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K176シリーズの超小型回路。 ラジオ - 初心者向け

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このシリーズには、さまざまな統合度の155ダース以上のデジタルマイクロ回路が含まれており、さまざまなデバイスやデジタルテクノロジーのデバイスを作成できます。 それらはすべて、設計と動作原理がK176シリーズのマイクロ回路と似ています。 たとえば、K7LA155 チップは、K2LAZ チップと同様に、そのケースに 176 つの 2I-NOT ロジック要素を含んでいます。 K155TM2 チップは、K176TMXNUMX チップと同様に、反転出力が D 入力に接続されている場合にカウント可能になる XNUMX つの D フリップフロップです. つまり、これらすべての実験と実験、および以前に設計したデバイスとデバイスを繰り返すことができます対応するKXNUMXシリーズのマイクロサーキットで。

しかし、この「しかし」を常に覚えておく必要があります。機能が似ているK176およびK155シリーズのマイクロ回路は交換できません。 たとえば、K155TV1マイクロ回路をK176TV1マイクロ回路に単純に置き換えることは不可能ですが、どちらもJKフリップフロップですが、K155LAZマイクロ回路の176つだけをK7LA176に置き換えることは不可能です。 実際のところ、K9 シリーズのマイクロ回路は、公称供給電圧 5V ± 4,5% 用に設計されていますが、12 ... 9 V 以内の電圧で動作し続けます。また、それらの論理レベルの電圧は同じではありません。 0 V の電圧では、ロジック 0,3 に対応する低レベル電圧は 155 V 以下 (K0,4 シリーズ マイクロ回路の場合、8,2 V 以下) であり、高レベルは 155 V 以上 (K2,4 シリーズ マイクロ回路の場合) です。 、176 V 以上）。 これらすべてと他のいくつかのことにより、K155シリーズのマイクロ回路をKXNUMXシリーズのマイクロ回路に直接接続することはできないため、それらを使用してXNUMXつの設計で連携させます.

K176 シリーズ マイクロ回路の主な特徴と利点は効率です。 K155シリーズのマイクロ回路と比較して、電源からのエネルギー消費は何倍も少なくなります。 たとえば、K176IE2 パルスカウンタは電源から約 100 μA の電流を消費し、K155IE2 カウンタで消費される電流は 50 mA に達します。 これは、K176シリーズのマイクロ回路の基礎がMOS（金属酸化物半導体）構造の電界効果トランジスタであり、TTLマイクロ回路のようなバイポーラトランジスタではないという事実によって説明されます。 これに関して、マイクロ回路の制御入力に適用される信号のレベルも変化する。 したがって、たとえば、K155TV2 D フリップフロップをゼロまたは単一の状態に設定するには、その R または S 入力に低レベル信号を適用します。 K176TV2マイクロ回路の同様のトリガーは、RまたはS入力に高レベル信号を適用することによって同じ状態に設定されます。

K176 シリーズ マイクロ回路のもう XNUMX つの特徴を忘れてはなりません。それらは静電気に有害です。 これらのトラブルを防ぐためのヒントをいくつか紹介します。 マイクロ回路が金属製の箱に保管されているか、そのリードがホイルで包まれている場合は、マイクロ回路を手で取る前に、まず箱またはホイルに触れてください。

取り付け中の静電気による超小型回路の電界効果トランジスタの偶発的な故障を排除するために、電気はんだごて、はんだ付けされた部分、および取り付け者自身の体の静電気電位を等しくし、最小限に抑える必要があります。 これを行うには、スズ板をはんだごてのハンドルで裸線を数回巻き付けて強化し、100 ... 200 kOhmの抵抗器を介してはんだごての金属部分に接続します。 取り付け時には、フリーハンドの指がデバイスの回路基板上の電源導体に触れます。

K176シリーズのマイクロ回路に構造を取り付けるために使用される電気はんだごての電力は、25 ... 40 Wでなければなりません。 はんだごてを絶縁トランスを介してネットワークに接続し、ハンドルのプレートを柔軟な導体で 1 MΩ 抵抗を介して接地することをお勧めします。 各ピンのはんだ付け時間は 3 秒を超えてはならず、隣接するピンのはんだ付けは 10 秒後に開始する必要があります。

ボード上の電源線の間に抵抗176〜1 kOhmの抵抗を一時的に接続した後、電源リードからK2シリーズのマイクロ回路のはんだ付けを開始することをお勧めします。 ツェナーダイオードがすでに電源回路にはんだ付けされている場合は、そのような抵抗は必要ありません。

もう176つの警告：制御信号が入力に適用される前に、KXNUMXシリーズマイクロ回路のデバイスの供給電圧をオンにする必要があります。

発電機の論理要素の動作を実験的にチェックして、K176シリーズのマイクロ回路について理解を深めることをお勧めします。 まず、アマチュア無線の設計で最も広く使用されているK176LA7チップを習得する必要があると考えています。

K176LA7マイクロ回路の従来のグラフィック指定を図1に示します。 XNUMXa.

米。 1 K176シリーズのマイクロ回路

K155LAZマイクロ回路とは、2つの媒体（スキームによる）論理要素14I-NOTの出力の番号付けのみが異なります。 電源のプラス線はピン 7 に接続され、マイナス線はピン 3336 に接続されます。電源は、直列に接続された 9 つの XNUMX 電池、または XNUMX V の安定した出力電圧を持つ電源です。

同じ図は、単一パルスを生成する単一バイブレータの 1 つのバリエーションの回路を示しています。 それらの最初のもの（図1b）は景気後退によって引き起こされ、2番目のもの（図XNUMXc）は高レベルパルスの前によって引き起こされます。 このような単一のバイブレータの両方の変形例では、生成されたパルスの持続時間は、コンデンサ CXNUMX の静電容量によって決まります。

デバイスの最初のバージョンの操作は次のとおりです。 初期（スタンバイ）状態では、コンデンサ C2 が放電されているため、DD1.1 エレメントの入力（ピン 1 とピン 2）と DD1.2 エレメントの出力の両方で高レベルの電圧が維持されます。 入力パルスの減衰によって生成される短い低レベル信号は、C1R1回路を区別し、その結果、要素DD1.1が単一の状態に切り替わり、DD1.2がゼロになります。 この場合、2 番目の要素の出力に現れるローレベルの信号は、コンデンサ C2 を介して最初の要素の入力に伝達され、単一の状態に維持されます。 同時に、コンデンサは抵抗P1.1を介して電源電圧から充電を開始します。 左側の電圧（スキームによると）コンデンサプレートがしきい値に達するとすぐに、DD1.2要素はすぐにゼロ状態に切り替わります。 この時点で、正の電圧降下が DD2 要素の出力に現れ、同じコンデンサ C1 を介して最初の要素の入力に伝達され、ワンショットの両方の要素を元の状態に切り替えます。 図に破線で示されているダイオード VDXNUMX は、単一のバイブレータをできるだけ早くスタンバイ モードに切り替える必要がある場合にオンになります。

1番目のバリアントの単一のバイブレーターについて簡単に説明します（図1.3、c）。 要素DD1.4、DD2、コンデンサC2、および抵抗R155を含むその右側（図によると）の部分は、K3,5LAZマイクロ回路の要素の単一のバイブレータとまったく同じように機能します。 出力で生成される低レベルパルスの持続時間は約 XNUMX 秒です。

生成されたパルスの持続時間が安定するためには、単一のバイブレータをトリガーするパルスもかなり安定している必要があります。 したがって、要素 DD1.1 と DD1.2 の例で作成した短いパルス シェーパーを介してこのようなデバイスを実行することをお勧めします。 初期状態では、低レベルの電圧がデバイスの入力に作用し、これは DD1.2 エレメントの下側入力にも適用されます。このとき、コンデンサ C1 は放電されます。 高レベルの入力パルスがこのコンデンサを充電します。

しかし、エレメント DD1.2 の状態は変化しません。これは、ロー レベルの電圧がその上部入力に保存されているためです。 そして、入力信号が終了し、DD1.2要素の上部入力に高レベル電圧が現れた後にのみ、この要素の出力に非常に安定した短い低レベルパルスが形成され、シングルが開始されますロジック エレメント DD1.3 および DD1.4 に組み込まれたバイブレーター。

K176LA7マイクロ回路の実用化の次の例は、パルス電圧発生器です。 図2に、ジェネレーターのXNUMXつのバリエーションの図を示します。

米。 2つの発電機

K155LAZ チップの要素にある同様のジェネレーターを思い起こさせるはずです。 最初の 2 つの発生器 (図 1、a および b) のパルス繰り返し率は 1,5 ～ XNUMX kHz です。

2 番目のオプション (図 1c) は、不連続信号発生器に似ています。 これは 1 つの相互接続されたジェネレーターによって形成され、そのうちの 0,5 つは繰り返し率約 1.1 Hz で出力でパルスのバーストを生成し、もう XNUMX つは周波数約 XNUMX kHz の充填パルスを生成します。 パルスのバーストの持続時間は XNUMX 秒です。 発電機は、DDXNUMX 素子の下側入力に高レベルの制御電圧を印加することによってオンになります。 ジェネレータの出力で最初に生成されるパルスは、このイネーブル信号の直後に発生します。

繰り返しのために以前に提供されたデザインの XNUMX つは、スロット マシンでした。 赤または緑. 論理要素2I-NOTとTTLマイクロ回路のJKトリガーが機能しました。 インジケータの機能は、トランジスタスイッチのコレクタ回路に含まれる白熱灯によって実行されました。 K176シリーズのチップを使用して、このようなスロットマシンを繰り返すことは可能ですか? はい、そうかもしれません。 K155LAZ チップを K176LA7 に (ピン配置の違いを考慮して)、K155TV1 を K176TV1 に置き換えるだけで済みます。 抵抗 R1 は 300 ～ 500 kΩ の抵抗を持つ別のものと交換する必要があり、コンデンサ C1 の静電容量は 0,1 uF でなければなりません。 ゲームの効果はそのマシンと同じになります。

しかし、図に示すスキームに従って、同様のスロットマシンを作成することもできます. 3.

米。 K3LA176チップの7スロットマシン「赤または緑」

K176LA7 チップの 1.1 つの要素すべてを使用します。 それらのうちの1.2つ（DD1とDD1）はパルス発生器で動作し、その繰り返し率は抵抗R1.3とコンデンサC1.4の値によって決まり、他の1つ（DD2とDD1） .2) マッチング段階の機能を実行する。 これらの素子の出力にはトランジスタＶＴ１、ＶＴ２を介して赤く光るＬＥＤＨＬ１と緑に点灯するＨＬ２が接続されている。 SB1 ボタンを押すと、ジェネレーターが動作を開始し、要素 DD1.3 と DD1.4 がジェネレーターの周波数で交互に、ある論理状態から別の論理状態に切り替わり、同じ周波数で LED が点滅します。 しかし、ボタンが離されるとすぐに、その接点は時間設定コンデンサ C1 によって再び閉じられ、発電機は動作を停止します。 この場合、一方の整合素子の出力には高レベルの電圧が現れ、もう一方の出力には低レベルの電圧が現れます。 出力電圧の高いエレメントに接続されているLEDが点灯します。

このようなスロット マシンは、乱数ジェネレーターと見なすこともできます。どの出力が論理 1 または論理 0 になるかを事前に予測することは不可能です。

ここで説明した発電機では、タイミング抵抗器の抵抗が、K155 シリーズのマイクロ回路に基づく同様の発電機よりもはるかに高いことに気付いたでしょう。 抵抗器は、抵抗器を流れる電流ができるだけ小さくなり、入力信号源で動作するマイクロ回路に負荷をかけないように選択されます（ただし、50kΩ以上）。 このような抵抗器の最大抵抗は、主に回路基板で発生する可能性のある電流漏れによって制限され、その漏れ抵抗は数十メガオームに達します。 発電機の時間設定回路のコンデンサの静電容量は、装置の設置の静電容量を大幅に超えるために、100 pF未満であってはなりません。

K176シリーズには、ユニバーサルロジックエレメントと呼ばれるK176LP1チップが搭載されています。 その汎用性は、XNUMX つの独立した NOT 要素として、ZILI-NE 要素として、ZI-NE 要素として、および大きな分岐係数を持つ NOT 要素として使用できるという事実にあります (接続を可能にします)。出力への多数の他のマイクロ回路）。

このマイクロ回路の電子的な「詰め物」の図を図4に示します。 XNUMXa.

米。 4チップ K176LP1

これは 1 つの電界効果トランジスタで構成され、そのうちの 3 つ (VT4 ～ VT6) は n チャネル、他の 14 つ (VT14 ～ VT9) は p チャネルです。 ピンの総数は 7 です。電源電圧はピン 6 (+3 V) と 10 (コモン) に適用されます。 結論 13、8、1 が入力され、残りが出力されます。 入力端子と出力端子を適切に接続することで、異なる機能目的の論理素子が得られます。 したがって、結論 5 と 4、4 と 3 を相互に接続すると、4 つのインバータが得られます (図 4、b)。 IC が高出力 (分岐率の大きな) インバータとなるためには、図に示すように、すべての入力ピンとすべての出力ピンを接続する必要があります。 176、c。 他のピン接続の組み合わせにより、マイクロ回路を 2OR-NOT 要素 (図 4、d)、ZI-NOT 要素 (図 4、e)、KXNUMX シリーズにはない XNUMXOR-AND-NOT 要素に変えることができます。 (図 XNUMX、f) と XNUMX つの入力を持つマルチプレクサ (図 XNUMXg)。

図１の方式によるマルチプレクサは、 56、XNUMX つの入力 - A、C、および B と XNUMX つの出力 - D。入力 C の高レベル電圧では、入力 A から出力 D に信号を渡し、入力 B から高レベル電圧で信号を渡します。入力 C の電圧が同じレベルの場合、出力 D からの信号は入力 A または B に渡すことができます。

K176LP1チップの動作を実験的に確認することを強くお勧めします。特に、送信信号がデジタルとアナログの両方であるマルチプレクサとして使用することをお勧めします。

フリップフロップ、パルスカウンター、デコーダーなどのK176シリーズの他のマイクロ回路を使用すると、デジタル周波数メーター、電子時計、および複雑さが増したその他のデバイスを設計する過程で、より詳しく知ることができます。議論される。 ここで、電子時間計で使用するために特別に設計された、このシリーズのマイクロ回路のグループの176つであるK5IEXNUMXマイクロ回路について少しお話しします。

このマイクロ回路の従来のグラフィック表示と、それをオンにするための典型的な回路を図5に示します。 XNUMX、aおよびb。

米。 5チップK176IE5

この超小型回路は、32 Hz の周波数で外部水晶振動子と連携するように設計されたパルス発生器と、768 つの分周器 (1 ビットと 9 ビット) で構成され、これらが一緒になって発生器の 10 ビットの 32 進分周器を形成します。 水晶振動子 ZQ768 は、発生器の時間設定要素とともに、端子 9 (入力 Z) および 1 (出力 Z) に接続されます。 出力 K および K で制御できる周波数 64 Hz のジェネレータ信号は、10 ビット分周器の入力に供給されます。 この分周器の出力 2 (ピン 1) で、2 Hz の繰り返し率のパルスが生成されます。 このジェネレータ信号は、14 番目の分周器 (4 ビット) の入力 2 (ピン 15) に適用できます。 これを行うには、ピン 5 と 1 を接続するだけです。次に、この分周器の 1 桁目の出力 60 (ピン 1) から、周波数 60 Hz の信号を除去し、出力 XNUMX から除去することができます。 XNUMX 桁目の (XNUMX ピン) で、周波数は XNUMX Hz です。電子時計では通常、この周波数が XNUMX Hz の安定した信号が最初の秒インパルスとして使用されます。 そして、「その信号が分周率 XNUMX の追加の分周器の入力に適用されると、XNUMX/XNUMX Hz の繰り返し率のパルス、つまり時間カウンターの分パルスが出力に生成されます。

マイクロ回路の R 入力 (ピン 3) は、出力で生成される発振の初期位相を設定する役割を果たします。 ハイレベル電圧が印加されると、出力9、10、15にローレベル電圧が発生します。 設定レベルを除去した後、対応する信号がこれらの出力に現れ、出力 15 (1 Hz) での最初のハイレベルパルスの減衰が 1 秒後に発生します。 コンデンサ C1 と C2 は、水晶発振器の周波数を微調整するのに役立ちます。 容量が減少すると生成頻度が増加し、その逆も同様です。 発電機の周波数は、大まかにはコンデンサ C1 を選択することによって、正確にはコンデンサ C2 をトリミングすることによって設定されます。 抵抗器 R2 の抵抗値は 1,5 ～ 20 MΩ の範囲にすることができます。

チップ K176IE5 はストップウォッチで動作し、それに似ていますが、より複雑な K176IE12 - 電子時計で動作します。 それにもかかわらず、今、彼らが言うように、明日に先延ばしすることなく、模範的な周波数信号のソースとして、動作中にそれをテストすることができます. 64 Hz の信号は、高インピーダンスのヘッドフォンで聞くことができます。 1および2 Hzの周波数の信号は、コレクタ回路のLEDまたは白熱灯を備えたトランジスタインジケータをマイクロ回路のピン5および4に接続することにより、視覚的に観察できます。

ただし、K176IE5 チップは、水晶振動子なしでテストできます。 この場合、コンデンサC1と可変抵抗器R2で構成されるタイミング発生回路は、図57に示すようにマイクロ回路に接続されます。 2インチ。 このような発生器は、コンデンサ C2 と可変抵抗器 R15 を選択することによって調整され、出力 1 に周波数 XNUMX Hz の信号が現れるようになります。 このマイクロ回路の実験に費やした XNUMX 時間か XNUMX 時間は無駄にはなりません。

K176シリーズマイクロ回路の構造の実験的検証と電源供給のために、固定出力電圧9 Vの独立したネットワークユニットを取り付けることができます。 6。

米。 6 ACアダプター

その中で、出力回路保護システムは、ゲルマニウムn-p-nトランジスタVT1、シリコンダイオードVD2、および抵抗R1によって形成されます。 この場合のダイオード VD2 は、0,6 ... 0,7 V に等しい、それに作用する順方向電圧のスタビスタスタビライザの機能を実行します。出力回路に短絡がない間、保護システムトランジスタは閉じています。今回は、ベースのエミッタの電圧は負であり、ブロックの動作には影響しません。

短絡が発生した場合、トランジスタVT1のエミッタは、小さな回路抵抗を介して共通線に接続されます。 これで、エミッタに対するこのトランジスタのベースの電圧が正になり、ツェナー ダイオード VD3 を開いてシャントします。 その結果、電圧調整器の調整トランジスタ VT2 はほぼ閉じ、そこを流れる電流は安全なレベルに制限されます。

ネットワーク トランス T1 として、TV 垂直走査トランス (TVK-70L2、TVK-110L2、TVK-110A など) を使用できます。 主電源電圧を 10 ... 12 V に下げる他の変圧器も適しています. KTs402E (VD1) 整流器ユニットは、KD105 または D226 シリーズの 1 つのダイオードと交換して、ブリッジ回路でオンにすることができます. トランジスタ VT35 は、少なくとも 38 の係数 h21E を持つシリーズ MP50 - MPXNUMX のいずれかにすることができます。

電源の設計はオプションです。

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