Схемы на логических микросхемах
Добавить в избранное. Защита телефонной линии Счетчики — Микросхемы Бегущие огни на трех гирляндах Ручной реверсивный счетчик Автоматический выключатель освещения Приемный тракт для радиосигнализации 27 МГц Высокачастотный пробник Ламповый Hi-Fi усилитель. Ру — Все права защищены. Публикации схем являются собственностью автора. Схема простого частотомера на микросхеме К
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы на логических микросхемах
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Энциклопедия электроники
- Простые электронные устройства на КМОП-микросхемах
- Формирователи и генераторы импульсов
- Простой робот с логической микросхемой
- Логический элемент и
Мультивибратор на микросхеме - Применение цифровых микросхем
- Цифровые микросхемы.
Типы логики, корпуса
- Цифровые логические элементы
Типы логики, корпусаПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как работают логические элементы. Часть1
Энциклопедия электроники
Как уже отмечалось ранее, существуют десятки и сотни самых разнообразных цифровых микросхем. Живописному описанию каждой их них можно было бы посвятить немало страниц. Однако в целях экономии бумаги и для демонстрации неограниченных возможностей применения всего одной микросхемы из множества других ниже будут рассмотрены простейшие устройства, использующие только одну микросхему — КЛЕ5.
Нечаевым рис. Устройство содержит генератор, вырабатывающий импульсы частотой Их скважность отношение длительности импульса к паузе составляет и определяется отношением сопротивлений R1 и R2.
Если к сенсорной пластинке Е1 приложить палец, начнет заряжаться конденсатор С2.
Скорость и время заряда этого конденсатора зависит от сопротивления между контактами. В соответствии с заряд-но-разрядными процессами будет изменяться величина управляющего сигнала, проходящего через схему управления. Изменяя силу и время прижатия пальцев к сенсорным площадкам Е1 и Е2, можно управлять уровнем выходных сигналов, интенсивностью свечения светодиодов HL1 и HL2.
Для настройки схемы при использовании сенсорных площадок различной конфигурации и площади, возможно, придется подобрать емкости конденсаторов С2 и СЗ. Несложный цветорегулятор можно собрать используя генератор импульсов управляемой скважности рис. Если эти светодиоды отличаются по цвету свечения, объединив их под общим светособирающим экраном, можно добиться плавного изменения цвета суммарного свечения. В качестве нагрузки можно включить лампы накаливания, получив таким образом регулятор света.
Для этого придется выполнить выходные каскады на более мощных транзисторах.
На рис. Работает сенсорный выключатель следующим образом: в момент включения питания конденсаторы С1 и С2 разряжены, на входах соответствующих логических элементов устанавливаются логический нуль выводы 1, 2 микросхемы DD1 и логическая единица выводы 3, 5, 6 микросхемы DD1. Соответственно, на выходе второго логического элемента установится логический нуль, а на выходе третьего — логическая единица, четвертого — снова нуль.
Следовательно, один из элементов нагрузки — светодиод — будет включен, другой — выключен. Резистор R3 создает цепь положительной обратной связи, обеспечивающей устойчивое состояние сенсорного выключателя. Для того чтобы переключить нагрузку, достаточно коснуться пальцем до сенсорных площадок Е1 и Е2. С конденсатора С2 уровень логической единицы окажется поданным через сопротивление пальца и резистор R1 на вход первого логического элемента.
Поскольку на входе первого элемента устанавливается значение логической единицы, все остальные логические элементы одновременно изменят свое состояние.
Выходные каскады переключатся. На конденсаторе С1 установится значение логической единицы, на конденсаторе С2 — логического нуля. Для повторного переключения элементов схемы необходимо снова прикоснуться к сенсорным площадкам. Это прикосновение приведет к очередной перезарядке конденсаторов С1 и С2 и переключению схемы в другое устойчивое состояние. Сенсорный выключатель устойчиво работает в диапазоне питающих напряжений от 6 до 12 6. Взамен светодиодных индикаторов или параллельно им может быть включена и иная нагрузка, например, обмотка реле, управляющего работой бытовой техники, генератор звуковых или световых сигналов и т.
Модель электронного светофора рис. Времязадающая цепь генератора R2, С2 определяет частоту переключения зеленого и красного светодиодов, а цепь R1, С1 определяет время свечения желтого светодиода. Продолжительность свечения зеленого и красного светодиодов составляет около 10 сек и определяется постоянной времени R2C2, где сопротивление выражено в МОм, а емкость — в мкФ.
При использовании фоточувствительных приборов различного типа вероятно потребуется подбор емкости конденсатора С1, а также включение параллельно или последовательно фоточувствительному элементу фотосопротивлению, фотодиоду резисторов, задающих диапазон изменения генерируемой звуковой частоты. Отметим попутно, что при самостоятельной доработке устройства в качестве управляющего элемента рис. Устройство, полученное при этом, можно наименовать термофоном или эолофоном от греческого aiolos — ветер и phone — голос, звук — оно будет изменять частоту звука при обдувании терморезистора.
Электромузыкальный прибор, управляемый наэлектризованным предметом электронофон , можно получить, включив полевой транзистор вместо резистора R1. В основу действия этого электромузыкального инструмента заложен принцип сопоставления вычитания частот двух генераторов.
Чем ближе ладонь, тем заметнее уход частоты второго генератора, тем выше звук на выходе устройства. Модель терменвокса, одного из самых первых электромузыкальных инструментов, может быть собрана по схеме на рис.
Это устройство является упрощенной модификацией схемы Э. Сигналы двух генераторов вычитаются в специальном смесителе сигналов. Разностная частота поступает на звукоизлучатель или усилитель низкой частоты.
Исходная частота работы генераторов близка к 90 кГц. Антенной устройства является медный или алюминиевый прут диаметром Разумеется, представленная на рис. Для этого обычно используют аналогичный второй канал. Изображенная на рис. Начальная частота генерации обоих генераторов одинакова и устанавливается конденсатором СЗ и потенциометром R1.
При приближении руки к антенне WA1 изменяется частота работы верхнего по схеме генератора, что вызывает появление звука изменяющейся тональности в телефонном капсюле.
Оригинальный металлоискатель, реагирующий на появление металлического токопроводящего предмета в поле антенны устройства также может быть собран по схеме на рис. В сочетании с обычным металлоискателем это позволит более уверенно распознавать различные предметы магнитные, диамагнитные, токопроводящие и токонепроводящие , попадающие в поле действия поисковой катушки или электрода.
Генератор импульсов на трех инверторах микросхемы DD1 управляется ключами S1 — Sn. Генератор прямоугольных импульсов будет работать на частоте, определяемой подключаемыми к общей шине резисторами R1 — Rn десятки, сотни кОм. Ключи-клавиши S1 — Sn и ключ S2 должны замыкаться единовременно зависимо. Как упростить коммутацию, исключив ключ SA2, следует подумать самостоятельно. Сигнал звуковой частоты через усилительный каскад транзистор VT1 поступает на телефонный капсюль BF1 или внешний усилитель.
Индикатор электрического поля или искатель электропроводки простейшего типа может быть собран по схемам, представленным на рис.
При приближении индикатора к сетевому проводу в первой схеме вырабатываются звуковые сигналы, воспроизводимые пьезокерамическим излучателем, во второй схеме устройство реагирует на переменное электрическое поле звуковыми сигналами. Фото- или термореле может быть выполнено по схеме, приведенной в книге Л.
Пономарева и А. Евсеева рис. Устройство содержит регулируемый резистивный делитель напряжения, состоящий из резистора-датчика R1 и потенциометра R2. К средней точке этого делителя подключен вход триггера Шмитта, составленный из двух логических элементов КМОП-млк-росхемы. К выходу триггера подсоединены эмиттерный повторитель и тиристорный коммутатор постоянного тока.
Вместо тиристора может быть использован его транзисторный аналог. При изменении сопротивления датчика триггер Шмитта переключается из одного устойчивого состояния в другое. Соответственно, выходной сигнал через согласующий эмиттер-ный повторитель подается на управляющий электрод тиристора VS1. Происходит включение тиристора, срабатывает реле К1 или иная нагрузка.
Такая схема может быть использована для контроля технологических и иных процессов, предупреждения критических и аварийных ситуаций, оповещения персонала о нештатном режиме работы оборудования и т. Для того чтобы устройство самостоятельно включалось и отключалось, вместо тиристора следует установить кремниевый транзистор, рассчитанный на ток нагрузки.
Индикатор перегорания предохранителя Л. Тесленко рис. Когда предохранитель цел, на вход инвертора вывод 8 микросхемы DD1 подается напряжение высокого уровня, запрещающее работу генератора. Стоит перегореть предохранителю, вывод 8 через сопротивление нагрузки оказывается присоединенным к общей шине.
Генератор начнет работать, при этом светодиод мигает с частотой около 5 Гц. Частота опорного генератора определяется емкостью конденсатора С1 и суммарным сопротивлением резисторов R1 и R2. Частота поискового генератора зависит от параметров LC-контура поисковой катушки L1, С2.
При приближении поисковой катушки к металлическому предмету ее индуктивность меняется, изменяя частоту генерации поискового генератора.
Сигналы с обоих генераторов через развязывающие конденсаторы С4 и С5 поступают на диодный детектор, выполненный по схеме удвоения напряжения.
Нагрузкой детектора является высокоомный телефонный капсюль BF1, и в нем выделяется сигнал разностной частоты. При использовании низкоомного телефонного капсюля может потребоваться дополнительный каскад усиления. Конденсатор С6 шунтирует на общий провод высокочастотные составляющие смешиваемых сигналов.
Поисковая катушка размещена внутри алюминиевого или медного незамкнутого кольца диаметром мм. Диаметр трубки — 8 мм. Выводы катушки присоединяют к схеме, а саму трубку соединяют с общей шиной. Налаживание металлоискателя заключается в установке частоты опорного генератора до появления в телефонном капсюле звуковых сигналов низкой частоты. При этим, возможно, придется подобрать емкость конденсатора С1 или С2.
Схема прибора — электронного устройства для рефлексотерапии, разработанного И. Скулкиным — показана на рис. Поисковый активный электрод А представляет собой закругленную иглу диаметром 1 мм.
Пассивный электрод П состоит из отрезка телескопической антенны. При поиске БАТ на теле человека этот электрод зажимают в руке. Когда поисковый электрод попадает на БАТ, сопротивление участка кожи резко уменьшается, а устройство реагирует на это включением светодиода.
Полярность напряжения, прикладываемого к биологически активной точке, можно изменять переключателем SA1, а переключатель SA2 переводит устройство из режима поиска БАТ в режим воздействия на них.
Частоту и ток воздействия задают потенциометры R2 и R4, соответственно. При этом должен загореться светодиод HL1.
Простые электронные устройства на КМОП-микросхемах
В цифровых устройствах на микросхемах большую роль играют различные формирователи импульсов — от кнопок и переключателей, из сигналов с пологими фронтами, дифференцирующие цепи, а также мультивибраторы. В данном разделе книги рассмотрены некоторые вопросы построения таких формирователей и генераторов на микросхемах серий КМОП. Как известно, непосредственная подача сигналов от механических контактов на входы интегральных микросхем допустима не всегда изза так называемого «дребезга» — многократного неконтролируемого замыкания и размыкания контактов в момент их переключения.
Если входы, на которые подается сигнал, нечувствительны к дребезгу, например входы установки триггеров и счетчиков, непосредственная подача сигналов допустима рис.
Соответствующие микросхемами называют микросхемами стандартной логики. Будучи выполненными по технологии CMOS.
Формирователи и генераторы импульсов
Всем доброго времени суток! В этом посте я расскажу более подробно о применении цифровых микросхем содержащих логические элементы. Первая схема представляет собой простейший пробник для прозвонки электрических цепей. С помощью данного пробника можно определить надёжность электрического контакта, найти обрыв в цепи, проверить исправность резисторов и полупроводниковых диодов и транзисторов. Схема пробника для прозвонки электрической цепи. Опишем его работу. При разомкнутых щупах ХТ на входах логического элемента DD1 относительно общего провода устанавливается высокий логический уровень напряжения. Соответственно на выходе элемента DD1 будет низкий логический уровень, при этом светодиод VD1 не будет гореть.
Если щупы замкнуть между собой, то на входе DD1 будет низкий логический уровень, а на выходе — высокий. Светящийся диод сообщит о том, что выходы замкнуты между собой.
Простой робот с логической микросхемой
Русский: English:. Бесплатный архив статей статей в Архиве. Справочник бесплатно. Параметры радиодеталей бесплатно.
Сравнив статистику посещения сайта за два месяца ноябрь и декабрь года , в MediaTek выяснили, что число посетителей ресурса из России увеличилось в 10 раз, а из Украины? Таким образом, доля русскоговорящих разработчиков с аккаунтами на labs.
Логический элемент и
Генератор импульсов на логических элементах, построенный по классической схеме, содержит минимальное количество деталей и не требует наладки. С помощью такого устройства можно легко сделать интересную игрушку для ребёнка со всевозможными световыми и звуковыми эффектами, комбинируя несколько таких генераторов. Частота работы схемы может меняться в широких пределах, от единиц до нескольких сотен Герц, и зависит от сопротивления резистора R1 и ёмкости конденсатора.
Как показано на рисунке, генератор импульсов использует всего два логических элемента КЛА7, а так как в микросхеме их всего четыре, то можно собрать два генератора работающих на разных частотах используя всего одну КЛА7. Для удобства настройки частоты, постоянный резистор R1 можно заменить переменным, с сопротивлением КОм, емкость конденсатора C1 подбирается опытным путём или рассчитывается по формуле, которая указана на схеме, марка и мощность R1, R2, C1 значения не имеют, потому что в устройстве нет больших напряжений и токов.
Мультивибратор на микросхеме
Назад 1 2 3 Вперед. Чем удобнее всего паять? Паяльником W. Переключатель нагрузки. Принципиальная схема первого прибора показана на рисунке 1.
Классическая схема простейшего генератора импульсов на логических элементах, с возможностью плавной регулировки частоты работы.
Применение цифровых микросхем
Схемы на логических микросхемах
Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок.
Уроки, книги, видео.
Цифровые микросхемы. Типы логики, корпуса
ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Простая мигалка на К561ЛА7. Принцип работы схемы
Для построения логических элементов, как устройств электронной техники, в основном используются элементы Шеффера и Пирса, которые являются основными представителями современной потенциальной системы логических элементов. Можно доказать, что достаточно иметь набор одинаковых логических элементов И-НЕ, либо ИЛИ-НЕ , чтобы только на них построить все многообразие логических схем. Однако такой способ чаще всего оказывается нерациональным, так как требует большого количества этих элементов. На практике в состав серий цифровых схем, выпускаемых промышленностью, входят не только указанные элементы И-НЕ, ИЛИ-НЕ , но и другие элементы, обладающие большим разнообразием. На рисунках На рисунке
Какими светодиодами вы чаще всего пользуетесь?
Цифровые логические элементы
Теория и практика.
Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
Каждая переменная А и В моделируется электронным ключом, который можно замкнуть или разомкнуть. Если ключи соединены последовательно, то они работают согласно логике И: ток в цепи появится, если замкнуть оба ключа: и А и В. Если активными входными сигналами считать замыкание ключей А и В и назвать это событие логической 1, то, последовательно перебирая состояние этих ключей, составим таблицу входных и выходных данных для элементов И и И-НЕ.
Простые электронные устройства на КМОП-микросхемах
Как уже отмечалось ранее, существуют десятки и сотни самых разнообразных цифровых микросхем. Живописному описанию каждой их них можно было бы посвятить немало страниц.
Однако в целях экономии бумаги и для демонстрации неограниченных возможностей применения всего одной микросхемы из множества других ниже будут рассмотрены простейшие устройства, использующие только одну микросхему — К561ЛЕ5.
Сенсорный пульт управления
Сенсорный пульт управления, позволяющий включать/выключать нагрузку, разработан И.А. Нечаевым (рис. 1) [Р 1/85-49]. Устройство содержит генератор, вырабатывающий импульсы частотой 300…500 Гц.
Их скважность (отношение длительности импульса к паузе) составляет 1:40 и определяется отношением сопротивлений R1 и R2. Если к сенсорной пластинке Е1 приложить палец, начнет заряжаться конденсатор С2.
Скорость и время заряда этого конденсатора зависит от сопротивления между контактами. В соответствии с заряд-но-разрядными процессами будет изменяться величина управляющего сигнала, проходящего через схему управления.
Рис. 1. Схема сенсорного пульта управления.
Изменяя силу и время прижатия пальцев к сенсорным площадкам Е1 и Е2, можно управлять уровнем выходных сигналов, интенсивностью свечения светодиодов HL1 и HL2.
Для настройки схемы при использовании сенсорных площадок различной конфигурации и площади, возможно, придется подобрать емкости конденсаторов С2 и C3.
Цветорегулятор
Несложный цветорегулятор можно собрать используя генератор импульсов управляемой скважности (рис. 2). Изменяя соотношение пауза/импульс с помощью потенциометра R2 можно управлять средней силой тока, протекающего через светодиоды HL1 и HL2.
Рис. 2. Схема цветорегулятора.
Если эти светодиоды отличаются по цвету свечения, объединив их под общим светособирающим экраном, можно добиться плавного изменения цвета суммарного свечения. В качестве нагрузки можно включить лампы накаливания, получив таким образом регулятор света. Для этого придется выполнить выходные каскады на более мощных транзисторах.
Схема сенсорного выключателя
На рис. 3 показана схема сенсорного выключателя конструкции И.А. Нечаева [Р 4/89-62]. Прикосновение к площадкам Е1 и Е2 позволяет включать или выключать ток в нагрузке (светодиоды HL1 и HL2).
Рис. 3. Схема сенсорного выключателя.
Работает сенсорный выключатель следующим образом: в момент включения питания конденсаторы С1 и С2 разряжены, на входах соответствующих логических элементов устанавливаются логический нуль (выводы 1, 2 микросхемы DD1) и логическая единица (выводы 3, 5, 6 микросхемы DD1).
Соответственно, на выходе второго логического элемента установится логический нуль, а на выходе третьего — логическая единица, четвертого — снова нуль. Следовательно, один из элементов нагрузки — светодиод — будет включен, другой — выключен.
Резистор R3 создает цепь положительной обратной связи, обеспечивающей устойчивое состояние сенсорного выключателя. Для того чтобы переключить нагрузку, достаточно коснуться пальцем до сенсорных площадок Е1 и Е2.
С конденсатора С2 уровень логической единицы окажется поданным через сопротивление пальца и резистор R1 на вход первого логического элемента.
Поскольку на входе первого элемента устанавливается значение логической единицы, все остальные логические элементы одновременно изменят свое состояние. Выходные каскады переключатся.
На конденсаторе С1 установится значение логической единицы, на конденсаторе С2 — логического нуля. Для повторного переключения элементов схемы необходимо снова прикоснуться к сенсорным площадкам.
Это прикосновение приведет к очередной перезарядке конденсаторов С1 и С2 и переключению схемы в другое устойчивое состояние.
Сенсорный выключатель устойчиво работает в диапазоне питающих напряжений от 6 до 12 6. Взамен светодиодных индикаторов или параллельно им может быть включена и иная нагрузка, например, обмотка реле, управляющего работой бытовой техники, генератор звуковых или световых сигналов и т.п.
Модель электронного светофора
Модель электронного светофора (рис. 4) позволяет поочередно переключать разноцветные светодиоды, имитируя работу настоящего светофора [Рл 10/98-15].
Времязадающая цепь генератора (R2, С2) определяет частоту переключения зеленого и красного светодиодов, а цепь R1, С1 определяет время свечения желтого светодиода. Продолжительность свечения зеленого и красного светодиодов составляет около 10 сек и определяется постоянной времени R2C2, где сопротивление выражено в МОм, а емкость — в мкФ.
Рис. 4. Схема электронного «светофора».
Светофон
Светофон (рис. 5) представляет собой электронную игрушку — звуковой генератор [Р 1/90-60]. Частота генерации определяется уровнем освещенности чувствительного к свету (hv) элемента R1 (фотосопротивления, фотодиода) при приближении к нему руки. Для того чтобы звучание происходило по желанию «музыканта», включение звука происходит при отпускании пальца от сенсорных площадок Е1 и Е2.
Рис. 5. Схема светофона.
При использовании фоточувствительных приборов различного типа вероятно потребуется подбор емкости конденсатора С1, а также включение параллельно (или последовательно) фоточувствительному элементу (фотосопротивлению, фотодиоду) резисторов, задающих диапазон изменения генерируемой звуковой частоты.
Отметим попутно, что при самостоятельной доработке устройства в качестве управляющего элемента (рис. 5) можно использовать термосопротивление, имеющее малую тепловую инерцию, например, бусинкового типа.
Устройство, полученное при этом, можно наименовать термофоном или эолофоном (от греческого aiolos — ветер и phone — голос, звук) — оно будет изменять частоту звука при обдувании терморезистора.
Электромузыкальный прибор, управляемый наэлектризованным предметом (электронофон), можно получить, включив полевой транзистор вместо резистора R1.
Терменвокс
Идея терменвокса была предложена в эпоху раннего «средневековья» радиоэлектроники — на рубеже 20-30-х годов XX века изобретателем и музыкантом Львом Терменом.
В основу действия этого электромузыкального инструмента заложен принцип сопоставления (вычитания) частот двух генераторов.
Один из генераторов является эталонным, второй — управляется приближением (удалением) ладони руки. Чем ближе ладонь, тем заметнее уход частоты второго генератора, тем выше звук на выходе устройства.
Рис. 6. Схема простого самодельного терменвокса.
Модель терменвокса, одного из самых первых электромузыкальных инструментов, может быть собрана по схеме на рис. 6. Это устройство является упрощенной модификацией схемы Э. Апрелева [М 6/92-28].
Сигналы двух генераторов вычитаются в специальном смесителе сигналов.
Разностная частота поступает на звукоизлучатель или усилитель низкой частоты.
Исходная частота работы генераторов близка к 90 кГц. Антенной устройства является медный или алюминиевый прут диаметром 2…4 мм длиной 25…40 мм.
Разумеется, представленная на рис. 6 схема формирования звука заметно упрощена. В частности, для «реального» инструмента обязательно необходима регулировка громкости звучания инструмента. Для этого обычно используют аналогичный второй канал.
Изображенная на рис. 6 наиболее упрощенная модель терменвокса построена на основе двух генераторов, выполненных на микросхеме.
Начальная частота генерации обоих генераторов одинакова и устанавливается конденсатором C3 и потенциометром R1. Выходные сигналы с генераторов через диоды VD1 и VD2 поступают на вход усилителя низкой частоты (транзистор VT1).
При приближении руки к антенне WA1 изменяется частота работы верхнего по схеме генератора, что вызывает появление звука изменяющейся тональности в телефонном капсюле.
Оригинальный металлоискатель, реагирующий на появление металлического (токопроводящего) предмета в поле антенны устройства также может быть собран по схеме на рис. 6.
В сочетании с обычным металлоискателем это позволит более уверенно распознавать различные предметы (магнитные, диамагнитные, токопроводящие и токонепроводящие), попадающие в поле действия поисковой катушки или электрода.
Электромузыкальный инструмент
На микросхеме DD1 К561ЛЕ5 (рис. 7) может быть собран электромузыкальный инструмент [Рл 9/97-28]. Генератор импульсов на трех инверторах микросхемы DD1 управляется ключами S1 — Sn.
Генератор прямоугольных импульсов будет работать на частоте, определяемой подключаемыми к общей шине резисторами R1 — Rn (десятки, сотни кОм).
Рис. 7. Схема электромузыкального инструмента на микросхеме.
Ключи-клавиши S1 — Sn и ключ S2 должны замыкаться единовременно (зависимо). Как упростить коммутацию, исключив ключ SA2, следует подумать самостоятельно.
Сигнал звуковой частоты через усилительный каскад (транзистор VT1) поступает на телефонный капсюль BF1 или внешний усилитель.
Индикатор электрического поля
Индикатор электрического поля или искатель электропроводки простейшего типа может быть собран по схемам, представленным на рис. 8 и 11 [Рл 9/98-16].
Входы неиспользуемых инверторов /ШОГ7-микросхем необходимо соединить с общим проводом или шиной питания (рис. 8). При приближении индикатора к сетевому проводу в первой схеме вырабатываются звуковые сигналы, воспроизводимые пьезокерамическим излучателем, во второй схеме устройство реагирует на переменное электрическое поле звуковыми сигналами.
Рис. 8. Схема искателя электропроводки.
Рис. 11. Схема индикатора электрического поля.
Фотореле, термореле
Фото- или термореле может быть выполнено по схеме, приведенной в книге Л.Д. Пономарева и А.Н. Евсеева (рис. 9). Устройство содержит регулируемый резистивный делитель напряжения, состоящий из резистора-датчика R1 и потенциометра R2.
К средней точке этого делителя подключен вход триггера Шмитта, составленный из двух логических элементов КМОП-млк-росхемы. К выходу триггера подсоединены эмиттерный повторитель и тиристорный коммутатор постоянного тока. Вместо тиристора может быть использован его транзисторный аналог.
Рис. 9. Схема фотореле, термореле.
При изменении сопротивления датчика триггер Шмитта переключается из одного устойчивого состояния в другое.
Соответственно, выходной сигнал через согласующий эмиттер-ный повторитель подается на управляющий электрод тиристора VS1. Происходит включение тиристора, срабатывает реле К1 или иная нагрузка. Для отключения нагрузки необходимо «сбросить» состояние тиристора, т.е. кратковременно отключить питание.
Такая схема может быть использована для контроля технологических и иных процессов, предупреждения критических и аварийных ситуаций, оповещения персонала о нештатном режиме работы оборудования и т.д.
Для того чтобы устройство самостоятельно включалось и отключалось, вместо тиристора следует установить кремниевый транзистор, рассчитанный на ток нагрузки.
Индикатор перегорания предохранителя
Индикатор перегорания предохранителя Л. Тесленко (рис. 10) содержит генератор импульсов на микросхеме и светодиодный индикатор [Р 11/85-44].
Рис. 10. Схема индикатора перегорания предохранителя.
Когда предохранитель цел, на вход инвертора (вывод 8 микросхемы DD1) подается напряжение высокого уровня, запрещающее работу генератора.
Стоит перегореть предохранителю, вывод 8 через сопротивление нагрузки оказывается присоединенным к общей шине. Генератор начнет работать, при этом светодиод мигает с частотой около 5 Гц.
Для индикации перегорания предохранителя при «оборванной» нагрузке параллельно сопротивлению нагрузки желательно включить резистор величиной около 1 МОм.
Простой металлоискатель
Металлоискатель на микросхеме DD1 K561ЛE5, выполненный по традиционной схеме сравнения частот опорного и поискового генераторов [Р 8/89-65], показан на рис. 12.
Рис. 12. Схема металлоискателя.
Частота опорного генератора определяется емкостью конденсатора С1 и суммарным сопротивлением резисторов R1 и R2.
Частота поискового генератора зависит от параметров LC-контура поисковой катушки (L1, С2). При приближении поисковой катушки к металлическому предмету ее индуктивность меняется, изменяя частоту генерации поискового генератора.
Сигналы с обоих генераторов через развязывающие конденсаторы С4 и С5 поступают на диодный детектор, выполненный по схеме удвоения напряжения.
Нагрузкой детектора является высокоомный телефонный капсюль BF1, и в нем выделяется сигнал разностной частоты. При использовании низкоомного телефонного капсюля может потребоваться дополнительный каскад усиления. Конденсатор С6 шунтирует на общий провод высокочастотные составляющие смешиваемых сигналов.
Поисковая катушка размещена внутри алюминиевого или медного незамкнутого кольца диаметром 200 мм. Диаметр трубки — 8 мм. Для намотки использован провод, например, ПЭЛШО диаметром 0,5 мм.
Количество витков определяется по принципу «сколько войдет». Выводы катушки присоединяют к схеме, а саму трубку соединяют с общей шиной.
Налаживание металлоискателя заключается в установке частоты опорного генератора до появления в телефонном капсюле звуковых сигналов низкой частоты. При этим, возможно, придется подобрать емкость конденсатора С1 или С2.
Устройство для рефлексотерапии
Схема прибора — электронного устройства для рефлексотерапии, разработанного И. Скулкиным — показана на рис. 13 [Рл 2/97-26]. Узел поиска биологически активных точек (БАТ) содержит усилитель на составном транзисторе VT1 — VT3 и генератор импульсов на микросхеме DD1.
Рис. 13. Схема прибора для рефлексотерапии.
Поисковый (активный) электрод (А) представляет собой закругленную иглу диаметром 1 мм. Пассивный электрод (П) состоит из отрезка телескопической антенны.
При поиске БАТ на теле человека этот электрод зажимают в руке. Когда поисковый электрод попадает на БАТ, сопротивление участка кожи резко уменьшается, а устройство реагирует на это включением светодиода.
Полярность напряжения, прикладываемого к биологически активной точке, можно изменять переключателем SA1, а переключатель SA2 переводит устройство из режима поиска БАТ в режим воздействия на них.
Частоту и ток воздействия задают потенциометры R2 и R4, соответственно.
Для проверки готовности прибора к работе следует в режиме «Поиск» (SA2) установить максимальный ток воздействия и замкнуть электроды. При этом должен загореться светодиод HL1.
Электронный телеграфный ключ
Электронный телеграфный ключ на одной микросхеме K561J1E5 (рис. 14) выполнен по традиционной для таких ключей схеме [Рл KB и УКВ 1/96-23]. Релаксационный генератор собран на логических элементах с разными RC-цепями, ответственными за формирование посылок тире и точек.
Рис. 14. Схема электронного телеграфного ключа.
При нажатии на телеграфный ключ (замыкании зарядной цепи) заряжается группа конденсаторов С1 — C3 (тире) или С2, C3 (точка). Когда напряжение на входе логического элемента DD1.1 превысит определенный пороговый уровень, произойдет его переключение, и на выходе установится значение логического нуля.
Процесс заряда конденсаторов прервется, и они начнут разряжаться через сопротивления R2 и R3.
При снижении напряжения на конденсаторах ниже определенного значения первый логический элемент вновь переключится, и процесс зарядки/разрядки конденсаторов повторится.
Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока замкнута контактная группа телеграфного манипулятора. Длительность точек и тире определяется постоянными времени зарядных и разрядных цепей (RC). Конденсаторы С1 — C3 должны иметь малые токи утечки.
Для звуковой индикации генерируемых телеграфных сигналов предназначен генератор, выполненный на третьем и четвертом элементах микросхемы.
Генератор нагружен на пье-зокерамический излучатель типа ЗП-19. При использовании индуктивного излучателя (телефонного капсюля) последовательно с ним необходимо включить разделительный конденсатор емкостью более 0,1 мкФ.
Одновременно со звуковой, в схему введена световая индикация на светодиоде НИ (АЛ307), что позволяет визуально контролировать наличие телеграфных посылок. Для коммутации цепей передающего устройства использован буферный каскад на транзисторе VT1 (КТ315), нагруженный на реле.
Как и для других простейших телеграфных ключей, использующих подобный способ формирования точек и тире, данной конструкции присущи те же недостатки: необходимость подстройки соотношения продолжительности точек/тире сопротивлением R1 при изменении скорости передачи.
Механическая часть манипулятора может быть изготовлена из отрезка ножовочного полотна с примыкающими к нему контактными группами. В качестве таких контактов можно воспользоваться контактами разобранного крупногабаритного реле.
Многоголосый имитатор звуков
«Многоголосый» имитатор звуков, описанный М. Холодовым (рис. 15), содержит два последовательно включенных и управляемых генератора [Р 7/87-34]. Один из них работает на частоте 1…3 Гц, второй вырабатывает колебания частотой 0,2…2 кГц.
Если в цепь управления (клеммы XS1 и XS2) подключить рези-стивно-емкостной датчик, то на выходе устройства можно получить различные звуковые эффекты, разнообразие проявления которых ограничено только фантазией экспериментатора.
Если ко входу имитатора подключить переменное сопротивление 100 кОм и вращать его ручку, на выходе устройства звук будет напоминать трели соловья, затем щебетание воробья, кряканье утки, кваканье лягушки…
Рис. 15. Схема многоголосого имитатора звуков.
Устройство собрано на микросхеме К561ЛА7 (элементы И-НЕ). Имитатор при желании можно выполнить и на элементах ИЛИ-НЕ (К561ЛЕ5). Для этого потребуется самостоятельная переработка схемы.
Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.
КОМБИНАЦИОННАЯ ЛОГИКА | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Тогда мы будем двигаться
к последовательным цепям. Если вы хотите
чтобы сразу перейти к последовательным схемам,
используйте навигационные ссылки вверху
этой страницы, чтобы выбрать тип цепи
вы хотели бы изучить.
В области цифровой логики есть
несколько способов заявить об этом более
подробный и точный формат. мы не будем
иди сюда в такие устройства как таблицы правды
и графические представления. мы будем придерживаться
с более полным словесным высказыванием,
«НЕ А и Б, или А и НЕ Б».
Что-нибудь из этого
схемы производят выходы, которые являются только
зависит от текущих логических состояний
всех входов. Они называются комбинационными.
логические схемы. Другие схемы разработаны
действительно вспомнить прошлые состояния
свои входы и производить результаты на основе
на эти прошлые сигналы, а также текущие
состояния их входов. Эти схемы
может действовать в соответствии с последовательностью
входных сигналов, и поэтому известны
как последовательные логические схемы.
Основа
это добавление; если мы можем добавить два
двоичные числа, мы можем так же легко
вычтите их или немного пофантазируйте
и выполнить умножение и деление.
Как же тогда сложить два двоичных числа?
Давайте представим это как таблицу истинности
с двумя входами и двумя выходами, и см.
куда мы можем пойти оттуда.
С
у нас будет как входной перенос, так и
выходной перенос, мы будем обозначать их как
ЦИН и КАУТ. При этом мы будем
используйте S, чтобы обозначить окончательный вывод суммы.
Вот результирующая таблица истинности:
Глядя
однако, мы можем
обратите внимание, что выход S на самом деле является
XOR между входом A и полусуммером
Выход SUM с входами B и CIN. Также,
выходной перенос будет истинным, если любые два
или все три входа имеют логическую 1.
Если любой из полусумматоров дает
перенос, будет выходной перенос.
Таким образом, COUT будет функцией ИЛИ
выходы переноса полусумматора. Результирующий
полная сумматорная схема показана ниже: 
Это,
в конце концов, логическая функция, которая
важен, а не точный метод выполнения
эта функция.
это не легко
описать без логической схемы, но
легко понять, когда на диаграмме
доступен.
Если
вход A переключается туда и обратно в
частота, более чем в два раза превышающая частоту
любого цифрового сигнала, оба сигнала
будут точно воспроизведены и могут
быть снова разделены демультиплексором
цепь синхронизирована с мультиплексором.
С развитием Интернета и
Всемирная паутина, большинство людей слышали
о телефонных линиях Т1. Линия T1 может
передавать до 24 отдельных телефонных
разговоры, мультиплексируя их в
таким образом.
Эта схема
принимает один ввод данных и один или несколько
адресные входы и выбирает, какой из нескольких
выходы будут получать входной сигнал.
Эту же схему можно использовать и как
декодер, используя адресные входы как
двоичное число и создание вывода
сигнал на одном выходе, который соответствует
двоичный адресный вход. В этом приложении
линия ввода данных функционирует как схема
enabler — если схема отключена,
ни один вывод не будет показывать активность независимо
числа двоичного входа.
Принципиальное отличие состоит в том, что это
объединенные входы и выходы
что отдельные. Сделав это изменение,
мы получаем схему, обратную
двухвходовой мультиплексор. Если бы ты был
построить обе схемы на одном
макетная плата, подключите выход мультиплексора
к данным IN демультиплексора, и
управлять адресными входами (A) обеих схем
с тем же сигналом вы обнаружите, что
начальный вход X0 будет передан
на OUT0, а вход X1 будет достигать только
ВЫХ1.
К
сохранить выходной сигнал, нам нужно добавить
схема защелки, которая может следовать за данными
сигнал, пока он активен, но будет удерживать
последнее состояние сигнала, в то время как другое
сигнал данных активен. Отличная схема
для этого является защелкой D (или данных). По
размещение защелки после каждого выхода и
используя вход Addressing (или его инверсию)
чтобы контролировать их, мы можем поддерживать оба
выходные сигналы в любое время. Если адрес
ввод меняется гораздо быстрее, чем
ввод данных, выходные сигналы будут соответствовать
входы
верно.
Быстрые и компактные логические схемы ДНК на основе одноцепочечных вентилей с использованием замещающей цепи полимеразы
- Артикул
- Опубликовано:
- Сун Тяньци
ORCID: orcid. org/0000-0002-0458-3747 1 ,
- Абир Эшра ORCID: orcid.org/0000-0001-7572-524X 2 ,
- Shalin Shah 3 ,
- Hieu Bui 4 ,
- Daniel Fu 1 ,
- Ming Yang 1 ,
- Reem Mokhtar 1 &
- …
- John Райф ORCID: orcid.org/0000-0002-9096-2056 1,3
org/0000-0002-0458-3747 1 ,Природа Нанотехнологии том 14 , страницы 1075–1081 (2019 г.)Процитировать эту статью
8495 Доступ
76 цитирований
16 Альтметрический
Сведения о показателях
Субъекты
- ДНК-вычисления
- ДНК-наномашины
Abstract
ДНК — это надежная биомолекула, с помощью которой можно создавать системы молекулярных вычислений.
В частности, логические схемы ДНК (на основе диффузии) показали хорошие характеристики в отношении масштабируемости и корректности вычислений. Однако предыдущие архитектуры логических схем ДНК имеют два ограничения. Во-первых, скорость вычислений низкая, часто для вычисления простой функции требуются часы. Во-вторых, схемы очень сложны в отношении количества нитей ДНК. Здесь мы представляем архитектуру логических схем ДНК, основанную на одноцепочечных логических вентилях с использованием замещающей цепи ДНК-полимеразы. Логические вентили состоят только из одиночных цепочек ДНК, что значительно снижает реакции утечки и шаги восстановления сигнала, так что схемы улучшаются как в отношении скорости вычислений, так и в отношении количества необходимых цепочек ДНК. Крупномасштабные логические схемы могут быть построены из вентилей с помощью простых каскадных стратегий. В частности, мы продемонстрировали быструю и компактную логическую схему, которая вычисляет функцию извлечения квадратного корня из четырехбитных входных чисел.
Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение
Соответствующие статьи
Статьи открытого доступа со ссылками на эту статью.
Внедрение цифровых вычислений с коммутационными схемами на основе ДНК
- Фэй Ван
- , Хуэй Лв
- … Чунхай Фан
Связь с природой Открытый доступ 08 января 2020 г.
Высокоэффективная и интегрируемая арифметико-логическая система ДНК, основанная на синтезе замещения цепи.
- Хаомяо Су
- , Цзинлэй Сю
- … Сян Чжоу
Связь с природой Открытый доступ 26 ноября 2019 г.
Варианты доступа
Подписаться на журнал
Получить полный доступ к журналу на 1 год
118,99 €
всего 9,92 € за выпуск
Подписаться
Расчет налога будет завершен во время оформления заказа.
Купить статью
Получите ограниченный по времени или полный доступ к статье на ReadCube.
32,00 $
Купить
Все цены указаны без учета стоимости.
Доступность данных
Данные, используемые в этой статье, можно получить у соответствующего автора по соответствующему запросу.
Ссылки
Watson, J.D. & Crick, F.H. Молекулярная структура нуклеиновых кислот. Природа 171 , 737–738 (1953).
Артикул КАС Google ученый
Qian, L. & Winfree, E. Расширение вычислений цифровых схем с помощью каскадов смещения нитей ДНК. Наука 332 , 1196–1201 (2011).
Артикул КАС Google ученый
Чаттерджи Г., Далчау Н., Маскат Р. А., Филлипс А. и Силиг Г. Пространственно локализованная архитектура для быстрых и модульных вычислений ДНК. Нац. нанотехнологии. 12 , 920 (2017).
Артикул КАС Google ученый
Шринивас Н., Паркин Дж., Силиг Г., Уинфри Э. и Соловейчик Д. Динамические системы нуклеиновых кислот без ферментов. Наука 358 , eaal2052 (2017).
Артикул Google ученый
Черри, К. М. и Цянь, Л. Расширение масштабов распознавания молекулярных образов с помощью нейронных сетей на основе ДНК, где победитель получает все.
Природа 559 , 370 (2018).Артикул КАС Google ученый
Seelig, G., Soloveichik, D., Zhang, D. Y. & Winfree, E. Бесферментные логические схемы нуклеиновых кислот. Наука 314 , 1585–1588 (2006).
Артикул КАС Google ученый
Thubagere, A.J. et al. Систематическое построение с помощью компилятора крупномасштабных цепей смещения нитей ДНК с использованием неочищенных компонентов. Нац. коммун. 8 , 14373 (2017).
Артикул КАС Google ученый
Bui, H. et al. Цепные реакции локализованной гибридизации ДНК на ДНК-оригами. ACS Nano 12 , 1146–1155 (2018).
Артикул КАС Google ученый
Thachuk, C., Winfree, E. & Soloveichik, D. in International Workshop on DNA-Based Computers Vol. 9211 (редакторы Филлипс, А. и Инь, П.) 133–153 (Спрингер, 2015).
Боне Д., Данворт К., Липтон Р. Дж. и Сгалл Дж. О вычислительной мощности ДНК. Дискретное приложение Мат. 71 , 79–94 (1996).
Артикул Google ученый
Огихара М. и Рэй А. Моделирование логических цепей на ДНК-компьютере. Algorithmica 25 , 239–250 (1999).
Артикул Google ученый
Baccouche, A., Montagne, K., Padirac, A., Fujii, T. & Rondelez, Y. Динамические реакционные схемы набора инструментов ДНК: пошаговое руководство. Methods 67 , 234–249 (2014).
Артикул КАС Google ученый
Монтань, К., Плассон, Р., Сакаи, Ю., Фуджи, Т. и Ронделез, Ю. Программирование генератора ДНК in vitro с использованием стратегии молекулярной сети. Мол. Сист. биол. 7 , 466 (2011).
Артикул Google ученый
Padirac, A., Fujii, T. & Rondelez, Y. Конструирование памяти, переключаемой in vitro, снизу вверх. Проц. Натл акад. науч. США 109 , E3212–E3220 (2012 г.).
Артикул КАС Google ученый
van Roekel, H.W. et al. Программируемые сети химических реакций: имитация регуляторных функций в живых клетках с использованием восходящего подхода. Хим. соц. 44 , 7465–7483 (2015).
Артикул Google ученый
Йорданов Б. и др. Компьютерный дизайн цепей управления с обратной связью по нуклеиновым кислотам. Синтезатор ACS. биол. 3 , 600–616 (2014).
Артикул КАС Google ученый
Киши, Дж. Ю., Шаус, Т. Е., Гопалкришнан, Н., Суан, Ф. и Инь, П. Программируемый автономный синтез одноцепочечной ДНК.
Нац. хим. 10 , 155 (2018).Артикул КАС Google ученый
«>Цянь, Л., Уинфри, Э. и Брук, Дж. Вычисление нейронной сети с каскадами смещения цепей ДНК. Природа 475 , 368–372 (2011).
Артикул КАС Google ученый
Природа 559 , 370 (2018).
«>Ван, Б., Тачук, К., Эллингтон, А.Д., Уинфри, Э. и Соловейчик, Д. Эффективные принципы проектирования герметичных систем вытеснения прядей. Проц. Натл акад. науч. США 115 , E12182–E12191 (2018 г.).
Артикул КАС Google ученый
«>Winfree, E. Whiplash PCR for O(1) Computing (Калифорнийский технологический институт, 1998).
«>Aubert, N., Mosca, C., Fujii, T., Hagiya, M. & Rondelez, Y. Компьютерное проектирование для масштабирования систем на основе сетей реакций ДНК. J. R. Soc. Интерфейс 11 , 20131167 (2014).
Артикул Google ученый
Нац. хим. 10 , 155 (2018).Ссылки на скачивание
Благодарности
Эта работа поддерживается NSF Grants nos. CCF-1320360, CCF-1217457, CCF-1617791 и CCF-1813805.
Информация об авторе
Авторы и организации
Департамент компьютерных наук Университета Дьюка, Дарем, Северная Каролина, США
Тяньци Сонг, Даниэль Фу, Мин Ян, Рим Мохтар и Джон Рейф
Факультет компьютерных наук и инженерии, Университет Менуфия, Менуф, Египет
Абир Эшра
Факультет электротехники и вычислительной техники, Университет Дьюка, Дарем, Северная Каролина, США
Шалин Шах 0510 8 Джон Рейф
Национальный исследовательский совет, Вашингтон, округ Колумбия, США
Hieu Bui
Авторы
- Tianqi Song
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия
- Абир Эшра
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
- Шалин Шах
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
- Hieu Bui
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
- Даниэль Фу
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
- Ming Yang
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
- Reem Mokhtar
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
- John Reif
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Взносы
Т.
С. и JR разработали логические элементы и схемы. Т.С. спроектировал и провел эксперименты. Т.С. проанализировал данные. Т.С. и JR написали статью. А.Е., С.С., Х.Б., Д.Ф., М.Ю. и Р.М. способствовал созданию логических элементов и схем. Все авторы обсудили дизайн и результаты экспериментов. Все авторы прокомментировали рукопись.
Автор, ответственный за переписку
Переписка с Джон Рейф.
Заявление об этике
Конкурирующие интересы
Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.
Дополнительная информация
Примечание издателя Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и институциональной принадлежности.
Дополнительная информация
Дополнительная информация
Дополнительная информация Разделы 1–5, рис. 1–7, таблицы 1–13 и ссылки. 1.
Права и разрешения
Перепечатка и разрешения
Об этой статье
Эта статья цитируется
Стандартизированные возбудимые элементы для масштабируемой разработки далеко неравновесных химических сетей
- Сэмюэл В. Шаффтер
- Куан-Лин Чен
- Ребекка Шульман
Природохимия (2022)
- Сэмюэл В.
Преобразование химических веществ в молекулярные вычисления с использованием двигателей на основе ДНК со встроенной логикой
- Сельма Пираней
- Алисина Базрафшан
- Халид Салаита
Природа Нанотехнологии (2022)
Нелинейное принятие решений с помощью ферментативных нейронных сетей
- С.
- С.
Шаффтер
