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K176 系列微电路。 收音机 - 适合初学者

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文章评论

该系列包括三打以上各种集成度的数字微电路，让您可以创建各种数字技术设备和设备。 它们在设计和工作原理上都与 K155 系列微电路相似。 因此，例如，K176LA7 芯片与 K155LAZ 芯片一样，在其外壳中包含四个 2I-NOT 逻辑元件。 K176TM2芯片和K155TM2芯片一样，是两个D触发器，如果​​它们的反相输出接到D输入，就可以变成可数的。在相应的 K176 系列微电路上。

但是，这个“但是”必须永远记住，功能相似的K176和K155系列微电路不可互换！ 例如，不可能用K155TV1微电路简单地替换K176TV1微电路，虽然它们都是JK触发器，但也不可能只用K155LA176替换K7LAZ微电路中的一个。 事实上，K176 系列微电路设计用于 9V ± 5% 的标称电源电压，尽管它们仍可在 4,5 ... 12 V 范围内的电压下运行。并且它们的逻辑电平电压也不相同。 在9V电压下，逻辑0对应的低电平电压不大于0,3V（K155系列微电路不大于0,4V），高电平不小于8,2V（K155系列微电路） ，不小于 2,4 V）。 所有这些以及其他一些事情都不允许您将 K176 系列微电路直接连接到 K155 系列微电路，因此，在一个设计中使用它们一起工作。

K176 系列微电路的主要特点和优势是效率。 与 K155 系列微电路相比，它们从电源消耗的能量要少很多倍。 例如，K176IE2脉冲计数器从电源消耗大约100μA的电流，而K155IE2计数器消耗的电流达到50mA。 这可以通过以下事实来解释：K176 系列微电路的基础是 MOS（金属氧化物半导体）结构的场效应晶体管，而不是 TTL 微电路中的双极晶体管。 在这方面，施加到微电路控制输入的信号电平也会发生变化。 因此，例如，要将 K155TV2 D 触发器设置为零或单一状态，您将低电平信号应用于其 R 或 S 输入。 K176TV2 微电路的类似触发器通过向 R 或 S 输入应用高电平信号设置为相同的状态。

我们不应忘记 K176 系列微电路的另一个特点：它们对静电荷有害！ 这里有一些技巧可以防止这些麻烦。 如果微电路存放在金属盒中或其引线用箔包裹，那么在用手拿微电路之前，您应该先触摸盒子或箔。

为排除安装过程中静电对微电路的场效应晶体管的意外击穿，必须使电烙铁、焊接部分和安装人员本身的静电电位均衡并最小化。 为此，用几圈裸线在烙铁手柄上加固一块锡板，并通过电阻为 100 ... 200 kOhm 的电阻器连接到烙铁的金属部件。 安装时，空手的手指接触设备电路板上的电源导体。

K176系列微电路上用于安装结构的电烙铁的功率应为25 ... 40 W。 建议将烙铁通过隔离变压器连接到网络，并通过1 MΩ电阻将带有柔性导体的手柄上的板连接到地。 每个引脚的焊接时间不应超过 3 s，相邻引脚的焊接应在 10 s 后开始。

建议在板上电源线之间临时连接一个电阻为 176 ... 1 kOhm 的电阻器后，从电源线开始焊接 K2 系列微电路。 如果稳压二极管已经焊接到电源电路中，则不需要这种电阻器。

还有一个警告：在将控制信号应用于其输入之前，必须打开 K176 系列微电路上设备的电源电压。

我们建议您通过对发生器中逻辑元件的操作进行实验检查来开始熟悉 K176 系列微电路。 首先，我们认为有必要掌握K176LA7芯片，作为业余无线电设计中应用最广泛的芯片。

K176LA7 微电路的常规图形名称如图 1 所示。 XNUMXa。

米。 1 K176 系列的微电路

它与 K155LAZ 微电路的不同之处仅在于两个介质（根据方案）逻辑元件 2I-NOT 的输出编号。 电源正极接14脚，负极接7脚。电源可以是两节3336电池串联，也可以是稳压输出9V的电源。

同一图显示了产生单脉冲的单个振动器的两种变体的电路。 其中第一个（图 1b）由衰退触发，第二个（图 1c）由高电平脉冲的前部触发。 在这种单一振动器的两个版本中，所产生脉冲的持续时间由电容器C2的电容决定。

第一版设备的操作如下。 在初始（待机）状态下，电容器 C2 放电，因此，DD1.1 元件（引脚 1 和 2）的输入和 DD1.2 元件的输出都保持高电平电压。 由输入脉冲衰减产生的短低电平信号使 C1R1 电路微分，结果元件 DD1.1 切换到单一状态，而 DD1.2 切换到零。 在这种情况下，出现在第二个元件的输出端的低电平信号通过电容器C2传输到第一个元件的输入端并保持在单一状态。 同时，电容通过电阻P2从电源电压开始充电。 一旦左侧（根据方案）电容板的电压达到阈值，DD1.1 元件将立即切换到零状态。 此时，DD1.2元件的输出端会出现一个正压降，该电压降将通过同一个电容C2传输到第一个元件的输入端，并将单发的两个元件切换到其原始状态。 图中虚线所示的二极管 VD1 在需要尽快将单振子切换到待机模式的情况下导通。

简要介绍第二个变体的单个振动器（图 1，c）。 它的右侧（根据图表）部分包括元件 DD1.3、DD1.4、电容器 C2 和电阻器 R2，其工作方式与 K155LAZ 微电路元件上的单个振动器完全相同。 其输出端产生的低电平脉冲持续时间约为 3,5 s。

为了使产生的脉冲持续时间稳定，触发单个振动器的脉冲也必须相当稳定。 因此，建议通过短脉冲整形器运行这样的设备，在我们的示例中，在元件 DD1.1 和 DD1.2 上制作。 在初始状态下，器件的输入端作用一个低电平电压，该电压也加到DD1.2元件的低端输入端，此时电容C1放电。 一个高电平输入脉冲对该电容充电。

但元件 DD1.2 的状态不会改变，因为低电平电压存储在其上输入端。 并且只有在输入信号终止并且在 DD1.2 元件的上部输入出现高电平电压后，在该元件的输出端形成一个非常稳定的短低电平脉冲，从而启动单振动器组装在逻辑元件 DD1.3 和 DD1.4 上。

K176LA7 微电路实际应用的下一个例子是脉冲电压发生器。 在图 2 中，您可以看到生成器的三种变体的示意图。

米。 2 台发电机

他们应该提醒您 K155LAZ 芯片元件上的类似发生器。 前两个发生器的脉冲重复率（图 2，a 和 b）为 1 ... 1,5 kHz。

第三种选择（图 2，c）类似于间歇信号发生器。 它由两个互连的发生器组成，其中一个在输出端生成重复频率约为 1 Hz 的脉冲串，第二个生成频率约为 1 kHz 的填充脉冲。 脉冲串的持续时间为 0,5 秒。 通过向元件 DD1.1 的较低输入端施加高电平控制电压来打开发生器。 发生器输出端生成的第一个脉冲紧随该使能信号之后发生。

之前向您建议的重复设计之一是老虎机 红色或绿色. 逻辑元件 2I-NOT 和 TTL 微电路的 JK 触发器在其中工作。 指示器的功能是由晶体管开关的集电极电路中包含的白炽灯执行的。 使用K176系列芯片，这样的老虎机是否可以重复使用呢？ 是的，你当然可以。 只需要将K155LAZ芯片换成K176LA7（考虑到管脚的不同），K155TV1换成K176TV1即可。 电阻 R1 需要更换为另一个电阻为 300 ... 500 kOhm 的电阻，电容 C1 的电容应为 0,1 uF。 游戏的效果将与那台机器相同。

但你也可以按照图 3 所示的方案制作类似的老虎机。 XNUMX.

米。 3 K176LA7 芯片上的老虎机“红色或绿色”

它使用了 K176LA7 芯片的所有四个元素。 其中两个（DD1.1和DD1.2）工作在一个脉冲发生器中，其重复频率由电阻R1和电容C1的值决定，另外两个（DD1.3和DD1.4） .1) 执行匹配阶段的功能。 通过晶体管VT2和VT1将这些元件的输出连接到红色发光的LED HL2和绿色的HL1。 当您按下SB1.3按钮时，发电机开始工作，元件DD1.4和DD1交替，随着发电机的频率，从一种逻辑状态切换到另一种逻辑状态，LED以相同的频率闪烁。 但只要松开按钮，其触点又被定时电容CXNUMX闭合，发电机停止工作。 在这种情况下，一个匹配元件的输出将出现高电平电压，而另一个匹配元件的输出将出现低电平电压。 连接到具有高输出电压的元件的 LED 之一将打开。

这样的老虎机也可以被认为是一个随机数生成器：无法提前预测它的哪个输出将具有逻辑 1 或逻辑 0。

您可能已经注意到，在我们在这里讨论的发电机中，定时电阻的电阻远高于基于 K155 系列微电路的类似发电机。 选择电阻器（但不小于 50 kOhm），以便流过它们的电流尽可能小，并且不会加载在输入信号源中运行的微电路。 这种电阻的最大阻值主要受限于电路板中可能存在的电流泄漏，其泄漏电阻达到几十兆欧。 发电机的时间设定电路的电容器的电容不应小于 100 pF，以显着超过设备安装的电容。

K176系列有一个K176LP1芯片，称为通用逻辑元件。 它的多功能性在于它既可以用作三个独立的 NOT 元素，也可以用作 ZILI-NE 元素、ZI-NE 元素和具有大分支因子的 NOT 元素（它允许您连接大量其他微电路输出）。

该微电路的电子“填充”图如图 4 所示。 XNUMXa。

米。 4片K176LP1

它由六个场效应晶体管组成，其中三个（VT1-VT3）为n沟道，另外三个（VT4-VT6）为p沟道。 引脚总数为 14。电源电压提供给引脚 14 (+9 V) 和 7 (公共端)。 引脚 6、3 和 10 为输入，其余为输出。 通过输入输出引脚的对应连接，得到具有不同功能目的的逻辑元件。 因此，如果连接引脚 13 和 8、1 和 5，就会得到三个反相器（图 4b）。 为了使微电路成为具有强大输出（具有高扇出比）的逆变器，需要将所有输入引脚和所有输出引脚连接在一起，如图4所示。 3、c. 引脚连接的其他组合使得可以将微电路变成 4OR-NOT 元件（图 4,d）、ZI-NOT 元件（图 176,e）、2OR-AND-NOT 元件（这是不存在的） K4 系列（图 4，f）和具有两个输入的多路复用器（图 XNUMXg）。

多路复用器根据图 56 的方案。 XNUMX，三个输入 - A、C 和 B 和一个输出 - D。在输入 C 为高电平电压时，它将信号从输入 A 传递到输出 D，在高电平电压时，从输入 B。此外，在输入 C 处的电压相同，来自输出 D 的信号可以传递到输入 A 或 B。

我们强烈建议您通过实验检查 K176LP1 芯片的运行情况，尤其是作为多路复用器，其传输信号可以是数字的也可以是模拟的。

借助 K176 系列的其他一些微电路，例如触发器、脉冲计数器、解码器，您将在设计数字频率计、电子时钟和其他复杂度更高的设备的过程中更深入地了解进行讨论。 现在我们打算谈谈 K176IE5 微电路，它是该系列微电路中的一个，专门设计用于电子计时器。

该微电路的常规图形名称和用于将其打开的典型电路如图 5 所示。 XNUMX、a和b。

米。 5片K176IE5

该微电路由一个脉冲发生器组成，该脉冲发生器设计用于以 32 Hz 的频率与外部石英谐振器一起工作，以及两个分频器 - 768 位和 1 位，它们共同构成发生器的 9 位二进制分频器。 石英谐振器 ZQ10 与发生器的时间设置元件一起连接到端子 32（输入 Z）和 768（输出 Z）。 可在输出 K 和 K 处控制的频率为 9 Hz 的发生器信号被馈送到九位分频器的输入。 在该分频器的输出 1（引脚 64）处，产生重复率为 10 Hz 的脉冲。 该发生器信号可应用于第二个分频器的输入 2（引脚 1） - 六位。 为此，您只需连接针脚 2 和针脚 14。然后，从该分频器的第五位数字的输出 4（针脚 2），可以移除频率为 15 Hz 的信号，并从输出 5第六位（第 1 脚），频率为 1 Hz，电子表中这种频率为 60 Hz 的稳定信号通常用作初始秒脉冲。 如果将该信号施加到分频因子为 1 的附加分频器的输入端，则在其输出端将产生重复率为 60/XNUMX Hz 的脉冲，即计时器的分钟脉冲。

微电路的输入 R（引脚 3）用于设置其输出处形成的振荡的初始相位。 当对其施加高电平电压时，输出 9、10 和 15 处出现低电平电压。 去掉设定电平后，这些输出上出现相应的信号，15s后输出1（1Hz）处第一个高电平脉冲下降。 电容器C1和C2用于精确设置石英振荡器的频率。 随着它们的容量减少，发电频率增加，反之亦然。 发生器的频率设置：粗略地通过选择电容器 C1，精确地通过调谐电容器 C2。 电阻器R2的阻值可以在1,5...20MOhm范围内。

芯片 K176IE5 可以在秒表中工作，与它类似，但更复杂的是 K176IE12 - 在电子时钟中。 然而，正如他们所说，现在，您可以在运行中测试它，作为示例频率信号的来源，无需推迟到明天。 可以在高阻抗耳机上听到 64 Hz 信号。 通过将集电极电路中带有 LED 或白炽灯的晶体管指示器连接到微电路的引脚 1 和 2，可以直观地观察到频率为 5 和 4 Hz 的信号。

但是，K176IE5 芯片可以在没有石英谐振器的情况下进行测试。 在这种情况下，由电容器 C1 和可变电阻器 R2 组成的定时发生器电路连接到微电路，如图 57 所示。 2，在。 通过选择一个电容器 C2 和一个可变电阻器 R15 来设置这种发生器，从而在输出端 1 处出现频率为 XNUMX Hz 的信号。 用这个微电路做一两个小时的实验不会白费。

对于K176系列微电路结构的实验验证和供电，可以安装一个独立的网络单元，固定输出电压为9V。例如，根据图6所示的电路。 XNUMX.

米。 6 交流适配器

其中，输出电路保护系统由锗npn晶体管VT1、硅二极管VD2和电阻R1组成。 在这种情况下，二极管 VD2 发挥作用于其上的正向电压的稳定器的功能，等于 0,6 ... 0,7 V。当输出电路中没有短路时，保护系统晶体管关闭，因为在这次它的基极上的电压是发射极是负的，对块的操作没有影响。

在短路的情况下，晶体管VT1的发射极通过一个小的电路电阻连接到公共线。 现在，该晶体管的基极相对于发射极的电压变为正值，这就是它打开并分流齐纳二极管 VD3 的原因。 结果，电压调节器的调节晶体管VT2几乎闭合，流过它的电流被限制在安全水平。

作为网络变压器T1，您可以使用电视垂直扫描变压器（例如TVK-70L2、TVK-110L2或TVK-110A）。 任何其他将电源电压降低到 10 ... 12 V 的变压器也适用。KTs402E (VD1) 整流器单元可以用 KD105 或 D226 系列的四个二极管代替，在桥式电路中打开它们。 晶体管 VT1 可以是 MP35 - MP38 系列中的任何一个，系数 h21E 至少为 50。

电源的设计是可选的。

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