Логічна мікросхема. Складається із чотирьох логічних елементів 2І-НЕ. До складу кожного з цих елементів входять чотири польові транзистори, два n-канальних - VT1 і VT2, два p-канальних - VT3 і VT4. Два входи А і можуть мати чотири комбінації вхідних сигналів. Принципова схема та таблиця істинності одного елемента мікросхеми показано нижче.

Логіка роботи К561ЛА7

Розглянемо логіку роботи елемента мікросхеми . Якщо на обидва входи елемента подати напругу високого рівня, то транзистори VT1 ​​і VT2 будуть у відкритому стані, а VT3 і VT4 у закритому. Таким чином, на виході Q буде напруга низького рівня. Якщо на будь-який із входів подати напругу низького рівня, то один із транзисторів VT1, VT2 буде закритий, а один із VT3, VT4 відкритий. Це встановить напругу високого рівня на виході Q. Такий же результат, природно, буде якщо на обидва входи мікросхеми К561ЛА7 буде подано напругу низького рівня. Девіз логічного елемента І-НЕ – нуль на будь-якому вході дає одиницю на виході.

Вхід		Вихід Q
A	B
H	H	B
H	B	B
B	H	B
B	B	H

Таблиця істинності мікросхеми К561ЛА7

Цоколівка мікросхеми К561ЛА7

На минулому занятті ми познайомилися з простими логічними елементами НЕ, І, АБО, І-НЕ, АБО-НЕ. Тепер почнемо знайомство безпосередньо з мікросхем серій К561 або К176, на прикладі мікросхеми К561ЛА7 (або К176ЛА7, в принципі вони однакові, розрізняються тільки деякі електричні параметри).

Мікросхема містить чотири елементи І-НЕ, це одна з мікросхем, що найчастіше використовуються в радіоаматорській практиці. Мікросхема К561ЛА7 (або К176ЛА7) має прямокутний пластмасовий чорний, коричневий або сірий корпус з 14-ма висновками, розташованими на його довгих краях. Ці висновки вигнуті в один бік. На рисунках 1А, 1Б і 1В показано, як проводиться нумерація висновків. Ви берете мікросхему маркуванням до себе, при цьому висновки повертаються в протилежну від вас строну. Перший висновок визначається за "ключом". "Ключ" - це виштампована поглиблена мітка на корпусі мікросхеми, вона може бути у формі паза (рисунок 1А), у формі маленької точки-поглиблення, поставленої біля першого виводу (рисунок 1Б), або у формі великого поглибленого кола (рисунок 1 В) . У будь-якому випадку відлік висновків ведеться від позначеного "ключом" торця корпусу мікросхеми. Як відраховуються висновки, показано на цих малюнках. Якщо мікросхему перевернути "на спину", тобто маркуванням від себе, а "ногами" (висновками) до себе, то положення висновків 1-7 і 8-14, природно зміняться місцями. Це зрозуміло, але багато радіоаматорів-початківців цю дрібницю забувають і це призводить до неправильної розпаювання мікросхеми, в результаті чого конструкція не працює, та й мікросхема може вийти з ладу.

На малюнку 2 показано вміст мікросхеми (при цьому мікросхема зображена "ногами до вас", у перевернутому вигляді). У мікросхемі є чотири елементи 2І-НЕ і показано як їх входи та виходи підключені до висновків мікросхеми. Живлення підключається так: плюс - на висновок 14, а мінус - на висновок 7. При цьому загальним дротом вважається мінус. Паяти висновки мікросхеми потрібно дуже обережно та використовувати потужністю не більше 25 Вт. Жало цього потрібно заточити так, щоб ширина його робочої частини була 2-3 мм. Час паяння кожного виводу не повинен перевищувати 4 секунд. Найкраще мікросхеми для дослідів розмістити на спеціальних макетних платах, на кшталт тієї, що запропонував наш постійний автор Сергій Павлов у журналі "ІРК-12-99" (сторінка 46).

Нагадаємо, що цифрові мікросхеми розуміють лише два рівні вхідної напруги "О" - коли напруга на вході близько нуля живлення, і "1" - коли напруга близька до напруги живлення. Проведемо експеримент (рисунок 3) перетворимо елемент 2І-НЕ на елемент НЕ (для цього його входи потрібно з'єднати разом) і подаватимемо на ці входи напругу зі змінного резистора R1 (підійде будь-який на будь-який опір від 10 кОм до 100 кОм), а на Виході підключимо світлодіод VD1 через резистор R2 (Світлодіод може бути будь-який випромінюючий видиме світло, наприклад АЛ307). Потім підключимо живлення (не переплутайте полюса) - дві послідовно з'єднані "плоскі" батареї по 4,5 В кожна (або одна "Крона" на 9В). Тепер повертаючи двигун резистора R1 стежте за світлодіодом, коли стредіод буде гаснути, а в який то запалюватися (якщо світлодіод не горить взагалі, це означає, що ви його неправильно підпаяли, поміняйте його висновки місцями і все буде нормально).

Тепер підключіть вольтметр (РА1) так як показано на малюнку 3 (як вольтметр можна використовувати будь-який тестер або мультиметр, включений на зміну постійної напруги). Повертаючи двигун R1 зауважте при якому напрузі на входах елемента мікросхеми світлодіод горить, а при якому гасне.

На малюнку 4 показано схему простого реле часу. Розглянемо, як вона працює. У той момент, коли контакти вимикача S1 ​​замкнуті конденсатор С1 розряджений через них, і напруга на входах елемента дорівнює логічній одиниці (близько до напруги живлення). Оскільки цей елемент у нас працює як НЕ (обидва входи та замкнуті разом) на його виході при цьому буде логічний нуль, і світлодіод не горітиме. Тепер розмикаємо контакти S1. Конденсатор С1 починає заряджатися повільно через резистор R1. І напруга на цьому конденсаторі зростатиме, а напруга на R1 падатиме. У якийсь момент ця напруга досягне рівня логічного нуля і мікросхема "Перемкнеться", на виході елемента буде логічна одиниця - світлодіод загориться. більше ємність та опір тим більше часу проходитиме з моменту розмикання S1 до запалювання світлодіода.І навпаки чим менше ємність та опір тим менше часу проходить від розмикання S1 до запалювання світлодіода.Якщо резистор R1 замінити змінним можна повертаючи його двигун щоразу змінювати час буде відпрацьовувати це реле часу Запуск цього реле часу проводиться короткочасним замиканням контактів S1 (можна замість S1 просто пінцетом або зволіканням замикати висновки С1 між собою розряджаючи таким чином С1.

Якщо місця підключення резистора і конденсатора змінити (рисунок 5) схема працюватиме навпаки, - при замиканні контактів S1 світлодіод запалюється відразу, а гасне через деякий час після їх розмикання.

Зібравши схему, показану на малюнку 6 - мультивібратор з двох логічних елементів, можна зробити просту "мигалку" - світлодіод блиматиме, а частота цього миготіння буде залежати від опору резистора R1 і ємності конденсатора С1. Чим менші будуть ці величини тим швидше блиматиме світлодіод, і навпаки, чим більше – тим повільніше (якщо світлодіод не блимає взагалі – це означає, що він неправильно підключений, потрібно поміняти місцями його висновки).

Тепер внесемо зміни в схему мультивібратора (рисунок 7) - відключимо висновок 2 від виведення 1 першого елемента (D1.1) і підключимо висновок 2 до такого ж ланцюга з конденсатора і резистора, як у дослідах з реле. часу. Тепер дивіться що буде : поки S1 замкнена напруга на одному з входів елемента D1.1 дорівнює нулю, але це елемент І-НЕ, а значить, якщо на його один вхід подано нуль, то незалежно від того, що відбувається на другому вході, на його виході все одно буде 1 одиниця.Ця одиниця надходить на обидва входи елемента D 1.2, і на виході D 1.2 буде нуль.А раз так, то світлодіод загориться і горітиме постійним світлом. В той момент вихідний рівень L елемента D1.1 залежатиме від рівня на його другому вході - виведенні 1 і мультивібратор почне працювати, а світлодіод стане блимати.

Якщо С2 і R3 поміняти місцями (рисунок 8) схема працюватиме навпаки - спочатку світлодіод буде блимати, а після деякого часу після розмикання S1 він перестане блимати і горітиме постійно.

Тепер перейдемо в область звукових частот - зберіть схему, показану на малюнку 9. Коли ви підключите живлення в динаміці буде чути писк. Чим більше С1 і R1 тим нижче буде тон писку, а чим вони менші, тим вищий тон звуку. Зберіть схему, показану на малюнку 10.

Це готове реле часу. Якщо на ручку R3 нанести шкалу, то ним можна скористатися, наприклад при фотодруку. Ви замикаєте S1, встановіть резистором R3 потрібний час, і потім розмикаєте S1, Після того як цей час закінчиться динамік стане їсти. Схема працює майже як показана малюнку 7.

На наступному занятті спробуємо зібрати кілька корисних у побуті приладів на мікросхемах К561ЛА7 (або K176J1A7).

Для пуску таймера натискають кнопку SB1, даючи можливість розрядитись конденсатору С1 (і С2, якщо він підключений вимикачем SA1). Після відпускання кнопки конденсатор починає заряджатися через резистор R2 або ланцюжок послідовно з'єднаних резисторів R2-R12 це залежить від положення рухомого контакту перемикача SA2. Як тільки напруга на входах елемента DD1.1 досягне порога перемикання, на виході елемента з'явиться рівень логічної 1 і включиться генератор. Його коливання частотою близько 1000 Гц надійдуть через інвертор та підсилювач на головний телефон, що є звуковим індикатором. Підсилювач необхідний узгодження навантаження (телефону) з виходом інвертора. За відсутності коливань транзистор перебуває у закритому стані. Цим забезпечується висока економічність таймера – у режимі очікування він споживає струм трохи більше 0,5 мА.

У таймері використані резистори МЛТ-0,125, конденсатори О і С2-К53-14 (С2 складено з шести паралельно з'єднаних конденсаторів), СЗ-КЛС. Під ці деталі розрахована друкована (рис. Т-5), виготовлена ​​з фольгованого склотекстоліту товщиною 1,5 мм. На місці транзистори VT1 ​​можуть працювати будь-які транзистори серій МП39-МП42. Замість зазначених конденсаторів К53-14 підійдуть інші конденсатори з малим струмом витоку (наприклад, ЦЕ або К52-2), але, можливо, під них доведеться змінити розмір плати.

Звуковий індикатор BF1 – будь-який телефонний капсуль (головний телефон) з опором обмотки 40...120 Ом. Його можна замінити малогабаритною динамічною головкою, наприклад 0,1ГД-6, але включати її в колекторний ланцюг транзистора слід через вихідний трансформатор від малогабаритного приймача типу "Селга", "Сокіл". Гучність звуку в обох варіантах встановлюють підбором резисторів R16 та R15.

Кнопка SB1 і SA1 вимикач можуть бути будь-якого типу, а перемикач SA2 бажано застосувати галетний на 11 положень (наприклад, 11П1Н) з керамічною платою. На пелюстках плати монтують резистори R2-R13.

Джерело живлення GB1 - "Крона" або акумуляторна батарея 7Д-0,115. Таймер працює стійко при зниженні напруги живлення до 4, але при цьому тривалість витримок дещо зросте, а гучність звукового сигналу впаде.

Інші деталі таймера розміщені в корпусі (рис. Т-6), який може бути саморобний або готовий (скажімо, корпус малогабаритного транзисторного приймача).

Налагодження таймера зводиться до підбору конденсатора С2 та резисторів R2-R12. Ємність конденсатора повинна бути такою, щоб при підключенні вимикачем SA1 витримка, наприклад на першому піддіапазоні, збільшувалася в 10 разів. Точніше витримку, зазначену для першого піддіапазону, встановлюють підбором резистора R2, для другого піддіапазону - підбором резистора R3, для третього - підбором резистора R4 і т. д. Природно, витримки можуть бути інші порівняно із зазначеними на схемі - достатньо встановити резистори -R12 відповідних опорів.

Якщо таймер захочете використовувати для відліку нетривалих витримок (до 30 хв), його можна спростити, замінивши перемикач SA2 та резистори R3-R13 змінним резистором опором 3,3...4,7 МОм.

Б.С. Іванов. Енциклопедія радіоаматора-початківця

Розглянемо схеми чотирьох електронних приладів, побудованих на мікросхемі К561ЛА7 (К176ЛА7). Принципова схема першого приладу показана малюнку 1. Це миготливий ліхтар. Мікросхема виробляє імпульси, які надходять на базу транзистора VT1 і в ті моменти, коли на його базу надходить напруга одиничного логічного рівня (через резистор R2) він відкривається і включає лампу розжарювання, а в ті моменти, коли напруга на виведенні мікросхеми 11 дорівнює нульовому рівню лампа гасне.

Графік, що ілюструє напругу на виведенні мікросхеми 11 показаний на малюнку 1А.

Рис.1А
Мікросхема містить чотири логічні елементи "2І-НЕ", входи які з'єднані разом. В результаті виходить чотири інвертори ("НЕ". На перших двох D1.1 і D1.2 зібраний мультивібратор, що виробляє імпульси (на висновку 4), форма яких показана на малюнку 1А. Частота цих імпульсів залежить від параметрів ланцюга, що складається з конденсатора С1 та резистора R1 Приблизно (без урахування параметрів мікросхеми) цю частоту можна розрахувати за формулою F = 1/(CxR).

Роботу такого мультивібратора можна пояснити так: коли на виході D1.1 одиниця, на виході D1.2 - нуль, це призводить до того, що конденсатор С1 починає заряджатися через R1, а вхід елемента D1.1 слідкує за напругою С1. І як тільки ця напруга досягне рівня логічної одиниці, схема як би перевертається, тепер на виході D1.1 буде нуль, а на виході D1.2 одиниця.

Тепер уже конденсатор буде розряджатися через резистор, а вхід D1.1 стежитиме за цим процесом, і як тільки напруга на ньому стане рівною логічному нулю схема знову перевернеться. В результаті рівень на виході D1.2 будуть імпульси, а на виході D1.1 також будуть імпульси, але протифазні імпульси на виході D1.2 (рисунок 1А).

На елементах D1.3 та D1.4 виконано підсилювач потужності, без якого, в принципі, можна обійтися.

У цій схемі можна використовувати деталі різних номіналів, межі, в які повинні укладати параметри деталей відзначені на схемі. Наприклад, R1 може мати опір від 470 кОм до 910 кОм, конденсатор С1 мати ємність від 0,22 до 1,5 мкФ мкФ, резистор R2 - від 2 кОм до 3 кОм, таким же чином підписані номінали деталей і на інших схемах.

Рис.1Б
Лампа розжарювання - від кишенькового ліхтаря, а батарея живлення - або плоска на 4,5В, або "Крона" на 9В, але краще взяти дві "плоскі", включені послідовно. Цоколівка (розташування висновків) транзистора КТ815 показано малюнку 1Б.

Другий пристрій - реле часу, таймер зі звуковою сигналізацією закінчення встановленого проміжку часу (рисунок 2). В основі лежить мультивібратор, частота якого сильно збільшена, в порівнянні з попередньою конструкцією, за рахунок зменшення ємності конденсатора. Мультивібратор виконаний на елементах D1.2 та D1.3. Резистор R2 взяти такий самий як R1 у схемі малюнку 1, а конденсатор (у разі С2) має значно меншу ємність, не більше 1500-3300 пФ.

В результаті імпульси на виході такого мультивібратора (виведення 4) мають звукову частоту. Ці імпульси надходять на підсилювач, зібраний на елементі D1.4 і п'єзокрамічний звуковипромінювач, який при роботі мультивібратора видає звук високого або середнього тону. Звуковипромінювач - п'єзокерамічний зумер, наприклад, від дзвінка телефону-трубки. Якщо він має три висновки, потрібно підпаяти будь-які два з них, а потім досвідченим шляхом вибрати з трьох два таких, при підключенні яких гучність звуку максимальна.

Рис.2

Мультивібратор працює лише тоді, коли на виводі 2 D1.2 буде одиниця, якщо нуль – мультивібратор не генерує. Відбувається це тому, що елемент D1.2 це елемент "2І-НЕ", який, як відомо, відрізняється тим, що якщо на його один вхід подати нуль, то на його виході буде одиниця незалежно від того, що відбувається на другому вході .

Техніка вимірювань

Генератор на К561ЛА7 з регулюванням частоти

Цифрові мікросхеми можуть реалізовувати як математичну логіку. Один із прикладів альтернативного функціоналу – генератори тактових імпульсів.

У найпростішому вигляді генератор є нічим іншим, як коливальний контур, зібраний з урахуванням конденсатора і опору (так званий RC-контур). Однак, такі схеми відрізняються низькою якістю вихідного сигналу і нелінійністю імпульсів, що формуються.

Надати їм правильну "квадратну" форму зможуть мікросхеми, що реалізують просту логіку "І-НЕ", такі як К561ЛА7 або аналоги. Але про все докладніше.

Опис К561ЛА7

Мікросхема реалізує логіку чотирьох незалежних елементів "І-НЕ" (схема з цоколівкою нижче).

Рис. 1. К561ЛА7

Номінальна напруга для живлення – 10 В, максимальна – не більше ніж 15 В.

Може працювати практично за будь-якої температури (від -45 до +85°С), споживає зовсім небагато струму (до 0,3 мкА) і має невеликий час затримки (80 нс).

До прямих аналогів можна віднести мікросхему CD4011A. Однак, в даній задачі можуть застосовуватися також:

• К176ЛЕ5 (припустима пряма заміна без зміни схеми);
• Мікросхеми із серії К561;
• К176ПУ2/або ПУ1;
• А також інші мікросхеми, що реалізують логіку чотирьох або незалежних інверторів.

Про всяк випадок наведемо таблицю істинності.

Рис. 2. Таблицю істинності

Простий генератор частоти

Схема, позначена нижче, буде формувати меандр (прямокутні імпульси).

Рис. 3. Схема, яка формуватиме меандр

Фактично можна обійтися без останнього блоку D1.4.

Коливання задаються контуром C1R1, а логічні елементи перетворять синусоїдальний сигнал прямокутний, відсікаючи фронти спаду і підйому відповідно до логіки інвертування (є сигнал на вході, що перевищує порогове значення – видається на 0, відсутня – видається логічна одиниця).

Недолік такого генератора – відсутність можливості регулювання частоти (вона фіксована та визначається номіналом конденсатора з резистором) та впливу на час паузи, тривалості імпульсу (або їх співвідношення – тобто шпаруватість).

Регульований генератор

Схема, позначена нижче, дозволяє окремо регулювати час паузи і тривалість імпульсу.

Рис. 4. Схема, яка дозволяє окремо регулювати час паузи та тривалість імпульсу

За цю логіку відповідають настроювальні резистори R2 та R3. Частотний діапазон регулюється незначно і тому для його кардинальної зміни можна передбачити включення кількох конденсаторів різної ємності (заміну C1), що включаються в схему поперемінно.

Ще одна версія з можливістю регулювання шпаруватості (заснована на схемі того ж мультивібратора).

Рис. 5. Варіант схеми з можливістю регулювання шпаруватості

Можна назвати її практично універсальною для різноманітних експериментів з ГТІ (генераторами тактових імпульсів).

Виглядає вона в такий спосіб.

Рис. 6. Схема з різною формою сигналу

Номінал резисторів і конденсаторів не дуже важливий і може бути змінений під свої потреби.

Як видно вище, є відразу три виходи із прямокутним сигналом (меандром), трикутним та синусом.

Кожен з них може бути змінений відповідними підстроювальними резисторами.

Дата публікації: 06.03.2018

Думки читачів

• Віталій / 17.05.2019 - 16:50
  Підкажіть а як збільшити амплітуду сигналу якщо в першій схемі поставити с1 на 100п наприклад? і як розрахувати правильно резистор?
• Антон / 31.08.2018 - 22:04
  Досить непогано.