Меню

561ла7 генератор схема трех инверторах

Генераторы импульсов на цифровых КМОП микросхемах.
Онлайн калькулятор расчёта элементов генераторов с симметричной формой выходного сигнала.

На сегодняшнем мероприятии, посвящённом Дню пивовара России, поговорим о радиоаппаратах с самовозбуждением, а конкретно — об устройствах, охваченных цепью положительной обратной связи и позволяющих выдавать на выходе периодические сигналы определённой колебательной природы.

А начнём с самого простого — генераторов прямоугольных импульсов с использованием цифровых КМОП микросхем.
Тема наболевшая: «Исследование разнообразных схемотехнических построений и характеристик генераторов на ИМС структуры КМОП».
О состоянии дел на участке генераторостроительного цеха и изыскании внутренних резервов «доложит нам начальник транспортного цеха».

Опишем несколько схемных решений генераторов прямоугольных импульсов, построенных на различных микросхемах серии К561, или каких-либо им подобным.
Все представленные схемы могут быть реализованы на элементах 2И—НЕ (ЛА7), 2ИЛИ—НЕ (ЛЕ5), триггерах Шмитта (ТЛ1), или инверторах (ЛН2).

В качестве докладчика выступил и поделился своими знаниями в журнале Радио №1 (2000г) господин С.Елимов — достойный сын столицы славной, города-героя Шупашкар (по-нашему — Чебоксары).

Генератор, изображённый на Рис.1 сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до 2В. При изменении значения Uпит от 5 до 15В уход частоты в сторону увеличения составляет примерно 10%.
Скважность импульсов близка к двум при любом напряжении питания.
В результате разогрева корпуса микросхемы частота несколько уменьшается (на 4% при 85°С).
С погрешностью, не превышающей 10%, можно вычислить частоту генерации данной схемы — F = 0,48/(R1×C1) .

Несколько лучшим параметром стабильности обладает генератор, выполненный на трех логических элементах и представленный на Рис.2.
Формула для вычисления частоты генерации данной схемы F = 0,54/(R1×C1) .

Обе схемы обладают весомыми величинами потребления тока, увеличивающимся с повышениями напряжения питания и частоты генерации. Значения эти находятся в диапазоне — от единиц до десятков мА.

Подобные по структуре генераторы можно выполнить и на одном элементе — триггере Шмитта (Рис.3).
При напряжении питания, близком к максимальному, они весьма стабильны по частоте.
Кроме того, они исключительно экономичны — при напряжении питания менее 6 В ток потребления составляет всего несколько десятков микроампер.
Частота генерации приведённой на Рис.3 схемы
F = 0,59/(R1×C1) .

Скважность импульсов приведённых генераторов близка к двум, однако из-за несимметричности входных защитных цепей некоторых типов микросхем возможно некоторое отклонение формы выходных сигналов от меандра.
Если требуется иметь на выходе идеально симметричные импульсы, то после схемы генератора следует поставить триггер — делитель частоты на 2, либо использовать симметричный мультивибратор (Рис.4).
Формула для вычисления частоты генерации данной схемы
F = 0,50/(R1×C1) .

Как не прискорбно, но это факт — стабильность колебаний RC генераторов невысока.

На Рис.5 показана схема простейшего LC-генератора. LC-цепь сдвигает фазу выходного сигнала элемента на 180°, в результате чего происходит самовозбуждение генератора.
Такие генераторы хорошо работают на повышенных значениях частоты, мягко возбуждаются и отличаются высокой температурной стабильностью.
Для устойчивой работы генератора величина волнового сопротивления LC-контура не должна быть менее 2кОм.
Частота генерации практически совпадает с резонансной частотой LC-контура и описывается стандартной формулой F= 1/2π√ LС .


Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Рис.5

Формулы для расчёта частоты рассматриваемых генераторов соответствуют напряжению питания 5В и температуре окружающей среды 25°С.
Нагрузочная способность генераторов такая же, как у элементов применяемых серий микросхем.
Нижний предел сопротивления резистора R1 соответствует приблизительной величине — не менее 1кОм, верхний — десятки МОм.

«Спасибо начальнику транспортного цеха! У нас есть вопросы к докладчику?»

Вопросов к докладчику не имеем, можно переходить к таблице для расчёта номиналов элементов генератора, исходя из заданной частоты генерации.

Схему, приведённую на Рис.5, из калькулятора вычёркиваем по причине существования ранее разработанной таблицы ссылка на страницу, позволяющей рассчитать элементы резонансного LC-контура для высоких и низких частот. Там же высчитывается и величина волнового (оно же — характеристическое) сопротивления получившегося LC-контура.

Для остальных схем, для получения на выходе предсказуемой формы сигнала со скважностью близкой к двум, рекомендую выбирать значение сопротивления резистора R1 от 10к и выше.

ТАБЛИЦА РАСЧЁТА НОМИНАЛОВ ЭЛЕМЕНТОВ ГЕНЕРАТОРОВ НА КМОП МИКРОСХЕМАХ.

Выбор схемы генератора &nbsp

Сопротивление резистора R1 (кОм)

Частота генератора F Ёмкость конденсатора С1 Период повторения импульсов t

Все представленные характеристики генераторов получены в результате экспериментов вышеуказанного уважаемого автора с конкретными образцами микросхем. С другими экземплярами микросхем характеристики могут быть несколько отличными.

Скважность импульсов описанных генераторов близка к двум, ну а генераторы импульсов с раздельной установкой длительности импульсов и паузы между ними рассмотрим на следующей странице.

Источник

561ла7 генератор схема трех инверторах

В микросхеме К561ЛА7 (или её аналогах К1561ЛА7. К176ЛА7, CD4011), содержится четыре логических элемента 2И-НЕ (рис. 1). Логика работы элемента 2И-НЕ проста, — если на обоих его входах логические единицы, то на выходе будет ноль, а если это не так (то есть, на одном из входов или на обоих входах есть ноль), то на выходе будет единица.


Микросхема К561ЛА7 логики КМОП, это значит, что её элементы сделаны на полевых транзисторах, поэтому входное сопротивление К561ЛА7 очень высокое, а потребление энергии от источника питания очень малое (это касается и всех других микросхем серий К561, К176, К1561 или CD40).

На рисунке 2 показана схема простейшего реле времени с индикацией на светодиодах Отсчет времени начинается в момент включения питания выключателем S1. В самом начале конденсатор С1 разряжен и напряжение на нем мало (как логический ноль). По этому на выходе D1.1 будет единица, а на выходе D1.2 — ноль. Будет гореть светодиод HL2, а светодиод HL1 гореть не будет. Так будет продолжаться до тех пор, пока С1 не зарядится через резисторы R3 и R5 до напряжения, которое элемент D1.1 понимает как логическую единицу. В этот момент, на выходе D1.1 возникает ноль, а на выходе D1.2 — единица.
Кнопка S2 служит для повторного запуска реле времени (когда вы её нажимаете она замыкает С1 и разряжает его, а когда её отпускаете, — начинается зарядка С1 снова).
Таким образом, отсчет времени начинается с момента включения питания или с момента нажатия и отпускания кнопки S2. Светодиод HL2 показывает, что идет отсчет времени, а светодиод HL1 — что отсчет времени завершен. А само время можно устанавливать переменным резистором R3.
На вал резистора R3 можно надеть ручку с указателем и шкалой, на которой подписать значения времени, измерив их при помощи секундомера. При сопротивлениях резисторов R3 и R4 и емкости С1 как на схеме, можно устанавливать выдержки от нескольких секунд до минуты и немного больше.
В схеме на рисунке 2 используется только два элемента микросхемы, но в ней есть еще два. Используя их можно сделать так, что реле времени по окончании выдержки будет подавать звуковой сигнал.

На рисунке 3 схема реле времени со звуком. На элементах D1.3 и D1.4 сделан мультивибратор, который вырабатывает импульсы частотой около 1000 Гц. Частота эта зависит от сопротивления R5 и конденсатора С2. Между
входом и выходом элемента D1.4 включена пьезоэлектрическая «пищалка», например, от электронных часов или телефона-трубки, мультиметра. Когда мультивибратор работает она пищит.
Управлять мультивибратором можно изменяя логический уровень на выводе 12 D1.4. Когда здесь нуль мультивибратор не работает, а «пищалка» В1 молчит Когда единица, — В1 пищит. Этот вывод (12) подключен к выходу элемента D1.2. Поэтому, «пищалка» пищит тогда, когда гаснет HL2, то есть, звуковая сигнализация включается сразу после того, как реле времени отработает временной интервал.
Если у вас нет пьезоэлектрической «пищалки» вместо неё можно взять, например, микродинамик от старого приемника или наушников, телефонного аппарата. Но его нужно подключить через транзисторный усилитель (рис. 4), иначе можно испортить микросхему.

Впрочем, если нам светодиодная индикация не нужна, — можно опять обойтись только двумя элементами.

На рисунке 5 схема реле времени, в котором есть только звуковая сигнализация. Пока конденсатор С1 разряжен мультивибратор заблокирован логическим нулем и «пищалка» молчит. А как только С1 зарядится до напряжения логической единицы, — мультивибратор заработает, а В1 запищит.

На рисунке 6 схема звукового сигнализатора, подающего прерывистые звуковые сигналы. Причем тон звука и частоту прерывания можно регулировать. Его можно использовать, например, как небольшую сирену или квартирный звонок.
На элементах D1.3 и D1.4 сделан мультивибратор, вырабатывающий импульсы звуковой частоты, которые через усилитель на транзисторе VT5 поступают на динамик В1. Тон звука зависит от частоты этих импульсов, а их частоту можно регулировать переменным резистором R4.
Для прерывания звука служит второй мультивибратор на элементах D1.1 и D1.2. Он вырабатывает импульсы значительно более низкой частоты. Эти импульсы поступают на вывод 12 D1.3. Когда здесь логический ноль мультивибратор D1.3-D1.4 выключен, динамик молчит, а когда единица, — раздается звук.
Таким образом, получается прерывистый звук, тон которого можно регулировать резистором R4, а частоту прерывания — R2.
Громкость звука во многом зависит от динамика. А динамик может быть практически любым (например, динамик от радиоприемника, телефонного аппарата, радиоточка, или даже акустическая система от музыкального центра).
На основе этой сирены можно сделать охранную сигнализацию, которая будет включаться каждый раз, когда кто-то открывает дверь в вашу комнату (рис. 7).

Охранный датчик контактный, работающий на размыкание. На дверной лудке со стороны двери нужно установить два контакта, например, шурупа и вывести от них провода к схеме. Еще нужна металлическая пластина. Все нужно сделать, чтобы при закрывании двери в щель можно было заложить эту пластину так, чтобы она замкнула контакты-шурупы. А при открывании двери пластина должна вываливаться.
Когда пластина замыкает контакты-шурупы, на выводе 1 элемента D1.1 напряжение равно нулю. То есть, логический ноль. Прерывающий мультивибратор на элементах D1.1-D1.2 заблокирован и на его выходе (вход D1.2) так же, — ноль. А этот ноль (с выхода D1.2) блокирует тональный мультивибратор на элементах D1.3-D1.4 и сигнализация молчит.
Если открыть дверь пластина выпадет и, следовательно, перестанет замыкать шурупы-контакты. На вывод 1 D1.1 через резистор R6 поступит напряжение логической единицы (от источника питания). Мультивибратор D1.1-D1.2заработает и зазвучит сирена.
Для того чтобы сирена не звучала, пока вы возитесь с пластиной, закрывая дверь, есть цепь C3-R5. В момент включения питания СЗ разряжен и медленно заряжается через R5. Пока напряжение на СЗ не достигнет порогового значения мультивибратор на элементах D1.3-D1.4 будет заблокирован и у вас есть время (около 10 секунд) чтобы правильно вставить пластину и закрыть дверь.
Светодиод HL1 показывает, правильно ли вставлена пластина. Когда пластина замыкает контакты-шурупы, он гаснет, а когда не замыкает, — он мигает.
Конденсатор С4 служит для развязки по постоянному напряжению выхода элемента D1.4 и усилителя на VT1. Дело в том, что когда СЗ не заряжен на выходе D1.4 будет единица, которая откроет VT1 и через динамик потечет достаточно большой ток. А это приведет к быстрому разряду батарейки. Чтобы этого не произошло и существует С4. Он быстро зарядится через R7, R6 и базу транзистора и выключит транзистор. А когда от мультивибратора будут поступать импульсы С4 их беспрепятственно пропустит на базу VT1
На микросхеме К561ЛА7 можно сделать простейший электро-музыкальный инструмент (рис. 8).

Это уже знакомый мультивибратор на двух элементах, здесь его частоту можно изменять, нажимая кнопки S1-S5. Нажимая кнопки мы изменяем сопротивление между входом и выходом элемента D1.1, а от него зависит частота импульсов на выходе мультибратора а значит, и тон звука.
Громкость звучания можно регулировать переменным резистором R7.
Желаемый тон звука для каждой кнопки можно подобрать, подобрав сопротивления соответствующих резисторов (R1-R5).
Все схемы питаются от «плоской» батарейки напряжением 4,5V Но, источник питания может быть и другим, например, «Крона» напряжением 9V или сетевой источник постоянного напряжения от 4 до 15V. Совсем неплох источник от игровых приставок к телевизорам, типа «Денди», «Кенга» (9-11V). В этом случае, нужно приобрести гнездо, соответствующее штекеру источника питания. Подпаять к выводам этого гнезда провода и подключать к ним схему соблюдая полярность. В любом случае, подключая питание нужно строго соблюдать полярность, потому что перепутав «плюс» и «минус» можно окончательно испортить микросхему. Запомните, — «плюс» подается на её 14-й вывод, а минус на 7-й. И только так, а не иначе.
В схемах можно использовать самые разнообразные детали. Электролитические конденсаторы (полярные) могут быть типаК50-35 или импортные аналоги К56-35. Емкость на них проставляется в микрофарадах «мкф» (на схеме — «m»). Все конденсаторы должны быть на напряжение не ниже напряжения источника питания (в данном случае, не ниже 4,5V).
Неэлектролитические (неполярные) могут быть любыми, какие найдете в магазине или в своих запасах. Емкость на таких конденсаторах может быть проставлена как в мкф, так в Нф (нанофарады) или Пф (пикофарады). На схеме пикофарады обозначены «р».
Нужно знать такое соотношение :
1 мкф = 1000 Нф = 1000000 Пф.
Например, если на конденсаторе написано «10n» (10 Нф) то это будет 0,01m или 10000р.
На импортных неполярных конденсаторах бывает трехзначное обозначение, в
котором две первые цифры, — значение в Пф, а третья цифра номер множителя. Если номер множителя «1» то умножать нужно на 10, если «2» — то на 100, если «3» — то на 1000, и если «4» — то умножать на 10000. Например, надпись «242» значит 24 х 100 = 2400 р, а надпись «103» значит 10 х 1000 = 10000 р = 0,01 m.
И все же, лучше емкости конденсаторов и сопротивления резисторов перед пайкой измерить при помощи какого-то измерителя, например, при помощи мультиметра, который может измерять емкость и сопротивление. Особенно это важно, если вы используете детали, выпаянные из плат старой неисправной аппаратуры.
Сопротивления и емкости не обязательно должны быть именно такими как на схеме, их величины могут отличаться от указанных на 20-30%.
Тип кнопок и выключателей тоже значения не имеет. Но, все кнопки должны быть замыкающими и без фиксации То есть, нажал кнопку, -контакты замкнулись, а отпустил — разомкнулись. В качестве выключателей могут быть тумблеры.
Микросхемы «полевой» логики, такие как К561ЛА7 (или другие аналогичные) довольно «нежные персоны». Они боятся перегрева от многократной пайки, замыканий выходов элементов на шины питания, статического электричества.
Чтобы не испортить микросхему многократными перепайками, можно сделать макетную печатную плату (рис. 9).

И собирать эти схемки на её дорожках, которые более широкие и более удобно расположены для многократной перепайки. Микросхему паяют на плату один раз, а вот все остальное можно паять и перепаивать многократно. Еще лучше, если на макетную плату вместо микросхемы установить пластмассовую панельку под микросхему и устанавливать в неё микросхему только после того как все монтажные работы сделаны и хорошенько проверены.
Печатная макетная плата сделана из односторонне фольгированного стеклотексталита. Если фольгировка двухсторонняя, -фольгу со стороны микросхемы протравливают полностью На рисунке 9 показана разводка платы в натуральную величину. Фольгу на стеклотексталите нужно хорошенько зашкурить «нулевкой», затем перевести на неё рисунок 9 (можно просто кернером разметить отверстия). Затем рассверлить все отверстия и нарисовать печатные дорожки. Рисовать можно перманентным маркером черного цвета (CD-PEN) или другим способом, например, нитроэмалью макая в неё заточенную спичку, а потом рисуя ей.
После того, как дорожки будут нарисованы плату протравите в растворе хлорного железа.
После травления смойте краску ацетоном или бензином. Установите на плату микросхему или панельку под неё и припаяйте выводы маломощным паяльником (не более 25 Вт).
Дополнительные дорожки на плате служат для распайки других деталей. Монтаж ведется объемно-печатным способом (это же макет).
Чтобы не запутаться подпишите выводы микросхемы с обеих сторон печатной платы.
Если какую-то из схемок захотите сделать капитально, — разведите для неё собственную плату, и выполните монтаж на ней.

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

Источник

Читайте также:  Fiat ducato генератор щетки
Adblock
detector