пониженной динамической стабильностью (внизу справа), может уменьшить степень скачка напряжения. Это достигается за счет увеличения частоты дискретизации LDO, когда спад становится слишком большим, что позволяет схеме реагировать быстрее. Источник: С.Б. Насир и др., Международная конференция IEEE по твердотельным схемам (ISSCC), февраль 2015 г., стр. 98–99.

Эти свойства сделали аналоговые LDO привлекательными не только для питания процессорных ядер, но и почти для любой схемы, требующей тихого, стабильного напряжения питания.Тем не менее, есть некоторые критические проблемы, которые ограничивают эффективность этих конструкций. Первые аналоговые компоненты намного сложнее, чем цифровая логика, и для их реализации в передовых технологических узлах требуется длительное время проектирования. Во-вторых, они не работают должным образом, когда V IN имеет низкий уровень, что ограничивает то, насколько низкий уровень V DD они могут передать ядру. И, наконец, падение напряжения аналоговых LDO не так мало, как хотелось бы разработчикам.

Принимая во внимание эти последние пункты, аналоговые LDO предлагают ограниченное окно напряжения, в котором они могут работать.Это означает, что упущены возможности включения LDO для энергосбережения — достаточно больших, чтобы заметно увеличить время автономной работы смартфона.

Цифровые LDO устраняют многие из этих недостатков: не имея сложных аналоговых компонентов, они позволяют разработчикам использовать множество инструментов и других ресурсов для цифрового проектирования. Таким образом, масштабирование схемы для нового технологического процесса потребует гораздо меньше усилий. Цифровые LDO также будут работать в более широком диапазоне напряжений. На низковольтной стороне цифровые компоненты могут работать при значениях V IN , которые недоступны для аналоговых компонентов. А в более высоком диапазоне падение напряжения цифрового LDO будет меньше, что приведет к значительной экономии энергии ядра.

Но ничего бесплатного не бывает, и цифровой LDO имеет ряд серьезных недостатков. Большинство из них возникают из-за того, что схема измеряет и изменяет свой выходной сигнал только в дискретные моменты времени, а не непрерывно. Это означает, что схема сравнительно медленно реагирует на провалы и выбросы напряжения питания. Он также более чувствителен к изменениям V IN и имеет тенденцию создавать небольшие пульсации выходного напряжения, которые могут ухудшить производительность ядра.

Из них основным препятствием, которое до сих пор ограничивало использование цифровых LDO, является их медленная переходная характеристика. Ядра испытывают провалы и выбросы, когда ток, который они потребляют, резко меняется в ответ на изменение его рабочей нагрузки. Время отклика LDO на события спада имеет решающее значение для ограничения того, насколько сильно падает напряжение и как долго длится это состояние. Обычные сердечники добавляют запас прочности к напряжению питания, чтобы обеспечить правильную работу во время провалов. Более высокий ожидаемый спад означает, что запас должен быть больше, что снижает преимущества энергоэффективности LDO.Таким образом, ускорение реакции цифрового LDO на провалы и выбросы является основным направлением передовых исследований в этой области.

НЕКОТОРЫЕ ПОСЛЕДНИЕ ДОСТИЖЕНИЯ помогли ускорить реакцию схемы на провалы и выбросы. Один подход использует тактовую частоту цифрового LDO в качестве ручки управления для обмена стабильности и энергоэффективности на время отклика.

Более низкая частота улучшает стабильность LDO просто потому, что выходной сигнал не будет меняться так часто. Это также снижает энергопотребление LDO, поскольку транзисторы, из которых состоит LDO, переключаются реже.Но это происходит за счет более медленной реакции ядра процессора на переходные текущие требования. Вы можете понять, почему это так, если учесть, что большая часть переходных событий может произойти в течение одного тактового цикла, если частота слишком низкая.

И наоборот, высокая тактовая частота LDO уменьшает время отклика на переходный процесс, потому что компаратор достаточно часто производит выборку выходного сигнала, чтобы изменить выходной ток LDO раньше в переходном событии. Однако эта постоянная выборка ухудшает стабильность выходных данных и потребляет больше энергии.

Суть этого подхода заключается во введении часов, частота которых адаптируется к ситуации, схемы, называемой адаптивной частотой дискретизации с пониженной динамической стабильностью. Когда провалы или выбросы напряжения превышают определенный уровень, тактовая частота увеличивается для более быстрого уменьшения переходного эффекта. Затем он замедляется, чтобы потреблять меньше энергии и поддерживать стабильное выходное напряжение. Этот трюк достигается путем добавления пары дополнительных компараторов для обнаружения условий перерегулирования и спада и запуска тактового генератора.При измерениях на тестовом чипе с использованием этой методики падение напряжения V DD уменьшилось с 210 до 90 мВ, что на 57% меньше по сравнению со стандартной конструкцией цифрового LDO. А время, необходимое для стабилизации напряжения, сократилось с 5,8 мкс до 1,1 микросекунды, что на 81 процент больше.

Альтернативный подход к улучшению переходного времени отклика состоит в том, чтобы сделать цифровой LDO немного аналоговым. В конструкцию интегрирована отдельная аналоговая петля, которая мгновенно реагирует на переходные процессы нагрузки.Аналоговая петля связывает выходное напряжение LDO с параллельными PFET LDO через конденсатор, создавая петлю обратной связи, которая срабатывает только при резком изменении выходного напряжения. Таким образом, когда выходное напряжение падает, оно снижает напряжение на активированных затворах PFET и мгновенно увеличивает ток в сердечнике, чтобы уменьшить величину падения. Было показано, что такая аналоговая петля уменьшает падение напряжения с 300 до 106 мВ, улучшение на 65 процентов, и перерегулирование с 80 до 70 мВ (13 процентов).

Альтернативный способ заставить цифровые LDO быстрее реагировать на падение напряжения — добавить аналоговую петлю обратной связи в силовую часть схемы PFET [вверху]. Когда выходное напряжение падает или выходит за пределы диапазона, аналоговый контур срабатывает, чтобы поддерживать его [внизу], уменьшая степень отклонения. Источник: М. Хуанг и др., IEEE Journal of Solid-State Circuits, январь 2018 г., стр. 20–34.

Конечно, обе эти методики имеют свои недостатки.Во-первых, ни один из них не может сравниться по времени отклика с современными аналоговыми LDO. Кроме того, метод адаптивной выборки частоты требует двух дополнительных компараторов, а также генерирования и калибровки эталонных напряжений для спада и выброса, поэтому схема знает, когда задействовать более высокую частоту. Аналоговая петля включает в себя некоторые аналоговые компоненты, что уменьшает время разработки полностью цифровой системы.

Развитие коммерческих процессоров SoC может помочь сделать цифровые LDO более успешными, даже если они не могут полностью соответствовать аналоговым характеристикам.Сегодня коммерческие процессоры SoC интегрируют полностью цифровые адаптивные схемы, предназначенные для смягчения проблем с производительностью при возникновении провалов. Эти схемы, например, временно растягивают тактовый период ядра, чтобы предотвратить ошибки синхронизации. Такие методы смягчения могут ослабить ограничения переходного времени отклика, позволяя использовать цифровые LDO и повышая эффективность процессора. Если это произойдет, мы можем ожидать более эффективных смартфонов и других компьютеров, а процесс их разработки станет намного проще.

Сегментация и регионализация позвоночных в сравнении с планами тела насекомых

В предыдущем разделе мы описали пространственно-временную динамику экспрессии генов и активности сигнальных путей во время регионализации и сегментации переднезадней оси у насекомых и позвоночных. Здесь мы описываем механизмы, которые опосредуют эти паттерны экспрессии.

Механизмы регионализации и сегментации длиннозародышевых насекомых

Дрозофила
Регионализация у
Drosophila : Регуляция генов Gap и Hox.

Модель французского флага, в которой разные концентрации градиента морфогена включают или выключают разные гены (вставка 1; рис. 3) [130], была главной теоретической основой для того, как экспрессия генов пробела инициализируется у ранних дрозофил. эмбрион. Модулирование материнской экспрессии Hb изменяет позиционирование доменов экспрессии гена gap в соответствии с моделью French Flag, в которой материнский Hb действует как основной градиент морфогена (Fig 4A) [125,126,131].Позднее перекрестно-регуляторные взаимодействия между генами gap уточняют их окончательные паттерны экспрессии [34]. Однако недавние данные, хотя и подтверждают основную роль градиента гемоглобина в регуляции экспрессии гена gap, указывают на то, что регуляция гена gap гораздо более динамична [50, 52, 132] и следует временному способу формирования паттерна, аналогичному наблюдаемому у короткозародышевых насекомых. [9,51]. Мы обсудим этот момент более подробно в разделе «На пути к согласованию одновременных и последовательных моделей формирования паттернов».

Вставка 1. Модель французского флага

Модель французского флага — одна из самых ранних моделей формирования паттернов в развитии [130]. В этой модели градиент морфогена охватывает ткань, и разные концентрации морфогена определяют разные судьбы вдоль градиента (представлены разными цветами на Fig 3A (вверху)), где каждая судьба обычно определяется активностью 1 или более генов. Следовательно, границы между последовательными доменами экспрессии генов вдоль ткани определяются серией порогов градиента морфогена (например,г., Т1 и Т2 на рис. 3А, внизу слева).

В самой ранней формулировке модели французского флага предполагалось, что градиент морфогена является статическим (т. е. не изменяется по форме или концентрации в пространстве и времени), подходящим для разделения неудлиняющейся ткани (рис. 3А, внизу слева). В этой схеме необходимы дальнодействующие градиенты морфогена для паттернирования больших тканей. Этого, однако, трудно достичь в тех случаях, когда размеры тканей значительно превышают диапазон влияния типичных сигнальных путей.На самом деле большие ткани обычно формируются в процессе роста ткани. В таких случаях сигнальный центр, привязанный к удлиняющемуся концу ткани, приводит к регрессу ближнего градиента.

Модель французского флага, однако, может быть модифицирована для опосредования формирования паттерна с использованием регрессирующего градиента ближнего действия (рис. 3А, справа) [135]. На этой схеме регрессирующий градиент ближнего действия (показан черным на рис. 3А, справа) активирует ген, продукт которого имеет незначительную скорость распада (показан серым на рис. 3А, справа).Таким образом, дальний градиент будет охватывать всю длину ткани к концу фазы удлинения ткани. Такой дальнодействующий градиент может затем опосредовать формирование паттерна посредством типичного механизма французского флага (рис. 3А, справа).

Здесь мы отмечаем, что модель французского флага также может обеспечивать периодическое формирование паттерна, если ген формирования паттерна (подобный тому, что показан коричневым цветом на рис. 3В) неоднократно активируется, а затем инактивируется непрерывным диапазоном концентраций градиента морфогена (рис. 3В). Эта схема, однако, требует, чтобы паттернирующие гены находились под контролем сложной -цис--регуляторной логики. Альтернативно, такая схема может быть опосредована промежуточной стадией непериодического формирования паттерна, механизма, вовлеченного в регуляцию парных генов у Drosophila .

Рис. 3. Модель FF (см. также вставку 1).

(A) Верхняя панель: В модели FF разные концентрации градиента морфогена (показаны серым цветом) активируют разные клеточные состояния (показаны разными цветами). Модель FF может формировать неудлиняющиеся ткани (внизу слева) с помощью нерегрессирующего градиента (показаны серым), а также удлиняющиеся ткани (внизу справа), если сокращающийся градиент ближнего действия (показан черным) активирует медленно распадающийся морфоген (серый). . (B) Аналогичным образом модель FF может генерировать периодические паттерны, если используется сложная регуляторная логика периодически экспрессируемых генов (показаны коричневым цветом) или если вводится промежуточный этап непериодического паттернирования. FF, французский флаг.

https://doi. org/10.1371/journal.pgen.1009812.g003

Рис. 4. Механизмы сегментации и регионализации у насекомых.

(A) Материнский градиент Dm-Hb действует как главный регулятор гэп-генов у Drosophila .Прогрессирующее снижение материнского градиента Dm-Hb (в различных мутантных фонах) приводит к прогрессивным сдвигам доменов гена gap в направлении вперед. (B) Полосы с парным правилом (показаны для Dm-eve ) указаны в виде полос в Drosophila . Слева: каждая одна или пара полос Dm-eve специфицированы специфическим энхансером, который получает входные данные от вышестоящих генов гэпа (показаны репрессивные гэп-входы для энхансеров 3+7 и 4+6; сильная репрессия показана в проданных линиях; слабая репрессии пунктиром).Затем полный 7-полосный паттерн стабилизируется 7-полосным (или зебровым) энхансером. Справа: показано, как регуляторная логика 3+7 и 4+6 энхансеров Dm-eve транслирует экспрессию восходящего гена gap (показаны экспрессии генов Dm-Kr и Dm-kni ) в пары полос [140]. (C) Эскиз генетической проводки часов сегментации Tribolium , состоящих из 3 первичных парных генов: Tc-eve , Tc-run и Tc-odd , подключенных к петля отрицательной обратной связи.Обратите внимание, что это экономная проводка, объясняющая наблюдаемую динамику экспрессии генов в WT и фенотипах нокдауна. Фактическая проводка может отличаться от показанной, особенно потому, что известно, что гены парного правила действуют как репрессоры, а не как активаторы. (D) Экспериментальное свидетельство сегментации проводки часов в Tribolium . (E) Эскиз генетической проводки каскада генов разрыва Tribolium . Обратите внимание, что это экономная проводка, объясняющая наблюдаемую динамику экспрессии генов в WT и фенотипах нокдауна.Фактическая проводка может отличаться от показанной, особенно потому, что известно, что большинство генов разрыва действуют как репрессоры, а не как активаторы. (F) Экспериментальное доказательство того, что гэп-гены включены в генетический каскад в Tribolium : репрессия одного гэп-гена приводит к усилению вышестоящих генов в каскаде и подавлению нижестоящих генов. (G) Экспериментальное свидетельство того, что градиент Wnt/Cad (показан серым цветом) действует как регулятор скорости часов сегментации в Tribolium .У эмбрионов Tc-lgs RNAi: градиент Tc-cad снижен (т. е. его пиковая концентрация ниже, чем у WT) и смещен кзади; одновременно частота колебаний Tc-eve снижается, а волны Tc-eve смещаются кзади. У эмбрионов Tc-pan RNAi: градиент Tc-cad уменьшен, смещен вперед и растянут; одновременно частота колебаний Tc-eve снижается, а волны Tc-eve смещаются вперед и растягиваются.У эмбрионов Tc-zen RNAi: градиент Tc-cad имеет тот же уровень пика и наклон, что и у WT, но просто смещен кпереди; одновременно зубцов Tc-eve смещены кпереди без каких-либо признаков пространственного растяжения или замедления времени. (H) Еще одно доказательство того, что гены разрыва включены в генетический каскад в Tribolium . При реиндукции ведущего гена gap в каскаде ( Tc-hb ) с использованием трансгенной линии, в которой миниген Tc-hb расположен ниже промотора теплового шока, вся последовательность гена gap реиндуцируется в SAZ. (I) Возможная модель того, как скорость парных часов или каскад гена gap модулируется градиентом Wnt/Cad в Tribolium : Wnt/Cad активирует часы парного правила и/или ген gap каскад, но репрессирует мультистабильную регуляторную сеть генов. Постепенное переключение между двумя генными сетями приводит к постепенному замедлению колебаний парного правила и/или последовательной активации гэп-гена. По всему рисунку для всех схем эмбрионов: спереди слева и сзади справа.РНКи, РНК-интерференция; WT, дикий тип.

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009812.g004

Приближаясь к концу стадии бластодермы, гены gap инициализируют нижележащие Hox гены [108]. Затем экспрессия генов Hox уточняется путем перекрестно-регуляторных взаимодействий между самими генами Hox [133] и модулируется периодической экспрессией парных генов [109,134].

Сегментация у
Drosophila : Регуляция генов парного правила и полярности сегментов.

Простой периодический паттерн парных генов побудил разработчиков вычислительных моделей постулировать, что они изящно регулируются механизмом реакции-диффузии (вставка 2; рис. 5; [136, 137]). Однако экспериментальные данные показали, что парные гены в основном регулируются (довольно неуклюже, [138]) другим раундом модели французского флага. В этой схеме каждая полоса парного правила (или пара полос) опосредована отдельным «страйп-специфическим энхансером». Каждый полоса-специфический энхансер регулируется в зависимости от дозы восходящими градиентами гэп-генов и различными материнскими факторами (например,g., Bcd и Cad), идентичность которых различается в зависимости от конкретного расположения полоски вдоль переднезадней оси эмбриона [139, 140] (рис. 4B) (см. [12, 119] для более подробного обсуждения регуляции парных генов у Дрозофила ).

Вставка 2. Модель реакции-диффузии

Реакция-диффузия представляет собой механизм формирования паттерна, при котором набор диффундирующих молекул взаимодействует и спонтанно паттернирует изначально однородную ткань [148–151]. Простейшим и наиболее популярным примером модели реакции-диффузии является механизм «локальной аутоактивации и латерального ингибирования» [147, 152], где медленно диффундирующая молекула (скажем, А; см. рис. 5) может активировать себя так же, как и быстро диффундирующая молекула. молекула (скажем, В).Молекула В, в свою очередь, может ингибировать активность А. Благодаря способности молекулы А к самоактивации случайные колебания активности А иногда усиливаются, образуя в пространстве локализованные домены с высокой концентрацией А, активируя, в свою очередь, соответствующие домены активности В. Из-за высокой диффузионной способности молекулы B ее домены активности затем ингибируют близлежащие домены активности A. В конечном итоге это приводит к формированию периодических моделей концентраций А и В (рис. 5). Формы этих доменов активности (пунктирные или полосатые) и их характеристики (т.г., расстояние между областями деятельности) определяются параметрами системы и граничными условиями. Однако модель «локальной аутоактивации и латерального ингибирования» является одним из примеров модели реакции-диффузии, и недавно было показано, что условие дифференциальной диффузии молекул А и В может быть ослаблено, если системы с более чем двумя компонентами используется [149,153].

Реакционно-диффузионные модели вовлечены в формирование различных паттернов во время развития, большинство из которых являются периодическими [154,155].Формирование непериодических паттернов в рамках реакции-диффузии требует использования большого количества диффундирующих молекул и/или сигнальных путей, условие, которое трудно реализовать в большинстве эмбриональных тканей.

Рис. 5. Модель RD (см. также вставку 2).

В модели RD (верхняя панель) медленно диффундирующая молекула (молекула A) активирует себя, а также быстро диффундирующая молекула (молекула B), которая также является ингибитором A. Модель RD может формировать неудлиняющие (нижняя слева), а также удлиняющиеся ткани (внизу справа).РД – реакция–диффузия.

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009812.g005

После этого начального этапа спецификации полос полная картина экспрессии парных генов затем стабилизируется и/или уточняется и переходит в фазу частоты удвоение. Эти поздние эффекты, по-видимому, зависят от перестройки сети парных правил, опосредованной энхансерами позднего действия. Каждый из этих энхансеров позднего действия управляет полной структурой парных правил (7 полос в Drosophila ) в анализе энхансерных репортеров, и, следовательно, иногда их называют «7-полосными» или «зебровыми» элементами [141] (рис. 4B). ).Эта перестройка сети парных правил (и, возможно, других генов, участвующих в формировании АР и дорсо-вентрального паттерна у раннего эмбриона дрозофилы ), по-видимому, опосредована временными факторами, кодируемыми двумя пионерскими факторами: Zelda и Opa, где Zelda отвечает за активацию для ранней сети и Opa для поздней сети [142–144]. Действительно, у мутантов opa удвоение частоты генов парного правила утрачено у Drosophila [142]. Также недавно предполагалось, что Dichaete опосредует переход от раннего к позднему формированию паттерна [13].Интересно, что cad (потенциально вместе с zelda ), dichaete и opa последовательно активируются у эмбриона Drosophila , что отражает аналогичную последовательную активацию в пространстве и времени у Tribolium [13,145].

Так как экспрессия генов gap обеспечивает позиционную информацию для нижестоящих генов парного правила, было предположено, что экспрессия генов парного правила также обеспечивает позиционную информацию для генов полярности нижестоящих сегментов в еще одном раунде модели французского флага [146].Однако недавно было высказано предположение, что концентрации экспрессии генов парного правила считываются не в режиме ON-OFF, а скорее временная последовательность экспрессии некоторых генов парного правила (опосредованная сдвигами генов разрыва назад-наперед). , обсуждаемые в разделе «На пути к согласованию одновременных и последовательных моделей формирования паттерна»), кодируют позиционную информацию для других генов парного правила, а также генов полярности сегментов [14].

Наконец, реакционно-диффузионная модель (Box 2; Fig 5), хотя долгое время отрицалась ее роль в сегментации Drosohpila , позже было предложено стабилизировать и поддерживать окончательные паттерны экспрессии генов полярности сегментов [147].

Механизмы сегментации позвоночных и короткозародышевых насекомых

Преобладающая точка зрения состоит в том, что сегментация происходит у позвоночных и короткозародышевых насекомых посредством механизма часов и волнового фронта (Box 3; Fig 6B, нижняя правая панель). Эта модель была впервые предложена Cooke и Zeeman в 1976 г. как основной механизм сегментации позвоночных [156]. Основой этой модели в первоначально сформулированном виде было то, что катастрофа, ведущая к резким изменениям клеточных свойств, происходит в передней ПСМ и лежит в основе формирования сомитов. Периодичность этой катастрофы контролируется осциллятором, который взаимодействует с медленно регрессирующим фронтом созревания, также известным как волновой фронт [156]. Когда определенная фаза осциллятора попадает на волновой фронт, запускается катастрофа, которая приводит к индивидуализации сомитов. Экспериментальные доказательства существования модели часов и волнового фронта не были доступны до тех пор, пока более чем через 20 лет после ее первоначальной публикации не были обнаружены колебания в экспрессии транскрипционного фактора cHairy1 в PSM цыплят [4], а позднее – колебания в экспрессия парных генов eve и нечетных была обнаружена в Tribolium SAZ [6,7].С тех пор молекулярная характеристика часов и компонентов волнового фронта придала модели достоверность.

Вставка 3. Модель регулирования скорости

Модель

Модель регуляции скорости представляет собой синтез различных схем формирования паттернов, которые все опираются на один основной механизм [3,174]: способность градиента морфогена модулировать скорость временной последовательности, как периодической, так и непериодической. В непериодической версии модели регуляции скорости каждая клетка в ткани способна проходить через последовательные состояния (показаны разными цветами на рис. 6А вверху; каждое состояние определяется экспрессией 1 или нескольких генов), где скорость переходов между состояниями регулируется молекулярным фактором (показан серым цветом в верхней части рис. 6А и в дальнейшем называется «регулятор скорости»).При очень низкой или нулевой концентрации регулятора скорости переходы состояний становятся настолько медленными, что состояния стабилизируются на неопределенный срок (рис. 6А, вверху слева). Если группа клеток подвергается градиенту регулятора скорости (рис. 6А, внизу слева), все клетки проходят через последовательные состояния, но со все меньшей и меньшей скоростью по мере перехода от более высоких к более низким значениям градиента скорости. Это создает впечатление, что клеточные состояния распространяются как волны в направлении градиента от высокого к низкому. Отметим, что такие волны не требуют диффузии или межклеточной коммуникации и поэтому называются «кинематичными» или «псевдоволнами» [175–180]. Мы называем эту версию модели «регулировкой скорости на основе градиента», которая хорошо подходит для формирования паттерна неудлиняющихся тканей (рис. 6А, внизу слева). Модель регулирования скорости также может формировать удлиняющиеся ткани, если градиент отступает в виде волнового фронта (далее называемая моделью «регулирования скорости на основе волнового фронта»; рис. 6А, внизу справа). Точно так же регулирование скорости может разделить ткань на периодические структуры, если последовательный процесс активации генов просто заменить часами (рис. 6В).Обратите внимание, что в версии регулирования скорости на основе волнового фронта, если волновой фронт имеет форму сужающегося градиента (который можно рассматривать как суперпозицию режимов модели регулирования скорости на основе градиента и волнового фронта), кинематическая волны будут распространяться от высокой к низкой концентрации градиента (противоположно направлению сокращения волнового фронта) по мере удлинения ткани.

Модель регулирования скорости в разработке

Особые случаи модели регуляции скорости ранее были вовлечены в формирование паттерна различных эмбриональных тканей. Непериодическая версия модели регуляции скорости на основе волнового фронта (рис. 6А, внизу справа) была названа моделью «зоны прогресса» [27, 181] и (возможно, [182, 183]) была предложена для паттерна зачатка конечности позвоночного и снова была названа « модель временной регуляции» и участвует в нейрогенезе Drosophila [19,20].

Модель часов и волнового фронта [156], первоначально предложенная как основной механизм сомитогенеза позвоночных, фактически является периодической версией модели регуляции скорости на основе волнового фронта (рис. 6В, внизу справа).Тщательное изучение фаз удлинения оси сегментации позвоночных и насекомых показало, что гены сегментации у этих видов экспрессируются в виде волн, которые распространяются в направлении, противоположном направлению ретракции волнового фронта [4]. Это наблюдение было согласовано с моделью часов и волнового фронта в предположении, что волновой фронт опосредован сужающимся градиентом концентрации, который модулирует частоту колебаний часов (модель, разработанная Джулианом Льюисом в [4]), которая является суперпозицией градиента- режимы на основе и на основе волнового фронта модели периодического регулирования скорости (рис. 6B).Действительно, оказалось, что передача сигналов FGF соответствует предложенным критериям для регулятора скорости, т.к. уровень его активности, как было установлено, модулирует скорость часов сегментации в анализе in vitro [184]. Подобные колебательные волны наблюдались на стадии бластодермы сегментации Tribolium [6]. Было высказано предположение, что эти волны опосредованы статическим градиентом частоты, который является периодической версией модели регулирования скорости на основе градиента (рис. 6B, внизу слева) [6]. Аналогичная модель использовалась для объяснения колебательных волн, наблюдаемых в культурах PSM ex vivo [185].Затем были предложены непериодические версии этих моделей для обеспечения регуляции гена gap в Tribolium [3]. Наконец, непериодическая версия модели регуляции скорости на основе градиента (рис. 6А, слева) была названа моделью «временного/пространственного паттернирования» и участвовала в формировании паттерна нервной трубки позвоночных [21] (хотя неясно, лежит ли в основе механизм действительно является моделью регулирования скорости или динамической версией модели французского флага; обсуждение см. в [10]).

Рис 6.Модель SR (см. также вставку 3).

(A) Верхняя панель: В непериодической модели SR регулятор скорости (показан серым цветом) модулирует скорость перехода клеточных состояний (каждое клеточное состояние показано другим цветом) в зависимости от дозы (верхняя панель, правильно). При очень низкой или нулевой концентрации регулятора скорости клеточные переходы состояний останавливаются (верхняя панель слева). (A) Нижняя панель: Модель SR может работать в режиме на основе градиента для построения рисунка неудлиняющихся тканей (слева) или в режиме на основе волнового фронта для построения рисунка на удлиняющихся тканях (справа). (B) Если процессы, управляющие переходами клеточных состояний, являются периодическими (т. е. управляются часами, выражение которых показано коричневым цветом; верхняя панель), модель SR может генерировать периодические паттерны как в растягивающихся, так и в неудлиняющихся тканях (через волновой фронт). -основной и градиентный режимы модели соответственно). СР, регулировка скорости.

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009812.g006

Часы.

Независимо от деталей модели часов и волнового фронта, которые до сих пор активно обсуждаются, ясно, что молекулярный осциллятор работает в PSM позвоночных и SAZ короткозародышевых насекомых.Считается, что такие колебания циклической экспрессии генов генерируются петлями отрицательной обратной связи с задержкой [157] (рис. 7А). У позвоночных, например, репрессоры транскрипции bHLH Hes/Her могут ингибировать свои собственные промоторы [158]. После индуцирования накопление белка HES/HER приводит к подавлению транскрипции до тех пор, пока белки не разрушатся и транскрипция снова не возобновится. Синхронизация индивидуально колеблющихся клеток у позвоночных затем опосредуется межклеточным сцеплением посредством взаимодействия Delta-Notch.Ингибирование передачи сигналов Delta-Notch нарушает бегущие волны и приводит к паттерну экспрессии соли и перца генов Hes/Her как у мышей, так и у рыбок данио [159-161]. Было показано, что у некоторых (но не у всех) членистоногих передача сигналов Notch участвует в сегментации [61,63,66-68].

Рис. 7. Механизмы сегментации и регионализации у позвоночных.

(A) Отсроченная петля отрицательной обратной связи, вызывающая колебания экспрессии Hes/Her. В отсутствие транскрипционной репрессии путем аутоингибирования (1) активируются гены Hes/Her и транскрибируется мРНК (2).Это приводит к трансляции и накоплению белка HES/HER (3). После временной задержки, связанной с этапами экспрессии генов, белки HES/HER достигают достаточных уровней, чтобы связываться с регуляторными областями Hes/Her и ингибировать транскрипцию (4). Аутоингибирование снимается деградацией HES/HER (5), и цикл начинается снова. (Б) Механизм формирования градиента FGF. Только клетки-предшественники (розовые) активно экспрессируют лиганд fgf8 . Как только клетки проникают в PSM (фиолетовые), они перестают транскрибировать fgf8 . Прогрессирующая деградация fgf8 мРНК и белка ведет к формированию градиента, поскольку клетки занимают более передние позиции в параксиальной мезодерме. (C) Геномная организация кластера HoxA. Гены HoxA1-13 расположены колинеарно внутри кластера в ориентации от 3′ до 5′. Открытие хроматина и экспрессия генов начинаются с 3′-конца и продолжаются в направлении от 3′ к 5′. Гены окрашены в соответствии с идентичностью позвонков, которые они определяют. 2 TAD (3′ и 5′) показаны серыми треугольниками.Передние гены Hox активируются с помощью передачи сигналов Wnt (красный), центральные гены Hox с помощью Wnt/Cdx (зеленый), а задние гены Hox с помощью Gdf11/TGFβ (синий). PSM, пресомитная мезодерма; TAD, топологически связанный домен.

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009812.g007

Считается, что у амниот колебания мишеней сигнальных путей FGF и Wnt возникают из-за сходных запаздывающих во времени петель отрицательной обратной связи. Лиганды FGF и Wnt обеспечивают постоянную активацию пути в заднем PSM, что приводит к индукции генов-мишеней, таких как Dusp или Axin2 соответственно.Поскольку эти гены участвуют в ингибировании по принципу обратной связи (т. е. фосфатаза двойной специфичности (DUSP) дефосфорилирует митоген-активируемые протеинкиназы (MAP); AXIN2 является компонентом комплекса разрушения β-катенина), их экспрессия отключает активность пути и, следовательно, их собственная транскрипция [75,161]. Однако петли отрицательной обратной связи не могут полностью объяснить механизм осцилляции часов сегментации, т.к. избыточная экспрессия конститутивно активного β-catenin не нарушает осцилляции Wnt или Notch в PSM мышей [162].Т.о., осцилляции могут генерироваться неканонической регуляцией мишеней Wnt и FGF. В эмбриональных стволовых клетках мышей наблюдались десинхронизированные колебания многих генов с тем же периодом, что и часы сегментации мыши [163]. Это говорит о том, что осцилляторная динамика экспрессии генов может быть более распространена, чем считается в настоящее время.

В Tribolium 3 первичных гена парного правила ( eve , run и нечетный ) считаются (возможно, [12,113]) подключенными к генетическим часам, которые производят их колебательные выражения [60] (рис. 4С).Эта гипотеза подтверждается экспериментами по нокдауну РНК-интерференции (РНКи): сбивание накануне приводит к подавлению как прогона , так и нечетного , сбивание прогона приводит к подавлению нечетного и сверхэкспрессия eve и сбивание с нечетным приводит к сверхэкспрессии как eve , так и run [60] (рис. 4D). Эти эксперименты предполагают, что Tribolium eve , runt и нечетный подключены к цепи отрицательной обратной связи в том же порядке, что и в SAZ (рис. 4C).Было обнаружено, что нокдаун 1 или более первичных парных генов оказывает сходное (но не идентичное) разрушающее действие на общий паттерн парных правил и у других короткозародышевых насекомых [31, 32, 164, 165]. До сих пор нет доказательств того, что передача сигналов Notch участвует в сегментации Tribolium [67,68].

Волновой фронт.

Часы сегментации должны взаимодействовать с фронтом определения (или фронтом волны), чтобы установить границы сегмента (вставка 3). У позвоночных этот фронт детерминации определяется градиентами передачи сигналов FGF, Wnt и RA [166].Экспериментальное манипулирование этими градиентами искусственно смещает волновой фронт. Например, временное ингибирование FGF сдвигает волновой фронт кзади и приводит к увеличению сомитов [91,167]. Эти сигнальные градиенты формируются комбинацией локализованной продукции лиганда, прогрессирующего распада лиганда и диффузии лиганда. В случае передачи сигналов FGF мРНК Fgf8 активно экспрессируется на высоких уровнях в задней зоне предшественников [92]. Однако, как только клетки определяются как мезодермальные и проникают в PSM, они перестают экспрессировать этот ген (Fig. 7B).Поскольку эмбрион продолжает удлиняться кзади, а клетки постепенно занимают более передние позиции, разбавление и деградация существующих молекул Fgf8 мРНК приводит к возникновению задне-переднего градиента. Распад белка FGF8 непосредственно не измерялся, но, безусловно, играет роль в установлении градиента. В дополнение к этому механизму распада в PSM происходит диффузия лиганда FGF, которая способствует формированию градиента [94]. Сходный механизм, вероятно, лежит в основе градиента Wnt3a, т.к. эта сигнальная молекула транскрибируется только в хвостовой почке и задней части PSM [73].Учитывая, что гены Cdx являются мишенями как для передачи сигналов Wnt, так и для FGF у позвоночных, параллельный задний к переднему градиент Cdx формируется ниже этих путей [168-170]. Прогрессирующая деградация мРНК Cdx и белков также способствует формированию градиента Cdx [171]. В случае передне-заднего градиента RA RA-синтезирующий фермент Raldh3 экспрессируется в сомитах и ​​переднем PSM, тогда как RA-деградирующий фермент Cyp26A1 экспрессируется в хвостовой почке [172,173].Таким образом, этот градиент формируется по механизму источника и стока в сочетании с высокой диффузионной способностью RA.

В Tribolium считается, что волновой фронт кодируется градиентами Wnt и/или Cad, поскольку их выражения перекрывают колебания парного правила в SAZ [8,13] (см. выражение cad на рис. 2B; сравните с парным экспрессии генов правила на рис. 2А). Выйдя из домена экспрессии Wnt/Cad, колебания парного правила фиксируются в виде полос. Недавно было показано, что экспрессии opa и dichaete образуют ступенчатые волновые фронты вместе с Wnt/Cad [13].В то время как opa было предложено опосредовать удвоение частоты полос парного правила при их выходе из SAZ (см. ниже), неясно, участвуют ли opa и/или dichaete в замедлении и остановке парных полос. Rule Wave Intro Stripes, а также то, как они взаимодействуют с градиентом Wnt/Cad.

Задняя активность Wnt в Tribolium опосредована как лигандами wnt1 , так и wnt8 , которые экспрессируются позади эмбриона [85-87].Затем Wnt активирует cad , что приводит к параллельному градиенту Cad, который сам активирует wnt1, формируя петлю положительной обратной связи [8,85]. В бластодерме Tribolium градиент Wnt/Cad сначала устанавливается материнским встречным градиентом отрицательного регулятора Wnt axn и дополнительно модифицируется репрессирующим эффектом встречных градиентов zen и otd [8,85]. ]. Формирование и ретракция градиента Wnt/Cad на стадии зародышевых полос плохо изучены, но в принципе могут быть опосредованы распадом РНК/белка, сходным с образованием градиента FGF в PSM позвоночных.

Спецификация сегмента и полярность.

У позвоночных фронт детерминации, установленный сигнальными путями Wnt и FGF, функционирует, чтобы наделить клетки способностью реагировать на тактовый сигнал и устанавливать будущий препаттерн сомитов. При стимуляции с помощью часов сегментации клетки во фронте детерминации временно стабилизируют передачу сигналов Notch в виде билатерально симметричной полосы активации Notch, которую можно визуализировать с помощью экспрессии внутриклеточного домена Notch (NICD) [186]. Активность Notch приводит к TBX6-зависимой экспрессии Mesp1/2 , главных регуляторов сегментарной программы [187]. После спецификации сегмента Mesp1/2 становятся ограниченными ростральной частью будущего сомита, тогда как Delta-like1 ( Dll1 ) и NICD ограничиваются каудальной частью [77,188]. Это приводит к установлению рострально-каудальной полярности сомита. Экспрессия Mesp1/2 в конечном итоге подавляется посредством петли отрицательной обратной связи, включающей его мишень Ripply2 и Tbx6 [189,190].Полярность сомитов впоследствии поддерживается факторами транскрипции Tbx18 (ростральные) и Uncx4 . 1 (каудальные), которые функционально противостоят друг другу [191].

В Tribolium , по мере того как волны экспрессии первичных парных генов eve , запускают и нечетных распространяются за пределы SAZ, они замедляются и в конечном итоге улучшают свои паттерны экспрессии и подвергаются удвоению частоты [3]. ,6,13,60]. Кроме того, первичные гены парного правила регулируют вторичные гены парного правила парного ( prd ) и небрежно-парного ( slp ) на границе SAZ [60].Более поздняя фаза парного правила удвоения частоты, как предполагается, опосредована opa , который экспрессируется вместе с Wnt/Cad и dichaete в шахматном волновом фронте [13].

Усовершенствованные выражения первичных и вторичных парных генов Tribolium составляют комбинаторный код, который делит каждую опосредованную часами волну парного правила на 2 парасегмента и определяет их полярность. Передняя часть парасегментов с нечетными номерами разграничена выражением сегментарных eve полос и prd , тогда как передняя часть парасегментов с четными номерами разграничена выражениями eve , run , нечетных , прд .Задняя часть всех парасегментов разграничена выражением slp . Этот комбинаторный код в конечном счете регулирует гены полярности сегментов en и wg в передней и задней частях каждого парасегмента, соответственно [80], подобно регуляции генов полярности сегментов у Drosophila [192].

Как колебания часов организуются в бегущие волны в эмбрионах позвоночных и короткозародышевых насекомых?

Когда осцилляции cHairy1 были впервые обнаружены в ПСМ кур, было показано, что они выражаются в виде периодических волн, которые охватывают ПСМ от задней части к передней, прогрессивно замедляясь и сужаясь по мере приближения к фронту детерминации [4,193,194], наблюдение, не учтенное в первоначальной формулировке модели часов и волнового фронта.Эти волны не требуют диффузии или межклеточной коммуникации и поэтому называются «кинематической» или «псевдоволной» [4, 195] (хотя участие межклеточной коммуникации все же может быть необходимо для обеспечения синхронности колебаний в соседних клетках). [159]). Простая модель возникновения таких волн состоит в том, чтобы предположить, что регрессирующий волновой фронт модулирует частоту часов сегментации дозозависимым образом, действуя, следовательно, как регрессирующий частотный градиент (вставка 3) [4,179]. Механизмы, лежащие в основе этого частотного градиента, в настоящее время недостаточно изучены. Хотя есть некоторые данные, свидетельствующие о том, что бегущие волны инициируются и контролируются ФРФ посредством задержки фазы от задней к передней [196], бегущие волны все же могут иметь место в отсутствие градиента ФРФ [197]. Интересно, что разные циклические гены демонстрируют различные профили частоты. Например, у мышей мишень Wnt Axin2 демонстрирует быстрые волны, которые резко замедляются, тогда как волны мишени Notch Lfng распространяются медленнее [76].

Функциональное значение постепенного замедления колебаний часов неясно, поскольку теоретически характеристики часов и модели волнового фронта в основном одинаковы, независимо от того, внезапно ли колебания останавливаются в катастрофическом событии (как в исходной формулировке модели). или через постепенное замедление [8,179]. Однако на стадии бластодермы было показано, что генов парного правила Tribolium экспрессируются в виде волн при отсутствии удлинения оси или регрессивного волнового фронта (рис. 2А), что не может быть объяснено исходной формулировкой часов и волнового фронта, а действием нерегрессирующего градиента частоты [6].Это подчеркивает важность постепенного замедления колебаний часов в определенных сценариях. Таким образом, колебания часов сегментации могут быть преобразованы в периодические пространственные паттерны либо с помощью регрессирующего волнового фронта, либо с помощью нерегрессирующего частотного градиента. 3) [3,174]. Модель описывает основной регулирующий механизм, в котором градиент молекулярного фактора (называемого регулятором скорости) регулирует скорость часов сегментации (или любого временного процесса).Нерегрессирующий градиент этого регулятора скорости сам по себе может индуцировать колебательные волны и, следовательно, паттернировать неудлиняющиеся ткани, такие как бластодермы насекомых (рис. 6В, левая нижняя панель; вставка 3), тогда как регрессирующий градиент регулятора скорости может паттернировать удлиняющиеся ткани, такие как насекомые. зародышевые полосы и PSM позвоночных (рис. 6B, нижняя правая панель; вставка 3). Интересно, что формирование прехордальной и головной мезодермы у позвоночных связано с двумя циклами осциллирующей экспрессии генов, которые происходят в эпибласте без регрессирующего волнового фронта и могут быть концептуально похожи на импульсы парного правила в бластодерме Tribolium [198]. .

Следовательно, единая модель может объяснить как бластодерму, так и сегментацию зародышевых полосок у короткозародышевых насекомых [3]. Было предложено использовать градиент Wnt/Cad в качестве регулятора скорости парного генератора в Tribolium [3,8]. Экспериментальное манипулирование градиентом Wnt/Cad в нескольких генетических фонах привело к стереотипным изменениям в пространственно-временной динамике волн парного правила [8] (рис. 4G). В большинстве случаев уменьшение интенсивности градиента Wnt/Cad приводило к замедлению динамики волн парного правила, смещение градиента Wnt/Cad вперед или назад приводило к сопутствующему смещению волн парного правила вперед или назад соответственно и растяжению волн парного правила. Градиент Wnt/Cad привел к растяжению волн парного правила (рис. 4G).С помощью компьютерного моделирования было показано, что эти наблюдения согласуются с моделью регулирования скорости [3,8]. Однако эти выводы основаны на корреляции между градиентом Wnt/Cad и динамикой волн парного правила, и до сих пор неясно, участвуют ли в этом другие факторы (например, opa и dichaete [13]) или какие молекулярные механизмы лежат в основе такая модуляция скорости колебаний часов сегментации (подробнее об этом ниже). Большинство этих наблюдений сделано на ранней стадии сегментации бластодермы Tribolium , где существуют другие материнские и зиготические градиенты (например,g., otd и zen ), которые могут быть непосредственно вовлечены в регуляцию регуляции генов парного правила. Более того, неясно, применима ли та же модель к более поздним стадиям сегментации в зародышевой полоске. Однако было показано, что у эмбрионов axn RNAi градиент cad не регрессирует в зародышевой полосе Tribolium . В то же время наблюдалось, что гэп-генные волны (обсуждаемые в разделе «Механизмы регионализации у короткозародышевых насекомых»), которые представляют собой непериодическую версию волн парного правила, продолжают распространяться и сокращаться, не задерживаясь в стабильных доменах экспрессии на этом генетическом фоне. как и предсказывает модель регулирования скорости [3].Это предполагает, что регионализация и потенциально сегментация зависят от одного и того же основного механизма как в бластодерме, так и в зародышевой полоске.

Недавно сообщалось, что у позвоночных фармакологическое ингибирование FGF приводит к дозозависимому удлинению колебательного периода для репортера Lfng LuVeLu в эксплантатах мышиных PSM [184]. Более того, обработка PSM мышей и кур ингибиторами Wnt может изменить частотный профиль бегущих волн [199].Эти исследования предполагают, что градиенты передачи сигналов FGF и Wnt могут действовать как регуляторы скорости/частоты у эмбрионов позвоночных подобно тому, как градиенты Wnt/Cad, как предполагается, действуют у короткозародышевых насекомых [8].

В соответствии с ролью передачи сигналов Wnt/FGF в частотной модуляции у амниот устойчивые колебания наблюдались в эксплантатах мышиных PSM, культивируемых в экспериментальных условиях, которые поддерживали одинаковый уровень активности Wnt и FGF без каких-либо признаков вариабельности частоты [197]. .С другой стороны, у эксплантатов в нормальных условиях, в которых установлены градиенты Wnt и FGF, наблюдается градиент частот колебаний [185]. Интересно, однако, что в отсутствие градиентов Wnt и FGF колебательные волны все еще наблюдаются в эксплантатах мышиных PSM [197]. Эти волны, однако, не обнаруживают признаков прогрессивного сокращения длины, наблюдаемого у эксплантов, культивируемых в нормальных условиях. Это указывает на то, что в отсутствие частотного градиента (предположительно опосредованного градиентом передачи сигналов Wnt/FGF) клетки все еще самоорганизуются в пространственные волны, потенциально за счет появления разности фаз между соседними клетками.

Но если частота сегментационных часов модулируется вдоль ПД оси с помощью градиента регулятора скорости, как это может быть достигнуто на молекулярном уровне? В недавно разработанной модели формирования паттерна AP в Tribolium [3,200] гены сегментации были предложены для включения в 2 разные сети регуляции генов: сеть часов и сеть мультистабильных генов (Fig 4I). Если регулятор скорости Wnt/Cad активирует сеть часов, но подавляет мультистабильную сеть, постепенное замедление колебаний приведет к градиенту регулятора скорости (рис. 4I).Аналогичная модель была предложена для регуляции гена gap у Tribolium (замена часов генетическим каскадом). В соответствии с этой моделью реактивация гена gap hb по всему эмбриону приводила к 2 различным ответам [201]. В пределах экспрессии Wnt/Cad (определяющей SAZ) генетический каскад гэпа был сброшен, и была воспроизведена вся последовательность гена гэпа. Перед SAZ экспрессия уже сформированных генов пробела была стерта [10] (рис. 4H). Две разные реакции сети гэп-генов на одно и то же возмущение внутри и вне SAZ указывают на то, что гэп-гены регулируются двумя разными генетическими программами: одна внутри SAZ и одна снаружи, и предполагается, что они опосредованы двумя разными группами энхансеров. активен в 2 регионах [3,10].Это согласуется с наблюдением, что ген gap Kr у Drosophila регулируется двумя энхансерами, один из которых инициирует его экспрессию, а другой поддерживает ее [52]. Интересно, что открытый хроматин на ранних действующих энхансерах у эмбрионов Drosophila , как было установлено, опосредован пионер-фактором Zelda, а на поздно действующих энхансерах — пионер-фактором Opa [143,144]. Тогда можно представить сценарий, в котором постепенное переключение между энхансерами раннего и позднего действия в Tribolium будет опосредовано противоположными градиентами opa [13] и zelda [145], где выражения opa и/или zelda регулируются градиентом Wnt/Cad (или взаимодействуют с ним).Интересно, что у позвоночных было показано, что некоторые энхансеры и/или генетические программы опосредуют инициацию тактовых волн сегментации сзади, а другие опосредуют их переднюю экспрессию [202-204].

В альтернативной гипотезе период часов сегментации может быть пространственно модулирован временной задержкой продукции белка, которая увеличивается вдоль оси AP [205]. В еще одной гипотезе период часов сегментации регулируется задержкой межклеточного взаимодействия.У позвоночных отдельные клетки PSM образуют систему фазово-связанных осцилляторов, синхронизация которых обеспечивается передачей сигналов Delta-Notch [159-161]. Предполагается, что сила этой связи модулирует период коллективных колебаний [206, 207], и, следовательно, градиент силы связи может опосредовать наблюдаемый градиент частоты. У рыбок данио нарушение передачи сигналов Notch либо генетически, либо фармакологически приводит к умеренному увеличению сомитогенеза и тактового периода [207].У мутантных мышей Lfng задержка сцепления укорачивается, и период колебаний одновременно уменьшается в интактной ткани PSM, но не в изолированных клетках PSM [206]. Последовательно, первичные клетки PSM мыши и полученные in vitro клетки PSM человека сохраняют свой колебательный период при культивировании при низкой плотности, так что передача сигналов между клетками невозможна [184,206]. Период колебаний HES7 не изменяется, даже когда изолированные клетки обрабатывают ингибиторами Notch или получают от мутантных мышей Lfng [184, 206].Эти результаты указывают на то, что пейсмекер сегментационных часов действует клеточно-автономным образом, но коллективный период может модулироваться в тканевом контексте посредством связи между клетками.

Меж- и внутривидовая пластичность тактовой частоты сегментации.

Программы сегментации на основе часов позволяют преобразовывать периодические временные паттерны (колебания) в пространственные паттерны (сегменты). Однако механизмы кардиостимулятора, которые контролируют периодичность самих часов, остаются малоизученными.Поразительно, что колебательный период циклических генов демонстрирует большую пластичность как у позвоночных, так и у членистоногих. Во-первых, бегущие волны замедляются и сужаются по мере достижения передней части ПСМ или САЗ, как описано выше. Во-вторых, период сомитогенеза у позвоночных не является постоянным на всем протяжении формирования оси, а скорее постепенно увеличивается по мере заложения большинства сомитов каудально [208]. Крайним примером является сумчатое Monodelphis domestica , у которого наблюдается удлинение периода сомитогенеза с 1 часа на уровне шейки матки до 4.5 часов на каудальном уровне [209]. Сходные наблюдения были сделаны для Tribolium , где скорость добавления сегментов варьируется вдоль оси AP [57,210].

Подобно замедлению бегущих волн вдоль ПСМ/САЗ и в соответствии с моделью регулирования скорости (вставка 3), постепенное удлинение тактового периода к концу удлинения оси потенциально может быть объяснено изменениями уровня регуляторов скорости со временем. Терминация оси у позвоночных включает подавление передачи сигналов Wnt и FGF, что может объяснить более длительный период сомитогенеза на этих стадиях [117].

В дополнение к изменению частоты часов вдоль AP-оси, период часов сегментации значительно различается у разных видов. Часы сегментации колеблются каждые 30 минут у рыбок данио [208], 1,5 часа у курицы [4], 2,5 часа у мыши [211], 3 часа у Tribolium [6] и 5 часов у человека [72, 184]. Этот параметр сильно коррелирует со скоростью развития, так что более быстро развивающиеся виды, такие как рыбки данио, демонстрируют более короткие тактовые периоды. Кроме того, период сомитогенеза, как и скорость развития, чувствителен к температуре.Выращивание эмбрионов при разных температурах приводит к масштабированию периода часов как у позвоночных, так и у членистоногих [6, 208, 212, 213]. Эта тесная связь между периодом часов сегментации и скоростью развития привела к появлению сомитогенеза в качестве модели для изучения аллохронии [214].

В настоящее время преобладающая гипотеза, касающаяся часового водителя ритма сегментации у позвоночных, основана на Hes/Her запаздывающих во времени петлях отрицательной обратной связи, которые, как полагают, лежат в основе циклических колебаний генов [158].Совокупное время этапов экспрессии генов, таких как транскрипция, сплайсинг, ядерный экспорт и трансляция генов Hes/Her , называется задержкой транскрипции и представляет собой общую задержку времени до того, как может иметь место ингибирование по принципу обратной связи [157]. Было предложено, чтобы эти задержки транскрипции регулировали период колебаний у разных видов. В самом деле, задержки транскрипции для ортологов Hes/Her больше у видов позвоночных с более медленным тактовым периодом, и удаление интронов из мышиного Hes7 гена для ускорения сплайсинга приводит к умеренному ускорению осцилляций [215,216].Эти межвидовые различия в кинетике экспрессии генов Hes/Her , скорее всего, являются результатом более значительных различий в глобальных скоростях биохимических реакций между видами. Недавние исследования показали, что продукция и деградация многих белков, не только белков Hes/Her, ускоряется в клетках PSM мыши по сравнению с клетками человека [214]. Сходным образом, глобальный период полужизни мышиного протеома значительно короче у мышиных нейральных предшественников, чем у человека [217]. Таким образом, похоже, что периоды тактов сегментации, специфичные для видов, являются результатом глобального масштабирования экспрессии генов и скоростей оборота белков.Необходима дальнейшая работа, чтобы понять механизмы, которые лежат в основе и регулируют скорости биохимических реакций у разных видов.

Эти исследования также указывают на то, что гены Hes/Her могут не представлять пейсмейкер часов основной сегментации, по крайней мере, у мышей. Скорее, период часов может быть эмерджентным свойством общесистемной кинетики. В соответствии с этой гипотезой мыши, несущие нулевые аллели Hes7 , все еще обнаруживают остаточную сегментацию, и период колебаний Wnt остается неизменным [218, 219].Эмбриональные стволовые клетки мыши, в которых весь локус Hes7 был заменен его человеческим ортологом, дифференцируются в клетки PSM, которые колеблются с характерным для мыши периодом, тем самым подтверждая, что различия в геномной последовательности Hes7 не могут объяснить межвидовые различия в периоде тактовой частоты [214]. ]. Таким образом, Hes7 вряд ли будет фундаментальным водителем ритма для часов сегментации млекопитающих. Альтернативно др. гены Hes могут работать избыточно с Hes7 в качестве водителей ритма, что усложняет интерпретацию фенотипа одиночного мутанта.

Механизмы регионализации короткозародышевых насекомых

Как обсуждалось ранее, преобладающая модель регуляции гена gap у длиннозародышевых насекомых Drosophila основана на механизме французского флага, в котором материнский градиент Hb действует как мастер-регулятор. Тем не менее, материнский градиент Hb играет менее заметную роль в Tribolium : выравнивание материнского градиента Hb в Tribolium (путем нокдауна nos ; pum ) только замедляет начало последовательной активации генов разрыва [10]. 9].Альтернативно, задний-передний градиент Wnt/Cad был предложен в качестве основного регулятора генов gap в Tribolium [3,201]. Истощение cad с помощью РНКи полностью устраняет экспрессию гена gap в Tribolium , а манипулирование градиентом Wnt/Cad в некоторых генетических фонах приводит к стереотипным изменениям в пространственно-временной динамике волн экспрессии гена gap, сходным с тем, что наблюдается для парных генов у одни и те же генетические фоны [3,8]. Эти наблюдения привели к предположению, что гены gap, подобно генам парного правила, регулируются в соответствии с моделью регуляции скорости, в которой Wnt/Cad действует как регулятор скорости (Box 3) [3].В этой модели гены разрыва связаны в генетический каскад, который опосредует наблюдаемую последовательную активацию генов разрыва (рис. 4Е). Включение гэп-генов в генетический каскад подтверждается экспериментами по нокдауну РНКи (рис. 4F): нокдаун одного гэп-гена приводит к подавлению нижестоящих гэп-генов и повышающей регуляции восходящих гэп-генов [110–113, 220] ( аналогичные фенотипы гена gap были также зарегистрированы у молочая [221]). Затем модель предполагает, что градиент Wnt/Cad действует, модулируя скорость генетического каскада и, следовательно, скорость последовательной активации генов разрыва.На стадии бластодермы градиент cad не регрессирует и индуцирует последовательные волны генов разрыва в соответствии с непериодической и основанной на градиенте версией модели регуляции скорости (Box 3; Fig 6A, внизу слева). На стадии зародышевой полосы градиент cad начинает регрессировать, производя больше гэп-генных волн, где паттерны экспрессии генов, оставленные градиентом cad , задерживаются в стабильных доменах экспрессии генов [3], в соответствии с непериодическим и версия модели регулирования скорости на основе волнового фронта (вставка 3; рис. 6A, внизу справа).

Экспрессия гена

Gap в Tribolium является основным регулятором нижестоящих генов Hox. Однако было проведено немного экспериментов для изучения регуляции гена Hox у Tribolium , кроме тех, которые показали их нарушение при нокдауне гена gap (обобщено в [33, 113]), и неясно, участвуют ли гены Hox в терминации осей у этого насекомого. как у позвоночных.

Механизмы регионализации у позвоночных

У большинства позвоночных дупликации генома привели к 4 отдельным кластерам Hox ( HoxA-D ) [222].Таким образом, геномы млекопитающих кодируют 39 индивидуальных Hox-генов, организованных в 4 кластера и 13 паралогичных групп [222]. Существует обширная функциональная избыточность между паралогами настолько, что удаление целых кластеров Hox не нарушает идентичности сегментов [223,224]. Несмотря на дупликацию кластеров генов Hox, сохраняется коллинеарная экспрессия внутри каждого кластера. Регионализация сегментов генами Hox наиболее интенсивно изучалась в отношении формирования паттерна позвоночного столба в осевом скелете.Позвоночник делится на морфологически и функционально обособленные отделы, соответствующие шейному, грудному, поясничному, крестцовому и хвостовому позвонкам. В то время как специфическая осевая формула различается у разных видов, роль генов Hox в определении различных региональных особенностей, по-видимому, сохраняется (Fig. 7C). В частности, гены Hox4 контролируют формирование паттерна шейных сомитов, формирующих шею [225], тогда как паралогические группы Hox5 , Hox6 и Hox9 участвуют в развитии грудных сегментов [226].Более того, паралоги Hox10 необходимы для спецификации поясничной идентичности и способны подавлять образование ребер при сверхэкспрессии в грудном отделе [227]. Сходным образом, Hox11 генов необходимы для спецификации крестца и Hox13 генов соответствуют хвостовым позвонкам [227,228].

Предполагается, что домены экспрессии генов Hox, которые определяют осевую идентичность, устанавливаются «Hox-часами», которые управляют последовательной активацией генов Hox в домене-предшественнике [11].Эта последовательная активация соответствует порядку расположения Hox-генов в каждом кластере и, таким образом, является коллинеарной во времени (Fig 7C) [106,229]. Экспрессия Hox в домене предшественников контролирует время ингрессии мезодермальных клеток, так что предшественники, экспрессирующие только передние гены Hox, проникают раньше и оказываются в более передних позициях вдоль оси тела [116,117]. Задние Hox гены (паралоги с 9 по 13) задерживают клеточную ингрессию градуированным образом, при этом паралогов Hox13 проявляют самый сильный эффект, а также запускают терминацию оси [117].Т.о., коллинеарная во времени экспрессия Hox в сочетании с синхронизированной по времени клеточной ингрессией в домене предшественников устанавливает вложенную пространственную колинеарность, которая придает осевую идентичность. Как только клетки-предшественники проникают внутрь, они сохраняют экспрессию своих генов Hox, и, таким образом, последовательная активация генов Hox транслируется в стабильные пространственные домены [116, 230]. Этот механизм аналогичен часам и волновому фронту, где ингрессия клеток действует как детерминирующий фронт, который переводит тики Hox-часов в пространственный паттерн (или, что то же самое, аналогичен непериодическому режиму на основе волнового фронта в модели регулирования скорости; см. вставку). 3 и рис. 6А, нижняя правая панель).

Часы Хокса.

Вопрос о том, что движет последовательной активацией генов Hox, широко обсуждается. Несколько линий доказательств указывают на функциональную значимость того факта, что организация кластера Hox от 3′ до 5′ соответствует временной последовательности активации Hox-гена. Все гены в Hox-кластере изначально находятся в компактном состоянии хроматина, что предотвращает транскрипцию [231]. Затем раскрытие хроматина происходит последовательно, начиная с 3′-конца [229]. Прогрессирующее раскрытие хроматина опосредуется устранением репрессивных модификаций гистонов, таких как триметилирование h4K27, которые закладываются и поддерживаются репрессивным комплексом Polycomb [231].Эти инактивирующие гистоновые метки, в свою очередь, заменяются активирующими, включая триметилирование h4K4. Модель «open for business» предполагает, что может существовать внутренний механизм, который опосредует это прогрессивное открытие хроматина со временем и, следовательно, последовательную активацию Hox-генов [11, 232]. В самом деле, важен порядок Hox-генов внутри Hox-кластера. Изменение ориентации кластера HoxD таким образом, что ген HoxD13 становится расположенным 3′ в кластере, приводит к эмбриональной летальности [233].Более того, архитектура хроматина имеет решающее значение для правильной последовательной активации Hox-генов, т.к. изоляция посредством CTCF устанавливает топологические границы, которые предотвращают преждевременную экспансию активного домена [234]. Кроме того, было обнаружено, что мышиные Hox-кластеры находятся между 2 отдельными топологически ассоциированными доменами (TAD), которые, как предполагается, важны для их колинеарной активации [235].

Однако до сих пор неясно, является ли регуляция хроматина основным драйвером колинеарности Hox или просто предохранением от случайной преждевременной активации большего количества задних генов Hox, которые проявляют доминирующие негативные эффекты по сравнению с передними.Недавно было показано, что релейный механизм (или генетический каскад), состоящий из перекрестно-регуляторных взаимодействий между Wnt, Cdx и Gdf11/TGFβ, действует выше Hox-генов и (частично) опосредует их параллельную активацию [229, 236–238], напоминающую генетического каскада, который управляет последовательной активацией генов пробела в Tribolium . Ранние Hox-гены (которые экспрессируются спереди и расположены на 3′-конце кластера) активируются с помощью передачи сигналов Wnt посредством асимметричного распределения Wnt-чувствительных энхансерных последовательностей на 3′-стороне кластера [229].Позже Wnt активирует Cdx, который, в свою очередь, активирует более центрально расположенные гены Hox через сайты связывания внутри кластера Hox [236]. Наконец, больше 5′-расположенных Hox генов активируется сигналом Gdf11/TGFβ в хвостовой почке [237,239]. Следовательно, последовательность сигналов Wnt, Cdx и TGFβ опосредует последовательную активацию 3′, центрального и 5′ субдоменов Hox-кластера, соответственно (Fig. 7C). Последовательная активация генов Hox внутри каждого субдомена до сих пор не совсем понятна и может основываться на внутреннем механизме прогрессивного открытия хроматина и/или схемы перекрестной регуляции между генами Hox [240].

Волны гена Hox.

Hox-гены паралогичных групп с 1 по 8 сначала последовательно экспрессируются в виде соли и перца в задней области примитивной полоски [116]. Домен экспрессии для каждого Hox гена затем расширяется вперед, пока не охватит всю первичную полоску и соседний эпибласт и часть нервной пластинки [230, 241]. Таким образом, передние Hox гены изначально экспрессируются в виде волн, которые охватывают эпибласт сзади кпереди (феномен, названный «распространением»), напоминающий непериодические волны gap генов у короткозародышевых насекомых.Неизвестно, как индуцируются эти волны, но, возможно, они могут быть связаны с временной модуляцией активации гена Hox ранней экспрессией генов Wnt и Cdx в эпибласте (см. градиентный режим модели регуляции скорости, вставка 3; рис. 6, левая нижняя панель) или, альтернативно, через модель французского флага (вставка 1). Интересно, что потеря Cdx приводит к апостериорным сдвигам и задержке во времени центральных Hox-генов [242], что напоминает эксперимент, в котором концентрация cad снижается в Tribolium (Fig 4G) [3,8].Более того, недавно было обнаружено, что уровни Fgf и Gdf11 модулируют скорость последовательной активации генов Hox в дифференцирующихся плюрипотентных стволовых клетках человека [243].

Нох-гены и окончание оси.

В дополнение к определению хвостовой идентичности, паралогическая группа Hox13 была предложена для управления окончанием оси. У мышей потеря Hoxb13 ведет к образованию дополнительных хвостовых позвонков [228], в то время как его избыточная экспрессия приводит к преждевременному укорочению хвоста [244].Сходным образом, эмбрионы рыбок данио, которые индуцируют сверхэкспрессию Hoxa13b, также обнаруживают сильное укорочение оси [245]. Через генетический каскад, включающий факторы Gdf11 и Lin28 , паралоги Hoxb13 и Hoxc13 вызывают редукцию пула задних предшественников хвостовой почки [239]. По мере того, как этот пул постепенно истощается, расширение оси замедляется и в конечном итоге останавливается. Скорость сомитогенеза, тем не менее, остается стабильной, так что длина PSM уменьшается с каждым циклом формирования сомитов, пока вся параксиальная мезодерма не будет сегментирована.Механизмы, лежащие в основе этого процесса, включают подавление передачи сигналов Wnt и FGF в хвостовой почке с помощью генов паралогичной группы Hox13 [117]. В то же время эти терминальные гены Hox также ингибируют экспрессию RA-деградирующего фермента Cyp26A1 в зачатке куриного и рыбьего хвоста и, следовательно, усиливают передачу сигналов RA [244, 246]. Терминация оси у позвоночных, таким образом, обеспечивается снижением передачи сигналов Wnt и FGF в сочетании с усилением передачи сигналов RA, оба из которых запускаются Hox13 генами [117].Сходный механизм может обеспечивать прекращение формирования паттерна AP у короткозародышевых насекомых. В самом деле, снижение экспрессии cad наблюдается к концу элонгации зародышевой полосы у Tribolium посредством неизвестного механизма, который в принципе может быть опосредован задними экспрессируемыми генами gap. Действительно, нарушение гена gap hb приводит к образованию дополнительных сегментов как у Tribolium [10], так и у тутового шелкопряда Bombyx mori [247], что указывает на взаимодействие между генами gap и парным правилом прямо или косвенно посредством регуляции градиент Wnt/Cad.

Общие тактовые частоты и исходные синхронные тактовые частоты


ГЛАВА 2

2. 2.4 Схема синхронного тактирования с общим тактовым сигналом и источником

Схемы тактирования для запуска сигналов данных делятся на две широкие категории: схема общего тактового сигнала и схема синхронного тактового сигнала. В обычной схеме часов часы генерируются из одного источника и поступают на ИС передатчика, а также на ИС приемника. Источником тактовой частоты обычно является умножитель тактовой частоты, но он может быть частью процессора или может быть одиночным тактовым генератором с двумя исходящими от него дорожками.На рисунке ниже показана общая схема часов. Этот тип часов используется, например, в шине PCI.
Рисунок 2.3 Общая схема часов
В обычной тактовой схеме для завершения передачи данных требуется два тактовых цикла. В первом тактовом цикле (на 1-м тактовом фронте CLK IN), на фронте CLK A, данные выходят из передатчика и распространяются к приемнику. Во втором тактовом цикле (на 2-м фронте тактового сигнала CLK IN) данные фиксируются в приемнике.

Эта схема накладывает некоторые ограничения на длину линий передачи тактовых сигналов и сигнала данных. Учтите, что вы прокладываете очень длинный коаксиальный кабель для сигнала ДАННЫХ от передатчика к приемнику, скажем, 2 мили!!!. В то время как дорожки для CLK A и CLK B небольшие, скажем, 2 дюйма. По фронту CLK A передатчик выдает сигнал DATA. Сигнал данных начинает передаваться по кабелю длиной 2 мили. Пока данные все еще находятся в кабеле, к приемнику поступает следующий фронт тактового сигнала CLK B.Теперь приемник ожидает сигнал данных на границе тактового сигнала. Но где ДАННЫЕ? Он все еще путешествует по кабелю !! Разработчики микросхем выражают это тем, что не соблюдается время установки приемника. В схеме синхронных часов мы должны отрегулировать длину CLK A, CLK B и DATA так, чтобы соблюдалось время установки приемника. Несколько способов улучшить запас времени установки могут заключаться в уменьшении длины сигнала DATA и сигнала CLK A и увеличении длины сигнала CLK B.

Теперь учтите, что ваша тактовая частота составляет 100 МГц.Это означает, что период времени тактового цикла составляет 10 нс. Предположим, что Том проектирует печатную плату. Размер печатной платы очень большой. Он расположил микросхему умножителя тактовой частоты очень близко к микросхеме приемника (см. рисунок выше). Однако ИС передатчика находится очень далеко от ИС приемника. Пока что сигналу требуется 12 нс от микросхемы часов, чтобы добраться до микросхемы передатчика. Также сигнал занимает 13 нс от передатчика до ИС приемника. Теперь, когда следующий фронт тактовых импульсов достигает микросхемы приемника, где находятся ДАННЫЕ?

Если бы мы уменьшили тактовую частоту до 10 МГц или время цикла до 100 нс, часы приемника могли бы поймать или перехватить ДАННЫЕ.Иными словами, конечные длины тактовых импульсов и сигналов данных ограничивают максимально достижимую частоту в общей схеме тактовых импульсов.

Общая схема тактовой частоты подходит для частот до 200 МГц. Задержка тактирования компонентов до времени вывода и трассировки печатной платы накладывает верхний предел на максимально допустимую частоту схемы общего тактового сигнала.

В схеме Source Synchronous микросхема передатчика отправляет сигнал DATA, за которым после некоторой задержки следует тактовый сигнал.Приемник фиксирует сигнал данных на фронте тактового сигнала. При использовании этой схемы скорость шины значительно увеличивается по сравнению с обычной тактовой схемой. Удовлетворение требованиям времени установки зависит от относительной регулировки длин CLK и DATA в отношении конструкции печатной платы.


Рисунок 2.4. Схема синхронных часов источника
2.5 Синхронизация инцидентов

Инцидентная синхронизация является разновидностью синхронной синхронизации источника, при которой передатчик отправляет данные и синхронизирующие сигналы одновременно.Задержки между сигналом данных и тактовым сигналом нет. Приемник имеет встроенную задержку для часов, чтобы соответствовать установленным требованиям времени. Если мы синхронизируем данные и часы и сохраним их длину на печатной плате одинаковой, два сигнала будут испытывать одинаковые искажения на пути и одинаковое количество временных задержек из-за искажений.


Предыдущая — Целостность сигнала «точка-точка» &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp&nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp Следующая — Соединение трасс

Создание эффективной сети часов — Блог — Компания

Билл Джейсон П.Томас, инженер по продукту, отдел аппаратного обеспечения

Разработка собственной макетной платы требует значительных затрат времени, знаний и ресурсов. Однако путь «сделай сам» дает такие преимущества, как возможность добавлять персонализированные интерфейсы, производить плату для различных целей (скорость, мощность, гибкость) и снижать стоимость по сравнению с покупкой сторонних производителей. доска полки. Одной из серьезных проблем, с которыми сталкиваются разработчики, является разработка эффективной сети синхронизации из ресурсов, доступных на FPGA, и ресурсов синхронизации на уровне платы, что обеспечит гибкость для разработчиков.

Ресурсы бортовых часов

Современные FPGA предоставляют массив ресурсов тактовых импульсов, таких как PLL, для масштабирования тактовых частот и нескольких доменов тактовых импульсов, однако это полезно только для систем, которые могут поместиться в один чип. Современные SoC не всегда подходят для одной FPGA и должны быть разделены на несколько, чтобы соответствовать среде прототипирования. Для нескольких плат FPGA требуется полная иерархия функций тактирования, таких как мультиплексоры тактовых импульсов, разветвители и умножители, синхронизация тактовых сигналов платы и ввод тактового сигнала на уровне платы.Существуют методы, позволяющие сократить сложность задачи, такие как преобразование стробируемых часов. В конструкциях ASIC обычно используются стробируемые часы, чтобы сократить активность переключения системных часов, что значительно снижает энергопотребление. Однако это не очень хорошо работает в среде FPGA, которая требует включения тактовых импульсов, а не тактовых импульсов вентилей, что может привести к проблемам с синхронизацией.

 

Для проектирования гибкой сети часов необходимо внимательно изучить системные требования, которые могут включать:

1.Согласование задержек часов
2. PLL
3. Синхронизация и генерация часов
4. Управление часами и конфигурация

Каждое из этих требований само по себе представляет собой большую задачу, в которую разработчик может включить несколько элементов синхронизации, таких как селекторы источников, специальные высокоскоростные часы (каналы GTX), внешние источники часов и скаляры, чтобы решить несколько проблем, обеспечивая при этом гибкость. Некоторым разработчикам может показаться заманчивым разработать плату специально для тактовых ресурсов просто из-за сложности, которая может привести к увеличению стоимости конструкции и кремниевой недвижимости.Однако плата без достаточной гибкости накладывает большие ограничения на решения о разбиении на более крупные конструкции.

Ресурсы настраиваемых часов HES-7

Схема часов HES-7 состоит из сетей глобальных часов с малым рассогласованием с программируемыми пользователем PLL и разъемами часов MMCX. На плате есть пять тактовых генераторов с частотой от 192 до 500 МГц и внешние входы дифференциальных тактовых импульсов с частотой до 450 МГц. Чтобы обеспечить подключение глобальных часов к плате, пять входов глобальных часов обеспечиваются через разъем объединительной платы (со скоростью до 25 ГБ/с).Для линий GTX и модуля PLL выделены специальные схемы тактирования для упрощения конфигурации сигналов. Обе схемы тактирования показаны выше и ниже для линий GTX и модуля PLL.

Рисунок 1: Блок-схема схемы синхронизации CLK_GTX

Рисунок 2: Блок-схема схемы синхронизации CLK_PLL

Технические характеристики и другую информацию о платформе прототипирования ASIC HES-7 см. на странице /products/prototyping/hes-7.

404 Ошибка — Страница не найдена

Страна COUNTRYAfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийский океан TerritoryBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCaribbean NetherlandsCayman IslandsChadChileChinaChristmas IslandCocos IslandsColombiaComorosCongo, Демократическая RepublicCook IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraçaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEast TimorEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный TerritoriesGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuernseyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsle из ManIsraelItalyIvory CoastJamaicaJapanJerseyJordan KazakhstanKenyaKiribatiKosovoKuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfork IslandNorwayOmanPakistanPalauPalestinian TerritoryPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairn IslandPolandPortugalPuerto RicoQatarRepublic из CongoReunionRomaniaRussiaRwandaSaint HelenaSaint Киттс и NevisSaint LuciaSaint Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSamoaSan MarinoSao Томе и PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint MaartenSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Грузии и Южные Сандвичевы IslandsSouth KoreaSouth SudanSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyriaTaiwanTajikistanTanzaniaThaila нд ТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурцияТуркменистанОстрова Теркс и КайкосТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобританияСоединенные ШтатыОтдаленные малые острова СШАУругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамВиргинские острова, Британские Виргинские острова, СШАЗападная СахараЙеменЗамбияЗимбабве

Чертежи часов для хобби-конструктора часов

Часы Мюррея Крафт

Майкл Хэнлон, четверг, 16 декабря 2021 г.

Clock Plan Downloads Подробные планы для всех наших часов.Наряду с чертежами мы также продаем полноразмерные чертежи, которые можно распечатать на любом принтере, например, kinko’s. Нет необходимости иметь эти полноразмерные чертежи, так как масштабная версия включена в планы. Некоторые заказчики предпочитают работать с полноразмерным чертежом. Доступные планы: руководство по настройке напольных часов. Сэр Джон А. Макдональд. Форест-Хилл и план Апсена. Планы дедушкиных часов на память.

Murray Clock Craft Краткие сведения

Рейтинг: 4,6 звезды из 11 голосов

Формат: электронная книга
Цена: $6.95

My Murray Clock Craft Review

Прежде всего, я хочу убедиться, что Murray Clock Craft определенно дает наилучшие результаты.

Я ставлю этой электронной книге наивысшую оценку 10/10 и лично рекомендую ее.

Чертежи часов для хобби-конструктора часов

Чт, 16 дек. 2021 г.

Планы часов с полной информацией и списками материалов. Добавьте свои собственные штрихи, создайте уникальные часы как семейный проект. Легко следовать подробным планам часов с полными списками материалов, которым может следовать строитель часов для хобби.Недорого! Сравните с покупкой изготовленных напольных часов!

8 Как пользоваться этой книгой 9 С чего начать 12 Раздел 2 Основные приемы работы с прокручивающейся пилой 20 Как прикрепить рисунок к дереву, а затем вырезать основную фигуру 22 Деревянная часть 25 Как сделать простую головоломку 29 Как правильно прикрепить полку к декоративной выпиленной конструкции 33 Один и тот же проект одновременно 38 Расширение навыков 44 Как сделать декоративную полку с привлекательным опорным кронштейном 46 Спроектировать часы 50 Более интересные формы 55 дизайн подробнее 59…

Под редакцией Кассии Б., Фаркас из материалов Дирка Боелмана, Керри Рубашек и Патрика Спилмана. Каталогизация опубликованных Библиотекой Конгресса данных. Свиток-компаньон Pattern под редакцией CavMa B. Farkas f m из материалов Дирка Бодмана.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.