ประเภท: อิเล็กทรอนิคส์ในทางปฏิบัติ, ช่างไฟฟ้าสามเณร
จำนวนการดู: 100,127
ความเห็นเกี่ยวกับบทความ: 2
ชิปลอจิก ส่วนที่ 3
พบกับชิปดิจิตอล
ในส่วนที่สองของบทความเราพูดคุยเกี่ยวกับการกำหนดกราฟิกเงื่อนไขขององค์ประกอบตรรกะและเกี่ยวกับฟังก์ชั่นที่ดำเนินการโดยองค์ประกอบเหล่านี้
เพื่ออธิบายหลักการของการทำงานวงจรสัมผัสที่ทำหน้าที่ทางตรรกะของ AND, OR, NOT และ AND-NOT ตอนนี้คุณสามารถเริ่มทำความคุ้นเคยกับวงจรไมโครซีรีย์ K155
ลักษณะและการออกแบบ
องค์ประกอบพื้นฐานของซีรีส์ 155th คือชิป K155LA3 มันเป็นกล่องพลาสติกที่มีสาย 14 อันซึ่งอยู่ด้านบนซึ่งถูกทำเครื่องหมายและปุ่มที่ระบุถึงการส่งออกครั้งแรกของชิป
กุญแจสำคัญคือเครื่องหมายกลมเล็ก ๆ หากคุณมองไปที่ microcircuit จากด้านบน (จากด้านข้างของเคส) ดังนั้นข้อสรุปควรนับทวนเข็มนาฬิกาและถ้าจากด้านล่างแล้วทวนเข็มนาฬิกา
รูปวาดของเคส microcircuit แสดงในรูปที่ 1 กรณีเช่นนี้เรียกว่า DIP-14 ซึ่งแปลมาจากภาษาอังกฤษเป็นกล่องพลาสติกที่มีการจัดเรียงพินสองแถว วงจรจำนวนมากมีพินจำนวนมากขึ้นดังนั้นกรณีสามารถเป็น DIP-16, DIP-20, DIP-24 และแม้แต่ DIP-40
รูปที่ 1 สิ่งที่แนบมาของ DIP-14
สิ่งที่มีอยู่ในกรณีนี้
ในแพ็คเกจ DIP-14 ของ microcircuit K155LA3 ประกอบด้วย 4 องค์ประกอบอิสระ 2I-NOT สิ่งเดียวที่รวมเข้าด้วยกันนั้นเป็นเพียงข้อสรุปพลังงานทั่วไป: การส่งออกครั้งที่ 14 ของ microcircuit คือ + แหล่งพลังงานและพิน 7 เป็นขั้วลบของแหล่งกำเนิด
เพื่อไม่ให้เกะกะวงจรที่มีองค์ประกอบที่ไม่จำเป็นจะไม่แสดงสายไฟตามกฎ สิ่งนี้ยังไม่เสร็จเนื่องจากองค์ประกอบ 2I-NOT ทั้งสี่สามารถอยู่ในสถานที่ต่าง ๆ ในวงจร โดยปกติแล้วพวกเขาจะเขียนบนวงจร:“ + 5V นำไปสู่ข้อสรุป 14 DD1, DD2, DD3 ... DDN -5V นำไปสู่ข้อสรุป 07 DD1, DD2, DD3 ... DDN. " องค์ประกอบที่อยู่แยกต่างหากจะถูกกำหนดเป็น DD1.1, DD1.2, DD1.3, DD1.4 รูปที่ 2 แสดงว่าชิป K155LA3 ประกอบด้วยองค์ประกอบ 2I-NOT สี่ตัว ดังที่ได้กล่าวไปแล้วในส่วนที่สองของบทความข้อสรุปของอินพุทจะอยู่ทางซ้ายและเอาต์พุตทางด้านขวา
K155LA3 ต่างประเทศเป็นชิป SN7400 และสามารถใช้อย่างปลอดภัยสำหรับการทดลองทั้งหมดที่อธิบายไว้ด้านล่าง เพื่อให้แม่นยำยิ่งขึ้นซีรีย์ K155 ทั้งหมดเป็นอะนาล็อกของซีรีย์ SN74 ต่างประเทศดังนั้นผู้ขายในตลาดวิทยุจึงเสนอให้
รูปที่ 2 pinout ของชิป K155LA3
ในการทำการทดลองด้วยไมโครเซอร์กิตคุณจะต้อง แหล่งพลังงาน แรงดัน 5V วิธีที่ง่ายที่สุดในการสร้างแหล่งดังกล่าวคือการใช้ K142EN5A โคลงโคลงหรือรุ่นที่นำเข้าซึ่งเรียกว่า 7805 ในเวลาเดียวกันไม่จำเป็นต้องหมุนหม้อแปลงบัดกรีสะพานติดตั้งตัวเก็บประจุ ท้ายที่สุดมีอะแดปเตอร์เครือข่ายจีนบางตัวที่มีแรงดันไฟฟ้า 12V ซึ่งเพียงพอที่จะเชื่อมต่อ 7805 ดังที่แสดงในรูปที่ 3
รูปที่ 3 แหล่งพลังงานที่เรียบง่ายสำหรับการทดลอง
เพื่อทำการทดลองกับไมโครเซอร์กิตคุณจะต้องทำเขียงหั่นขนมขนาดเล็ก เป็นชิ้นส่วนของ getinax, ไฟเบอร์กลาสหรือวัสดุฉนวนอื่น ๆ ที่คล้ายกันที่มีขนาด 100 * 70 มม. แม้แต่ไม้อัดธรรมดาหรือกระดาษแข็งหนาก็เหมาะสำหรับวัตถุประสงค์ดังกล่าว
ด้านข้างยาวของบอร์ดตัวนำที่เป็นกระป๋องจะต้องมีความหนาประมาณ 1.5 มม. ซึ่งจะจ่ายกระแสไฟให้กับไมโครเซอร์กิต (บัสไฟฟ้า) ระหว่างตัวนำทั้งพื้นที่ของเขียงหั่นขนมให้เจาะรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 1 มม.
เมื่อทำการทดลองจะเป็นไปได้ที่จะแทรกชิ้นส่วนของลวดกระป๋องลงในพวกเขาซึ่งตัวเก็บประจุตัวต้านทานและส่วนประกอบวิทยุอื่น ๆ จะถูกบัดกรี ที่มุมกระดานคุณควรทำขาเตี้ยซึ่งจะทำให้สามารถวางสายไฟจากด้านล่างการออกแบบของเขียงหั่นขนมแสดงในรูปที่ 4
รูปที่ 4 คณะกรรมการพัฒนา
หลังจากเขียงหั่นขนมปังพร้อมคุณสามารถเริ่มทำการทดลอง ในการดำเนินการนี้ควรติดตั้งชิป K155LA3 อย่างน้อยหนึ่งตัว: ประสานหมุด 14 และ 7 เข้ากับบัสกำลังไฟและงอหมุดที่เหลือเพื่อให้อยู่บนบอร์ด
ก่อนเริ่มการทดลองคุณควรตรวจสอบความน่าเชื่อถือของการบัดกรีการเชื่อมต่อที่ถูกต้องของแรงดันไฟฟ้า (การเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟกลับขั้วสามารถทำลายวงจรไมโคร) และตรวจสอบว่ามีการลัดวงจรระหว่างขั้วที่อยู่ติดกัน หลังจากการตรวจสอบนี้คุณสามารถเปิดเครื่องและเริ่มการทดสอบ
เหมาะที่สุดสำหรับการวัด หน้าปัดโวลต์มิเตอร์ซึ่งความต้านทานอินพุตมีค่าอย่างน้อย 10K / V ผู้ทดสอบใด ๆ แม้แต่ภาษาจีนราคาถูกก็สามารถตอบสนองความต้องการนี้ได้อย่างเต็มที่
ทำไมถึงดีกว่าที่จะเปลี่ยน? เนื่องจากการสังเกตความผันผวนของลูกศรคุณสามารถสังเกตเห็นพัลส์แรงดันไฟฟ้าซึ่งเป็นความถี่ที่ค่อนข้างต่ำ มัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลไม่มีความสามารถนี้ การวัดทั้งหมดควรดำเนินการโดยสัมพันธ์กับ "ลบ" ของแหล่งพลังงาน
หลังจากเปิดเครื่องแล้วให้วัดแรงดันที่พินของวงจรไฟฟ้าทั้งหมด: ที่พินอินพุต 1 และ 2, 4 และ 5, 9 และ 10, 12 และ 13 แรงดันไฟฟ้าควรเป็น 1.4V และที่ขั้วเอาท์พุท 3, 6, 8, 11 ประมาณ 0.3V หากแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดอยู่ภายในขีด จำกัด ที่ระบุจากนั้น microcircuit จะทำงาน
รูปที่ 5 การทดลองง่ายๆด้วยองค์ประกอบตรรกะ
การทดสอบการทำงานขององค์ประกอบตรรกะ 2 และไม่สามารถเริ่มต้นได้เช่นจากองค์ประกอบแรก อินพุตพิน 1 และ 2 และเอาท์พุท 3 เพื่อที่จะใช้สัญญาณศูนย์ตรรกะกับอินพุตมันก็เพียงพอที่จะเชื่อมต่ออินพุตนี้กับสายลบ (ทั่วไป) ของแหล่งพลังงาน หากจำเป็นต้องป้อนหน่วยทางลอจิกอินพุตนี้ควรเชื่อมต่อกับ +5 บัสบัส แต่ไม่ใช่โดยตรง แต่ผ่านตัวต้านทาน จำกัด ที่มีความต้านทาน 1 ... 1.5 KOhm
สมมติว่าเราเชื่อมต่ออินพุต 2 เข้ากับสายสามัญดังนั้นจึงจ่ายศูนย์โลจิคัลให้กับอินพุต 1 และเราป้อนหน่วยโลจิคัลตามที่ระบุไว้ผ่านตัวต้านทานการยกเลิก R1 การเชื่อมต่อนี้จะแสดงในรูปที่ 5a หากมีการเชื่อมต่อดังกล่าวแรงดันไฟฟ้าที่เอาท์พุทขององค์ประกอบจะถูกวัดโวลต์มิเตอร์จะแสดง 3.5 ... 4.5V ซึ่งสอดคล้องกับหน่วยทางลอจิคัล หน่วยโลจิคัลจะทำการวัดแรงดันที่ขา 1
สิ่งนี้เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์กับสิ่งที่ปรากฏในส่วนที่สองของบทความเกี่ยวกับตัวอย่างของวงจรรีเลย์ - หน้าสัมผัส 2I-NOT จากผลของการวัดสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้: เมื่อหนึ่งในอินพุตขององค์ประกอบ 2I-NOT สูงและอีกอันอยู่ในระดับต่ำเอาต์พุตจะต้องมีระดับสูง
ต่อไปเราจะทำการทดลองต่อไปนี้ - เราจะจัดหาหน่วยให้กับอินพุตทั้งสองในครั้งเดียวตามที่ระบุในรูปที่ 5b แต่เราจะเชื่อมต่อหนึ่งในอินพุตเช่น 2 สำหรับสายสามัญโดยใช้จัมเปอร์ลวด (เพื่อวัตถุประสงค์ดังกล่าวจะเป็นการดีที่สุดที่จะใช้เข็มเย็บธรรมดาที่ใช้กับสายไฟที่มีความยืดหยุ่น) ถ้าเราวัดแรงดันที่เอาต์พุตขององค์ประกอบดังนั้นในกรณีก่อนหน้านี้จะมีหน่วยทางลอจิคัล
โดยไม่ขัดจังหวะการวัดเราจะลบจัมเปอร์ลวด - โวลต์มิเตอร์จะแสดงระดับสูงที่เอาท์พุทขององค์ประกอบ สิ่งนี้สอดคล้องกับตรรกะขององค์ประกอบ 2I-NOT ซึ่งสามารถตรวจสอบได้โดยอ้างอิงจากแผนภาพการติดต่อในส่วนที่สองของบทความเช่นเดียวกับการดูตารางความจริงที่แสดงไว้ที่นั่น
หากจัมเปอร์นี้ถูกปิดเป็นระยะ ๆ กับสายสามัญของอินพุตใด ๆ จำลองเสบียงในระดับต่ำและสูงจากนั้นใช้โวลต์มิเตอร์ที่เอาต์พุตสามารถตรวจจับพัลส์แรงดันไฟฟ้า - ลูกศรจะแกว่งในเวลาที่จัมเปอร์สัมผัสกับอินพุตของไมโครเซอร์กิต
ข้อสรุปต่อไปนี้สามารถดึงออกมาจากการทดลอง: แรงดันไฟฟ้าระดับต่ำที่เอาต์พุตจะปรากฏเฉพาะเมื่อระดับสูงมีอยู่ที่อินพุตทั้งสองนั่นคือเงื่อนไข 2I เป็นที่พอใจกับอินพุตหากอินพุตอย่างน้อยหนึ่งตัวมีศูนย์โลจิคัลเอาต์พุตจะมีหน่วยโลจิคัลเราสามารถทำซ้ำได้ว่าตรรกะของไมโครเซอร์กิตนั้นสอดคล้องกับตรรกะของวงจรสัมผัส 2I-NOT ที่พิจารณาใน ส่วนที่สองของบทความ.
ที่นี่มีความเหมาะสมที่จะทำการทดสอบอีกหนึ่งครั้ง ความหมายของมันคือการปิดพินอินพุตทั้งหมดเพียงแค่ปล่อยมันไว้ใน“ อากาศ” และวัดแรงดันเอาต์พุตขององค์ประกอบ จะมีอะไร ถูกต้องแล้วจะมีแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ตรรกะ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าอินพุตที่ไม่ได้เชื่อมต่อขององค์ประกอบลอจิกจะเท่ากับอินพุตที่มีหน่วยโลจิคัลที่ใช้กับพวกเขา คุณไม่ควรลืมเกี่ยวกับคุณสมบัตินี้แม้ว่าโดยปกติแล้วอินพุตที่ไม่ได้ใช้จะแนะนำให้เชื่อมต่อที่อื่น
รูปที่ 5c แสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบตรรกะ 2I-NOT สามารถเปลี่ยนเป็นอินเวอร์เตอร์ได้อย่างไร ในการทำเช่นนี้เพียงเชื่อมต่อทั้งสองอินพุท (แม้ว่าจะมีสี่หรือแปดอินพุตการเชื่อมต่อดังกล่าวเป็นที่ยอมรับได้)
เพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณที่เอาต์พุตมีค่าตรงข้ามกับสัญญาณที่อินพุตก็เพียงพอที่จะเชื่อมต่ออินพุตด้วยจัมเปอร์ลวดกับสายสามัญนั่นคือใช้ตรรกะศูนย์กับอินพุต ในกรณีนี้โวลต์มิเตอร์ที่เชื่อมต่อกับเอาท์พุทขององค์ประกอบจะแสดงหน่วยตรรกะ หากคุณเปิดจัมเปอร์แรงดันไฟฟ้าระดับต่ำจะปรากฏที่เอาต์พุตซึ่งตรงข้ามกับแรงดันไฟเข้า
ประสบการณ์นี้แสดงให้เห็นว่าอินเวอร์เตอร์นั้นเทียบเท่ากับการทำงานของวงจรสัมผัสที่ไม่ได้พิจารณาในส่วนที่สองของบทความ นี่เป็นคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมของชิป 2I-NOT ในการตอบคำถามว่าเกิดอะไรขึ้นคุณควรพิจารณาวงจรไฟฟ้าขององค์ประกอบ 2I-NOT
โครงสร้างภายในขององค์ประกอบที่ 2
จนถึงตอนนี้เราได้พิจารณาองค์ประกอบทางตรรกะที่ระดับของการกำหนดกราฟิกโดยที่มันบอกว่าในคณิตศาสตร์ในฐานะ "กล่องดำ": โดยไม่อธิบายรายละเอียดของโครงสร้างภายในขององค์ประกอบนั้นเราตรวจสอบการตอบสนองต่อสัญญาณอินพุต ตอนนี้ถึงเวลาที่จะศึกษาโครงสร้างภายในขององค์ประกอบตรรกะของเราซึ่งแสดงในรูปที่ 6
รูปที่ 6 วงจรไฟฟ้าขององค์ประกอบลอจิก 2I-NOT
วงจรประกอบด้วยทรานซิสเตอร์สี่ตัวของโครงสร้าง n-p-n, ไดโอดสามตัวและตัวต้านทานห้าตัว มีการเชื่อมต่อโดยตรงระหว่างทรานซิสเตอร์ (ไม่มีตัวเก็บประจุแบบแยก) ซึ่งช่วยให้สามารถทำงานกับแรงดันไฟฟ้าคงที่ได้ โหลดเอาต์พุตของชิปจะแสดงตามอัตภาพว่าเป็นตัวต้านทานRн อันที่จริงแล้วนี่เป็นอินพุตหรือวงจรอินพุทหลายชุดจากวงจรดิจิตอลเดียวกัน
ทรานซิสเตอร์ตัวแรกเป็นแบบหลายตัวส่ง เขาเป็นผู้ดำเนินการอินพุตแบบโลจิคัล 2I และทรานซิสเตอร์ต่อไปนี้จะทำการขยายสัญญาณและการผกผันของสัญญาณ Microcircuits ที่ทำขึ้นในรูปแบบที่คล้ายกันนี้เรียกว่าตรรกะทรานซิสเตอร์ - ทรานซิสเตอร์ย่อว่า TTL
ตัวย่อนี้สะท้อนให้เห็นถึงความจริงที่ว่าการดำเนินการตรรกะการป้อนข้อมูลและการขยายและการผกผันที่ตามมาจะดำเนินการโดยองค์ประกอบทรานซิสเตอร์ของวงจร นอกเหนือจาก TTL แล้วยังมีไดโอด - ทรานซิสเตอร์ลอจิก (DTL) ซึ่งเป็นขั้นตอนลอจิกอินพุตที่ดำเนินการกับไดโอดที่ตั้งอยู่ภายในไมโครคอยน์
รูปที่ 7
ที่อินพุตขององค์ประกอบลอจิก 2I-NOT ระหว่างอิมิเตอร์ของทรานซิสเตอร์อินพุตและสายสามัญไดโอด VD1 และ VD2 จะถูกติดตั้ง วัตถุประสงค์ของพวกเขาคือเพื่อปกป้องอินพุตจากแรงดันไฟฟ้าของขั้วลบซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้จากการเหนี่ยวนำด้วยตนเองขององค์ประกอบการติดตั้งเมื่อวงจรทำงานที่ความถี่สูงหรือยื่นโดยไม่ได้ตั้งใจจากแหล่งภายนอก
อินพุตทรานซิสเตอร์ VT1 เชื่อมต่อตามแบบแผนร่วมกับฐานทั่วไปและโหลดเป็นทรานซิสเตอร์ VT2 ซึ่งมีโหลดสองตัว ในตัวปล่อยนี่คือตัวต้านทาน R3 และในตัวสะสม R2 ดังนั้นเฟสอินเวอร์เตอร์สำหรับสเตจเอาท์พุทของทรานซิสเตอร์ VT3 และ VT4 จึงได้รับซึ่งทำให้พวกมันทำงานใน antiphase: เมื่อปิด VT3 VT4 จะเปิดและกลับกัน
สมมติว่าอินพุตทั้งสองขององค์ประกอบ 2 นั้นไม่ได้รับการป้อนข้อมูลในระดับต่ำ ในการทำเช่นนี้เพียงเชื่อมต่ออินพุตเหล่านี้เข้ากับสายทั่วไปในกรณีนี้ทรานซิสเตอร์ VT1 จะเปิดขึ้นซึ่งจะทำให้เกิดการปิดทรานซิสเตอร์ VT2 และ VT4 ทรานซิสเตอร์ VT3 จะอยู่ในสถานะเปิดและจะผ่านและไดโอด VD3 กระแสจะไหลเข้าสู่โหลด - ที่เอาต์พุตขององค์ประกอบคือสถานะระดับสูง (หน่วยโลจิคัล)
ในกรณีนั้นถ้าใช้หน่วยลอจิกกับอินพุตทั้งสองทรานซิสเตอร์ VT1 จะปิดซึ่งจะนำไปสู่การเปิดทรานซิสเตอร์ VT2 และ VT4 เนื่องจากการเปิดของพวกเขาทรานซิสเตอร์ VT3 จะปิดและกระแสจะหยุดโหลด ที่เอาต์พุตขององค์ประกอบจะมีการตั้งค่าสถานะเป็นศูนย์หรือแรงดันไฟฟ้าต่ำ
ระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำเกิดจากแรงดันตกที่ตัวแยกสัญญาณสะสมของทรานซิสเตอร์แบบเปิด VT4 และตามข้อกำหนดไม่เกิน 0.4V
แรงดันไฟฟ้าระดับสูงที่เอาท์พุทขององค์ประกอบน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าโดยขนาดของแรงดันไฟฟ้าตกข้ามทรานซิสเตอร์เปิด VT3 และไดโอด VD3 ในกรณีเมื่อทรานซิสเตอร์ VT4 ถูกปิด แรงดันไฟฟ้าระดับสูงที่เอาท์พุทขององค์ประกอบขึ้นอยู่กับโหลด แต่ไม่ควรน้อยกว่า 2.4V
หากแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงช้ามากแตกต่างจาก 0 ... 5V ถูกนำไปใช้กับอินพุตขององค์ประกอบที่เชื่อมต่อเข้าด้วยกันจากนั้นจะเห็นได้ว่าการเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบจากระดับสูงถึงระดับต่ำจะเกิดขึ้นทีละขั้น การเปลี่ยนแปลงนี้จะดำเนินการในขณะที่แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตถึงระดับประมาณ 1.2V แรงดันไฟฟ้าสำหรับไมโครซีรีส์ 155th นั้นเรียกว่า threshold
สิ่งนี้ถือเป็นความคุ้นเคยทั่วไปกับองค์ประกอบ 2I- ไม่สมบูรณ์ ในส่วนถัดไปของบทความเราจะได้ทำความคุ้นเคยกับอุปกรณ์ของอุปกรณ์ง่าย ๆ เช่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและพัลส์ shapers
Boris Alaldyshkin
ความต่อเนื่องของบทความ: ชิปลอจิก ส่วนที่ 4
หนังสืออิเล็กทรอนิกส์ -คู่มือเริ่มต้นสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR
ดูได้ที่ electro-th.tomathouse.com
: