熟悉数字微电路。方案、说明

实际了解数字微电路。收音机 - 适合初学者

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在无线电爱好者设计的各种数字技术仪器和设备中，K155LAZ芯片应用最为广泛。我们认为，实际了解该系列的微电路应该从它开始。

该微电路的外观及符号图形表示如图1所示。 14. 从结构上看，它是一个矩形塑料外壳，沿外壳的两个长边分布有 16 个板引脚（该系列中的一些微电路有 24 个甚至 1 个引脚）。外壳顶部有一个条件键 - 一个小圆形标记，指示引脚 XNUMX 的位置。其余引脚从其开始计数。

如果你从上面看微电路 - 从标记的一侧，那么你需要逆时针计算结论，如果从下面看，那么顺时针。这条规则适用于所有微电路，而不仅仅是K155系列。K155LAZ微电路的结构是什么？它由四个逻辑元件 2I-NOT（数字 2 表示每个元件的输入数量）组成，由一个公共的外部直流电压源供电。

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米。 1 芯片 K155LAZ 图。 2 电源

它的每个逻辑元素都独立工作。通过微电路图形电路名称上指示的引脚编号选择元件并不困难。因此，输入引脚 1、2 和输出引脚 3 指代其中一个元素，例如，第一个、输入 4、5 和输出 6 - 指第二个元素等。

图中未显示。 1、b结论7和14微电路用于为所有元件供电。不习惯在图表上描述这些结论，以免与电源线混淆，并且因为元件通常不在设备的电路图上放置在一起，如图 1 所示。 155b、a分别在不同的区域。元件的电源供应链仍然通用。此外，对于 K.14LAZ 微电路，输出 7 必须连接到电源的正极，输出 XNUMX 连接到电源的负极。

K155LAZ 微电路与该系列的所有其他微电路一样，设计为由 5 V 直流电源供电。您也可以使用电压低 0,5 V 的原电池电池，例如 3336 电池。更多，这当然会影响微电路的工作模式，并且随着电池的一定放电，微电路通常会停止正常工作。因此，希望使用提供5V稳定电压的电源。这样的电源可以例如根据图2所示的那样组装。 1 方案。其中恒流源GB3336为两节XNUMX电池串联。

通过稳压二极管VD1、镇流电阻R3和稳压晶体管VT1构成的稳压器向微电路供电。氧化物电容器C1的电容可以是20 ... 50微法拉，陶瓷或云母电容器C2 - 0,033 ... 0,047微法拉。

这种微电路电源的稳压器是如何工作的呢？电阻R3和稳压二极管VD1组成电池分压器GB1。作用在齐纳二极管上的电压等于其稳定电压（KS168A 齐纳二极管为 6,8 V）。从齐纳二极管移除的电压通过微调电阻器 R2 馈送到晶体管 VT1 的基极，并打开。

该晶体管的基极电压越大（因此基极电流越大），它越开路，稳压器输出端的电压和通过其负载的电流就越大。设备输出端的电压等于 5 V，使用控制直流电压表设置调谐（或可变）电阻器 R2。当 GB1 电池的电压降至 7 ... 7,5 V 时，稳压器将在负载上保持这样的电压几乎不变。

电容器C1在低频时消除微电路供电电路中的纹波，在高频时消除C2电振荡，保护微电路免受各种电干扰对其工作的影响。电阻器 R1 是必需的，因此即使在微电路关闭时，稳定器也不会保持无负载状态。

进行实验、检查简单装置和装置的性能所必需的模型面板（图 3，a）可以由厚度为 1,5 ... 2 mm 的玻璃纤维、getinaks 或其他绝缘片材制成。在极端情况下，胶合良好的胶合板、硬纸板甚至硬纸板都可以。面板的大致尺寸为 120x80 毫米。加强沿其长边厚度为 1,2 ... 1,5 mm 的预镀锡铜导体 - 这些将是电源线。在整个剩余区域上，每隔 10 毫米，钻一个直径为 0,8 ... 1 毫米的孔，如有必要，您将插入镀锡线（或窄锡条），弯曲成环 - 它们会作为电阻器、电容器、安装导体的引线的临时参考点。从下面，在面板的角落，连接低腿支架并继续实验。弯曲它们的窄端使其紧贴面板后，将微电路放置在面包板上的任何位置，引脚朝下。

使用安装线段，将微电路的输出 14 连接到正极，将输出 7 连接到负极（公共）电源线（图 3，b）。为了在焊接过程中不会使微电路过热，烙铁的功率不应超过40 W，焊接引线的时间不应超过2 s。

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米。 3(7) 布局面板。米。 4 逻辑实验测试。

在检查焊接的可靠性和正确性，并确保微电路的引脚之间没有短路后，将电源连接到线路上。使用相对输入电阻至少为 5 kOhm / V（万用表）的直流电压表，测量元件所有逻辑输出的电压。为此，将电压表的负极探头连接到公共线，并交替触摸输入端子 1、2、4、5、9、10、12、13，然后再触摸输出端子 3、6、8、11用正极。当电源电压为 5 V 时，电压表应在元件的输入端显示约 1,4 V，在输出端显示约 0,3 V。如果不是这种情况，则微电路有故障。

可以从其中任何一个微电路的 2I-NOT 元件的操作逻辑开始进行实验测试，例如，从第一个元件 - 具有引脚 1.1-1 的 DD3（图 4）开始。首先，将输入引脚之一（例如引脚 2）连接到公共负极线，将引脚 1c 连接到正极线，但通过电阻为 1...1,5 kOhm 的电阻器（在图 4 中，a- Rl）。将电压表 PU3 连接到元件 DD1.1 的输出引脚 1。电压表指针显示什么？电压约为 3,5...4 V，即对应于高电平。

然后用电压表测量输入引脚 1 的电压。这里，如您所见，还有一个高电压电平。因此得出结论：当 2I-NOT 元件的一个输入具有高电压电平，而另一个具有低电压电平时，输出将具有高电压电平。换句话说，元素处于单一状态。

现在通过一个电阻为 2 ... 1 kOhm 的电阻器将元件的输入端子 1,5 连接到正极线，同时用一个带有公共线的跳线（图 4，b）。测量输出端的电压。在它上面，和前面的情况一样，会有一个高电压电平。按照万用表的箭头，拆下跳线，以便在元件的第二个输入端出现高电压电平。电压表在元件的输出端检测什么？电压约为0,3 V，对应低电平。因此，该元素从单一状态切换到零状态。

使用相同的跳线，将第一个输入关闭到公共线。同时，输出端会立即出现高电压电平。如果任何输入端子周期性地接近公共线，就好像模拟向它提供低电平电压一样？在相同的重复率下，电脉冲将出现在元件的输出端，连接到它的电压表的箭头会振荡。通过实验检查一下。

实验说明了什么？他们确认了 2I-NOT 元件的逻辑，之前在其电气对应物上进行了测试：当两个输入端都施加高电平电压时，元件的输出端会出现低电平电压，或者换句话说，元素从单一状态切换到零。

另一种经验：将元件的两个输入端子与其他部件和导体断开。现在的输出是什么？低电压。这是应该的，因为不连接输入引脚就等于向它们施加高电压电平，因此将元件设置为零。以后不要忘记逻辑元素的这个特性！

下一个实验是检查相同的 2I-NOT 逻辑元件在逆变器开启时的操作，即作为 NOT 元件。将两个输入端子闭合在一起，并通过电阻为 1 .... 1.5 kΩ 的电阻器将它们连接到正电源线（图 8，c）。连接到元件输出的电压表显示什么？低电压。在不从这条线上断开电阻器的情况下，关闭负线的组合输入（由虚线箭头所示），同时监测电压表的反应。它将显示高电压电平。这样可以确保逆变器的输出始终与输入相反。

用K155LAZ芯片的其他逻辑元件进行类似的实验，得出相应的结论。

让我们暂时中断实验来回答这个问题：逻辑元素 2I-NOT 内部是什么？

到目前为止，我们将逻辑元件视为一种具有两个输入和一个输出的“黑匣子”。现在，让我们仿佛在观察元素内部，熟悉它的电子“填充物”（图 5）。它由四个npn晶体管、三个二极管和五个电阻组成。晶体管之间的连接是直接的。用虚线表示的电阻 Ri 表示连接到元件输出的负载。

这种数字技术的电子设备称为晶体管-晶体管逻辑芯片，或简称为 TTL。这反映了输入逻辑操作（或者他们常说的输入逻辑）是由一个多发射极晶体管（第一个字母J）执行的，放大和信号反转也是晶体管（第二个字母T）。

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图5 电子馅

输入晶体管VT1按共基极电路连接，为双发射极。此外，发射器通过二极管 VD1、VD2 连接到公共电源线 - 它们保护晶体管免受发射器上意外的负极性电压的影响。晶体管 VT2 构成具有两个负载的放大器：发射极（电阻 R3）和集电极（电阻 R2）。取自它们的反相信号（电平相反：如果电压电平在集电极上为高电平，在发射极上为低电平）被馈送到输出晶体管 VT3 和 VT4 的基极。因此，工作期间的输出晶体管总是处于相反的状态——一个是关闭的，另一个是打开的。

如果一个或两个输入端有低电平电压元件（例如，当它们连接到公共线时），晶体管 VT1 将打开并饱和，晶体管 VT2 和 VT4 关闭，晶体管 VT3 为打开并通过它，二极管VD3和负载RH将流动-元件处于单一状态。在相同的情况下，当两个输入端都施加高电压电平时，晶体管VT1将关闭，晶体管VT2和VT4将打开，从而关闭晶体管VT3。在这种情况下，通过负载的电流实际上会停止，因为元件将呈现零状态。

逻辑元件输出端的低电平等于晶体管VT4开路的集电极电压，不超过0,4V。逻辑元件输出端的高电平（晶体管VT4闭合时）小于电源电压，小于晶体管 VT3 和二极管 VD3 两端的电压降值 - 不小于 2,4 V。事实上，元件输出的低逻辑电平和高逻辑电平的电压取决于负载电阻，可能与上述略有不同。当输入电压超过约 1,2 V 的值（称为阈值）时，元素从单一状态到零的转变突然发生。

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