2-2. Сборка генератора (схема 4 и 4k) : Генератор импульсов (схема 4) собирается на двух элементах микросхемы К155ЛА3, включённых инверторами. Частота мигания (количество импульсов в секунду) зависит от величины сопротивления R1 и конденсатора C1. К
выводу 6 (выход второго элемента микросхемы, он же и
выход генератора) через токоограничивающее сопротивление R2 подключён светодиод VD1. Если он замигает после подачи питания на макетку, то схема собрана правильно.
DD1 – К155ЛА3, R1 – 330 Ом, R2 – 1 кОм, С1 – 470,0 мкФ.На изображении собранный генератор :
Внимание !В сборке элементом R1 является соединение из трёх сопротивлений с номиналом 1 кОм, а не одно сопротивление с номиналом 330 Ом.
2-3. Общие рекомендации по сборке : 1. Выводы 1-2 и 3-4-5 микросхемы соединяются между собой. При этом, не следует использовать длинные перемычки; они только занимают пространство, а это мешает установке других деталей и способствуют появлению замыканий между элементами схемы. Для таких соединений лучше использовать короткие перемычки из отрезков оголённого провода (освободив часть провода от изоляции, отрезается 20 мм и делается загиб - правое изображение).
2. При сборке выводные элементы (сопротивления, конденсатор и светодиод) следует устанавливать так, чтобы вероятность замыкания между выводами от разных цепей была минимальна.
3. Если для работы выделяются сопротивления номиналом 1 кОм, а в схеме 4 номинал сопротивления R1 = 330 Ом, то как быть ? Обратите внимание на пункт 1 раздела Теория (начало первого сообщения этого задания).
2-4. Этапная сборка схемы 4 (с проверкой этапов) : - подключите питание к выводам микросхемы (7-
GND; 14-
VCC).
- установите сопротивление R2 и светодиод VD1.
После подачи питания светодиод должен постоянно светиться. Объясните, почему он светится ?- установите перемычки между контактами 1-2, 4-5 микросхемы.
После подачи питания светодиод должен также светиться.- установите перемычку между контактами 3-4 микросхемы.
После подачи питания светодиод не должен светиться. Объясните, почему он не светится ?- установите элементы R1 и C1.
После подачи питания светодиод должен постоянно мигать.2-5. Схема 4k и выполнение задания : На следующем изображении 4-я схема с небольшим изменением (светодиод включён катодом к земле –
Схема 4k).
DD1 – К155ЛА3, R1 – 330 Ом, R2 – 1 кОм, С1 – 470,0 мкФ.Внесите нужные схемные изменения в монтаж. После подачи питания светодиод должен мигать. Светодиод в схеме подключён через сопротивление к выходу генератора (вывод 6 - сигнал
C) и служит для индикации его работы.
Задание по схеме 4k : При сборке схемы
4k генератора участвуют два логических элемента микросхемы (1,2-3; 4,5-6), а два элемента остались не задействованными (13,12-11; 10,9-8). Необходимо собрать второй генератор на свободных элементах микросхемы.
Порядок действий :- В тетрадке начертите схему
4k генератора без обозначения номеров выводов (1,2-3; 4,5-6) микросхемы К155ЛА3.
- Закончите схему, указав на освободившемся месте новые номера выводов от ранее не задействованных элементов микросхемы(13,12-11; 10,9-8)
- Выполните сборку второго генератора согласно новой схеме.
При правильной сборке два светодиода (от двух генераторов) должны мигать.
2-6. Сборка генератора (схема 5) :
DD1 – К155ЛА3, R1-R3 – 1 кОм, С1 – 470,0 мкФ.- выполните сборку на макетке в соответствии с принципиальной электрической схемой (схема 5),
- зарисуйте схему в рабочей тетрадке и найдите более оптимальный вариант сборки схемы,
- внесите коррективы в схему и в сборку :
2-7. Сборка генератора (схема 7) :
DD1 – К155ЛА3, R1-R4 – 1 кОм, С1 – 470,0 мкФ.
2-8. Сборка генератора (схема 6) :Сравните, ранее собранную, схему
4k (см. выше) и следующую 6-ую схему. В 6-ой схеме - уже два генератора.
DD1 – К155ЛА3, R1-R3 – 1 кОм, R4-330 Ом, С1 – 470,0 мкФ, C2 – 47,0 мкФ.Величину сопротивления
R1 можно уменьшить до 500 Ом (!!!). Для индикации к выходам генераторов через сопротивления подключены светодиоды
VD1,
VD2. Обратите внимание на правильность их подключения - катодами к линии GND. Соединение, обозначенное на схеме и на сборке знаком
(!), устанавливается в последнюю очередь.
На схемах
4-7 изображены простые схемы генераторов на микросхеме
К155ЛА3.
2-9. Период, скважность, частота :Если схема генератора собрана правильно, то светодиод, подключенный к выходу генератора, должен мигать (при соответствующих параметрах
RC элементов). Или, светодиод периодически светится и не светится.
По схеме
4k светодиод
VD1 будет светиться при высоком уровне напряжения на выходе генератора (вывод
6, сигнал
C), и не будет светиться – при низком уровне напряжения. Форма периодически меняющегося выходного сигнала генератора показана на следующем изображении :
Временной отрезок с высоким уровнем напряжения (импульс) и низким (пауза) в сумме составляют величину
T, при этом они периодически повторяются.
Т – это
Период или промежуток времени, через который повторяются значения напряжений.
Если длительность импульса и паузы равны, то такой периодический сигнал прямоугольной формы называется
Меандр.
T = k * R1 * C1 - формула, по которой определяется период, при этом, величина коэффициента
k может меняться в зависимости от схемы.
Например :
для схемы
5 формула примет вид -
Т = 2 * R1 * C1,
а для схем
4 или 4k точней будет при -
Т = 3 * R1 * C1.
Из формулы следует, что длительность периода или частота мигания светодиода зависит от номиналов сопротивления
R1 и конденсатора
C1.
Важно отметить : - в большинстве схем генераторов, построенных на элементах 155 серии, номинал сопротивления должен быть менее 500 Ом (только тогда генератор будет работать).
- временные отрезки импульса и паузы будут почти равными при
R1=100 Ом, а при увеличении сопротивления
R1 длительности импульса и паузы начинают отличаться друг от друга и даже в несколько раз при максимальной величине сопротивления.
Если время периода
T поделить на время длительности импульса (высокий уровень напряжения), то получим величину
Скважности (
S). При меандре
S = 2, а если длительность импульса меньше длительности паузы, то величина
S > 2.
Частота -
f = 1/T - как часто или сколько проходит импульсов и пауз (периодов) в течение одной секунды.
Например, при T = 0.5 сек (полсекунды),
f = 1 / 0.5 c = 2 Гц (за секунду можно заметить две вспышки светодиода).
Но, чем частота ближе к значению 25 Гц, тем хуже человеческий глаз будет различать световые вспышки светодиода и паузы между ними. Свечение светодиода постепенно сливается, и при частоте более 25 Гц он будет как бы постоянно светиться. Для этого попробуйте изменять номиналы элементов.
2-10. Задание по схеме 6 :Схема 6 состоит из двух генераторов.
- в сборке временно уберите соединение, обозначенное
(!),
- подсчитайте периоды для обоих генераторов,
- нарисуйте две временные диаграммы с выводов
6 и
8 мс (располагая - вторая под первой),
- установите соединение
(!),
- нарисуйте (под первыми двумя) опять временную диаграмму с вывода
8 мс (при наличии соединения
(!) ),
- объясните логику работы второго генератора (вывод
8 мс).
