Задание 2. Простые схемы на мс К155ЛА3.

Задание 2. Простые схемы на мс К155ЛА3.

Сообщение ZuykovAV MEPhI » 13 мар 2011, 00:41

Теория

1. Параллельное и последовательное включение сопротивлений
- вычислить величину трёх параллельно включённых сопротивлений 1кОм
- вычислить величину трёх последовательно включённых сопротивлений 1кОм
2. Параллельное и последовательное включение конденсаторов
- вычислить величину трёх параллельно включённых конденсаторов 100 мкФ
- вычислить величину трёх последовательно включённых конденсаторов 100 мкФ

Практика

Краткий порядок задания :

2-1. Справка о мс К155ЛА3.
2-2. Сборка генератора (схема 4).
2-3. Общие рекомендации по сборке.
2-4. Этапная сборка схемы 4 (с проверкой этапов).
2-5. Схема 4k и выполнение задания.
2-6. Сборка генератора (схема 5).
2-7. Сборка генератора (схема 7).
2-8. Сборка двойного генератора (схема 6).
2-9. Период, частота.
2-10. Задание по схеме 6.
2-11. Сборка RS-триггера.

==================================

2-1. Справка о мс К155ЛА3.

На правом изображении "живая" микросхема К155ЛА3 в корпусе DIP14 (14 выводов):

Изображение

Обратите внимание, с левой стороны корпуса микросхемы находится углубление – это её ключ; рядом с ним находится первая ножка корпуса микросхемы. Последующий порядок нумерации выводов показан на изображении. В одном корпусе микросхемы находится четыре логических элемента 2И-НЕ (левое изображение). Эти элементы используются при сборке последующих схем. Напряжение питания микросхемы - 5 вольт (для этого вывод 7 соединяется с GND-земля; а вывод 14 - с VCC=5 вольт).

Изображение

На изображении микросхема установлена в макетку и к её выводам (N7, 14) подведено питание.
ZuykovAV MEPhI
 
Сообщений: 110
Зарегистрирован: 06 мар 2011, 15:52

Re: Задание 2

Сообщение ZuykovAV MEPhI » 15 мар 2011, 22:50

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.

Изображение

DD1 – К155ЛА3, R1 – 330 Ом, R2 – 1 кОм, С1 – 470,0 мкФ.

На изображении собранный генератор :

Изображение

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 ?

Изображение
Изображение

- 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).

Изображение

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.

Изображение

Порядок действий :

- В тетрадке начертите схему 4k генератора без обозначения номеров выводов (1,2-3; 4,5-6) микросхемы К155ЛА3.

Изображение

- 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) :

Изображение

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 :

Изображение

2-7. Сборка генератора (схема 7) :

Изображение

DD1 – К155ЛА3, R1-R4 – 1 кОм, С1 – 470,0 мкФ.

Изображение

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.

Изображение

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.

Изображение

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.

Изображение

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 :

Изображение

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.

Изображение

- 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).
ZuykovAV MEPhI
 
Сообщений: 110
Зарегистрирован: 06 мар 2011, 15:52

Re: Задание 2

Сообщение ZuykovAV MEPhI » 15 мар 2011, 23:58

2-11. Сборка RS-триггера :

Сборка схемы RS-триггера выполняется на элементах мс К155ЛА3 (логика 2И-НЕ).

Триггер - устройство способное длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов. В этой схеме его состояние меняется при нажатии кнопок KN1 и KN2. Само состояние триггера определяется по состоянию светодиода VD1.

Изображение

Какие особенности схемы обеспечивают устойчивость состояний на выходе ?

Изображение

Соберите схему, поочерёдно нажимайте на кнопки KN1 и KN2 :

При нажатии на кнопку KN1 (вход R) светодиод выключается (сброс - Reset).
При нажатии на кнопку KN2 (вход S) светодиода включается (установка - Setting).

Основная функция триггера - запоминать двоичную информацию. Под памятью триггера подразумевают способность оставаться в одном из двух состояний и после прекращения действия сигналов (нажатия на кнопки). Приняв одно из состояний за 1 (логическую единицу), а другое за 0 (логический ноль), можно считать, что триггер хранит (помнит) один разряд числа, записанного в двоичном коде.

При изготовлении триггеров преимущественно используются транзисторы. В настоящее время триггеры используются в вычислительной технике для организации компонентов вычислительных систем: регистров, счётчиков, процессоров, ОЗУ.

2.12. Задание с использованием RS-триггеров.

Переход по ссылке: "Игра “Угадай мелодию”.

Изображение
ZuykovAV MEPhI
 
Сообщений: 110
Зарегистрирован: 06 мар 2011, 15:52


Вернуться в Первые шаги - Задания

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: Google [Bot] и гости: 1

cron