Рассмотрим практическое использование в радиоэлектронных конструкциях микросхем серии 155. Наиболее часто в конструкциях используется микросхема К155ЛАЗ. Условное графическое изображение К155ЛАЗ приведено на рис. 20.4.а. В состав микросхемы входит четыре элемента 2И-НЕ, каждый из которых выполняет операцию логического умножения сигналов по двум входам с последующей инверсией результата на выходе. Следует отметить, что логический элемент, входящий в микросхему, может работать отдельно независимо от других, в связи с этим на принципиальных схемах элементы, составляющие микросхему, изображаются отдельно один от другого.
На принципиальных схемах этот факт отмечают в буквенно-цифровом обозначении, например, DD1.1, DD1.2, DD1.3 и DD1.4 (рис. 20.4.б).
Рис. 20.4. Условное графическое изображение интегральной микросхемы К155ЛАЗ:
а — без деления на элементы, б — с выделением входящих элементов 2И-НЕ
Принципиальная схема одного логического элемента дана на рис. 20.5.
Рис. 20.5. Принципиальная схема логического элементов 2И-НЕ, входящего в интегральную микросхему К155ЛАЗ
Как видно из представленной схемы, входящие в нее транзисторы имеют непосредственную связь. В схеме транзистор VT1 имеет два эмиттера и выполняет логическое умножение, VT2 — усиление, VT3 — усиление, a VT4 — инверсию сигнала. Необходимый режим работы транзисторов задается резисторами R1…R4. Диоды VD1…VD3 предназначены для защиты цепей от напряжения обратной полярности. В момент поступления напряжения на один или оба входа логического элемента (выводы 1 и 2), транзистор VT1 открыт. В то время, как транзистор VT2 закрыт, на базу транзистора VT4 поступает напряжение низкого логического уровня, которое закрывает этот транзистор. В то же время, транзистор VT3 открыт, так как напряжение на его базе, наоборот, соответствует уровню логической 1. В итоге на выходе (вывод 3) элемента оказывается напряжение высокого логического уровня и через нагрузку проходит ток. Если подать на оба входа элемента сигнал, соответствующий логической единицы, то транзистор VT1 закроется, a VT2 откроется. Транзисторы VT3 и VT4 переключатся в противоположные состояния, на выходе появится логический 0 и через нагрузку не будет идти ток. Основными параметрами логической микросхемы, состоящей из элементов И-НЕ, являются:
• Напряжение питания Uп.
• Потребляемая от источника питания номинальная мощность Рном.
• Пороговое напряжение Uпop переключения логического элемента из одного состояния в другое.
• Выходное напряжение Uвыx логического 0 и единицы.
• Время включения tвкл и выключения tвыкл.
• Коэффициент разветвления по выходу Краз показывающий, какую из микросхем можно подключить к выходу данного элемента.
Рассмотрим примеры практического использования цифровых микросхем в радиолюбительских конструкциях.
20.2. Практические схемы на цифровых интегральных микросхемах
Описание схемы
Несложное охранное устройство, извещающее о намерении кого-нибудь своровать ваши вещи, можно собрать всего на одной логической микросхеме (рис. 20.6).
Рис. 20.6. Принципиальная схема сторожа вещей пассажира
В устройстве используется шлейфовый датчик, при обрыве которого начинает работать генератор прямоугольных импульсов, собранный на логических элементах DD1.1 и DD1.2 микросхемы K561ЛA7. Генератор выдает импульсы с частотой 2…3 Гц (fk = 1/2R4·С2), которые коммутируют тональный генератор, выполненный на элементах DD1.3 и DD1.4. Частота импульсов тонального генератора составляет 1 кГц (ft = 1/2R6·C3). Импульсы тонального генератора поступают на пьезокерамический излучатель HA1, который преобразует их в звук. В качестве источника питания GB1 можно использовать литиевую батарею 2БЛИК-1 или 4 элемента типа 316, что приведет к увеличению габаритов устройства. В устройстве нет выключателя, так как в дежурном режиме устройство потребляет ток всего 2 мкА. В режиме тревожной сигнализации, когда шлейф оборван и звукоизлучатель издает мощный сигнал, ток составляет 0,5… 1 мА. Для увеличения мощности звука, следует подобрать сопротивление резистора R6.