Принцип работы микросхемы – Структурная схема и принцип работы микросхемы ШИМ-контроллера с дополнительной обратной связью по току

Введение в электронику. Микросхемы

Серия статей известного автора множества радиолюбительских публикаций  Дригалкина В.В.  для начинающих радиолюбителей

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“

Микросхемы

Микросхема (ИС – Интегральная Схема, ИМС – Интегральная Микросхема, чип или микрочип от английского Chip, Microchip) представляет собой целое устройство, содержащее в себе транзисторы, диоды, резисторы и другие, активные и пассивные элементы, общее число которых может достигать нескольких десятков, сотен, тысяч, десятков тысяч и более. Разновидностей микросхем достаточно много. Наиболее применяемые среди них – логические, операционные усилителиспециализированные.

Большая часть микросхем помещена в пластмассовый корпус прямоугольной формы с гибкими пластинчатыми выводами (см. Рис. 1), расположенными вдоль обеих сторон корпуса. Сверху на корпусе есть условный ключ — круглая или иной формы метка, от которой ведется нумерация выводов. Если на микросхему смотреть сверху, то отсчитывать выводы нужно против движения часовой стрелки, а если снизу — то в направлении движения часовой стрелки. Микросхемы могут иметь любое количество выводов.


В отечественной электронике (впрочем, в зарубежной тоже) особой популярностью среди микросхем пользуются логические, построенные на основе биполярных транзисторов и резисторов. Их еще называют ТТЛ-микросхемами (ТТЛ – Транзисторно-Транзисторная Логика). Название транзисторно-транзисторный возникло из-за того, что транзисторы используются как для выполнения логических функций, так и для усиления выходного сигнала. Весь их принцип работы построен на двух условных уровнях: низком или высоком или, что эквивалентно, состоянию логического 0 или логической 1. Так, для микросхем серии К155 за низкий уровень , соответствующий логическому 0, приняты напряжения от 0 до 0,4. В, то есть не более 0,4 В, а за высокий, соответствующий логической 1, – не менее 2,4 В и не более напряжения источника питания – 5 В, а для микросхем серии К176, рассчитанных на питание от источника, напряжением 9 В, соответственно 0,02. ..0,05 и 8,6. ..8,8 В.

Маркировка зарубежных ТТЛ-микросхем начинается с цифр 74, например 7400. Условные графические обозначения основных элементов логических микросхем показаны на Рис. 2. Там же приведены таблицы истинности, дающие представление о логике действия этих элементов.


Символом логического элемента И служит знак “&” (союз “и” в английском языке) , стоящий внутри прямоугольника (см. Рис.2). Слева — два (или больше) входных вывода, справа — один выходной вывод. Логика действия этого элемента такова: напряжение высокого уровня на выходе появится лишь тогда, когда сигналы такого же уровня будут на всех его входах. Такой же вывод можно сделать, глядя на таблицу истинности, характеризующую электрическое состояние элемента И и логическую связь между его выходным и входными сигналами. Так, например, чтобы на выходе (Вых.) элемента было напряжение высокого уровня, что соответствует единичному (1) состоянию элемента, на обоих входах (Вх. 1 и Вх. 2) должны быть напряжения такого же уровня. Во всех других случаях элемент будет в нулевом (0) состоянии, то есть на его выходе будет действовать напряжение низкого уровня.

Условный символ логического элемента ИЛИ — цифра 1 в прямоугольнике. У него, как и у элемента И, может быть два и больше входов. Сигнал на выходе, соответствующий высокому уровню (логической 1) , появляется при подаче сигнала такого же уровня на вход 1 или на вход 2 или одновременно на все входы. Проверьте эти логические взаимосвязи выходного и входного сигналов этого элемента по его таблице истинности.
Условный символ элемента НЕ — тоже цифра 1 внутри прямоугольника. Но у него один вход и один выход. Небольшой кружок, которым начинается линия связи выходного сигнала, символизирует логическое отрицание “НЕ” на выходе элемента. На языке цифровой техники “НЕ” означает, что элемент НЕ является инвертором, то есть электронным “кирпичиком”, выходной сигнал которого по уровню противоположен входному. Другими словами: пока на его входе присутствует сигнал низкого уровня, на выходе будет сигнал высокого уровня, и наоборот. Об этом говорят и логические уровни в таблице истинности работы этого элемента.
Логический элемент
И-НЕ является комбинацией элементов И и НЕ, поэтому на его условном графическом обозначении есть знак “&” и небольшой кружок на линии выходного сигнала, символизирующий логическое отрицание. Выход один, а входов два и больше. Логика работы элемента такова: сигнал высокого уровня на выходе появляется лишь тогда, когда на всех входах будут сигналы низкого уровня. Если хотя бы на одном из входов будет сигнал низкого уровня, на выходе элемента И-НЕ будет сигнал высокого уровня, то есть он будет в единичном состоянии, а если на всех входах будет сигнал высокого уровня — в нулевом состоянии. Элемент И-НЕ может выполнять функцию элемента НЕ, то есть стать инвертором. Для этого надо лишь соединить вместе все его входы. Тогда при подаче на такой объединенный вход сигнала низкого уровня на выходе элемента будет сигнал высокого уровня, и наоборот. Это свойство элемента И-НЕ очень широко используется в цифровой технике.

Обозначение символов логических элементов (знаков “&” или “1”) применяется только в отечественной схемотехнике.

ТТЛ-микросхемы обеспечивают построение самых различных цифровых устройств, работающих на частотах до 80 МГц, однако их существенный недостаток – большая потребляемая мощность.
В ряде случаев, когда не нужно высокое быстродействие, а необходима минимальная потребляемая мощность, применяют КМОП-микросхемы

, которые используются полевые транзисторы, а не биполярные. Сокращение КМОП (CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor) расшифровывается как Комплементарный Металло-Оксидный Полупроводник. Основная особенность микросхем КМОП – ничтожное потребление тока в статическом режиме – 0,1…100 мкА. При работе на максимальной рабочей частоте потребляемая мощность увеличивается и приближается к потребляемой мощности наименее мощных микросхем ТТЛ. К КМОП-микросхемам относятся такие известные серии, как К176, К561, КР1561 и 564.

В классе аналоговых микросхем выделяют микросхемы с линейными характеристиками – линейные микросхемы

, к которым относятся ОУОперационные Усилители. Наименование “операционный усилитель” обусловлено тем, что, прежде всего такие усилители получили применение для выполнения операций суммирования сигналов , их дифференцирования, интегрирования, инвертирования и т.д. Аналоговые микросхемы выпускают, как правило, функционально незавершенными, что открывает широкий простор для радиолюбительского творчества.


Операционные усилители имеют два входа – инвертирующий и неинвертирующий. На схеме обозначаются минусом и плюсом соответственно (см. Рис.3). Подавая сигнал на вход плюс – на выходе получается неизменный, но усиленный сигнал. Подавая его на вход минус, на выходе получается перевернутый, но тоже усиленный сигнал.

При производстве радиоэлектронной продукции использование многофункциональных специализированных микросхем, требующих минимального количества внешних компонентов, позволяет значительно сократить время разработки конечного устройства и производственные затраты. К этой категории микросхем относятся чипы, которые предназначены для чего-то определенного. Например, существуют микросхемы усилителей мощности, стереоприемников, различных декодеров. Все они могут иметь совершенно разный вид. Если одна из таких микросхем имеет металлическую часть с отверстием, это означает, что ее нужно привинчивать к

радиатору.

Со специализированными микросхемами иметь дело куда приятнее, чем с массой транзисторов и резисторов. Если раньше для сборки радиоприемника необходимо было множество деталей, то теперь можно обойтись одной микросхемой.


Перейти к следующей статье: Микроконтроллеры



2.2. Принцип работы микросхем ЭНН

2.2. ПРИНЦИП РАБОТЫ МИКРОСХЕМ ЭНН

Рассмотрим структуру и принцип работы микросхемы ЭНН на примере широко распространенной микросхемы фирмы «SAMSUNG» КS5805А(рис. 2.2).

2-21.jpg

При подаче напряжения питания

схема начальной установки приводит все узлы микросхемы НН в исходное состояние. При нажатии на одну из кнопок клавиатуры включается тактовый генератор с частотой 4 кГц, которая устанавливается RC-цепью, подключаемой к выводам 7, 8, в. Импульсы с тактового генератора поступают на формирователь тактовых импульсов, который формирует импульсы, управляющие работой всех узлов схемы. Формирователь импульсного сигнала в зависимости от кода, поступающего со схемы выбора частоты набора формирует временной интервал межсерийной паузы (800 или 400 мс).

Схема опроса клавиатуры в момент нажатия кнопки (например «1») клавиатуры — tl формирует на входах X1 и Х2 опроса клавиатуры синфазные последовательности положительных импульсов, а на входах Yl, Y2, Y3 — синфазные последовательности отрицательных импульсов частотой 800 Гц и скважностью 2 (рис. 2.3). На входе Y0 при этом устанавливается, а на входе Х0 удерживается низкий уровень.

2-22.jpg

При замыкании кнопки (в течение интервала порядка 1 мс) её контакты входят в соприкосновение друг с другом обычно от 10 до 100 раз. Чтобы на одно

нажатие кнопки микросхема не набирала несколько раз одну и ту же цифру применяется схема устранения дребезга. Схема устранения дребезга через 10 мс (длительность времени «антидребезга») включает схему разрешения преобразования, которая управляет работой шифратора двоичного кода и схемой управления ОЗУ. Схема управления ОЗУ при поступлении импульса со схемы разрешения преобразования записывает код набранной цифры в ОЗУ, а при поступлении импульса с дешифратора двоичного кода считывает из ОЗУ.

В момент отпускания кнопки на входе Х0 появляются положительные, а на входе Y0 отрицательные импульсы, синхронные с импульсами на соответствующих Х и Y входах. По окончании набора заданной цифры (момент времени t3) на входах Х0, XI, Х2 вновь устанавливается исходный низкий уровень, а на входах Y0, Yl, Y2, Y3 — исходный высокий уровень. При нажатии кнопки сброса «отбой» на входе схемы начальной установки (выводе 17 микросхемы) (момент времени t4), на всех входах Х — устанавливается, а на Y — удерживается высокий ypовень до момента отпускания кнопки (15), после чего на входах вновь устанавливается исходное состояние.

По окончании временного интервала межсерийной паузы формирователь выходных сигналов разрешает работу дешифратора двоичного кода, который через схему управления ОЗУ разрешает считывание двоичного кода набранной цифры. Дешифратор двоичного кода преобразует код во временной интервал, на время которого снимается удержание с триггеров формирователя выходных сигналов и на выходе 18 микросхемы (NSI) появляется последовательность импульсов частотой 10 Гц. Число импульсов соответствует цифре нажатой кнопки. Выход разговорного ключа (NSA) с момента нажатия кнопки открывается и закрывается через б мс после прохождения последнего импульса набора.

Схема выбора частоты набора в зависимости от логического состояния входа DRS (вывод 10), устанавливает частоту импульсов набора при «низком» уровне — 10 Гц, при «высоком» — 20 Гц и длительность межсерийной паузы соответственно 800 и 400 мс. Временные диаграммы выходов импульсного и разговорного ключей микросхемы KS5805A приведены на рис. 2.7.

В зависимости от логического состояния входа схемы выбора импульсного коэффициента M/S (вывод 11), импульсный коэффициент принимает значения:

— 1,5 при уровне «0» на выводе 11;

— 2,0 при уровне «1» на выводе 11 (рис. 2.4).

2-23.jpg

Вход HS («отбой») через встроенный диод соединён с входом питания микросхемы U (вывод 1). Это защищает ИС от перенапряжений на входе HS и поддерживает питание ОЗУ при уложенной на рычаг трубке, сохраняя тем самым последний набранный номер. Минимальное напряжение, которое необходимо для удержания номера в ОЗУ составляет 1,0 В.

Особенностью большинства зарубежных ИС ЭНН является то, что они имеют встроенный по питанию стабилитрон с номинальным напряжением стабилизации 3,0 В. Анод стабилитрона имеет отдельный вывод OVS. Поэтому, для обеспечения питания ИС достаточно подать напряжение на вход U с линии или с

разговорного узла через резистор, обеспечивающий номинальный ток стабилизации Iст., значение которого для ряда микросхем НН приведено в таблице 2.7. Вывод OVS следует подключить на корпус.

Наличие отдельного вывода анода стабилитрона позволяет в ряде случаев восстановить работоспособность ИС. Это возможно, если пробитый накоротко стабилитрон шунтирует питание ИС. Отключив вывод анода от корпуса, необходимо обеспечить ИС напряжением питания порядка 3 В от внешнего стабилитрона.

Выход ИК имеет защиту от перенапряжений. С выхода ИК на землю включен стабилитрон (на рис 2.2 не показан), напряжение стабилизации которого Uзащ. для некоторых типов ИС приведено в таблице 2.7.

В связи с отличиями схемотехники ТА зарубежного и- отечественного производства, кратко рассмотренными в главе 1, целесообразно также рассмотреть структуру и принцип работы базовой отечественной микросхемы КР1008ВЖ1 (рис. 2.6), которую производят на з-де «ЭКСИТОН» в г. Павловский Посад и на з.де «ГРАВИТОН» в г. Черновцы.

2-24.jpg

При подаче напряжения питания схема начальной установки устанавливает все триггеры микросхемы в исходное состояние, после чего формирует сигнал, отключающий генератор. При нажатии на одну из кнопок клавиатуры включается тактовый генератор с частотой 18 кГц, и формирователь импульсов опроса клавиатуры формирует на выводах 19, 20 и 21 последовательности импульсов с частотой 200 Гц и скважностью 3. Эти последовательности сдвинуты

2-25.jpg

по фазе относительно друг друга (рис. 2.6). При нажатии кнопки одна из последовательностей поступает на соответствующий вход микросхемы (22, 1, 2, 5), преобразуется в двоичный код и поступает в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Схема устранения дребезга устраняет дребезг и анализирует истинность нажатия кнопки (время замыкания не менее 10 мс и сопротивление замыкания не более 1 кОм). При истинном нажатии формирователь сигнала разрешения преобразования формирует сигнал разрешения преобразования и разрешает завись двоичного кода цифры в ОЗУ. Одновременно срабатывает схема управления дешифратором, я дешифратор двоичного кода преобразует код, поступающий со схемы программирования межсерийной паузы во временной интервал, соответствующий длительности межсерийной паузы.

По окончании этого интервала в схеме управления дешифратором формируется сигнал разрешения считывания из ОЗУ кода набранного числа. Этот код, поступив в дешифратор двоичного кода, также преобразуется во временной интервал. На время этого интервала снимается удержание с триггеров формирователя выходных сигналов и на «логическом» выходе NSI микросхемы появляется последовательность импульсов частотой 10 Гц. Число импульсов соответствует номеру нажатой кнопки. Скважность импульсов соответствует двоичному коду, поступающему со схемы программирования импульсного коэффициента. После обработки набранной цифры тактовый генератор отключается.

Временные диаграммы выходов микросхемы КР1008ВЖ1 приведены на рис. 2.8.

На выводе 4 (TON) микросхема формирует серии импульсов частотой 2,4 кГц и длительностью 50 мс при каждом истинном нажатии кнопки (момент времени tl и t2 на рис 2.8). После заполнения ОЗУ (22 нажатия) при нажатии любой кнопки на этом выводе появляется непрерывный сигнал с указанной частотой. Этот вывод используется для формирования сигнала нажатия кнопки и подаётся непосредственно на пьезоэлектрический излучатель типа ЗП-3, ЗП-5 и т. п., или на вход усилителя приёма.

На выводе 10 (IDP) формируются положительные импульсы длительностью межсерийной паузы.

На выводе 11 (KS) «ключ подпитки» на период следования импульсов набора устанавливается «высокий» уровень, обеспечивающий, при необходимости подпитку ОЗУ микросхемы.

В микросхеме есть два выхода «разговорный ключ» — вывод 16 (NSA1) и вывод 18 (NSA2). На выводе 16 на протяжении всего набора номера удерживается «низкий» уровень, а на выводе 18 «низкий» уровень удерживается только на период следования импульсов набора. Использование выхода NSA2 предпочтительнее, поскольку позволяет в течение межсерийной паузы прослушивать линию. Если произойдёт сбой. Вы услышите гудок и не будете дожидаться окончания набора всего номера.

2-26.jpg

Микросхема приводится в исходное состояние нажатием кнопки «#» («отбой») или подачей на вход HS (вывод 16) напряжения «высокого» уровня. Следует отметить, что все микросхемы номеронабирателей, как отечественного, так и зарубежного производства приводятся в исходное состояние при подаче на вход HS «высокого» уровня. Кнопка «#» в большинстве импортных телефонах используется для повторного набора номера.

В микросхеме КР1008ВЖ1 для повторного набора номера используется кнопка «*», которую после снятия режима «отбой» необходимо кратковременно нажать. Если кнопка «*» нажата после любой цифровой кнопки, то по обработке цифры, соответствующей этой кнопке, межсерийная пауза будет увеличена на 2,6 с. Это можно использовать при наборе междугородного номера, где для подключения к междугородной телефонной станции необходима увеличенная пауза.

Во многих зарубежных ТА кнопка «*» часто используется для отключения микрофона и ни к одному из выводов микросхемы не подключена.

Плюс напряжения питания микросхемы (от 2,6 до 6,0 В) подаётся на вывод 6 (U1). Вывод 17 (OV) соединяется с общим проводом (корпус). Через вывод 3 (U2) осуществляется подпитка ОЗУ в дежурном режиме (когда трубка лежит на аппарате).

ИС КР1008ВЖ1 позволяет изменять длительность межсерийной паузы и значение импульсного коэффициента. Изменение этих параметров осуществляется изменением управляющих воздействий на входах схемы программирования межсерийной паузы (M/S) и схемы программирования импульсного коэффициента (IPS). Значения этих параметров приведены в табл. 2.2.

Табл. 2.2. Программирование величины межсерийной паузы и импульсного коэффициента ИС КР1008ВЖ1 .

Программирование величины импульсного коэффициента

Программирование величины межсерийной паузы

Соединить вывод 13 (M/S)

Величина импульсного коэффициента

Соединить вывод 14 (IPS)

Величина межсерийной паузы, мс

с выводом 8 (С) с выводом 6 (U) с выводом 17 (OV) с выводом в (R)

2.3 2,0 1,6 1,0

с выводом 8 (С) с выводом в (U) с выводом 17 (OV)

640 740 840

Сравнивая структурные схемы ИС KS6805A и ИС КР1008ВЖ1 несложно заметить, что их функциональное построение сходно. И, если не затрагивать отличий в частотах тактовых генераторов, сигналах управления клавиатурой, и разных функционально-сервисных возможностях, которые и во многих зарубежных микросхемах разные, то можно выделить лишь одно принципиальное отличие — микросхема КР1008ВЖ1 предназначена для работы только совместно с разговорным ключом. Попробуем это объяснить.

Если сравнивать временные диаграммы выходов разговорного ключа (NSA) (рис. 2.7 и 2.8), то нетрудно заметить, что до набора и после набора номера у обеих микросхем «высокий» уровень. Во время прохождения импульсов набора — «низкий». Следовательно, логика работы выходов разговорного ключа у обеих микросхем одинакова. На выходе импульсного ключа (NSI) до набора номера у микросхемы КР1008ВЖ1 — «низкий» уровень, а у микросхемы KS5805A —«высокий». Это принципиальное отличие, так как «низкий» уровень удерживает ИК схемы в закрытом состоянии и он не может использоваться для коммутации разговорного узла, как в схеме на рис. 1.16. Как это отличие обойти при замене микросхем описано в разделе 6.2. Импульсы набора как первая, так и вторая микросхема формирует «низкого» уровня, т. е. низкий уровень на выходе NSI микросхемы во время набора номера размыкает линию, а «высокий» — замыкает. Причём это характерно для всех микросхем ЭНН.

 

МИКРОСХЕМЫ

   В этой статье мы поговорим о микросхемах, какие типы бывают, как устроены и где используются. Вообще, в современной электронной технике трудно найти устройство, в котором бы не использовались микросхемы. Даже самые дешёвые китайские игрушки задействуют различные планарные, залитые компаундом чипы, на которые возложена функция управления. Причём с каждым годом они становятся всё более сложными внутри, но более простыми в эксплуатации и меньшими по размерам, снаружи. Можно сказать, что идёт постоянная эволюция микросхем.

Фото цифровой микросхемы

Фото цифровой микросхемы

   Микросхема представляет собой электронное устройство или его часть способную выполнять ту или иную задачу. Если бы потребовалось решить такую задачу, которую решают многие микросхемы, на дискретных элементах, на транзисторах, то устройство, вместо маленького прямоугольника размерами 1 сантиметр на 5 сантиметров, занимало бы целый шкаф, и было бы намного менее надежным. А ведь так выглядели вычислительные машины ещё пол-сотни лет назад!

Электронный шкаф управления фото

Электронный шкаф управления — фото

   Конечно, для работы микросхемы недостаточно просто подать питание на неё, необходим еще так называемый «обвес”, то есть те вспомогательные детали на плате, вместе с которыми микросхема сможет выполнять свою функцию.

Обвес микросхемы

Обвес микросхемы — рисунок

   На рисунке выше красным выделена сама микросхема все остальные детали — это её «обвес”. Очень часто микросхемы при своей работе нагреваются, это могут быть микросхемы стабилизаторов, усилителей, микропроцессоров и других устройств. В таком случае чтобы микросхема не сгорела её нужно прикрепить на радиатор. Микросхемы, которые при работе должны нагреваться, проектируются сразу со специальной теплоотводящей пластиной — поверхностью, находящейся обычно с обратной стороны микросхемы, которая должна плотно прилегать к радиатору.

Фото микросхемы со стороны крепления к радиатору

Фото микросхемы со стороны крепления к радиатору

   Но в соединении даже у тщательно отшлифованных радиатора и пластины, все равно будут микроскопические зазоры, в результате которых тепло от микросхемы будет менее эффективно передаваться радиатору. Для того чтобы заполнить эти зазоры применяют теплопроводящую пасту. Ту самую, которую мы наносим на процессор компьютера, перед тем как закрепить на нем сверху радиатор. Одна из наиболее широко применяемых паст, это КПТ–8

Паста КПТ-8

Паста КПТ-8

   Усилители на микросхемах можно спаять буквально за 1-2 вечера, и они начинают работать сразу, не нуждаясь в сложной настройке и высокой квалификации настраивающего. Отдельно хочу сказать про микросхемы автомобильных усилителей, из обвеса там иногда бывает буквально 4-5 деталей. Чтобы собрать такой усилитель, при определенной аккуратности, не требуется даже печатная плата (хотя она желательна) и можно собрать все навесным монтажем, прямо на выводах микросхемы.

Усилитель собранный навесным монтажем

Усилитель собранный навесным монтажем

   Правда, такой усилитель после сборки лучше сразу поместить в корпус, потому, что такая конструкция ненадежна, и в случае случайного замыкания проводов можно легко спалить микросхему. Поэтому рекомендую всем начинающим, пусть потратить немного больше времени, но сделать печатную плату. 

Регулируемый стабилизатор напряжения на микросхеме

Регулируемый стабилизатор напряжения на микросхеме

   Регулируемые блоки питания на микросхемах — стабилизаторах даже проще в изготовлении, чем аналогичные на транзисторах. Посмотрите, сколько деталей заменяет простейшая микросхема LM317:


   Микросхемы на печатных платах в электронных устройствах могут быть припаяны как непосредственно, к дорожкам печати, так и посажены в специальные панельки. 

Панелька по дип микросхему

Панелька под дип микросхему — фото

   Разница заключается в том, что в первом случае для того чтобы нам заменить микросхему нам придется её предварительно выпаять. А во втором случае, когда мы посадили микросхему в панельку, нам достаточно достать микросхему из панельки, и её можно с легкостью заменить на другую. Типичный пример замены микропроцессора в компьютере.

ПК Socket-478 процессора

ПК Socket-478 процессора

   Также, к примеру, если вы собираете устройство на микроконтроллере на печатной плате, и не предусмотрели внутрисхемное программирование, вы сможете, если впаяли в плату не саму микросхему, а панельку, в которую она вставляется, то микросхему можно достать и подключить к специальной плате программатора. 

Вид платы программатора с панельками

Вид платы программатора с панельками

   В таких платах уже впаяны панельки под разные корпуса микроконтроллеров для программирования.

Аналоговые и цифровые микросхемы

   Микросхемы выпускаются различных типов, они могут быть как аналоговыми так и цифровыми. Первые, как становится ясно из названия, работают с аналоговой формой сигнала, вторые же работают с цифровой формой сигнала. Аналоговый сигнал может принимать различную форму.

Аналоговый сигнал рисунок

Аналоговый сигнал рисунок

   Цифровой сигнал это последовательность единиц и нулей, высокого и низкого уровня сигналов. Высокий уровень обеспечивается подачей на вывод 5 вольт или напряжения близкого к этому, низкий уровень это отсутствие напряжения или 0 вольт. 

Цифровя форма сигнала рисунок

Цифровя форма сигнала рисунок

   Существуют также микросхемы АЦП (аналогово — цифровой преобразователь) и ЦАП (цифро — аналоговый преобразователь) которые осуществляет преобразование сигнала из аналогового в цифровой, и наоборот. Типичный пример АЦП используется в мультиметре, для преобразования измеряемых электрических величин и отображения их на экране мультиметра. На рисунке ниже АЦП — это черная капля, к которой со всех сторон подходят дорожки. 

Фото АЦП мультиметра

Фото АЦП мультиметра

Микроконтроллеры

   Сравнительно недавно, по сравнению с выпуском транзисторов и микросхем, был налажен выпуск микроконтроллеров. Что же такое микроконтроллер? 

Микроконтроллер в Dip корпусе

Микроконтроллер в Dip корпусе

   Это специальная микросхема, может выпускаться как в Dip так и в SMD исполнении, в память которой может быть записана программа, так называемый Hex файл. Это файл откомпилированной прошивки, которая пишется в специальном редакторе программного кода. Но мало написать прошивку, нужно перенести, прошить, её в память микроконтроллера. 

Программатор фото

Программатор — фото

   Для этой цели служит программатор. Как многим известно, есть много разных типов микронтроллеров — AVR, PIC и другие, для разных типов нам требуются разные программаторы. Также существует и множество программаторов, каждый сможет найти и изготовить себе подходящий по уровню знаний и возможностей. Если нет желания делать программатор самому, то можно купить готовый в интернет магазине или заказать с Китая.

Микроконтроллер в SMD корпусе

Микроконтроллер в SMD корпусе

   На рисунке выше изображен микроконтроллер в SMD корпусе. Какие же плюсы есть в использовании микроконтроллеров? Если раньше, проектируя и собирая устройство на дискретных элементах или микросхемах, мы задавали работу устройства путем определенного, часто сложного соединения на печатной плате с использованием множества деталей. То теперь нам достаточно написать программу для микроконтроллера, которая будет делать тоже самое программным путем, зачастую быстрее и надежнее, чем схема без применения микроконтроллеров. Микроконтроллер представляет собой целый компьютер, с портами ввода — вывода, возможностью подключения дисплея и датчиков, а также управление другими устройствами.

Фото роботов на автоматизированной линии

Фото роботов на автоматизированной линии

   Конечно усовершенствование микросхем на этом не остановится, и можно предположить, что лет через 10 возникнут действительно микросхемы от слова «микро» — невидимые глазу, которые будут содержать миллиарды транзисторов и других элементов, размерами в несколько атомов — вот тогда действительно создание сложнейших электронных устройств станет доступно даже не слишком опытным радиолюбителям! Наш краткий обзор подошёл к концу, с вами был  AKV.

   Форум по МК

   Обсудить статью МИКРОСХЕМЫ


Как «открыть» микросхему и что у неё внутри? / Zeptobars corporate blog / Habr

Микросхемы — наиболее приближены к тому, чтобы называться «черным ящиком» — они и вправду черные, и внутренности их — для многих остаются загадкой.

Эту завесу тайны мы сегодня и приподнимем, и поможет нам в этом — серная и азотная кислота.

Внимание! Любые операции с концентрированными (а тем более кипящими) кислотами крайне опасны, и работать с ними можно только используя соответствующие средства защиты (перчатки, очки, фартук, вытяжка). Помните, у нас всего 2 глаза, и каждому хватит одной капли: потому все что тут написано — повторять не стоит.

Берем интересующие нас микросхемы, добавляем концентрированной серной кислоты. Довести до кипения (~300 градусов), не помешивать 🙂 На дне насыпана сода — чтобы нейтрализовать пролитую кислоту и её пары.

Через 30-40 минут от пластика остается углерод:

Достаем и выбираем, что пойдет еще на одну живительную кислотную ванну, а что уже готово:

Если куски углерода намертво прилипли к кристаллу, их можно удалить кипящей концентрированной азотной кислотой ( но температура тут уже намного ниже, ~110-120C). Разбавленная кислота съест металлизацию, потому нужна именно концентрированная:

Картинки кликабельны (5-25Мб JPEG-и). Некоторые фотографии кто-то из вас мог уже видеть у меня.
Цвета традиционно «усилены» до максимума — в реальности буйство красок намного меньше.

PL2303HX — конвертор USB<>RS232, такие используются во всяких Arduino и иже с ними:

LM1117 — линейный регулятор питания:

74HC595 — 8-и битный сдвиговой регистр:

NXP 74AHC00
74AHC00 — 4 NAND (2И-НЕ) элемента. Глядя на гигантский размер кристалла (944×854 µm) — становится очевидно что и «старые» микронные технологии до сих пор используются. Интересно обилие «резервных» via для увеличения выхода годных.

Micron MT4C1024 — микросхема динамической памяти, 1 Мебибит (220 бит). Использовалась во времена 286 и 386. Размер кристалла — 8662×3969µm.

AMD Palce16V8h
Микросхемы GAL(Generic array logic) — предшественники FPGA и CPLD.
AMD Palce16V8h это 32×64 массив элементов AND.
Размер кристалла — 2434×2079µm, технология 1µm.

ATtiny13A — один из самых мелких микроконтроллеров Atmel: 1кб флеш-памяти и 32 байта SRAM. Размер кристалла — 1620×1640 µm. Технологические нормы — 500nm.

ATmega8 — один из наиболее популярных 8-и битных микроконтроллеров.
Размер кристалла — 2855×2795µm, технологические нормы 500nm.

КР580ИК80А (позже переименованный в КР580ВМ80А) — один из наиболее массовых советских процессоров.

Оказалось, что вопреки распространенному убеждению, он не является послойной копией Intel 8080/8080A (некоторые блоки похожи, но разводка и расположение контактных площадок существенно отличается).

Самые тонкие линии — 6µm.

STM32F100C4T6B — самый маленький микроконтроллер на ядре ARM Cortex-M3 производства STMicroelectronics. Размер кристалла — 2854×3123µm.

Altera EPM7032 — CPLD повидавшая многое, и одна из немногих работавших на 5В питании. Размер кристалла — 3446×2252µm, технологические нормы 1µm.

Черный ящик теперь открыт 🙂
PS. Если у вас есть микросхемы имеющие историческое значение (например Т34ВМ1, советский 286, зарубежные старые и уникальные для своего времени чипы), присылайте — посмотрим что у них внутри.

Фотографии распространяются под лицензией Creative Commons Attribution 3.0 Unported.

Цифровые микросхемы. Типы логики, корпуса

РадиоКот >Обучалка >Цифровая техника >Основы цифровой техники >

Цифровые микросхемы. Типы логики, корпуса

Ну сначала скажем так: микросхемы делятся на два больших вида: аналоговые и цифровые. Аналоговые микросхемы работают с аналоговым сигналом, а цифровые, соответственно – с цифровым. Мы будем говорить именно о цифровых микросхемах.

Точнее даже, мы будем говорить не о микросхемах, а об элементах цифровой техники, которые могут быть «спрятаны» внутри микросхемы.

Что это за элементы?

Некоторые названия вы слышали, некоторые, может быть – нет. Но поверьте, эти названия можно произносить вслух в любом культурном обществе – это абсолютно приличные слова. Итак, примерный список того, что мы будем изучать:

  • Триггеры
  • Счетчики
  • Шифраторы
  • Дешифраторы
  • Мультиплексоры
  • Компараторы
  • ОЗУ
  • ПЗУ

Все цифровые микросхемы работают с цифровыми сигналами. Что это такое?

Цифровые сигналы – это сигналы, имеющие два стабильных уровня – уровень логического нуля и уровень логической единицы. У микросхем, выполненных по различным технологиям, логические уровни могут отличаться друг от друга.

В настоящее время наиболее широко распространены две технологии: ТТЛ и КМОП.

ТТЛ – Транзисторно-Транзисторная Логика;
КМОП – Комплиментарный Металл-Оксид-Полупроводник.

У ТТЛ уровень нуля равен 0,4 В, уровень единицы – 2,4 В.
У логики КМОП, уровень нуля очень близок к нулю вольт, уровень единицы – примерно равен напряжению питания.

По-всякому, единица – когда напряжение высокое, ноль – когда низкое.

НО! Нулевое напряжение на выходе микросхемы не означает, что вывод «болтается в воздухе». На самом деле, он просто подключен к общему проводу. Поэтому нельзя соединять непосредственно несколько логических выводов: если на них будут различные уровни – произойдет КЗ.

Кроме различий в уровнях сигнала, типы логики различаются также по энергопотреблению, по скорости (предельной частоте), нагрузочной способности, и т.д.

Тип логики можно узнать по названию микросхемы. Точнее – по первым буквам названия, которые указывают, к какой серии принадлежит микросхема. Внутри любой серии могут быть микросхемы, произведенные только по какой-то одной технологии. Чтобы вам было легче ориентироваться — вот небольшая сводная таблица:

  ТТЛ ТТЛШ КМОП Бастродейств. КМОП ЭСЛ
Расшифровка названия Транзисторно-Транзисторная Логика ТТЛ с диодом Шоттки Комплиментарный Металл-Оксид Полупроводник   Эмиттерно-Согласованная Логика
Основные серии отеч. микросхем К155
К131
К555
К531
КР1533  
К561
К176
КР1554
КР1564
К500
КР1500
Серии буржуйских микросхем 74 74LS
74ALS
CD40
H 4000
74AC
74 HC
MC10
F100  
Задержка распространения, нС 10…30 4…20 15…50 3,5..5 0,5…2
Макс. частота, МГц 15 50..70 1…5 50…150 300…500
Напряжение питания, В 5 ±0,5 5 ±0,5 3…15 2…6 -5,2 ±0,5
Потребляемый ток (без нагрузки), мА 20 4…40 0,002…0,1 0,002…0,1 0,4
Уровень лог.0, В 0,4 0,5 < 0,1 < 0,1 -1,65
Уровень лог. 1, В 2,4 2,7 ~ U пит ~ U пит -0,96
Макс. выходной ток, мА 16 20 0,5 75 40

 

Наиболее распространены на сегодняшний день следующие серии (и их импортные аналоги):

  • ТТЛШ – К555, К1533
  • КМОП – КР561, КР1554, КР1564
  • ЭСЛ – К1500

Цифровые схемы рекомендуется строить, используя микросхемы только одного типа логики. Это связано именно с различиями в логических уровнях цифровых сигналов.

Тип логики выбирают, в основном, исходя из следующих соображений:

— скорость (рабочая частота)
— энергопотребление
— стоимость

Но бывают такие ситуации, что одним типом никак не обойтись. Например, один блок должен иметь низкое энергопотребление, а другой – высокую скорость. Низким потреблением обладают микросхемы технологии КМОП. Высокая скорость – у ЭСЛ.

В этом случае понадобятся ставить преобразователи уровней.

Правда, некоторые типы нормально стыкуются и без преобразователей. Например, сигнал с выхода КМОП-микросхемы можно подать на вход микросхемы ТТЛ (при учете, что их напряжения питания одинаковы). Однако, в обратную сторону, т.е., от ТТЛ к КМОП пускать сигнал не рекомендуется.

Микросхемы выпускаются в различных корпусах. Наиболее распространены следующие виды корпусов:


DIP
(Dual Inline Package )

Обычный «тараканчик». Ножки просовываем в дырки на плате – и запаиваем.

Ножек в корпусе может быть 8, 14, 16, 20, 24, 28, 32, 40, 48 или 56.

Расстояние между выводами (шаг) – 2,5 мм (отечественный стандарт) или 2,54 мм (у буржуев).

Ширина выводов около 0,5 мм

Нумерация выводов – на рисунке (вид сверху). Чтобы определить нахождение первой ножки, нужно найти на корпусе «ключик».



SOIC
(Small Outline Integral Circuit)

Планарная микросхема – то есть ножки припаиваются с той же стороны платы, где находится корпус. При этом, микросхема лежит брюхом на плате.

Количество ножек и их нумерация – такие же как у DIP .

Шаг выводов – 1,25 мм (отечественный) или 1,27 мм (буржуазный).

Ширина выводов – 0,33…0,51



PLCC
(Plastic J-leaded Chip Carrier)

Квадратный (реже — прямоугольный) корпус. Ножки расположены по всем четырем сторонам, и имеют J -образную форму (концы ножек загнуты под брюшко).

Микросхемы либо запаиваются непосредственно на плату (планарно), либо вставляются в панельку. Последнее – предпочтительней.

Количество ножек – 20, 28, 32, 44, 52, 68, 84.

Шаг ножек – 1,27 мм

Ширина выводов – 0,66…0,82

Нумерация выводов – первая ножка возле ключа, увеличение номера против часовой стрелки:



TQFP
(Thin Quad Flat Package)

Нечто среднее между SOIC и PLCC .

Квадратный корпус толщиной около 1мм, выводы расположены по всем сторонам.

Количество ножек – от 32 до 144.

Шаг – 0,8 мм

Ширина вывода – 0,3…0,45 мм

Нумерация – от скошенного угла (верхний левый) против часовой стрелки.


Вот так, в общих чертах, обстоят дела с корпусами. Надеюсь теперь вам станет немножко легче ориентироваться в бесчисленном множестве современных микросхем, и вас не будет вгонять в ступор фраза продавца типа: «эта микросхема есть только в корпусе пэ эл си си»…

<<—Вспомним пройденное—-Поехали дальше—>>


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Простые электронные устройства на КМОП-микросхемах

Как уже отмечалось ранее, существуют десятки и сотни самых разнообразных цифровых микросхем. Живописному описанию каждой их них можно было бы посвятить немало страниц.

Однако в целях экономии бумаги и для демонстрации неограниченных возможностей применения всего одной микросхемы из множества других ниже будут рассмотрены простейшие устройства, использующие только одну микросхему — К561ЛЕ5.

Сенсорный пульт управления

Сенсорный пульт управления, позволяющий включать/выключать нагрузку, разработан И.А. Нечаевым (рис. 1) [Р 1/85-49]. Устройство содержит генератор, вырабатывающий импульсы частотой 300…500 Гц.

Их скважность (отношение длительности импульса к паузе) составляет 1:40 и определяется отношением сопротивлений R1 и R2. Если к сенсорной пластинке Е1 приложить палец, начнет заряжаться конденсатор С2.

Скорость и время заряда этого конденсатора зависит от сопротивления между контактами. В соответствии с заряд-но-разрядными процессами будет изменяться величина управляющего сигнала, проходящего через схему управления.

Схема сенсорного пульта управления

Рис. 1. Схема сенсорного пульта управления.

Изменяя силу и время прижатия пальцев к сенсорным площадкам Е1 и Е2, можно управлять уровнем выходных сигналов, интенсивностью свечения светодиодов HL1 и HL2.

Для настройки схемы при использовании сенсорных площадок различной конфигурации и площади, возможно, придется подобрать емкости конденсаторов С2 и СЗ.

Цветорегулятор

Несложный цветорегулятор можно собрать используя генератор импульсов управляемой скважности (рис. 2). Изменяя соотношение пауза/импульс с помощью потенциометра R2 можно управлять средней силой тока, протекающего через светодиоды HL1 и HL2.

Схема цветорегулятора

Рис. 2. Схема цветорегулятора.

Если эти светодиоды отличаются по цвету свечения, объединив их под общим светособирающим экраном, можно добиться плавного изменения цвета суммарного свечения. В качестве нагрузки можно включить лампы накаливания, получив таким образом регулятор света. Для этого придется выполнить выходные каскады на более мощных транзисторах.

Схема сенсорного выключателя

На рис. 3 показана схема сенсорного выключателя конструкции И.А. Нечаева [Р 4/89-62]. Прикосновение к площадкам Е1 и Е2 позволяет включать или выключать ток в нагрузке (светодиоды HL1 и HL2).

Схема сенсорного выключателя

Рис. 3. Схема сенсорного выключателя.

Работает сенсорный выключатель следующим образом: в момент включения питания конденсаторы С1 и С2 разряжены, на входах соответствующих логических элементов устанавливаются логический нуль (выводы 1, 2 микросхемы DD1) и логическая единица (выводы 3, 5, 6 микросхемы DD1).

Соответственно, на выходе второго логического элемента установится логический нуль, а на выходе третьего — логическая единица, четвертого — снова нуль. Следовательно, один из элементов нагрузки — светодиод — будет включен, другой — выключен.

Резистор R3 создает цепь положительной обратной связи, обеспечивающей устойчивое состояние сенсорного выключателя. Для того чтобы переключить нагрузку, достаточно коснуться пальцем до сенсорных площадок Е1 и Е2.

С конденсатора С2 уровень логической единицы окажется поданным через сопротивление пальца и резистор R1 на вход первого логического элемента.

Поскольку на входе первого элемента устанавливается значение логической единицы, все остальные логические элементы одновременно изменят свое состояние. Выходные каскады переключатся.

На конденсаторе С1 установится значение логической единицы, на конденсаторе С2 — логического нуля. Для повторного переключения элементов схемы необходимо снова прикоснуться к сенсорным площадкам.

Это прикосновение приведет к очередной перезарядке конденсаторов С1 и С2 и переключению схемы в другое устойчивое состояние.

Сенсорный выключатель устойчиво работает в диапазоне питающих напряжений от 6 до 12 6. Взамен светодиодных индикаторов или параллельно им может быть включена и иная нагрузка, например, обмотка реле, управляющего работой бытовой техники, генератор звуковых или световых сигналов и т.п.

Модель электронного светофора

Модель электронного светофора (рис. 4) позволяет поочередно переключать разноцветные светодиоды, имитируя работу настоящего светофора [Рл 10/98-15].

Времязадающая цепь генератора (R2, С2) определяет частоту переключения зеленого и красного светодиодов, а цепь R1, С1 определяет время свечения желтого светодиода. Продолжительность свечения зеленого и красного светодиодов составляет около 10 сек и определяется постоянной времени R2C2, где сопротивление выражено в МОм, а емкость — в мкФ.

Схема светофора

Рис. 4. Схема электронного «светофора».

Светофон

Светофон (рис. 5) представляет собой электронную игрушку — звуковой генератор [Р 1/90-60]. Частота генерации определяется уровнем освещенности чувствительного к свету (hv) элемента R1 (фотосопротивления, фотодиода) при приближении к нему руки. Для того чтобы звучание происходило по желанию «музыканта», включение звука происходит при отпускании пальца от сенсорных площадок Е1 и Е2.

Схема светофона

Рис. 5. Схема светофона.

При использовании фоточувствительных приборов различного типа вероятно потребуется подбор емкости конденсатора С1, а также включение параллельно (или последовательно) фоточувствительному элементу (фотосопротивлению, фотодиоду) резисторов, задающих диапазон изменения генерируемой звуковой частоты.

Отметим попутно, что при самостоятельной доработке устройства в качестве управляющего элемента (рис. 5) можно использовать термосопротивление, имеющее малую тепловую инерцию, например, бусинкового типа.

Устройство, полученное при этом, можно наименовать термофоном или эолофоном (от греческого aiolos — ветер и phone — голос, звук) — оно будет изменять частоту звука при обдувании терморезистора.

Электромузыкальный прибор, управляемый наэлектризованным предметом (электронофон), можно получить, включив полевой транзистор вместо резистора R1.

Терменвокс

Идея терменвокса была предложена в эпоху раннего «средневековья» радиоэлектроники — на рубеже 20-30-х годов XX века изобретателем и музыкантом Львом Терменом.

В основу действия этого электромузыкального инструмента заложен принцип сопоставления (вычитания) частот двух генераторов.

Один из генераторов является эталонным, второй — управляется приближением (удалением) ладони руки. Чем ближе ладонь, тем заметнее уход частоты второго генератора, тем выше звук на выходе устройства.

Схема простого самодельного терменвокса

Рис. 6. Схема простого самодельного терменвокса.

Модель терменвокса, одного из самых первых электромузыкальных инструментов, может быть собрана по схеме на рис. 6. Это устройство является упрощенной модификацией схемы Э. Апрелева [М 6/92-28].

Сигналы двух генераторов вычитаются в специальном смесителе сигналов. Разностная частота поступает на звукоизлучатель или усилитель низкой частоты.

Исходная частота работы генераторов близка к 90 кГц. Антенной устройства является медный или алюминиевый прут диаметром 2…4 мм длиной 25…40 мм.

Разумеется, представленная на рис. 6 схема формирования звука заметно упрощена. В частности, для «реального» инструмента обязательно необходима регулировка громкости звучания инструмента. Для этого обычно используют аналогичный второй канал.

Изображенная на рис. 6 наиболее упрощенная модель терменвокса построена на основе двух генераторов, выполненных на микросхеме.

Начальная частота генерации обоих генераторов одинакова и устанавливается конденсатором СЗ и потенциометром R1. Выходные сигналы с генераторов через диоды VD1 и VD2 поступают на вход усилителя низкой частоты (транзистор VT1).

При приближении руки к антенне WA1 изменяется частота работы верхнего по схеме генератора, что вызывает появление звука изменяющейся тональности в телефонном капсюле.

Оригинальный металлоискатель, реагирующий на появление металлического (токопроводящего) предмета в поле антенны устройства также может быть собран по схеме на рис. 6.

В сочетании с обычным металлоискателем это позволит более уверенно распознавать различные предметы (магнитные, диамагнитные, токопроводящие и токонепроводящие), попадающие в поле действия поисковой катушки или электрода.

Электромузыкальный инструмент

На микросхеме DD1 К561ЛЕ5 (рис. 7) может быть собран электромузыкальный инструмент [Рл 9/97-28]. Генератор импульсов на трех инверторах микросхемы DD1 управляется ключами S1 — Sn.

Генератор прямоугольных импульсов будет работать на частоте, определяемой подключаемыми к общей шине резисторами R1 — Rn (десятки, сотни кОм).

Схема электромузыкального инструмента на микросхеме

Рис. 7. Схема электромузыкального инструмента на микросхеме.

Ключи-клавиши S1 — Sn и ключ S2 должны замыкаться единовременно (зависимо). Как упростить коммутацию, исключив ключ SA2, следует подумать самостоятельно. Сигнал звуковой частоты через усилительный каскад (транзистор VT1) поступает на телефонный капсюль BF1 или внешний усилитель.

Индикатор электрического поля

Индикатор электрического поля или простейшего типа может быть собран по схемам, представленным на рис. 8 и 11 [Рл 9/98-16].

Входы неиспользуемых инверторов /ШОГ7-микросхем необходимо соединить с общим проводом или шиной питания (рис. 8). При приближении индикатора к сетевому проводу в первой схеме вырабатываются звуковые сигналы, воспроизводимые пьезокерамическим излучателем, во второй схеме устройство реагирует на переменное электрическое поле звуковыми сигналами.

Схема искателя электропроводки

Рис. 8. Схема искателя электропроводки.

Схема индикатора электрического поля

Рис. 11. Схема индикатора электрического поля.

Фотореле, термореле

Фото- или термореле может быть выполнено по схеме, приведенной в книге Л.Д. Пономарева и А.Н. Евсеева (рис. 9). Устройство содержит регулируемый резистивный делитель напряжения, состоящий из резистора-датчика R1 и потенциометра R2.

К средней точке этого делителя подключен вход триггера Шмитта, составленный из двух логических элементов КМОП-млк-росхемы. К выходу триггера подсоединены эмиттерный повторитель и тиристорный коммутатор постоянного тока. Вместо тиристора может быть использован его транзисторный аналог.

Схема фотореле, термореле

Рис. 9. Схема фотореле, термореле.

При изменении сопротивления датчика триггер Шмитта переключается из одного устойчивого состояния в другое.

Соответственно, выходной сигнал через согласующий эмиттер-ный повторитель подается на управляющий электрод тиристора VS1. Происходит включение тиристора, срабатывает реле К1 или иная нагрузка. Для отключения нагрузки необходимо «сбросить» состояние тиристора, т.е. кратковременно отключить питание.

 

Такая схема может быть использована для контроля технологических и иных процессов, предупреждения критических и аварийных ситуаций, оповещения персонала о нештатном режиме работы оборудования и т.д.

Для того чтобы устройство самостоятельно включалось и отключалось, вместо тиристора следует установить кремниевый транзистор, рассчитанный на ток нагрузки.

Индикатор перегорания предохранителя

Индикатор перегорания предохранителя Л. Тесленко (рис. 10) содержит генератор импульсов на микросхеме и светодиодный индикатор [Р 11/85-44].

Схема индикатора перегорания предохранителя

Рис. 10. Схема индикатора перегорания предохранителя.

Когда предохранитель цел, на вход инвертора (вывод 8 микросхемы DD1) подается напряжение высокого уровня, запрещающее работу генератора.

Стоит перегореть предохранителю, вывод 8 через сопротивление нагрузки оказывается присоединенным к общей шине. Генератор начнет работать, при этом светодиод мигает с частотой около 5 Гц.

Для индикации перегорания предохранителя при «оборванной» нагрузке параллельно сопротивлению нагрузки желательно включить резистор величиной около 1 МОм.

Простой металлоискатель

Металлоискатель на микросхеме DD1 K561ЛE5, выполненный по традиционной схеме сравнения частот опорного и поискового генераторов [Р 8/89-65], показан на рис. 12.

Схема металлоискателя

Рис. 12. Схема металлоискателя.

Частота опорного генератора определяется емкостью конденсатора С1 и суммарным сопротивлением резисторов R1 и R2.

Частота поискового генератора зависит от параметров LC-контура поисковой катушки (L1, С2). При приближении поисковой катушки к металлическому предмету ее индуктивность меняется, изменяя частоту генерации поискового генератора.

Сигналы с обоих генераторов через развязывающие конденсаторы С4 и С5 поступают на диодный детектор, выполненный по схеме удвоения напряжения.

Нагрузкой детектора является высокоомный телефонный капсюль BF1, и в нем выделяется сигнал разностной частоты. При использовании низкоомного телефонного капсюля может потребоваться дополнительный каскад усиления. Конденсатор С6 шунтирует на общий провод высокочастотные составляющие смешиваемых сигналов.

Поисковая катушка размещена внутри алюминиевого или медного незамкнутого кольца диаметром 200 мм. Диаметр трубки — 8 мм. Для намотки использован провод, например, ПЭЛШО диаметром 0,5 мм.

Количество витков определяется по принципу «сколько войдет». Выводы катушки присоединяют к схеме, а саму трубку соединяют с общей шиной.

Налаживание металлоискателя заключается в установке частоты опорного генератора до появления в телефонном капсюле звуковых сигналов низкой частоты. При этим, возможно, придется подобрать емкость конденсатора С1 или С2.

Устройство для рефлексотерапии

Схема прибора — электронного устройства для рефлексотерапии, разработанного И. Скулкиным — показана на рис. 13 [Рл 2/97-26]. Узел поиска биологически активных точек (БАТ) содержит усилитель на составном транзисторе VT1 — VT3 и генератор импульсов на микросхеме DD1.

Схема прибора для рефлексотерапии

Рис. 13. Схема прибора для рефлексотерапии.

Поисковый (активный) электрод (А) представляет собой закругленную иглу диаметром 1 мм. Пассивный электрод (П) состоит из отрезка телескопической антенны.

При поиске БАТ на теле человека этот электрод зажимают в руке. Когда поисковый электрод попадает на БАТ, сопротивление участка кожи резко уменьшается, а устройство реагирует на это включением светодиода.

Полярность напряжения, прикладываемого к биологически активной точке, можно изменять переключателем SA1, а переключатель SA2 переводит устройство из режима поиска БАТ в режим воздействия на них. Частоту и ток воздействия задают потенциометры R2 и R4, соответственно.

Для проверки готовности прибора к работе следует в режиме «Поиск» (SA2) установить максимальный ток воздействия и замкнуть электроды. При этом должен загореться светодиод HL1.

Электронный телеграфный ключ

Электронный телеграфный ключ на одной микросхеме K561J1E5 (рис. 14) выполнен по традиционной для таких ключей схеме [Рл KB и УКВ 1/96-23]. Релаксационный генератор собран на логических элементах с разными RC-цепями, ответственными за формирование посылок тире и точек.

Схема электронного телеграфного ключа

Рис. 14. Схема электронного телеграфного ключа.

При нажатии на телеграфный ключ (замыкании зарядной цепи) заряжается группа конденсаторов С1 — СЗ (тире) или С2, СЗ (точка). Когда напряжение на входе логического элемента DD1.1 превысит определенный пороговый уровень, произойдет его переключение, и на выходе установится значение логического нуля.

Процесс заряда конденсаторов прервется, и они начнут разряжаться через сопротивления R2 и R3. При снижении напряжения на конденсаторах ниже определенного значения первый логический элемент вновь переключится, и процесс зарядки/разрядки конденсаторов повторится.

Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока замкнута контактная группа телеграфного манипулятора. Длительность точек и тире определяется постоянными времени зарядных и разрядных цепей (RC). Конденсаторы С1 — СЗ должны иметь малые токи утечки.

Для звуковой индикации генерируемых телеграфных сигналов предназначен генератор, выполненный на третьем и четвертом элементах микросхемы.

Генератор нагружен на пье-зокерамический излучатель типа ЗП-19. При использовании индуктивного излучателя (телефонного капсюля) последовательно с ним необходимо включить разделительный конденсатор емкостью более 0,1 мкФ.

Одновременно со звуковой, в схему введена световая индикация на светодиоде НИ (АЛ307), что позволяет визуально контролировать наличие телеграфных посылок. Для коммутации цепей передающего устройства использован буферный каскад на транзисторе VT1 (КТ315), нагруженный на реле.

Как и для других простейших телеграфных ключей, использующих подобный способ формирования точек и тире, данной конструкции присущи те же недостатки: необходимость подстройки соотношения продолжительности точек/тире сопротивлением R1 при изменении скорости передачи.

Механическая часть манипулятора может быть изготовлена из отрезка ножовочного полотна с примыкающими к нему контактными группами. В качестве таких контактов можно воспользоваться контактами разобранного крупногабаритного реле.

Многоголосый имитатор звуков

«Многоголосый» имитатор звуков, описанный М. Холодовым (рис. 15), содержит два последовательно включенных и управляемых генератора [Р 7/87-34]. Один из них работает на частоте 1…3 Гц, второй вырабатывает колебания частотой 0,2…2 кГц.

Если в цепь управления (клеммы XS1 и XS2) подключить рези-стивно-емкостной датчик, то на выходе устройства можно получить различные звуковые эффекты, разнообразие проявления которых ограничено только фантазией экспериментатора.

Если ко входу имитатора подключить переменное сопротивление 100 кОм и вращать его ручку, на выходе устройства звук будет напоминать трели соловья, затем щебетание воробья, кряканье утки, кваканье лягушки…

Схема многоголосого имитатора звуков

Рис. 15. Схема многоголосого имитатора звуков.

Устройство собрано на микросхеме К561ЛА7 (элементы И-НЕ). Имитатор при желании можно выполнить и на элементах ИЛИ-НЕ (К561ЛЕ5). Для этого потребуется самостоятельная переработка схемы.


Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.

Ответы@Mail.Ru: Как работают микросхемы?

Странно, а причём здесь разделение по гендерному признаку? Те, кто ЗАНИМАЕТСЯ разработкой и изготовлением электроники (а там девушек между прочим больше — потому что они в среднем аккуратнее 🙂 — знают. А микросхемы ведь разные и принципы действия разные. Но в основе всегда — <a rel=»nofollow» href=»http://www.pcwork.ru/kak_rabotayut_poluprovodnikovyie_priboryi_diodyi_i_tranzistoryi.htm» target=»_blank» >транзистор</a>, биполярный или полевой. Просто в микросхеме их МНОГО — раз транзистор — это область в кристалле полупроводника, то ничто (кроме тонкостей технологии) не мещает в одном кристалле выращивать много транзисторов….

Тебе и не понять. Природное блондинко?

Тихо они работают, совсем тихо

Они разные и работают по-разному.

Надеюсь что известно, как работает маленький транзистор? Так вот в одной микросхеме таких транзисторов от сотни до нескольких сот миллионов и выше. И вот эти малюпахонькие с узорами миллионы транзисторов составляют какое нибудь устройство что в часах, что в сотовом телефоне, что в компьютере. Разумеется, везде устройства микросхем разные: в часах попроще, в компьютерах посложнее.

В большинстве случаев работают хорошо. Изредка, в самый неподходящий момент, работают неустойчиво. Вот тогда бы Вы послушали речь ремонтника, как они работают!… да и про их родителей типа матери японца и типа их западных соседей

Прапорщик: на бронетранспортере установлена рация. Боец: а рация работает на транзисторах или микросхемах? Повторяю, рация работает на бронетранспортере!

Находящиеся в микросхемах структуры отличаются от прочих только размерами. Существуют типовые схемы включения радиоэлементов, таких как транзистор, диод. И «детали» , обеспечивающие режим работы этих радиоэлементов, такие как резистор, конденсатор, индуктивность. Вот эти элементарные «кирпичики » и входят в состав микросхем. Все эти радиоэлементы располагаются в объеме монокристалла кремния (чаще всего) . Для наглядности предлагаю вам разломать допотопную гибридную микросхему. При аккуратном извлечении из корпуса её платы вам откроется изумительной красоты внутренности этого устройства. Этакий «лабиринт» из золотых перемычек-проводников и контактных площадок. Современные микросхемы ломать не советую, разглядеть в них не вооруженным взглядом ничего не удастся.

Если уж так пугают мелкие размеры и количество элементов в ней в несколько миллионов штук, то можете поискать ещё советские гибридные мелкосхемы, они кажется назывались Логика. Так они просто залиты чем-то вроде эпоксидки которую можно соскрести. <img src=»//otvet.imgsmail.ru/download/u_6fc40118138fcfff98003d102d5a1c57_800.jpg» alt=»» data-lsrc=»//otvet.imgsmail.ru/download/u_6fc40118138fcfff98003d102d5a1c57_120x120.jpg» data-big=»1″>

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.