CMOS チップの LED インジケータの点滅。スキーム、説明

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CMOS チップ上の LED インジケーターが点滅します。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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アノテーション 動作モードインジケータは、電子機器で最も広く使用されており、たとえば、侵入者警報システムの一部として、または個別の設計で侵入者の存在をシミュレートするためにも使用されます。このようなインジケータは、美的効果を生み出すための電子玩具や、特殊車両の点滅ビーコンを制御するためのコントローラとして使用できます。

発光素子としては、超高輝度 LED を使用することをお勧めします。KR1554 および KR1564 シリーズの CMOS マイクロ回路は負荷容量が大きいため、主要なトランジスタを使用せずに出力に直接接続できます。

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動作原理 LED インジケータの基本的な回路ソリューションとして、[1554] と [1] で検討した、KR2 シリーズの標準ロジックの 1 つと 25 つの CMOS マイクロ回路の最も単純な設計がそれぞれ使用されます。このデバイスの最初のバージョン (図 XNUMX) では、デューティサイクル XNUMX で各 LED が XNUMX 回点滅します。これは、LED の点滅時間が点滅周期の XNUMX% であることを意味し、主観的にはこれが LED の最も鮮明な点滅に相当します。さらに、このようなデューティサイクルにより、デバイスがバッテリ駆動の場合、低電力セルの寿命が XNUMX 倍になります。

初期時点でカウンタ DD2.1 と DD2.2 が「ゼロ」状態にあると仮定して、デバイスの動作を検討します。要素 DD1.1、DD1.2 では、約 10 Hz の繰り返し率を持つ方形パルス発生器が作成されます。要素 DD1.2 を反対の状態に切り替えると、左側の電圧、スキームに従って、コンデンサ C1 のプレートが以前の値に加算され、電源電圧の値のほぼ XNUMX 倍に達します。

DD1.1 素子の入力保護ダイオードの場合、この動作モードは許容できないため、抵抗 R1 がデバイスに導入され、電流パルスを 1 mA のレベルに制限します。これはすでに許容可能な値です。この抵抗は保護ダイオードの故障を防止するため、長期動作時のデバイスの信頼性が大幅に向上します。

DD2.1 カウンタは、カウントパルスの負の変化によってトリガされ、「1 番目」の状態に達すると、出力「2」と「11」（それぞれピン 10 と 1.3）に論理ユニットのレベルを生成します。）、要素 DD1.4 の入力に供給されると、その出力に「ゼロ」レベルが現れます。この論理レベルは要素 DD2 に入力され、最後の論理レベルを反転して HLXNUMX LED を点灯させます。

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これは、上で述べたように、カウンタ DD2.2 が初期の「1.4」状態にあり、論理「2」のレベルが要素 DD2.1 の出力で形成されるという事実によって起こります (タイミングを参照)図2の図）。カウンタ DD2.1 が「4 番目」の状態に遷移すると、HL2.2 LED が消灯し、「1.3 番目」の状態に遷移すると、再度点灯します。さらに、次の計数パルスの負の降下により、カウンタ DD1 は「XNUMX 番目」の状態に転送され、その「XNUMX 番目」のビット (ピン XNUMX) の出力からの負の降下により、状態が増加します。カウンタ DDXNUMX を XNUMX つ増やします。ここで、論理「ゼロ」のレベルが要素 DDXNUMX の出力に現れる瞬間に、赤色 LED HLXNUMX が点灯します。

したがって、各 LED が 2 回連続して点滅します。フラッシュ周波数は抵抗R3をトリミングすることで変更でき、発振周波数範囲の上限は抵抗R2.2を選択することで変更できます。各 LED を 8 回ではなく 9 回点滅させる必要がある場合は、カウンタの 2.1 番目のビット (ピン XNUMX) ではなく、XNUMX 番目のビット (ピン XNUMX) の出力から入力 DDXNUMX にカウントパルスを適用する必要があります。 DDXNUMX。

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4 つの LED インジケータの電気回路図を図 2.1 に示します。このデバイスは、やはりデューティサイクル 1.4 で各 LED を 12 回連続して点滅させます。デバイスの最初のバージョンとは異なり、DD2.1 カウンタは、「2.2 番目」の状態に到達すると、DD1 要素の出力からの短い正のパルスによってリセットされます。ゼロ調整が実行されず、リセット入力「R」（ピン 3）が「共通」ワイヤに接続されている場合、各 LED は XNUMX 回ではなく XNUMX 回点滅します。上位桁 DDXNUMX の出力からの計数パルスは入力 DDXNUMX に供給され、XNUMX つの点滅する LED HLXNUMX ～ HLXNUMX の XNUMX つを選択するためのコードの組み合わせが生成されます。

2.1 に等しいデューティサイクルは、カウンタ DD11 の最下位ビット (ピン 10 および 3) の出力から、カウンタ DD4 の反転「許可」入力「V (&)」への制御信号の組み合わせによって達成されます。デコーダ DD5 (ピン 6 および 1)。その直接の「イネーブル」入力 (「V」、ピン 3) は、動作ロジックに従って電源レールに接続されます。この場合、タイミング図に従って、デコーダ DD3 (ピン 4 および 5) の入力「V (&)」が論理 5 の XNUMX レベルと一致した場合にのみ、XNUMX つの LED HLXNUMX ... HLXNUMX の XNUMX つが点灯します。図のXNUMX.

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カウンタ DD2.2 の入力で出力 DD2.1 から受信される各計数パルスにより、その状態が 1 つ増加します。「第 2 の」状態に到達すると、チェーン VD4、VD2.2、R1 のおかげでカウンタ DD2 がリセットされ、デバイスのサイクルが完全に繰り返されます。示されているチェーン (VD4、VD1.3、R1.4) は、直列に接続された XNUMX つの要素 DDXNUMX、DDXNUMX と完全に機能的に等価であることに注意してください。信号の論理「乗算」の機能を実行します。

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7 つの LED インジケータの改良版を図に示します。 2.2. ここでは、カウンタ DD3 はリセットされていないため、完全な状態セットを備えた循環モードで動作し、DD4.1 デコーダの 4.3 つの出力で負のパルスを生成できます。 LED の数は依然として 8 つですが、それらはデコーダの出力に直接接続されるのではなく、要素 DDXNUMX ... DDXNUMX を介して接続されます。論理ゼロのレベルが出力に現れ、その結果、図のタイミング図に従って、同じ論理レベルの指定された要素がいずれかの入力に到着すると、対応する LED が点灯します。 XNUMX.

カウンタDD2.2が「第1」状態(出力「2」および「3」、つまり論理ユニットのレベル)に達すると、同じレベルがデコーダDD12の出力「3」(ピン4)に現れます。ただし、その分解能「V(&)」（ピン 5 および 1）の入力における 3 つの論理「4.4」レベルの一致条件が存在する場合に限ります。したがって、XNUMX つの LED HLXNUMX ... HLXNUMX のそれぞれが XNUMX 回連続して点滅した後、すべての LED が同時に XNUMX 回点灯します。要素DDXNUMXの入力(図示せず)は電力バスに接続されている。

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10つのパッケージ内に反転制御入力を備えた3つの同一のRSフリップフロップを含むマイクロ回路を使用することにより、デバイス動作のアルゴリズムを大幅に変更することが可能になりました(図XNUMX)。これは、対応する入力「R」または「S」に入力される論理「XNUMX」のレベルに従って、RS フリップフロップの対応する状態への遷移が発生することを意味します。同時に、論理 XNUMX のアクティブレベルを適用する前に、論理ユニットのレベルを指定された入力に事前に固定する必要があります。この動作モードはデコーダ DDXNUMX を使用して提供され、そのアクティブ出力論理レベルはちょうど「ゼロ」です。

最初の時点では、カウンタ DD2.1 および DD2.2 は「ゼロ」状態にあり、したがって要素 DD1.3 の出力で、状態のデコードを禁止する論理ユニットレベルが形成されます。カウンタＤＤ２．２の出力論理レベルは、ＤＤ３デコーダのアドレス入力「１」および「２」に供給される。したがって、論理ユニットのレベルはすべての出力で形成され、これはデバイスの初期状態に対応します。前のサイクルの終わりに、DD2.2 要素の出力で短い負のパルスが生成されたため、すべての RS フリップフロップが「シングル」状態に設定され、すべての LED がオフになりました。カウンタ DD1 が「ゼロ」状態から「最初の」状態に移行すると、要素 DD2 の出力からの論理ゼロのレベルにより、DD3 の状態とその出力「1.4」（ピン）のデコードが可能になります。 2.1) 論理「ゼロ」のレベルが表示されます。このレベルは、DD1.3 チップの一部である最初 (図の上側) RS フリップフロップをゼロ状態に反転させ、同時に HL3 LED のアノードに進みます。しかし、その端子の電位差がゼロであるため、この時点では LED の点火はまだ起こりません。

カウンタＤＤ２．１が第４の状態に達すると、ＤＤ３状態のデコードが再び禁止され、その出力「０」（ピン１５）に論理ユニットレベルが形成される。最初の RS フリップフロップ DD2.1 の「3Q」出力 (ピン 0) がスキームに従って「ゼロ」レベルを形成したため、これが HL15 LED の点灯につながります。これに、図 1 のタイミング図に従って、前の場合と同様にデューティサイクルが 4 に等しい 4 回のフラッシュが続きます。この場合、DD1 デコーダの出力「11」(ピン 0) で負のパルスが発生します。したがって、カウンタ DD15 がゼロから最初の状態に遷移する間、デコーダ DD3 の示された出力「1」(ピン 2.2) では、論理レベルが固定 (静的) になります。ユニットが形成され、HL0 LED が点灯したままになります。

発生器の出力からの後続の各計数パルスにより、カウンタ DD2.1 とその後の DD2.2 の状態が増加します。この場合、LED HL2 ... HL4 が 2.2 回連続して点滅し、その後オン状態に固定されます。カウンタ DD4 が「9 番目」の状態に達すると、その出力「1.4」(ピン 4) で短い正のパルスが生成され、要素 DDXNUMX によって反転されて、すべての RS フリップがインストールされます。 DDXNUMX を「シングル」状態にフロップすると、LED が消えます。さらに、デバイスの動作サイクルは完全に繰り返されます。

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13 つの LED インジケータの改良版を図に示します。 2.1. 要素 DD2.2、DD4.1 とカウンタ DD4.2、DD1 に組み立てられた方形パルス発生器からなる最も単純なタイマーがその構成に導入されました。タイマーにより、LED インジケータの機能が大幅に拡張され、HLXNUMX LED の XNUMX 回の点滅から始まり、動作全体の後にすべての LED が点灯するまでの一定の時間遅延で終了する、デバイス動作サイクルのほぼすべての期間を選択できるようになります。サイクルが過ぎました。

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デバイス動作のロジックは、図に示すタイミング図と完全に一致しています。異なる点は、DD11チップのRSフリップフロップをセットするための信号が、追加で導入されたタイマのカウンタDD6によって生成されることである。以前のものとは異なり、デバイスの改良版では、4.2 つの独立した方形パルス発生器が動作し、その周波数は独立して設定されます。これにより、LED 点滅の頻度 (R3 を使用) と動作サイクル全体の継続時間 (R6 を使用) の両方を個別に変更できます。

CMOSLEDインジケーターの点滅

構造と詳細。 すべてのデバイスは、厚さ 1,5 mm の両面フォイルグラスファイバー製のプリント基板上に作られています。 PCB 寸法: 最初のオプション (図 3): 35x50 mm。 6 番目のオプション: (図 40): 70x9 mm。 40 番目のオプション: (図 70): 12x40 mm。 75 番目のオプション: (図 14): 50x90 mm。 XNUMX 番目のオプション: (図 XNUMX): XNUMXxXNUMX mm。

CMOSLEDインジケーターの点滅

このデバイスは、MLT-0,125 タイプの固定抵抗器、水平設計のトリマー SP3-38b、K10-17 タイプの無極性コンデンサ、K50-35 の酸化コンデンサまたは輸入品を使用します。 KR1554 シリーズの CMOS マイクロ回路は高い負荷容量 (最大 24 mA) を備えているため、トランジスタを切り替えずに LED を出力に直接接続できます。超高輝度 LED が入手できない場合は、標準輝度 LED を使用することもできますが、この場合、出力電流が 1554 mA に達する可能性がある KR24 シリーズ IC のみを使用する必要があります。方形パルス発生器の回路では、KR1564LA3(74HC00N)の代わりにシュミットトリガを1564個内蔵したKR3TL74(132HCXNUMXN)も使用できます。

このオプションは、論理要素の切り替え時の貫通電流を大幅に削減して効率を向上させるため、バッテリ駆動のデバイスに最も適しています。 KR1564 および KR1554 シリーズの CMOS マイクロ回路は負荷容量が大きいため、CMOS (KR1564、KR1554、KR1594) と TTLSH (KR1533、K555)、さらには TTL (K155) シリーズのチップを 561 つのデバイスに組み合わせることができます。 K1561 および KR1 シリーズの超小型回路のみ、CD40xxBN シリーズのデバイスであっても、負荷容量が 1 mA を超えないデバイスには適用できません。たとえば、DD1564 (KR3LA1533) の代わりに、KR3LA2 タイプの完全に機能する TTLSH アナログが機能します。 TTLS シリーズマイクロ回路の入力電流は、CMOS マイクロ回路の対応する値よりもはるかに大きいため、1 kOhm の抵抗を持つトリマー抵抗器 (R1) を取り付け、定数 (R3 と R1) を置き換える必要があります。 ) ジャンパー付き。この場合、発電機の時定数を維持するために、無極性コンデンサ C100 は最大 XNUMX μF の酸化物容量に置き換えられます。

合計電圧 3 V の低電力素子からデバイスに電力を供給する場合、内蔵の安定化装置と保護ダイオードを除外し、グローの可能な限り低い動作電圧を備えた LED を選択する必要があります。 KR1564TL3 (74HC132N) チップジェネレーターを現場で使用する場合、バッテリー寿命は数か月の連続稼働に十分です。保守可能な部品から組み立てられ、エラーがないデバイスは調整する必要がなく、電源を入れるとすぐに動作します。

文学。

A.オディネツ。「点滅する LED インジケータ」。 - 「ラジオ」、No. 3、2006
A.オーディネッツ。「LED インジケーターが点滅します。」 - 「ラジオミール」、第 9 号、2007 年、18 ～ 21 ページ、第 10 号、2007 年、17 ～ 20 ページ。

著者: Odinets A.L.

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