Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как противостоять манипуляциям мужчин? Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника







МИКРОСХЕМЫ СЕРИИ К176





 

Все микросхемы серии независимо от назначения и сложности характе­ризуются электрическими параметрами, которые имеют следующие значе­ния [4,5]:

 

Напряжение источника питания, В..... 9±5%

Выходное напряжение логического О, В . . . . <0,3

Выходное напряжение логической 1, В . . . . >8,2

Статическая помехоустойчивость, В..... 0,9

Входной ток логического 0, мкА...... — 0,1

Входной ток логической 1, мкА...... <0,1

Коэффициент разветвления по выходу (статический) 100

Максимальный выходной ток в состояниях 0 и 1, мА 1

Наименьшее сопротивление нагрузки, яри которой сохраняется уровень логической 1 на выходе, кОм 150

Диапазон допустимых значений входного напряже­ния, iB............. — 0,2-+ Uи.п

Среднее время задержки распространения сигнала через логический элемент, нc...... 250

Наибольшая частота переключения триггера, МГц . 1

Потребляемая мощность одним логическим элемен­том в статическом режиме, мкВт..... <0,25

Конструктивно микросхемы оформлены в пластмассовые корпуса с 14 или 16 выводами.

 

Логические микросхемы выполняют операции И, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ. Каждая микросхема состоит из нескольких логических элементов, которые объ­единены по цепям питания, но функционально автономны, т. е. могут использо­ваться независимо один от другого. Элемент, выполняющий логическую операцию НЕ, т. е. инвертор, представляет собой ключ (см. рис. 4). При входном сигнале 1 на его выходе устанавливается уровень 0, а при входном сигнале 0 выходной сигнал имеет уровень 1.

Примером микросхемы с логическими элементами И-НЕ может служить К176ЛА7, содержащая четыре таких элемента с двумя входами каждый (рис. 5,а). Принципиальная схема логического элемента И-НЕ (рис. 5,6) со­стоит из двух КМДП-ключей, нижние транзисторы VT1, VT2 которых соединены последовательно, а верхние VT3, VT4 параллельно. Диоды VD1, VD2 пре­дохраняют входы от воздействия больших отрицательных напряжений. Если хотя бы на одном из входов Х1 или х2 присутствует сигнал с уровнем 0, то один из нижних транзисторов закрыт, а один из верхних открыт. Поэтому на выходе элемента независимо от значения сигнала на другом входе устанавливается на­пряжение высокого уровня, т. е. сигнал 1. Только при наличии 1 на обоих вхо­дах, когда нижние транзисторы открыты, а верхние закрыты, на выходе уста­навливается сигнал 0. Таким образом, логический элемент реализует функцию И-НЕ: y — XiXi.


Рис. 5. Микросхема К176ЛА7:

а — принципиальная схема; б — логиче­ский элемент И-НЕ

Рис. 6. Микросхема К176ЛЕ5:

а — принципиальная схема; б — логиче­ский элемент ИЛИ-НЕ


 

Примером микросхемы, содержащей логические элементы ИЛИ-НЕ, может служить К176ЛЕ5 (рис. 6,а). Она содержит четыре таких элемента с двумя входами каждый. Принципиальная схема логического элемента ИЛИ-НЕ (рис. 6,6) состоит из двух КМПД-ключей, нижние транзисторы которых сое­динены параллельно, а верхние последовательно. При поступлении „ сигнала 1 хотя бы на один из входов, например Xi, нижний транзистор VT1 откроется, а верхний VT3 закроется и независимо от сигнала на втором входе на выходе элемента установится уровень логического 0. Только при сигнале 0 на обоих входах, когда нижние транзисторы закрыты, а верхние открыты, на выходе ус­тановится уровень 1. Таким образом, логический элемент реализует функцию ИЛИ-НЕ: y=Xi+x2.

Сопоставлением режимов работы рассмотренных логических элементов не­трудно убедиться в том, что для их блокирования необходимо на один из вхо­дов подать сигнал 0 для элемента И-НЕ и сигнал 1 для элемента ИЛИ-НЕ. В этом случае элементы устанавливаются в состояния соответственно 1 и 0 не­зависимо от значения сигналов на других входах. Потребляемая логическими микросхемами мощность в статическом режиме составляет 1 — 2 мкВт.

В составе серии есть также логические микросхемы, содержащие элементы с тремя, четырьмя и девятью входами, универсальный элемент, который можно использовать, в частности, как усилитель мощности с током нагрузки до 2 мА.

Рис. 7. Микросхема КП6ТМ2:

а — принципиальная схема, б — временные диаграммы D-триггера, в — временные диаграм­мы T-триггера

 

Триггеры являются основными элементами регистров и счетчиков. Серия со­держит JK-триггер К176ТВ1 и D-триггеры в двух вариантах исполнения: с одним установочным входом R (установка 0) КД76ТМ1 и с двумя установочны­ми входами S (установка 1) и R (установка 0) К176ТМ2. Каждая из указан­ных микросхем содержит по два одинаковых триггера, связанных по цепям питания, но функционально самостоятельных.

Все триггеры построены по двухступенчатой структурной схеме и поэтому могут быть преобразованы в триггер со счетным входом (T-триггер) [6]. Для построения регистра или счетчика-делителя можно использовать любой из триг­геров. Однако в ряде случаев, в частности при реализации регистров и счетчи­ков с последовательным переносом, отдается предпочтение D-трштерам, тре­бующим меньшего числа соединений в схемах. Из двух микросхем с ГЛтриггера-ми более универсальной в отношении установки начального состояния являет­ся микросхема К176ТМ2, содержащая два D-триггера с входами установки 0 и 1 (рис. 7,а). Рассмотрим основные режимы работы этого триггера.

Триггер имеет информационный вход D, вход С для тактовых сигналов, входы S, R для установки триггера соответственно в единичное и нулевое на­чальные состояния и два выхода — прямой Q и инверсный Q. Состояние триг­гера определяется по уровню напряжения на прямом выходе Q. Высокому уровню напряжения соответствует единичное состояние триггера, обычно обо­значаемое как Q = l. Низкому уровню напряжения на выходе Q соответствует нулево» состояние триггера Q=0. Сигнал на инверсном выходе имеет значение, обратное значению сигнала на прямом выходе.

Для установки триггера в начальное единичное состояние необходимо на вход S подать сигнал 1 и затем после установки снять его. Аналогично для ус­тановки триггера в нулевое начальное состояние сигнал 1 подается на вход R. При работе триггера на установочных входах должен быть обеспечен нулевой потенциал. Сигнал установки должен быть снят в момент изменения тактового сигнала с высокого уровня на низкий (рис. 7,6). Он может быть снят и при нулевом уровне сигнала на входе С, но в таком случае необходимо обеспечить задержку длительностью не менее 1 мкс момента поступления на входе С сигнала 1. Эта задержка необходима для записи в триггер информации со вхо­да D. Информация записывается вначале в первую ступень триггера, затем с приходом сигнала 1 на вход С она переписывается во вторую ступень и появляется на выходах триггера.

Рис. 8. Микросхемы дешифраторов: a-К176ИД2, б-К176ИД1

 

Для наглядного представления о том, что информация на выходе триггера появляется после измене­ния тактового сигнала с 0 на 1, вход С обозначается как прямой динамический символ треугольника, направленного вершиной вовнутрь [Такое обозначение входа С триггеров серии К176 удобно и широко рас­пространено, но не соответствует характеру процессов, происходящих в триг­герах двухступенчатой структуры [6]. Вход С у таких триггеров статический, а не динамический.]. Если аналогичное воздействие на триггер оказывается при измене­нии сигнала на входе С с ) на 0, то этот вход обозначается как инверсный динамический (вершиной на­ружу) .

Для применения D-триггера в счетчиках с последовательным переносом необходимо предварительно преобразовать его в Г-триггер, соединив инверсный выход со входом D. Вход С становится счетным: при подаче на него импульсов с периодом повторения Tо на выходе триггера формируется последовательность импульсов, которые имеют длительность Tо и период повторения 2Г0. Таким образом, триггер делит частоту следования входных сигналов на два или, ина­че, считает входные импульсы по модулю 2 (рис. 7.в).

Дешифраторы в серии К.176 выпускают в нескольких вариантах, каждый из которых имеет свою область применения. Микросхема К176ИД2 (рис. 8,а) выполняет функции дешифратора четырехэлементного кода с преобразованием его в семиэлементный код для управления семисегментным индикатором. Эта микросхема имеет четыре информационных входа и семь выходов и предназна­чена для совместного применения с двоично-десятичным счетчиком.

Входы S, М, К являются управляющими. При М=К=0 сигнал на входе S определяет либо рабочий режим преобразования (S = l) либо режим хранения выходного кода (S = 0). При М=Л независимо от значения сигналов на входах S, К выходной код инвертируется. При М=0, К=1 обеспечивается гашение ин­дикатора.

Функциональным аналогом микросхемы К176ИД2 является микросхема К176ИДЗ. Отличие этого дешифратора от рассмотренного состоит в том, что он имеет высоковольтный выход и способен выдерживать напряжение до 27 В. Такой дешифратор применяется, в частности, для управления многоразрядным катодолюминисцентным индикатором в устройствах с динамической индикацией (см. рис. 2), например в настольных электронных часах «Электроника 2-06» (см. § 11).

Дешифратор К176ИД1 (рис. 8,6) относится к другому типу дешифраторов. Он имеет четыре входа и десять выходов и предназначен для дешифрования двоично-десятичного кода: каждой из десяти комбинаций входных сигналов со­ответствует сигнал 1 на одном из выходов. Такие дешифраторы применяют для управления многокатодными газоразрядными индикаторами, а также в блоке программирования сигнального устройства (см. рис. 3).

Регистры по назначению классифицируются на два вида: регистры хране­ния и регистры сдвига. На основе регистров сдвига с перекрестной ОС построе­ны многие счетчики, входящие в серию К176, в частности К176ИЕЗ, К176ИЕ4, К176ИЕ8, К176ИЕ17 и др. В составе серии К176 регистры сдвига представлены рядом микросхем: К176ИР2 содержит два функционально автономных четырех­разрядных регистра, К176ИРЗ — один четырехразрядный регистр, К176ИР10 — 18-разрядный регистр и др.

Каждый из регистров микросхемы К176ИР2, построенный по схеме рис. 9,а, имеет информационный вход D, тактовый вход С, вход установки R и четыре выхода по одному от каждого разряда. Информация в такой регистр записыва­ется последовательно во времени через вход D так, что с каждым очередным тактовым импульсом записываемая комбинация продвигается поэлементно от старшего разряда к младшему (прямой сдвиг, иначе называемый сдвиг вправо) до заполнения всех разрядов регистра. Направление сдвига указывается стрел­кой на условном обозначении регистра (рис. 9,6). Регистр может быть постро­ен так, что его заполнение производится со входа младшего разряда (сдвиг влево или обратный сдвиг). Регистры, которые допускают сдвиг в обоих на­правлениях, называются реверсивными. К реверсивным относится регистр К176ИРЗ.

Счетчики-делители, входящие в серию КГ76, построены либо на основе ре­гистра сдвига с перекрестной ОС (К176ИЕЗ, К176ИЕ4, К176ИЕ8 и др.), либо ло схеме с последовательным переносом (К176ИЕ5, К176ИЕ12, К176ИЕ18).

Счетчик на регистре сдвига с перекрестной ОС с инверсного выхода послед­него триггера на вход D первого триггера (рис. 10,а) имеет коэффициент счета 2n, где n — число триггеров в схеме регистра. Следовательно, для получения де­лителя на 10 необходим пятиразрядный регистр сдвига (рис. 10,а), а делителя на 6 — трехразрядный регистр.

Временные диаграммы (рис. 10,6) иллюстрируют особенности работы счет­чика: вначале он заполняется 1, затем, освобождаясь от них, заполняется 0. Эта особенность обусловлена характером процессов, происходящих в регистре сдви­га: с каждым тактовым импульсом сигнал переходит от одного триггера к дру­гому, продвигаясь, таким образом, от входа схемы к ее выходу. Из диаграммы нетрудно видеть, что получаемые на любом из выходов колебания характеризу­ются одинаковым периодом повторения 2я Го, где Го — период повторения вход­ных сигналов, взаимно сдвинутых во времени. Сдвиг соседних последовательнос­тей равен одному периоду То входных сигналов.

Рис. 9. Регистр сдвига:

а — Функциональная схема, б — условное обозначение

Рис. 10. Счетчик на регистре с пере­крестными связями:

а — функциональная схема, б — времен­ные диаграммы

 

Реализация схемы счетчика возможна на всех рассмотренных ранее триггерax. При использовании D-триггеров (К176ТМ1, К176ТМ2) схема их соединения должна соответствовать рис. 10,а. В случае применения JК-триггеров (К176ТВ!) входы I, К каждого последующего разряда следует соединить соответственно с прямым и инверсным выходами предыдущего разряда, а ОС обеспечить соеди­нением прямого и инверсного выходов последнего разряда соответственно со входами К и J первого разряда. Входы С, R объединяются так же, как на рис. 10,а.

По рассмотренному принципу, как уже отмечалось, построены многие мик­росхемы счетчиков-делителей серии К176. Микросхема К176ИЕ4 (рис. 11,а) состоит из двух выполненных в одном кристалле функциональныех узлов: пятираз­рядного счетчика и дешифратора его состояний с преобразованием выходного кода счетчика в семиэлементный код для управления сегментами индикатора. Выходы дешифратора для удобства обозначают теми же символами, что и сег­менты индикатора (рис. 11,6). Формируемые на этих выходах сигналы будем называть сегментными. Для возбуждения сегмента соответствующий ему сег­ментный сигнал должен иметь уровень 1.


Рис. 11. Микросхема К176ИЕ4:

а — принципиальная схема, б — соответст­вие обозначений выходов микросхемы и сегментов индикаторов

Рис. 12. Микросхема К176ИЕЗ:

а — принципиальная схема, б — временные диаграммы сигналов на выходах 2 (вывод 3) и 6 (вывод 2)


 

При необходимости с помощью управляющего сигнала на входе V (вывод 6) можно инвертировать сегментные сигналы. Для этого на вход V следует по­дать напряжение с уровнем логической 1. В обычном режиме работы микросхе­мы напряжение на этом входе равно 0. Для обеспечения управления ЖКИ, тре­бующим переменного напряжения, на вход V подается последовательность им­пульсов с частотой 64 Гц (см. § 8).

Микросхема К176ИЕ4 имеет еще два выхода, которые обозначены цифра­ми 4 и 10. Выход 4 (вывод 3) — выход четвертого разряда счетчика, который на схеме рис. 10,а обозначен Q4, а выход 10 (вывод 2) — это выход Q5 пос­леднего разряда счетчика. Изменения напряжений на этих выходах в процессе работы микросхемы приведены на рис. 10,6. Как видно, это одинаковые по форме и временным характеристикам сигналы, один из которых Q4 изменяет свой уровень с 0 на 1 после четвертого входного сигнала (именно на это ука­зывает цифра 4 на условном обозначении выхода), а другой Q5 — после пятого, так что взаимный сдвиг этих сигналов равен одному периоду повторения входных импульсов. Выход 10 используется для получения сигналов с частотой следова­ния в 10 раз меньшей, чем частота входных импульсов.

Для установки нулевого состояния счетчика необходимо на вход R подать напряжение высокого уровня, которое затем должно быть снято и при работе счетчика иметь уровень 0.

Микросхема К176ИЕЗ (рис. 12,а) по структурной схеме аналогична К176ИЕ4. Отличие состоит в том, что пятиразрядный счетчик (см. рис. 10,а) в процессе работы принимает шесть состояний из десяти возможных. Такой ре­жим счетчика обеспечен внутренними связями, исключающими четыре «лишних» состояния: после шестого входного импульса все триггеры в схеме счетчика сбрасываются в нулевое состояние. В результате на выходе 6 (вывод 2), кото­рый является выходом последнего триггера Q5, формируется импульсная по­следовательность с частотой повторения в шесть раз меньшей, чем частота входных сигналов (рис. 12,6). На выходе 2 (вывод 3), который является выхо­дом второго триггера Q2, получается последовательность импульсов с такой же, как на выходе 6, частотой повторения, но отличающихся по форме: на­пряжение на этом выходе изменяет свой уровень с 0 на 1 после второго импуль­са в каждой серии из шести импульсов на входе.

Сигналы с выходов 4 и 2 в микросхемах соответственно К176ИЕ4 и КД76ИЕЗ используются как сигналы ОС, устанавливающие счетчики единиц и десятков часов в нулевое состояние по достижению ими состояний, соответст­вующих 24 ч.

Микросхема К176ИЕ8 (рис. 13) состоит из пятиразрядного счетчика на основе рассмотренной схемы регистра (см. рис. 10,а) и дешифратора его со­стояний с десятичным выходным кодом: каждому из десяти состояний счетчика соответствует сигнал 1 на одном из выходов, обозначенных десятичными циф­рами от 0 до 9. Кроме выходов дешифратора у микросхем есть выход переноса Р (вывод 12), на котором выделяются импульсы, частота повторения которых в 10 раз меньше частоты входной последовательности сигналов.

Микросхема имеет три входа: для счетных импульсов — вход Т (вывод 14), для установки счетчика в нулевое состояние — вход R (вывод 15), для сигнала разрешения — инверсный вход V (вывод 13). Сигнал на входе V, имеющий еди­ничный уровень, переводит счетчик в режим хранения. Разрешающим является сигнал с уровнем 0.

Таким образом, рассмотренная микросхема может быть использована в ка­честве делителя на 10 с возможностью управления многокатодным газоразряд­ным индикатором, а также в качестве десятиканального распределителя им­пульсов. Широкое применение микросхем К176ИЕ8 находит в часах для реа­лизации блока программирования сигнального устройства (см. § 7). В таком качестве она использована в настольных электронных часах «Электроника 2-05» (см. § 11).


Рис. 13. Микросхема К176ИЕ8

Рис. 14. Счетчик с последовательным переносом:

а — функциональная схема, б — временные диаграммы


Счетчик с последовательным переносом строится на Г-триггерах соединени­ем прямого или инверсного выхода предыдущего триггера со счетным входом; последующего. Для реализации такого счетчика могут быть использованы как D-триггеры (К176ТМ1, К176ТМ2), так и JK-триггеры (К176ТВ1). Схема четы­рехразрядного счетчика на D-триггерах и временные диаграммы, иллюстрирую­щие ее работу, приведены на рис. 14. Для реализации этой схемы требуются две микросхемы К176ТМ1 или К176ТМ2.

Коэффициент (модуль) счета равен 2п, где n — количество триггеров в схе­ме счетчика, т. е. его разрядность. Временные диаграммы показывают, что оп­рокидывание последующего триггера происходит всякий раз, когда состояние предыдущего триггера изменяется с 1 на 0. Сигналы, снимаемые с выходов Q1, Q2, Q3, Q4, имеют период повторения соответственно 0, 0, 8Г0, 16Г0, где То — период повторения входных сигналов.

Для дешифрования состояния счетчика используются все его выходные сиг­налы одновременно. В таком случае имеет значение, в каком режиме работает счетчик: суммирования или вычитания. В суммирующем счетчике (рис. 14) с приходом на вход Т очередного импульса результат счета в форме комбина­ции выходных сигналов Q4 (старший разряд), Q3, Q2, Q1 увеличивается на единицу. Например, после комбинации 0101, соответствующей десятичной циф­ре 5, следует комбинация 0110 (цифра 6).

Рис. 15. Микросхема К176ИЕ5:








Date: 2015-05-23; view: 892; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2017 year. (0.012 sec.) - Пожаловаться на публикацию