Микросхемы.
Микросхемы ТТЛ (74…).
На рисунке показана схема самого распространенного логического элемента — основы микросхем серии К155 и ее зарубежного аналога — серии 74. Эти серии принято называть стандартными (СТТЛ). Логический элемент микросхем серии К155 имеет среднее быстродействие tзд,р,ср.= 13 нс. и среднее значение тока потребления Iпот = 1,5…2 мА. Таким образом, энергия, затрачиваемая этим элементом на перенос одного бита информации, примерно 100 пДж.
Для обеспечения выходного напряжения высокого уровня U1вых. 2,5 В в схему на рисунке потребовалось добавить диод сдвига уровня VD4, падение напряжения на котором равно 0,7 В. Таким способом была реализована совместимость различных серий ТТЛ по логическим уровням. Микросхемы на основе инвертора, показанного на рисунке (серии К155, К555, К1533, К1531, К134, К131, К531), имеют очень большую номенклатуру и широко применяются.
| ТТЛ серия | Параметр | Нагрузка | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Российские | Зарубежные | Pпот. мВт. | tзд.р. нс | Эпот. пДж. | Cн. пФ. | Rн. кОм. |
| К155 КМ155 | 74 | 10 | 9 | 90 | 15 | 0,4 |
| К134 | 74L | 1 | 33 | 33 | 50 | 4 |
| К131 | 74H | 22 | 6 | 132 | 25 | 0,28 |
| К555 | 74LS | 2 | 9,5 | 19 | 15 | 2 |
| К531 | 74S | 19 | 3 | 57 | 15 | 0,28 |
| К1533 | 74ALS | 1,2 | 4 | 4,8 | 15 | 2 |
| К1531 | 74F | 4 | 3 | 12 | 15 | 0,28 |
При совместном использовании микросхем ТТЛ высокоскоростных, стандартных и микромощных следует учитывать, что микросхемы серии К531 дают увеличенный уровень помех по шинам питания из-за больших по силе и коротких по времени импульсов сквозного тока короткого замыкания выходных транзисторов логических элементов. При совместном применении микросхем серий К155 и К555 помехи невелики.
| Нагружаемый выход |
Число входов-нагрузок из серий | ||
|---|---|---|---|
| К555 (74LS) | К155 (74) | К531 (74S) | |
| К155, КM155, (74) | 40 | 10 | 8 |
| К155, КM155, (74), буферная | 60 | 30 | 24 |
| К555 (74LS) | 20 | 5 | 4 |
| К555 (74LS), буферная | 60 | 15 | 12 |
| К531 (74S) | 50 | 12 | 10 |
| К531 (74S), буферная | 150 | 37 | 30 |
Выходы однокристальных, т. е. расположенных в одном корпусе, логических элементов ТТЛ, можно соединять вместе. При этом надо учитывать, что импульсная помеха от сквозного тока по проводу питания пропорционально возрастет. Реально на печатной плате остаются неиспользованные входы и даже микросхемы (часто их специально «закладывают про запас») Такие входы логического элемента можно соединять вместе, при этом ток I oвх. не увеличивается. Как правило, микросхемы ТТЛ с логическими функциями И, ИЛИ потребляют от источников питании меньшие токи, если на всех входах присутствуют напряжения низкого уровня. Из-за этого входы таких неиспользуемых элементов ТТЛ следует заземлять.
| Параметр | Условия измерения | К155 | К555 | К531 | К1531 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Мин. | Тип. | Макс. | Мин. | Тип. | Макс. | Мин. | Макс. | Мин. | Макс. | |||
| U1вх, В схема |
U1вх или U0вх Присутствуют на всех входах | 2 | 2 | 2 | 2 | |||||||
| U0вх, В схема |
0,8 | 0,8 | 0,8 | |||||||||
| U0вых, В схема | Uи.п.= 4,5 В | 0,4 | 0,35 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | ||||||
| I0вых= 16 мА | I0вых= 8 мА | I0вых= 20 мА | ||||||||||
| U1вых, В схема |
Uи.п.= 4,5 В | 2,4 | 3,5 | 2,7 | 3,4 | 2,7 | 3,4 | 2,7 | ||||
| I1вых= -0,8 мА | I1вых= -0,4 мА | I1вых= -1 мА | ||||||||||
| I1вых, мкА с ОК схема | U1и.п.= 4,5 В, U1вых=5,5 В | 250 | 100 | 250 | ||||||||
| I1вых схема |
U1и.п.= 5,5 В, U1вых= 2,4 В на входе разрешения Е1 Uвх= 2 В | 40 | 20 | 50 | ||||||||
| I0вых, мкА Состояние Z схема |
U1и.п.= 5,5 В, Uвых= 0,4 В, Uвх= 2 В | -40 | -20 | -50 | ||||||||
| I1вх, мкА схема | U1и.п.= 5,5 В, U1вх= 2,7 В | 40 | 20 | 50 | 20 | |||||||
| I1вх, max, мА | U1и.п.= 5,5 В, U1вх= 10 В | 1 | 0,1 | 1 | 0,1 | |||||||
| I0вх, мА схема |
U1и.п.= 5,5 В, U0вх= 0,4 В | -1,6 | -0,4 | -2,0 | -0,6 | |||||||
| Iк.з., мА | U1и.п.= 5,5 В, U0вых= 0 В | -18 | -55 | -100 | -100 | -60 | -150 | |||||
www.microshemca.ru
К176ИД2
Дешифратор-преобразователь.
Предназначен для преобразования двоичного кода в код для семисегментного индикатора. Цепей для управления десятичной точкой в микросхеме не предусмотрено. Кроме собственно дешифратора микросхема имеет триггер-защёлку, позволяющий запоминать текущие данные.
Имеет четырехразрядный вход данных и семь выходов для подключения семисегментного цифрового индикатора. Активные уровни входа и выхода высокие, но при необходимости могут инвертироваться сигналом по служебному входу S. При низком уровне на этом входе активный выходной сигнал высокий, при «1» на S – низкий. Это позволяет подключать цифровые матрицы как с общим анодом, так и с общим катодом без дополнительных инверторов. Еще один служебный вход К служит для управлением матрицы. «0» на входе К разрешает отображение, «1» гасит матрицу.
И третий служебный вход С служит для защёлкивания информации, поступающей на вход дешифратора. При высоком уровне на С сигнал немедленно дешифруется и подаётся на индикатор. При изменении его на «0» входной код защёлкивается и отображается независимо от изменений на входе до тех пор, пока уровень на входе С снова не станет высоким. Запоминание происходит по спаду высокого уровня.
Назначение выводов К176ИД2:
| 1 | Строб (S) | 9 | Выход сегмента A | |
| 2 | Вход данных (D2) | 10 | Выход сегмента B | |
| 3 | Выход данных (D1) | 11 | Выход сегмента C | |
| 4 | Выход данных (D3) | 12 | Выход сегмента D | |
| 5 | Выход данных (D0) | 13 | Выход сегмента E | |
| 6 | Вход инверсии (M) | 14 | Выход сегмента F | |
| 7 | Вход гашения (K) | 15 | Выход сегмента G | |
| 8 | Общий | l | 16 | Питание +9В |
Основные параметры К176ИД2:
| Напряжение питания |
shoping.kuranof.com
a-g — выходы на сегменты A-D — информационные входы S — разрешение запоминания (S=H — пропускание сигнала, (S=L — фиксация сигнала) M — вход управления инверсией K — вход блокировки (K=H — все выходы запираются)
|  
| ||||||||||||||
www.rlocman.ru
РадиоЧайник (Применение микросхем серии К176
ОглавлениеЧасть 1 (Часть 2) Часть 3
Применение микросхем серии К176
Микросхемы
К176ПУ1-К176ПУЗ (рис. 10, а — в) служат для согласования относительно
маломощных выходов логических устройств серии К 176 с выходами микросхем ТТЛ.
Первые две из них (К176ПУ1 и
К176ПУ2) содержат только инверторы, а элементы третьей (К176ПУЗ) сигналы не
инвертируют.
Напряжения источников питания этих микросхем — +9 и +5 В. Напряжение +9 В подают на выводы 14 (К176ПУ1) и 16 (К176ПУ2, К176ПУЗ), а напряжение +5 В — на вывод 1, К общему проводу подключают выводы 7 (К176ПУ1) и 8 (К176ПУ2, К1761ПУЗ).
При указанных напряжениях питания выходные сигналы имеют уровни 0 и 1 микросхем ТТЛ.
Паспортная нагрузочная способность элементов этих микросхем — один логический элемент серии К155, реальная — существенно выше (4—6 элементов). При напряжении на выходе 0,5 В (уровень 0) втекающий ток может достигать 6…10 мА, а при напряжении 2,4 В (уровень 1) вытекающий ток равен 3…6 мА. Если на выход элемента, находящегося в состоянии 0. подать напряжение +5 В, выходной ток повысится до 35…50 мА. При замыкании выхода элемента, находящегося в состоянии 1, с общим проводом ток короткого замыкания достигает 6…9 мА.
Следует указать, что для обоих источников питания технические условия допускают напряжение от +5 до 4-10 В, реально микросхемы работоспособны при напряжении питания от +4 до +15 В. Однако необходимо помнить, что напряжение, подаваемое на вывод питания с меньшим номером, не должно превышать второго напряжения питания.
На рис. 11,а приведен пример согласования счетчика К176ИЕ2 с дешифратором К155ИД1 с помощью микросхемы К176Г1УЗ. При отсутствии такой микросхемы их можно согласовать через эмиттерные повторители на транзисторах структуры p-n-p (рис. 11, б)
Сопротивление резисторов R1—R4 может быть в пределах 2…5,1 кОм. Если ухудшение быстродействия и помехоустойчивости не играет роли, то резисторы в эмиттерных повторителях не обязательны.
Большой выходной ток микросхем К176ПУ1—К176ПУЗ позволяет использовать их для согласования счетчиков К176ИЕЗ и К176ИЕ4 с полупроводниковыми семисегментными индикаторами с общим анодом АЛ305А, АЛС342Б (рис. 12). При этом, кроме напряжения 4-9 В на вывод 16, на вывод 1 микросхем DD2, DD3 и на индикатор HQ1 подают напряжение в пределах +5…9, В. Сопротивление резисторов R1—R7 должно быть в пределах от 200 (для +5 В) до 510 Ом (для +9 В).
Интегральная микросхема К176ПУ5 (рис. 10,г) предназначена для согласования выходов микросхем ТТЛ с входами логических устройств серии К176. При напряжениях питания -+5 В на выводе 15 и +9 В на выводе 16 на входы микросхемы можно непосредственно подавать сигналы с выходов микросхем ТТЛ.
Естественно, микросхемы К176ПУ1- К176ПУЗ, К176ПУ5 при одинаковых напряжениях обоих источников питания могут быть использованы в качестве инверторов или буферных каскадов,
Интересной микросхемой, не имеющей аналогов
среди устройств ТТЛ, можно назвать микросхему К176КТ1 (рис. 13,а). Она содержит
четыре аналоговых ключа, каждый из которых имеет три вывода; два информационных
(А и выходной) и один управляющий (С). Информационные выводы между собой равноправны,
т. е. сигнал можно подать на любой из них, а снять с другого. При подаче на
вход С уровня 0 информационные выводы А и выходной разомкнуты, и паспортный
ток утечки между ними не превышает 2 мкА (реально значительно меньше). При подаче
на этот вход уровня 1 сопротивление ключа уменьшается до 100…500 Ом.
Это сопротивление нелинейно и зависит от напряжения между информационным выводом,
на который поступает входной сигнал, и общим проводом. Максимальное сопротивление
ключ имеет при напряжении сигнала, близком к половине напряжения питания, а минимальное
— при напряжении, близком к 0 или к напряжению источника питания.
Микросхему К176КТ1 можно использовать для
коммутации как цифровых, так и аналоговых сигналов. Напряжение питания, подаваемое
на вывод 14 (с общим проводом соединяют вывод 7), может быть согласно техническим
условиям в пределах от +5 до +10 В, а фактически — от +4 До +15 В. Для получения
малых нелинейных искажений при коммутации аналоговых сигналов сопротивление нагрузки
должно быть не менее 100 кОм. В любом случае необходимо, чтобы напряжение на
входе не превышало напряжения источника питания и не становилось отрицательным.
Интегральная микросхема К176ИД2 (рис. 13,б) содержит преобразователь сигналов двоично-десятичного кода в сигналы управления семисегментным индикатором. Она включает в себя также триггеры, позволяющие запомнить сигналы входного кода. Микросхема имеет четыре информационных входа для подачи сигналов в коде 1-2-4-8 и три управляющих входа:
S, К и С. Вход S, как и в микросхемах К176ИЕЗ и К176ИЕ4, определяет полярность выходных сигналов: при уровне 1 на этом входе для зажигания сегментов используют уровень 0 на выходах, а при уровне 0 — уровень 1. Уровень 1 на входе K гасит индицируемый знак индикатора, а уровень 0 разрешает индикацию. Вход C управляет работой триггеров памяти:
при уровне 1 на нем триггеры превращаются в повторители, и изменение входных сигналов на входах 1, 2, 4, 8 соответственно изменяет выходные сигналы. Если же на входе С — уровень 0, то сигналы, имевшиеся на входах 1, 2, 4, 8 перед этим, запоминаются, и микросхема на изменение сигналов на этих входах не реагирует.
Напряжение питания +9 В подают на вывод 16 микросхемы, а с общим проводом соединяют вывод 8.
С семисегментными
индикаторами микросхему К176ИД2 можно согласовать так же, как и счетчики
К176ИЕЗ и К176ИЕ4. Ток короткого замы
кания микросхем К.176ИД2 больше, чем у счетчиков,
и численно (в миллиамперах) примерно равен напряжению питания (в вольтах). Это
позволяет подключать выходы микросхемы К176ИД2 непосредственно к выводам полупроводниковых
семисегментных индикаторов серий АЛ305, АЛС321, АЛС324. Следует, однако,
учесть, что разброс яркости свечения сегментов при этом весьма заметен, а сама
яркость может быть меньше номинальной.
Вариант согласования выходов микросхем К176ИЕЗ, К176ИЕ4, К176ИД2 с вакуумными люминесцентными индикаторами иллюстрирует рис. 14. Для согласования использованы МОП- транзисторы с индуцированным каналом p-типа, входящие в состав коммутаторов К168КТ2В, К190КТ1, K190KТ2. На катод индикатора подают напряжение —15… 20 В. Резисторы R1— R7 и источник напряжения — 27 В. необходимы лишь в случае динамической индикации.
Микросхема К176ИДЗ имеет ту же цоколевку и логику работы, что и К176ИД2. Отличие заключается лишь в том, что ее выходные каскады выполнены с «открытым» стоковым выходом, поэтому их можно подключать непосредственно к анодам вакуумных люминесцентных индикаторов по схеме на рис. 14 (без микросхем DA1, DA2). Управляющий вход S микросхемы К176ИДЗ должен быть при этом соединен с общим проводом.
Десятичный счетчик, совмещенный с дешифратором, К176ИЕ8 (рис. 13,в) имеет
вход R для уста
новки исходного состояния и входы для подачи счетных
импульсов отрицательной (CN) и положительной
(CP) полярности. Напряжение питания +9 В. подают на
вывод 16 микросхемы, а общий провод соединяют с выводом 8. В нулевое состояние
счетчик устанавливается при подаче на вход R уровня 1. При этом на выходе 0 появляется
1, а на выходах 1—9 — уровень 0. Переключение счетчика происходит по спадам импульсов
на входе CN (при уровне 0 на входе CP) или на входе CP (при уровне 1 на входе CN). Временная диаграмма
работы микросхемы после снятия с входа
R напряжения установки в исходное состояние приведена на рис. 15.
Дешифратор микросхемы К176ИЕ8 можно подсоединить к цифровым газоразрядным индикаторам через ключи на n-p-n транзисторах сборок К1НТ661 и серий П307—П309, КТ604, КТ605 по рис. 16. При ограничении коллекторного напряжения (например, по схеме на рис.15 в статье С. Бирюкова «Счетчики на микросхемах» в «Радио», 1976, № 3, с. 37) можно использовать любые кремниевые n-p-n транзисторы с допустимым напряжением коллектор — эмиттер не менее 30 В.
На рис. 17 изображен фрагмент схемы таймера с
использованием микросхем К176ИЕ8. После включения таймера на вход CN микросхемы
DD1 начинают поступать счетные импульсы. В
момент, когда микросхемы DD1—DD4 установятся в состояния, соответствующие положениям
переключателей SA1—SA4, на всех входах элемента DD5.1 появятся уровни 1. Такой же уровень
возникнет и на выходе инвертора .DD6.1,
сигнализируя об окончании временного интервала. Если выход устройства соединить
со входом Уст. О, то получится делитель частоты с изменяемым коэффициентом деления
в зависимости от положения переключателей.
Интегральная микросхема К176ИЕ12 (рис. 18) специально разработана для использования в электронных часах. В ее состав входит генератор, рассчитанный на работу с внешним кварцевым резонатором на частоту 32 768 Гц, и два делителя частоты с коэффициентами деления 216=32768 и 60. Сопротивление резистора R 1 может находиться в пределах 10…33 МОм. Конденсатор СЗ служит для грубой подстройки частоты, а C2 — для точной. В большинстве случаев конденсатор C4 может быть исключен. Напряжение питания +9 В. подают на вывод 16 микросхемы, а с общим проводом соединяют вывод 8.
При подключении кварцевого резонатора по схеме на рис. 18 микросхема выдает набор сигналов различной частоты. Импульсы с частотой следования 128 Гц и скважностью 4 формируются на выходах T1—T4; они сдвинуты между собой на четверть периода и необходимы для коммутации разрядов индикатора в часах при динамической индикации. Импульсы с частотой повторения 1/60 Гц подают на счетчик минут. Сигнал частотой 1 Гц можно использовать в качестве секундного и для зажигания разделительной точки. Устанавливать показания часов удобно импульсами с частотой следования 2 Гц. Сигнал с выхода F (1024 Гц) подают на звуковой сигнализатор будильника и используют для опроса разрядов счетчиков при динамической индикации. Выход К (32 768 Гц) —контрольный. Фазовые соотношения импульсов на выходах микросхемы после снятия сигнала сброса показаны на рис. 19 (временные масштабы диаграмм здесь различны).
Особенность микросхемы К176ИЕ12 в том, что первый
спад на выходе минутных импульсов M появляется спустя 59 с после снятия
сигнала сброса. Это требует при включении часов отпускать кнопку, подающую
сигнал сброса, спустя одну секунду после шестого сигнала поверки времени.
Микросхема К176ИЕ13 предназначена для электронных часов с будильником. Она содержит счетчики минут и часов, регистр памяти будильника, цепи сравнения и включения звукового сигнала, цепи формирования сигналов цифр в двоичном коде при динамической индикации для подачи на индикаторы. Обычно микросхему К176ИЕ13 применяют совместно с К176ИЕ12. Их типовое соединение представлено на рис. 20. Основные выходные сигналы в этом устройстве возникают на выходах T1—T4 и 1, 2, 4, 8. При уровне 1 на выходе T1 на выходах 1, 2, 4, 8 присутствуют сигналы, соответствующие в двоичном коде цифре единиц минут, при таком же уровне на выходе T2 — сигналы цифры десятков минут и т. д. На выходах S и C формируются соответственно импульсы частотой 1 Гц для зажигания разделительной точки и импульсы для записи сигналов цифр в триггеры памяти микросхем К176ИД2 и К176ИДЗ. Напряжение с выхода K используют для гашения индикаторов во время коррекции показаний часов. С выхода HS снимают сигнал будильника.
Напряжение питания +9 В. подают на вывод 16 микросхемы,
а общий провод подключают к выводу 8.
При подаче питания счетчики часов и минут, а также регистр памяти автоматически устанавливаются в нулевое состояние. Для установки счетчика минут в необходимое состояние нажимают на кнопку SB1. При этом показания разрядов минут в индикаторе начинают изменяться с частотой 2 Гц от 00 до 59 (далее снова 00 и т. д.). В момент перехода от числа 59 к 00 показание счетчика часов увеличится на единицу. Если нажать на кнопку SB2, то с той же частотой будут изменяться показания разрядов часов (от 00 до 23). При нажатой кнопке SB3 на индикаторе появится время включения сигнала будильника. Если одновременно нажать на кнопки SB1 и SB3, то показание разрядов минут включения будильника будет изменяться, как и при нажатии на кнопку SB1, однако в разрядах часов переключении не будет. При одновременно нажатых кнопках SB2 и SB3 устанавливают показание разрядов часов включения будильника (при переходе из состояния 23 в 00 происходит установка в нулевое показание разрядов минут). Можно нажать сразу на три кнопки, в этом случае изменяются показания разрядов как минут, так и часов.
Кнопка SB4 служит для включения и коррекции хода часов в процессе эксплуатации. Если нажать на кнопку SB4 и отпустить ее спустя секунду после шестого сигнала поверки времени, то установится нулевое показание разрядов минут. После этого можно установить показания разрядов часов в индикаторе, нажав на кнопку SB2. При этом ход минут не будет нарушен. Следует помнить, что при показаниях в пределах от 00 до 39 состояние счетчика часов при нажатии и отпускании кнопки SB4 не изменяется. Если же показание минут находится в интервале от 40 до 59, то после отпускания кнопки показание разрядов часов увеличивается на единицу.
Показанное на рис. 20 включение кнопок установки времени обладает тем недостатком, что при случайном нажатии на кнопки SB1 и SB2 происходит сбой показаний часов. Если в устройство добавить диод и еще одну кнопку (рис. 21), то показания индикатора можно будет изменить, лишь нажав сразу на две кнопки: SB5 и SB1 (или SB2), что случайно сделать маловероятно.
Если текущее время и время включения сигнала
будильника не совпадают, на выходе HS (см.
рис. 20) присутствует уровень 0. При совпадении показаний на выходе HS появляются
импульсы положительной полярности с частотой повторения 128 Гц и скважностью
16. Если их подать через эмиттерный повторитель на какой-либо излучатель, то
зазвучит сигнал, напоминающий звук обычного механического будильника. Сигнал
прекращается, как только текущее время перестанет совпадать с временем включения
будильника (т. е. через 1 мин).
Схема согласования микросхем К176ИЕ12 и К176ИЕ13 с индикаторами зависит от их типа. Для примера на рис. 22 показано подключение этих микросхем к полупроводниковым семисегментным индикаторам с общим анодом. Как катодные (VT8—VT14), так и анодные (VT3, VT4, VT6, VT7) ключи выполнены по схеме эмиттерного повторителя.
Резисторы R5—R11 ограничивают импульсный ток через сегменты индикаторов. При номиналах резисторов, указанных на схеме, импульсный ток через каждый сегмент достигает примерно 35 мА, что соответствует среднему току около 9 мА. При таком токе индикаторы АЛ305А, АЛС321Б, АЛС324Б и им подобные светятся достаточно ярко. В качестве катодных ключей (VT8—VT14) можно использовать любые p-n-р транзисторы с максимально допустимым током коллектора не менее 35 мА.
Импульсный ток через транзисторы анодных ключей
достигает 245 мА (7х35), поэтому здесь можно использовать лишь транзисторы,
рассчитанные на такой ток, с коэффициентом передачи тока h21Э не менее 120 (серий КТ3117, KT503, KT815).
Если таких транзисторов нет, используют составные транзисторы (например, серий
КТ315+ +КТ503 и КТ315+КТ502). Транзистор VT5 — любой маломощный структуры n-p-n.
Транзисторы VT1 и VT2 — эмиттерные повторители, согласующие выход HS со звуковым излучателем HA1 будильника. Излучателем могут служить любые телефоны, в том числе малогабаритные от слуховых аппаратов, а также динамические головки, подключенные через выходной трансформатор от транзисторного радиоприемника. Подбором конденсатора C1 получают необходимую громкость звукового сигнала. С этой же целью можно установить переменный резистор сопротивлением 200…680 Ом, включив его потенциометром между конденсатором C1 и излучателем HA1. Выключателем SB6 включают и выключают сигнал будильника.
Если необходимо применить индикаторы с общим катодом,
эмиттерные повторители, подключаемые к анодам (VT8—VT14), выполняют на n-p-n транзисторах
(серии КТ315 и др.), вход S
микросхемы DD3 соединяют с общим
проводом, а коллекторы транзисторов — с источником питания +9 В. Для подачи
импульсов на катоды индикаторов следует собрать ключи на n-p-n транзисторах
по схеме с общим эмиттером. Их базы соединяют с выходами T1—T4 микросхемы DD1 (см. рис. 20) через резисторы сопротивлением
3,3 кОм. Требования к этим транзисторам те же, что и к транзисторам анодных
ключей в случае применения индикаторов с общим анодом.
Схема подачи импульсов на сетки вакуумных люминесцентных индикаторов приведена на рис. 23. Сетки C1, C2, C4, С5 — соответственно сетки разрядов единиц и десятков минут, единиц и десятков часов, СЗ — сетка разделительной точки. Аноды индикаторов соединяют с выходами микросхемы К176ИД2 через ключи, подобные ключам на элементах VT4—VT8, R3—R12, или в соответствии с рис. 14. На вход S микросхемы К176ИД2 подают напряжение +9 В. Возможно использование микросхемы К176ИДЗ без ключей, как было указано выше. Следует помнить, что отрицательное напряжение на общих выводах резисторов R8—R12 (и R1—R7 на рис. 14) должно быть на 5…10 В. больше отрицательного напряжения на катодах индикаторов.
Индикаторами могут служить любые одноразрядные вакуумные люминесцентные индикаторы, а также четырехразрядные индикаторы с разделительными точками ИВЛ 1-7/5 и ИВЛ2-7/5, специально предназначенные для часов. В качестве инверторов входных сигналов (DD4) можно использовать любые инвертирующие логические элементы серии К176 с объединенными входами.
На рис. 24 представлена схема согласования устройства, собранного по схеме на рис. 20, с газоразрядными индикаторами. Анодные ключи (VT4—VT11) могут быть выполнены на транзисторах серий КТ604 и KТ605, а также на транзисторах сборок К1НТ661. Неоновая лампа HG5 служит для индикации разделительной точки. Одноименные катоды индикаторов следует объединить и подключить к выходам дешифратора DD7. Для упрощения можно исключить инвертор DD4.1, обеспечивающий гашение индикаторов на время нажатия кнопки коррекции.
Окончание
Назад
radiochainik.narod.ru
Применение дешифраторов в устройствах индикации
Для работы с индикаторами используются как дешифраторы широкого применения, так и специализированные дешифраторы, которые могут работать только с цифровыми индикаторами и не дают возможности использовать их для реализации логических функций.
В состав серии 155 специально включен двоично-десятичный дешифратор 155ИД1 с высоковольтными выходами, выполненными в виде открытого коллектора. Дешифратор имеет четыре входа, которые могут подключаться к выходам 1-2-4-8 любого источника кода, и десять у выходов, которые могут подключаться к катодам газоразрядного цифрового или знакового индикатора, причём анод последнего через резистор сопротивлением 22…91 кОм подключен к полюсу источника постоянного или пульсирующего напряжения
200…300 В (рис. 4.10).
Рис. 4.10. Схема включения дешифратора 155ИД1
Дешифраторы с десятичными выходами, кроме работы с цифровыми индикаторами, могут быть использованы и для других целей (например, для реализации логических функций), однако, в настоящее время в подавляющем большинстве в устройствах цифровой индикации используются семисегментные индикаторы, для работы с которыми используются специализированные дешифраторы или преобразователи семисегментного кода. Использовать такие дешифраторы для реализации логических функций не представляется возможным.
Семисегментные индикаторы (или, как их ещё называют, – знакосинтезаторы) представляют собой электровакуумные светодиодные или жидкокристаллические приборы, имеющие семь стандартно расположенных сегментов и предназначенные для отображения цифровой информации (рис. 4.11). Те, у кого есть электронные часы, хорошо знакомы с такими индикаторами.
Рис. 4.11. Обозначения сегментов семисегментного индикатора
Каждый сегмент имеет своё буквенное обозначение, совпадающее с обозначениями выходов дешифраторов, работающих с такими индикаторами.
Для того чтобы понять принципы реализации дешифраторов для работы с семисегментными индикаторами, составим таблицу истинности (табл. 4.2), в которой сопоставим двоичные коды, соответствующие десятичным цифрам, поданным на входы дешифратора, и активизацию сегментов знакосинтезаторов для отображения соответствующей десятичной цифры. Будем считать, что активизация сегмента соответствует подаче на него уровня логической единицы, хотя на самом деле в большинстве случаев всё происходит наоборот (активным считается уровень логического нуля).
По таблице истинности можно записать булевы выражения для функций реализующих каждый сегмент семисегментного индикатора, по которым легко реализовать его полную схему. Схемная реализация дешифратора для сегментов «a» и «g» семисегментного индикатора приведена на рис. 4.12.
Существует несколько типов семисегментных знакосинтезаторов, для управления которыми используются различные микросхемы преобразователи семисегментного кода.
Таблица 4.2
Цифра | Входы | Выходы | |||||||||
Х1 | Х2 | Х3 | Х4 | a | b | c | d | e | f | g | |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 | 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 | 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 | 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 | 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 | 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 | 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 | 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 | 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 | 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 | 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 |
Рис. 4.12. Реализация дешифратора для семисегментных знакосинтезаторов
Полупроводниковые (светодиодные) индикаторы имеют низкие напряжения питания (1,5…3В), токи отдельных сегментов составляют 2…30 мА.
Для сопряжения сегментных индикаторов с микросхемами ТТЛ
логики используются микросхемы К514ИД1, К514ИД2, К514ИД4.
Они представляют собой преобразователи двоично десятичного кода в код управления семисегментным индикатором. Микросхемы К514ИД1 и К514ИД4 имеют открытые эмиттерные выходы и резисторы в коллекторных цепях и используются для управления индикаторами с общим катодом без внешних резисторов. Микросхема К514ИД2 имеет открытые коллекторные выходы и используется с индикаторами, имеющими общий анод (рис. 4.13). При этом требуется применение внешних резисторов. Допустимый ток микросхемы по каждому выходу 22 мА.
Рис. 4.13. Схема включения преобразователя К514ИД2
В КМОП сериях также существуют преобразователи двоичнодесятичного кода в код управления семисегментными индикаторами. Микросхема К176ИД2 позволяет непосредственно подключать такие светодиодные индикаторы, как АЛ305А, АЛС321, АЛС324 и др. (рис.4.14).
Рис. 4.14. Схема включения дешифратора 176ИД2 со светодиодным индикатором АЛ305
Управляющий код подается на входы 1-2-4-8. Через вход S можно управлять инверсией выходных сигналов. Вход К используется для разрешения индикации: при подаче напряжения высокого уровня гасится индицируемый знак, при напряжении низкого уровня разрешается индикация. Вход С управляет работой триггеров памяти на входе микросхемы: при подаче напряжения высокого уровня триггеры превращаются в повторители и не влияют на работу, при подаче напряжения низкого уровня сигналы на входах запоминаются и далее на изменение входных сигналов микросхема не реагирует.
Для управления полупроводниковыми индикаторами в аппаратуре на КМОП интегральных микросхемах могут использоваться также дешифраторы двоичного кода в код управления семисегментным индикатором К564ИД4, К564ИД5 (рис. 4.15). Эти микросхемы предназначены в основном для управления жидкокристаллическими индикаторами, однако, могут применяться и с другими типами индикаторов. Микросхема К564ИД5 имеет в отличие от К564ИД4 входной регистр.
Рис. 4.15. Схема включения дешифратора 564ИД5 со светодиодным индикатором АЛС342
Помимо полупроводниковых индикаторов, для визуальной индикации находят применение вакуумные люминесцентные индикаторы. Они работают при напряжениях 10…30 В и токах сегментов до
десятков миллиампер.
Внутри стеклянного баллона этих индикаторов последовательно один за другим расположены катод прямого накала, сетка, металлический экран и люминесцирующие сегменты, размещенные на токопроводящей пластине. Каждый электрод (катод, сетка и люминесцирующие сегменты аноды) имеет отдельные выводы, подключаемые к общему источнику питания. Управляющие сигналы подаются на аноды индикатора с выходов дешифратора.
При использовании вакуумных люминесцентных индикаторов в устройствах, выполненных на ТТЛ – микросхемах, можно использовать дешифраторы, входящие в серию 514 (рис. 4.16), однако схема достаточно сложна.
Рис. 4.16. Работа дешифратора 514ИД с вакуумными люминесцентными индикаторами
Для непосредственного управления такими индикаторами могут быть использованы микросхемы К564ИД5 и К176ИДЗ. Микросхема К176ИДЗ аналогична К176ИД2, но ее выходные каскады выполнены с открытым стоком (подобно схемам ТТЛ с открытым коллектором). Пример непосредственного включения индикатора на выход преобразователя К564ИД5 в устройствах на КМОП микросхемах приведен на рис. 4.17. Однако яркость свечения индикаторов будет низкой, поскольку напряжение питания не может быть больше рабочего напряжения микросхемы.
Рис. 4.17. Непосредственное подключение вакуумных люминесцентных индикаторов к дешифратору
Для обеспечения работы индикаторов при повышенных напряжениях, а, следовательно и большей яркости, используют согласующие транзисторные каскады, которые служат для согласования нагрузки по напряжению и допустимым токам на выходах микросхем (рис. 4.18). Яркость свечения можно регулировать подбором напряжения питания.
Жидкокристаллические индикаторы характеризуются низкими напряжениями питания (3…15 В) и очень малыми токами (до 15 мкА). Они используются обычно совместно с автономными источниками питания и экономичными КМОП микросхемами. Особенностью управления этими индикаторами является необходимость управления с помощью переменных напряжений (постоянная составляющая не должна быть более 50 мВ). При питании постоянными напряжениями срок службы ЖКИ сокращается.
Для управления ЖКИ удобно использовать микросхемы
К564ИД4 и К564ИД5. На рис. 4.19 приведена схема подключения
микросхемы К564ИД4 к восьмиразрядному индикатору ЦИЖ – 4 (показано подключение только для одного десятичного разряда). Микросхема выдает на выходе Р импульсные сигналы ±5 В формируемые из входной задающей частоты. Дополнительные элементы для управления ЖКИ не требуются. На вход Р микросхемы подается постоянная последовательность импульсов возбуждающего напряжения частотой 50…500 Гц.
Рис. 4.18. Схема включения вакуумных люминесцентных индикаторов для работы с повышенной яркостью
Рис. 4.19. Включение жидкокристаллического индикатора
4.2 ШИФРАТОРЫ
Шифраторы это устройства, предназначенные для преобразования позиционного кода в двоичный. На выходе шифратора появляется многоразрядный двоичный код, соответствующий десятичному номеру входа, на который подан активный логический уровень.
Шифраторы имеют буквенное обозначение ИВ. На рис. 4.20
показано условное графическое обозначение шифратора 155ИВ1.
Рис. 4.20. Шифратор приоритетов 155ИВ1
Для шифраторов должно выполняться условие отсутствия возможности появления активных логических уровней на нескольких входах одновременно. Однако реально выполнить это условие удаётся не всегда. В этом случае каждому входу назначается свой приоритет. Будем считать, что чем больше номер входа i, тем выше его приоритет, а шифратор должен выдавать на выходе двоичный код числа i, если Ii=1, а на все входы, имеющие большой приоритет, поданы нули. Такие шифраторы называются приоритетными шифраторами (или шифраторами приоритетов) и в данном случае описываются таблицей истинности, приведённой в табл. 4.3.
Как правило, шифраторы имеют дополнительные управляющие и информационные входы. Е вход включения шифратора, G выход, свидетельствующий о наличии активного логического уровня (в данном случае нулевого) хотя бы на одном из входов I при включенном состоянии шифратора (G=1 при Ii=1 хотя бы для одного i при E=1), Е0 выход разрешения, свидетельствующий об отсутствии активных логических уровней на входах шифратора при включенном состоянии шифратора (E0=1 при E=1 и Ii=0 для всех i). Из сказанного ясно, что 3-разрядный выходной двоичный код можно считывать только при G=1.
Таблица 4.3
E | I7 | I6 | I5 | I4 | I3 | I2 | I1 | I0 | A2 | A1 | A0 | G | E0 |
0 | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | Х | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | Х | Х | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | Х | Х | Х | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 | Х | Х | Х | Х | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 | Х | Х | Х | Х | Х | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
1 | 0 | 1 | Х | Х | Х | Х | Х | Х | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
1 | 1 | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
Символом «Х» обозначается произвольное состояние входа микросхемы. |
Выходные управляющие сигналы описываются следующими логическими функциями (на основе построчной записи по табл. 4.3)
G = E
7
∨
i =0
Ii ,
7
E0 = E∏Ii,
i=0
G = E ⋅ E0.
Выходные информационные сигналы описываются следующими логическими функциями (на основе построчной записи по табл. 4.3):
A0 = E (I7 + I7 ⋅ I6 ⋅ I5 + I7 ⋅ I6 ⋅ I5 ⋅ I4 ⋅ I3
+ I7 ⋅ I6 ⋅ I5 ⋅ I4 ⋅ I3 ⋅ I2 ⋅ I1)
A1 = E (I7 + I7 ⋅ I6 + I7 ⋅ I6 ⋅ I5 ⋅ I4 ⋅ I3 + I7 ⋅ I6 ⋅ I5 ⋅ I4 ⋅ I3 ⋅ I2 )
7
A2 = E
∨
i = 4
Ii .
Выходной сигнал Е0 используется для каскадирования приоритетных шифраторов. На рис. 4.21 показана схема приоритетного шифратора 16Х4 (наивысший приоритет имеет вход I15).
Верхний (по схеме) шифратор включается только в том случае, если ни на одном входе нижнего шифратора нет активного логического уровня. Четвертый разряд Аз двоичного числа может быть снят также с выхода G верхнего шифратора. Логические элементы И НЕ выполняют функцию ИЛИ для инверсных сигналов А и G двух шифраторов. Сигнал G=1 только в том случае, если хотя бы на одном из входов I0…I15 присутствует нулевой (активный) логический уровень.
Рис. 4.21. Схема приоритетного шифратора 16Х4
На рис. 4.22 приведено условное графическое обозначение шифратора 555ИВ3. Этот шифратор не содержит дополнительных управляющих входов и выходов, но также является приоритетным. Наивысшим приоритетом обладает вход I9.
Рис. 4.22. Шифратор приоритетов 155ИВ3
Приоритетные шифраторы используются для построения шифраторов различного рода клавиатур, для ввода цифровой информации в системы управления, формирования приоритетов обслуживания в многоканальных системах управления и устройств выбора информационных датчиков. В последнем случае шифраторы позволяют вводить в системы управления достоверную информацию о ходе технологического процесса в случае если есть вероятность поступления сигналов от нескольких датчиков одновременно.
4.3. МУЛЬТИПЛЕКСОРЫ
Мультиплексор – это комбинационная схема, осуществляющая выбор данных от одного из нескольких источников и направляющая их в один приёмник. В литературе мультиплексоры часто называются селекторами-мультиплексорами (Data Selector Multiplexers).
Материал взят из книги Логические автоматы Типовые комбинационные схемы (Илюхин А.В.)
studik.net
К176ИД2
Микросхема представляет собой дешифратор двоичного кода в информацию для вывода на семисегментный индикатор. Содержит 240 интегральных элементов. | |
Назначение выводов: | |
Электрические параметры: Рекомендации по применению: | |
Понравилась статья? Поделись с друзьями!
kiloom.ru
К176ИД3
Микросхема К176ИД3 представляет собой дешифратор двоичного кода в информацию для вывода на семисегментный индикатор.
Полный аналог К176ИД2 по расположению выводов и алгоритму работы. Отличие заключается в выходных ключах, выполненных по схеме с открытым стоком. Это позволяет непосредственно подключать к выходу дешифратора аноды люминесцентных индикаторов, требующих для своего питания относительно высокого напряжения (до 15 В). При использовании микросхемы совместно с такими индикаторами на служебный вход S нужно подать лог. «0»
Дешифратор-преобразователь.
Предназначен для преобразования двоичного кода в код для семисегментного индикатора. Цепей для управления десятичной точкой в микросхеме не предусмотрено. Кроме собственно дешифратора микросхема имеет триггер-защёлку, позволяющий запоминать текущие данные.
Имеет четырехразрядный вход данных и семь выходов для подключения семисегментного цифрового индикатора. Активные уровни входа и выхода высокие, но при необходимости могут инвертироваться сигналом по служебному входу S. При низком уровне на этом входе активный выходной сигнал высокий, при «1» на S – низкий. Это позволяет подключать цифровые матрицы как с общим анодом, так и с общим катодом без дополнительных инверторов. Еще один служебный вход К служит для управлением матрицы. «0» на входе К разрешает отображение, «1» гасит матрицу.
И третий служебный вход С служит для защёлкивания информации, поступающей на вход дешифратора. При высоком уровне на С сигнал немедленно дешифруется и подаётся на индикатор. При изменении его на «0» входной код защёлкивается и отображается независимо от изменений на входе до тех пор, пока уровень на входе С снова не станет высоким. Запоминание происходит по спаду высокого уровня.
Выходные ключи микросхемы К176ИД2 в состоянии выдерживать токи короткого замыкания численно равные уровню питающего напряжения (в мА) и потому могут быть нагружены непосредственно на светодиодные индикаторы (к примеру, АЛ305, АЛС324, АЛС321) без дополнительных усилителей тока.
Назначение выводов К176ИД3:
| 1 | Строб (S) | 9 | Выход сегмента A | |
| 2 | Вход данных (D2) | 10 | Выход сегмента B | |
| 3 | Выход данных (D1) | 11 | Выход сегмента C | |
| 4 | Выход данных (D3) | 12 | Выход сегмента D | |
| 5 | Выход данных (D0) | 13 | Выход сегмента E | |
| 6 | Вход инверсии (M) | 14 | Выход сегмента F | |
| 7 | Вход гашения (K) | 15 | Выход сегмента G | |
| 8 | Общий |
shoping.kuranof.com
