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本と記事
デジタル超小型回路に関する実践的な知識。 ラジオ - 初心者向け
無線アマチュアによって設計されたデジタル技術のさまざまな機器やデバイスでは、K155LAZチップが最も広く使用されています。 このシリーズのマイクロ回路との実際的な知り合いは、それから始めるべきだと私たちは信じています。 このマイクロ回路の外観と象徴的なグラフィック指定を図に示します。 1. 構造的には、ケースの両側の長辺に沿って 14 個のプレート ピン (このシリーズの一部のマイクロ回路には 16 個または 24 個のピンがあります) を備えた長方形のプラスチック ケースです。 ケースの上部には条件キーがあります。これはピン 1 の位置を示す小さな丸いマークです。残りのピンはそこから数えられます。 マイクロサーキットを上から見た場合 - マーキングの側面から見た場合は、結論を反時計回りに数え、下から見た場合は時計回りに数えます。 この規則は、K155 シリーズだけでなく、すべてのマイクロ回路に適用されます。 これは、155 つの論理要素 2I-NOT (番号 2 は各要素の入力数を示します) で構成され、共通の外部 DC 電圧源によって電力が供給されます。
その論理要素はそれぞれ独立して機能します。 マイクロ回路のグラフィック回路指定に示されているピン番号で要素を選択することは難しくありません。 したがって、入力ピン 1、2 および出力ピン 3 は、その要素の 4 つを参照します。たとえば、最初の要素、入力 5、6、および出力 XNUMX - XNUMX 番目の要素などです。 図には示していません。 1、b 結論 マイクロ回路の7と14は、すべての要素に電力を供給するために使用されます。 これらの結論を図に示すのは習慣的ではありません。これは、図のように、デバイスの回路図上で要素が通常一緒に配置されていないためです。 1b、異なる領域で別々に。 要素の電源チェーンは共通のままです。 さらに、K.155LAZ マイクロ回路の場合、出力 14 を電源の正極に、出力 7 を負極に接続する必要があります。 K155LAZ マイクロ回路は、このシリーズの他のすべてのマイクロ回路と同様に、5 V の直流電源から電力を供給されるように設計されています. 0,5 バッテリーなど、3336 V 低い電圧のガルバニ電池のバッテリーを使用することもできます.もちろん、これはマイクロ回路の動作モードに影響を与え、バッテリーの特定の放電により、マイクロ回路は通常正常に動作しなくなります。 したがって、5 V の安定した電圧を提供する電源を使用することが望ましいです。 2スキーム。 その中で、定電流源 GB1 は直列に接続された 3336 つの XNUMX 電池です。 電力は、ツェナー ダイオード VD1、バラスト抵抗 R3、および調整トランジスタ VT1 によって形成される電圧調整器を介して超小型回路に供給されます。 酸化物コンデンサC1の静電容量は20 ... 50マイクロファラッド、セラミックまたはマイカコンデンサC2 - 0,033 ... 0,047マイクロファラッドです。 このようなマイクロサーキット電源の電圧レギュレータはどのように機能しますか？ 抵抗R3とツェナーダイオードVD1は、バッテリ分圧器GB1を形成します。 ツェナーダイオードに作用する電圧は、その安定化電圧に等しくなります（KS168Aツェナーダイオードの場合は6,8 Vです）。 ツェナーダイオードから除去された電圧は、トリマー抵抗R2を介してトランジスタVT1のベースに供給され、トランジスタVTXNUMXが開きます。 このトランジスタのベースの電圧が大きいほど（したがってベース電流が大きいほど）、トランジスタが開いているほど、スタビライザの出力の電圧とその負荷を流れる電流が大きくなります。 5 V に等しいユニットの出力の電圧は、制御 DC 電圧計を使用してチューニング (または可変) 抵抗 R2 を設定します。 GB1バッテリーの電圧が7 ... 7,5 Vに低下すると、スタビライザーは負荷の電圧を実質的に変化させずに維持します。 コンデンサC1は、マイクロ回路の電源回路のリップルを低周波数で平滑化し、C2は高周波数の電気振動で平滑化し、マイクロ回路をその動作に対するさまざまな電気的干渉の影響から保護します。 抵抗R1は、マイクロ回路がオフになっても、スタビライザーが無負荷のままにならないようにするために必要です。 実験を行い、単純なデバイスやデバイスの性能をチェックするために必要なモックアップパネル（図3、a）は、ガラス繊維、getinaks、または厚さ1,5 ... 2 mmの他のシート絶縁材料で作ることができます。 極端な場合は、しっかりと接着された合板、ハードボード、さらには硬いボール紙で十分です。 パネルのおおよその寸法は 120x80 mm です。 長辺に沿って厚さ1,2 ... 1,5 mmの錫メッキされた銅導体を強化します - これらは電力線になります。 残りの領域全体に、10 mm ごとに、直径 0,8 ... 1 mm のドリル穴を開けます。必要に応じて、ループのように湾曲したスズメッキ線 (またはスズの細いストリップ) を挿入します。抵抗器、コンデンサ、取り付け導体のリード線の一時的な基準点になります。 下から、パネルの角に低脚スタンドを取り付けて実験を進めます。 ピンを下にしてブレッドボードの任意の場所にマイクロ回路を配置し、狭い端を曲げてパネルにぴったりとフィットさせます。 取り付けワイヤのセグメントを使用して、マイクロ回路の出力14をプラスに接続し、出力7をマイナス（共通）の電源ラインに接続します（図3、b）。 はんだ付け中にマイクロ回路が過熱しないようにするために、はんだごての電力は40 Wを超えないようにし、リードのはんだ付け時間は2秒を超えないようにしてください。
はんだ付けの信頼性と正確性を確認し、マイクロ回路のピン間に短絡がないことを確認した後、電源をラインに接続します。 相対入力抵抗が少なくとも 5 kOhm / V (アボメーター) の DC 電圧計を使用して、要素のすべてのロジック出力で電圧を測定します。 これを行うには、電圧計の負のプローブを共通線に接続し、交互に入力端子 1、2、4、5、9、10、12、13 に触れてから、出力端子 3、6、8、11 に触れます。電源電圧が 5 V の場合、電圧計は要素の入力端子で約 1,4 V、出力で約 0,3 V を示す必要があります。 マイクロ回路の2I-NOT要素の動作ロジックの実験的テストは、それらのいずれかを使用して開始できます。たとえば、ピン1.1〜1を備えた最初の要素であるDD3から開始できます（図4）。 まず、入力ピンの 2 つ (たとえば、ピン 1) を共通の負のラインに接続し、ピン 1c を正のラインに接続します。ただし、抵抗値 1,5 ～ 4 kOhm の抵抗を介して接続します (図 3、a-)。 Rl）。 電圧計 PU1.1 を要素 DD1 の出力ピン 3,5 に接続します。 電圧計の針は何を示していますか? 約 4 ～ XNUMX V の電圧、つまり高レベルに相当します。 次に、入力ピン1の電圧を電圧計で測定します。ご覧のとおり、ここにも高電圧レベルがあります。 したがって、結論：2I-NOT要素の入力のXNUMXつが高電圧レベルで、もうXNUMXつが低電圧レベルの場合、出力は高電圧レベルになります。 つまり、要素は単一の状態にあります。 次に、要素の入力端子2を抵抗1 ... 1,5 kOhmの抵抗器を介してプラス線に接続し、同時に共通線のジャンパー線に接続します（図4、b）。 出力端子の電圧を測定します。 その上には、前の場合と同様に、高電圧レベルがあります。 avometer の矢印に従って、エレメントの 0,3 番目の入力に高電圧レベルが表示されるように、ワイヤー ジャンパーを取り外します。 電圧計はエレメントの出力で何を検出しますか? 電圧は約 XNUMX V で、ローレベルに相当します。 したがって、要素は単一の状態からゼロの状態に切り替わりました。 同じワイヤ ジャンパーを使用して、共通ラインへの最初の入力を閉じます。 同時に、高電圧レベルが出力にすぐに現れます。 そして、低レベル電圧の供給をシミュレートしているかのように、入力端子のいずれかが定期的に共通ラインに閉じられている場合はどうなりますか? 同じ繰り返し率で、要素の出力に電気インパルスが現れ、それに接続された電圧計の矢印が振動します。 実験的に確認してください。 実験は何を言っていますか？ 彼らは、2I-NOT 要素の論理を確認し、以前にその電気的対応物でテストしました。高レベルの電圧が両方の入力に印加されると、低レベルの電圧が要素の出力に現れます。つまり、要素は単一の状態からゼロに切り替わります。 別の経験: 要素の両方の入力端子を他の部品や導体から切り離します。 今のアウトプットは？ 低い電圧。 入力ピンを接続しないことは、入力ピンに高電圧レベルを適用し、要素をゼロに設定することと同じであるため、これは当然のことです。 将来、論理要素のこの機能を忘れないでください! 次の実験は、同じ 2I-NOT 論理要素がインバータによってオンにされたとき、つまり NOT 要素としての動作を確認することです。 両方の入力端子を閉じて、抵抗値 1 ～ 1.5 kΩ の抵抗器を介して正の電源ラインに接続します (図 8、c)。 エレメントの出力に接続された電圧計は何を示していますか? 低い電圧。 このラインから抵抗器を切断せずに、複合入力を負のライン (破線の矢印で表示) に閉じ、同時に電圧計の反応を監視します。 高電圧レベルを示します。 このようにして、インバーターの出力が常に入力と反対になるようにします。 K155LAZ チップの他の論理要素で同様の実験を行い、適切な結論を導き出します。 質問に答えるために実験をしばらく中断しましょう: 論理要素 2I-NOT の内部には何がありますか? これまで、論理要素は 5 つの入力と XNUMX つの出力を持つ一種の「ブラック ボックス」と見なされてきました。 それでは、要素の内部を見るように、その電子的な「詰め物」に慣れましょう（図XNUMX）。 XNUMX つの npn トランジスタ、XNUMX つのダイオード、XNUMX つの抵抗で構成されています。 トランジスタ間の接続は直接です。 破線で示される抵抗器 Ri は、要素の出力に接続された負荷を表します。 このようなデジタル技術の電子デバイスは、トランジスタ-トランジスタ ロジック チップ、または略して TTL と呼ばれます。 これは、入力ロジック操作（または、よく言われるように、入力ロジック）がマルチエミッタトランジスタ（最初の文字J）によって実行され、増幅と信号反転もトランジスタ（XNUMX番目の文字T）によって実行されるという事実を反映しています。
共通ベース回路に従って接続された入力トランジスタVT1は、1エミッタです。 さらに、エミッタはダイオードVD2、VD2を介して共通の電源線に接続されています。これらは、エミッタの偶発的な負極性電圧からトランジスタを保護します。 トランジスタVT3は、エミッタ（抵抗R2）とコレクタ（抵抗R3）の4つの負荷を持つ増幅器を形成します。 それらから取られた逆位相信号（レベルの反対：電圧レベルがコレクターで高い場合、エミッターで低い場合）は、出力トランジスタVTXNUMXおよびVTXNUMXのベースに供給されます。 したがって、動作中の出力トランジスタは常に反対の状態にあります。このとき、XNUMXつは閉じており、もうXNUMXつは開いています。 一方または両方の入力に低レベルの電圧要素がある場合 (たとえば、それらが共通のワイヤに接続されている場合)、トランジスタ VT1 は開いて飽和し、トランジスタ VT2 と VT4 は閉じ、トランジスタ VT3 はが開き、それを介してダイオード VD3 と負荷 RH が流れます - 単一状態の要素。 同じ場合、高電圧レベルが両方の入力に印加されると、トランジスタ VT1 が閉じ、トランジスタ VT2 と VT4 が開き、それによってトランジスタ VT3 が閉じます。 この場合、要素がゼロ状態になるため、負荷を流れる電流は実質的に停止します。 論理要素の出力の低電圧レベルは、開いているトランジスタ VT4 のコレクタの電圧に等しく、0,4 V を超えません。論理要素の出力の高電圧レベル (トランジスタ VT4 が閉じている場合)トランジスタVT3とダイオードVD3の両端の電圧降下の値だけ電源の電圧よりも小さく、2,4 V以上です。実際、素子の出力における低論理レベルと高論理レベルの電圧は、負荷抵抗であり、上記の値とは若干異なる場合があります。 要素の単一状態からゼロへの遷移は、入力電圧がしきい値と呼ばれる約 1,2 V の値を通過するときに突然発生します。
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