ПРИЛОЖЕНИЕ К ЖУРНАЛУ <РАДИО>
В. Г. БОРИСОВ, А. С. ПАРТИН
ПРАКТИКУМ
РАДИОЛЮБИТЕЛЯ
ПО ЦИФРОВОЙ
ТЕХНИКЕ
Москва
Издательство «Патриот»,
МП «Символ-P» и редакция журнала «Радио»
1991
Scan AAW
ББК 32.844
Б82
Редактор Л. Н. Ломакин
Борисов В. Г., Партин А. С.
Б82 Практикум радиолюбителя по цифровой тех-
нике.— М.: Патриот, МП «Символ-Р», 1991.—
144 с., ил. (Приложение к журналу «Радио»)
4 р. 20 к.
В книге приводятся многочисленные опыты и эксперименты
по цифровой технике, даются конструкции различных по слож-
ности генераторов, игровых и бытовых автоматов, электронных
часов и других цифровых устройств. Этот материал позволяет чи-
тателям освоить основы цифровой техники, в том числе исполь-
зуемой в бытовой радиоаппаратуре.
Книга рассчитана на широкие круги радиолюбителей и может
быть использована как пособие в кружках радиоэлектроники,
школах и ПТУ.
2302020500—056	ББК 32.844
Б	072(02)—91	Без объявл-	6Ф2.9
ISBN 5—7030—0597—3
© В. Г. Борисов, А. С. Партин, 1991
Технический редактор А. С. Журавлев
Корректор Т. А. Васильева
Сдана в набор 15.09.91 г. Подписана в печать 9.10.1991 г. Формат 84Х108’/з2
Бумага тип. № 2	Гарнитура литературная	Печать высокая
Усл. печ. л. 7,56 Усл. кр.-отт. 7,98 Уч.-изд. л. 9,79 Тираж 100 000 экз.
Цена 4 р. 20 к.	Заказ 7065	Изд. № 2/2=588
Ордена «Знак Почета» Издательство ЦК ДОСААФ «Патриот»
129110, Москва, Олимпийский просп., 22
Малое предприятие «Символ-Р». 103045, Москва, Селиверстов пер., 10
Производственно-издательский комбинат ВИНИТИ
140010, Люберцы,, 10, Московской обл., Октябрьский просп., 403
ПРЕДИСЛОВИЕ
Микроэлектроника, заявившая о себе в начале шестидесятых го-
дов, сегодня оказывает решающее влияние на техническое перево-
оружение во всех областях радиоэлектроники. За примерами хо-
дить далеко нет надобности. Аналоговые интегральные микросхемы
широко и прочно закрепились в радиовещательной, телевизионной,
звукозаписывающей и воспроизводящей аппаратуре, а логические
(или цифровые) микросхемы заняли доминирующее положение в
больших, мини- и микро-ЭВМ, персональных компьютерах, в уст-
ройствах автоматического управления производственными процесса-
ми, движением транспорта, в станках с числовым программным
управлением, в аппаратуре сбора, переработки и хранения различ-
ной информации, во многих других устройствах и приборах цифро-
вой техники. Сегодня для нас уже привычными стали электронные
кассовые аппараты, быстро и точно подсчитывающие стоимость
покупок в универсамах, весы с цифровым представлением резуль-
тата взвешивания продуктов, автоматизированные системы управ-
ления продажей авиа- и железнодорожных билетов, настольные и
наручные электронные часы, микрокалькуляторы, ставшие предме-
тами первой необходимости у инженеров и техников, бухгалтеров,
многих школьников.
Цифровая техника — самое перспективное направление в совре-
менной электронике, в науке, народном хозяйстве, в учебном про-
цессе в общеобразовательных школах, ПТУ, техникумах, институ-
тах и университетах. Без нее немыслим дальнейший научно-техни-
ческий прогресс. Вряд ли нужно доказывать, какие огромные воз-
можности вносит цифровая техника в радиолюбительское твор-
чество.
Цель этой книги — познакомить ее читателей с наиболее попу-
лярными цифровыми интегральными микросхемами и использова-
нием их в разных по сложности любительских приборах и устрой-
ствах цифровой техники. При этом предполагается, что читатели
уже знакомы с устройством и принципом работы полупроводнико-7
вых диодов, биполярных и полевых транзисторов и имеют некото-
рый опыт использования их в радиоприемной и усилительной аппа-
ратуре. Главным же содержанием книги являются опыты, экспери-
менты, которые, как мы считаем, позволяют лучше освоить практи-
ческую сторону применения цифровых микросхем в радиолюбитель-
ских конструкциях.
В принятой последовательности изложения познавательных све-
дений и нарастания сложности практических работ, мы опирались
на результативность опубликованной в журнале «Радио» в 1985 го-
ду серии наших статей, посвященных основам цифровой техники.
Авторы
!♦	3
ЦИФРОВАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ МИКРОСХЕМА
Что представляет собой современная цифровая интегральная
микросхема? Миниатюрный электронный блок, содержащий в своем
корпусе электрически соединенные по определенной схеме транзи-
сторы, диоды, резисторы и другие активные и пассивные элементы,
общее число которых может достигать несколько десятков и даже
сотен тысяч! В зависимости от этого числа различают микросхемы
малой и средней степеней интеграции, большие и сверхбольшие мик-
росхемы. Цифровые микросхемы малой степени интеграции могут
содержать до 100, а сверхбольшие—100 тыс. и более активных и
пассивных элементов.
Одна микросхема может выполнять функцию целого блока из-
мерительного прибора, микрокалькулятора, устройства автомати-
ческого управления производственным процессом, узла электронной
вычислительной машины (ЭВМ). К примеру, «механизм» наручных
электронных часов, индицирующих текущее время в часах, мину-
тах и секундах, дни недели и месяцы, работающих одновременно и
как секундомер, будильник, а иногда еще и как микрокалькулятор,
состоит всего лишь из одной специально разработанной большой
микросхемы. Благодаря цифровым микросхемам современные ком-
пьютеры, как все чаще стали называть ЭВМ, по сравнению со сво-
ими «предками» в 300 тыс. раз меньше по размерам, но работают
в 10 тыс. раз быстрее, к тому же надежнее и энергии потребляют
значительно меньше.
В основу описания и логики действия цифровых микросхем
положена двоичная система счисления, построенная всего на двух
цифрах — единице (1) и нуле (0). Отсюда и обобщенное название
логических элементов, триггеров, счетчиков импульсов и многих
других интегральных микросхем и создаваемых на их базе всевоз-
можных приборов и устройств — цифровые. Эти две цифры двоич-
ной системы счисления позволяют записывать и «запоминать» прак-
тически любые числа. Например, число 25 привычной нам десятич-
ной системы счисления, записанное в двоичной системе счисления,
выглядит так: 11001. Здесь каждая позиция числа, которая может
быть представлена в виде электрических импульсов, соответствует
одному из двух логических состояний — логической 1 или логичес-
кому 0. Особенно удобной такая система кодирования информации
оказалась для программирования и работы ЭВМ. г
Относительно электрических сигналов, несущих ту или иную
цифровую информацию, двоичная система счисления также соот-
ветствует двум состояниям или двум условным электрическим уров-
ням: высокому, т. е. более положительному, и низкому — менее
положительному (нулевому или даже отрицательному) напряже-
4
нию. Если напряжение высокого уровня рассматривать как логи-
ческую 1, а напряжение низкого уровня — как логический 0, то та-
кую логику называют положительной. При отрицательной логике,
наоборот, напряжение высокого уровня принимают за логический
О, а низкого уровня — за логическую 1. В этой книге рассматрива-
ются только микросхемы с положительной логикой.
Но на практике невозможно выполнить условие, при котором
бы все цифровые сигналы имели одинаковые уровни напряжения.
Поэтому, учитывая возможные допуски, свойства цифровых микро-
схем, электрические импульсы, несущие информацию, характеризу-
ют некоторыми интервалами напряжения. Так, например, для мик-*
росхем серий К155, К133 для низкого уровня, соответствующего
логическому 0, принято напряжение сигналов от 0 до 0,4 В, т. е.
не более 0,4 В, а высокого, соответствующего уровню логической
1, — не менее 2,4 В и не более напряжения их питания, на кото-
рое они рассчитаны, — 5 В. Для микросхем других серий эти гра-
ницы уровней могут быть несколько меньшими или, наоборот,
большими, но неизмененными для каждой серии.
Большая часть опытов, экспериментов, различных приборов и
устройств, описанных в этой книге, рассчитана на использование в
них преимущественно микросхем серий К155 и К176 — именно их
радиолюбители наиболее широко применяют в конструируемых ими
генераторах, игровых и сигнализирующих автоматах, электронных
часах, измерительных приборах, в том числе с цифровым отсчетом
результатов измерения или времени. Подобные устройства и при-
боры предстоит конструировать и вам, взявшим в руки эту книгу.
Однако практическое ознакомление с основами цифровой тех-
ники следует, мы считаем, начинать с микросхем серии К155, как
наиболее доступных радиолюбителям и, что не менее важно, не
требующих особых предосторожностей при работе с ними.
В серию К155 входит около 100 микросхем разных степени
интеграции и функционального назначения. Это различные тригге-
ры, счетчики импульсов, преобразователи цифровых кодов, дешиф-
раторы и т. д. Основой же многих из них служат так называемые
логические элементы — электронные устройства, реализующие про-
стейшие функции алгебры логики. С них мы и начинаем знакомить
вас с устройством и работой цифровых микросхем.
ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
И ИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АНАЛОГИ
Логических элементов, работающих как самостоятельные циф-
ровые микросхемы малой степени интеграции и как компоненты
микросхем более высокой степени интеграции, можно насчитать
несколько десятков. Но здесь мы поговорим лишь о четырех из
них — о логических элементах И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ. Элементы И,
ИЛИ и НЕ — основные, а И-НЕ является комбинацией элементов
И и НЕ.
Что представляют собой эти «кирпичики» цифровой техники,
какова логика их действия? Сразу уточним: напряжение от 0 до
0,4 В, т. е. соответствующее уровню логического 0, мы будем назы-
вать напряжением низкого уровня, а напряжение более 2,4 В, со-
5
ответствующее уровню логической 1, — напряжением высокого
уровня. Именно такими уровнями напряжения на входе и выходе
логических элементов и других микросхем серии К155 принято ха-
рактеризовать их логические состояния и работу.
Условное графическое обозначение логического элемента И по-
казано на рис. 1, а. Его условным символом служит знак «&»,
стоящий внутри прямоугольника; этот знак заменяет союз «и» в
английском языке. Слева — два (может быть и больше) логических
входа — Xi и Х2, справа — один выход Y. Логика действия элемен-
та такова: напряжение высокого уровня появляется на выходе
лишь тогда, когда сигналы такого же уровня будут поданы на все
его входы.
UU1
а,)
SB1
W ни
fa sbz
Wk
f)
Рис. 1. Логический элемент И: а —
Разобраться в логике дей-
ствия логического элемента И
поможет его электрический
аналог (рис. 1,6), составлен-
ный из последовательно соеди-
ненных источника питания GB1
(например, батареи 3336), кно-
почных переключателей SB1,
SB2 любой конструкции и лам-
пы ^накаливания HL1 (МНЗ,5-
0,26). Переключатели имитиру-
ют электрические сигналы на
входе аналога, а нить лампы
индицирует уровень сигнала на
выходе. Разомкнутое состояние
контактов переключателей со-
ответствует напряжению низ-
кого уровня, замкнутое — вы-
сокого уровня. Пока контакты
кнопок не замкнуты (на обоих
входах элемента напряжение
низкого уровня), электрическая
цепь аналога разомкнута и
лампа, естественно, не светит.
Нетрудно сделать другой вы-
вод: лампа накаливания на
выходе элемента И включает-
ся только после того, как контакты обеих кнопок SB1 и SB2
условное графическое обозначение;
б — его электрический аналог; в —
временные диаграммы; г — табли-
ца состояний элемента
окажутся замкнутыми. В этом и заключается логическая связь
между входными и выходными сигналами элемента И.
Теперь взгляните на рис. 1,в. На нем изображены временные
диаграммы электрических процессов, дающие достоверное представ-
ление о работе логического элемента И. На входе Xi сигнал появ-
ляется первым. Как только такой же сигнал будет и на входе Х2,
тут же появляется сигнал и на выходе Y, который существует до
тех пор, пока на обоих входах имеются сигналы, соответствующие
напряжению высокого уровня.
О состоянии и логической связи между входными и выходным
сигналами элемента И дает представление так называемая таблица
состояний (рис. 1, г), напоминающая таблицу умножения. Глядя
на нее, можно сказать, что сигнал высокого уровня на выходе эле-
мента будет только тогда, когда сигналы такого же уровня поя-
6
вятся на обоих его входах. Во всех других случаях на выходе
элемента будет напряжение низкого уровня, т. е. соответствующее
логическому 0.
Условный символ логического элемента ИЛИ — цифра 1 внут-
ри прямоугольника (рис. 2, а). У этого элемента, как и у элемента
И, может быть два и больше входов. Сигнал на выходе У, соот-
ветствующий напряжению высокого уровня, появляется при подаче
такого же сигнала на вход Хь или на вход Хг, или одновременно
на оба входа. Чтобы убедиться в таком действии элемента ИЛИ,
проведите опыт с его электрическим аналогом (рис. 2, б). Лампа
накаливания HL1 на выходе
аналога будет включаться вся-
кий раз, когда окажутся зам-
кнутыми контакты или кнопки
SB1, или SB2, или одновремен-
но обеих (всех) кнопок.
Закрепить в памяти элек-
трическое свойство элемента
ИЛИ помогут временные диа-
граммы его работы (рис. 2,в)
и таблица состояний (рис. 2,г),
определяющая логическую
связь между входными и вы-
ходным сигналами.
Условный символ логичес-
кого элемента НЕ — тоже
цифра 1 в прямоугольнике
(рис. 3,а). Но у него один
вход и один, выход. Неболь-
шой кружок, которым на-
чинается линия связи вы-
ходного сигнала, символизи-
рует логическое отрицание на
выходе элемента. На языке
цифровой техники НЕ означает,
что этот элемент является ин-
вертором — электронным
устройством, выходной сигнал
которого противоположен вход-
ному. Иначе говоря, пока на
входе элемента НЕ действует
сигнал низкого уровня, на его
выходе будет сигнал высокого
уровня, и наоборот.
Электрический аналог эле-
мента НЕ можно собрать по
схеме, представленной на
рис. 3,6. Электромагнитное ре-
ле К1, срабатывающее при на-
пряжении батареи GB1, долж-
но быть выбрано с группой
замкнутых контактов. Пока
контакты кнопки SB1 разом-
кнуты, обмотка реле обесточе-

Рис. 2. Логический элемент ИЛИ,
его электрический аналог и прин-
цип действия
*)	г)
Рис. 3. Логический элемент НЕ,
его электрический аналог и прин-
цип действия

7
на, его контакты К1.1 остаются замкнутыми и, следовательно, лам-
па HL1 светит. При нажатии на кнопку ее контакты замыкаются,
имитируя появление входного сигнала высокого уровня, в резуль-
тате чего реле срабатывает. Его контакты, размыкаясь, разрывают
цепь питания лампы HL1—погасая, она символизирует появление
на выходе сигнала низкого уровня.
Попробуйте начертить самостоятельно временные диаграммы
работы элемента НЕ и составить его таблицу состояний — они дол-
жны получиться такими же, как приведенные на рис. 3, в, г.
Как мы уже говорили, логический элемент И-НЕ является
комбинацией элементов И и НЕ. Поэтому на его графическом обо-
значении (рис. 4, а) есть знак «&» и кружок на линии выходного
сигнала, символизирующий логическое отрицание. Выход один, а
входов два и больше.
Разобраться в принципе
действия такого логического
элемента цифровой техники
вам поможет его электрический
аналог, собранный по схеме
на рис. 4,6. Электромагнитное
реле К1, батарея GB1 и лам-
па накаливания HL1 такие же,
как в аналоге элемента НЕ
Последовательно с обмоткой
реле включите две кнопки
(SB1 и SB2), контакты кото-
рых будут имитировать вход-
ные сигналы. В исходном
состоянии, когда контакты кно-
пок разомкнуты, лампа светит,
символизируя сигнал высокого
уровня на выходе. Нажмите
на одну из кнопок во входной
цепи. Как на это реагирует
индикаторная лампа? Она про-
Рис. 4. Логический элемент И-НЕ,
его электрический аналог и прин-
цип действия
обмоткой реле и контактами
срабатывает и его контакты
Цепь аналога — лампа гаснет.
должает светить. А если на-
жать на обе кнопки? В этом
случае электрическая цепь, об-
разованная батареей питания,
кнопок, оказывается замкнутой, реле
К1.1, размыкаясь, разрывают вторую
Эти опыты позволяют сделать вывод: при сигнале низкого уров-
ня на одном или на всех входах элемента И-НЕ (когда контакты
входных кнопок аналога разомкнуты) на выходе действует сигнал
высокого уровня, который изменяется на сигнал низкого уровня при
появлении таких же сигналов на всех входах элемента (контакты
кнопок аналога замкнуты). Такой вывод подтверждается диаграм-
мами работы и таблицей состояний, показанными на рис. 4, в, г.
Обратим внимание на следующий факт: если входы элемента
И-НЕ соединить вместе и подать на них сигнал высокого уровня,
на выходе элемента будет сигнал низкого уровня. И наоборот, при
подаче на объединенный вход сигнала низкого уровня на выходе
элемента будет сигнал высокого уровня. В этом случае элемент
8
И-НЕ, как, вероятно, вы уже догадались, становится инвертором,
т. е. логическим элементом НЕ. Это свойство элемента И-НЕ очень
широко используется в приборах и устройствах цифровой техники.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАКОМСТВО
С ЦИФРОВОЙ МИКРОСХЕМОЙ
В разнообразных приборах и устройствах цифровой техники,
конструируемых радиолюбителями, наиболее широко используется
микросхема К155ЛАЗ. С нее, полагаем, и следует начинать практи-
ческое знакомство с микросхемами этой серии.
Внешний вид и условное графическое обозначение этой микро-
схемы показаны на рис. 5. Конструктивно она представляет собой
Рис. 6. Простейший блок пита-
ния микросхем серии К155ЛАЗ
ю
Рис. 5. Внешний вид и услов-
ное графическое обозначение
микросхемы К155ЛАЗ
пластмассовый корпус прямоугольной формы с 14 пластинчатыми
выводами (некоторые микросхемы этой серии имеют по 16 и даже
24 вывода), расположенными вдоль обеих длинных сторон кор-
пуса. Сверху на корпусе есть условный ключ — небольшая круглая
метка, означающая местоположение вывода 1. От него ведут отсчет
остальных выводов. Если смотреть на микросхему сверху — со сто-
роны маркировки,— то отсчитывать выводы нужно против движения
часовой стрелки, а если снизу — то по часовой стрелке. Такое пра-
вило распространено на все микросхемы, и не только серии К155.
Что же представляет собой микросхема К155ЛАЗ структурно?
Она состоит из четырех логических элементов 2И-НЕ (цифра 2 ука-
зывает число входов каждого элемента), питающихся от общего
внешнего источника напряжения постоянного тока. Каждый ее ло-
гический элемент работает самостоятельно. Выделить элементы не-
трудно по номерам выводов, проставленным на графическом схем-
ном обозначении микросхемы. Так, входные выводы 1, 2 и выход-
ной вывод 3 относятся к одному из ее элементов, например, пер-
вому, входные 4, 5 и выходной 6 — ко второму элементу и т. д.
Не обозначенные на рис. 5, б выводы 7 и 14 микросхемы служат
для подачи питания на все элементы. Эти выводы не принято
9
изображать на схеме, чтобы ее не загромождать линиями питания,
а также потому, что элементы обычно располагают на принципиаль-
ной электрической схеме устройства не слитно, как на рис. 5, б, а
раздельно в разных участках. Цепи же питания элементов остаются
общими. Причем для микросхемы К155ЛАЗ вывод 14 должен быть
соединен с плюсовым, а вывод 7 — с минусовым полюсами источ-
ника питания.	।
Микросхема К155ЛАЗ, как и все другие микросхемы этой серии,
рассчитана на питание от источника постоянного тока напряжением
5 В'. Можно использовать и батарею гальванических элементов с
меньшим на 0,5 В напряжением, например, батарею 3336. Но в
процессе опытов ее напряжение будет еще более снижаться, что,
естественно, скажется на режиме работы микросхемы, а при опре-
деленной разрядке батареи микросхема вообще перестанет нормаль-
но работать. Поэтому желательно использовать блок питания, обес-
печивающий стабильное напряжение 5 В.
Такой блок питания можно собрать, например, по изображен-
ной на рис. 6 схеме. В нем источником постоянного тока GB1 слу-
жат две батареи 3336, соединенные последовательно. Питание на
микросхему подают через стабилизатор напряжения, образованный
стабилитроном VD1, балластным резистором R3 и регулирующим
транзистором VT1. Емкость оксидного конденсатора С1 может
быть 20... 50 мкФ, а керамического или слюдяного конденсатора
С2 — 0,033 ... 0,047 мкФ.
Как работает стабилизатор напряжения такого блока питания
микросхемы? Резистор R3 и стабилитрон VD1 образуют делитель
напряжения батареи GB1. Напряжение, действующее на стабили-
троне, равно его напряжению стабилизации (для стабилитрона
КС168А оно равно 6,8 В). Напряжение, снимаемое со стабилитро-
на, через подстроечный резистор R2 поступает на базу транзистора
VT1, и он открывается. Чем больше напряжение на базе этого
транзистора (а значит, и больше базовый ток), тем в большей сте-
пени он открыт, тем больше напряжение на выходе стабилизатора
и ток через его нагрузку.
Напряжение на выходе блока, равное 5 В, устанавливайте по
контрольному вольтметру постоянного тока подстроечным (или
переменным) резистором R2. Такое напряжение на нагрузке стаби-
лизатор будет поддерживать практически неизменным при снижении
напряжения батареи GB1 до 7... 7,5 В.
Конденсатор С1 сглаживает пульсации в цепи питания микро-
схемы по низкой, а С2 — по высокой частоте электрических коле-
баний, защищая микросхему от влияния на ее работу различных
электрических помех. Резистор R1 необходим для того, чтобы и при
отключенной микросхеме стабилизатор не оставался без нагрузки.
Макетную панель (рис. 7, а), необходимую для проведения
опытов, проверки работоспособности простых приборов и устройств,
можно сделать из стеклотекстолита, гетинакса или другого листо-
вого изоляционного материала толщиной 1,5... 2 мм. В крайнем
случае подойдут хорошо проклеенная фанера, оргалит и даже твер-
дый картон. Ориентировочные размеры панели— 120x80 мм. Вдоль
длинных ее сторон укрепите предварительно облуженные медные
проводники толщиной 1,2... 1,5 мм — это будут линии питания.
По всей оставшейся площади через каждые 10 мм насверлите от-
верстия диаметром 0,8 ... 1 мм, в которые по мере надобности будете
10
вставлять отрезки луженого
провода (нли узкие полоски
жести), изогнутые наподобие
петель, — они будут временны-
ми опорными точками выводов
резисторов, конденсаторов, мон-
тажных проводников. Снизу по
углам панели прикрепите не-
высокие ножки-подставки и
приступайте к опытам.
Микросхему разместите в
любом месте макетной панели
выводами вниз, предварительно
отогнув их узкие концы так,
чтобы они плотно прилегали к
панели. Отрезками монтажного
провода вывод 14 микросхемы
соедините с плюсовой, а вы-
вод 7 — с минусовой (общей)
линиями питания (рис. 7,6).
Чтобы при пайке не перегреть
микросхему, мощность паяль-
ника не должна превышать
40 Вт, а продолжительность
пайки выводов — 2 с.
Рис. 7. Макетная панель для
опытной проверки работы мик-
росхем
Проверив надежность и
правильность пайки, а также
убедившись в отсутствии за-
мыкания между выводами
микросхемы, подключите к ли-
ниям источник питания. Вольт-
метром постоянного тока с от-
носительным входным сопро-
тивлением не менее 5 кОм/В
(авометром) измерьте напря-
жение на всех логических вы-
S)
водах элементов. Для этого ми-
нусовой щуп вольтметра со-
едините с общей линией, а
4?
плюсовым поочередно косни-
тесь входных выводов 1, 2, 4,
5, 9, 10, 12, 13, а затем выход-
ных выводов 3, 6, 8, 11. При
напряжении источника питания 5
входных выводах элементов okoj
Рис. 8. Опыт с логическим элемен-
том микросхемы К155 Л АЗ
В вольтметр должен показать на
ю 1,4 В, а на выходных — около
0,3 В. Если это не так, значит микросхема неисправна.
Опытную проверку логики действия элементов 2И-НЕ микро-
схемы можно начать с любого из них, предположим, с первого —
DD1.1 с выводами 1—3 (рис. 8). Сначала один из входных выводов,
например вывод 2, соедините с общей минусовой линией, а вывод
1 —с плюсовой, но через резистор сопротивлением 1 ... 1,5 кОм (на
рис. 8,а — R1). К выходному выводу 3 элемента DD1.1 подклю-
чите вольтметр PU1. Что показывает стрелка вольтметра? Напря-
11
жение, равное примерно 3,5.. .4 В, т. е. соответствующее высокому
уровню.
Затем измерьте вольтметром напряжение на входном выводе 1.
И здесь, как увидите, тоже высокий уровень напряжения. Отсюда
вывод: когда на одном из входов элемента 2И-НЕ высокий уровень
напряжения, а на другом низкий, на выходе будет высокий уровень
напряжения. Иначе говоря, элемент находится в единичном состо-
янии.
Теперь и входной вывод 2 элемента соедините через резистор
сопротивлением 1... 1,5 кОм с плюсовой линией и одновременно
проволочной перемычкой — с общей (рис. 8, б). Измерьте напря-
жение на выходном выводе. На нем, как и в предыдущем случае,
будет высокий уровень напряжения. Следя за стрелкой авометра,
удалите проволочную перемычку, чтобы и на втором входе элемента
появился высокий уровень напряжения. Что фиксирует вольтметр
на выходе элемента? Напряжение около 0,3 В, соответствующее
низкому уровню. Элемент, следовательно, из единичного состояния
переключился в нулевое.
Той же проволочной перемычкой замкните первый вход на
общую линию. На выходе при этом сразу появится высокий уро-
вень напряжения. А если любой из входных выводов периодически
замыкать на общую линию, как бы имитируя подачу на него на-
пряжения низкого уровня? С такой же частотой следования на вы-
ходе элемента будут появляться электрические импульсы и будет
колебаться стрелка подключенного к нему вольтметра. Проверьте
это опытным путем.
О чем говорят проведенные опыты? Они подтверждают логику
действия элемента 2И-НЕ, проверенную ранее на его электрическом
аналоге: при подаче напряжения высокого уровня на оба входа на
выходе элемента появляется напряжение низкого уровня, или, гово-
ря иначе, элемент из единичного состояния переключается в ну-
левое.
Еще один опыт: отключите оба входных вывода элемента от
других деталей и проводников. Что теперь на выходе? Низкий
уровень напряжения. Так и должно быть, потому что неподклю-
чение входных выводов равнозначно подаче на них высокого уров-
ня напряжения и, следовательно, установке элемента в нулевое со-
стояние. Не забывайте в будущем об этой особенности логических
элементов!
Следующий опыт — проверка действия того же логического
элемента 2И-НЕ при включении его инвертором, т. е. как элемент
НЕ. Замкните между собой оба входных вывода и через резистор
сопротивлением 1 .... 1,5 кОм соедините их с плюсовой линией пи-
тания (рис. 8, в). Что показывает вольтметр, подключенный к вы-
ходу элемента? Низкий уровень напряжения. Не отключая резисто-
ра от этой линии, замкните объединенный вход на минусовую ли-
нию (показано штриховыми стрелками) и одновременно проследите
за реакцией вольтметра. Он покажет высокий уровень напряжения.
Таким образом, вы убедитесь, что сигнал на выходе инвертора
всегда противоположен входному.
Проведите подобные опыты с другими логическими элементами
микросхемы К155ЛАЗ и сделайте соответствующие выводы.
Прервем на некоторое время опыты, чтобы ответить на вопрос:
а что же внутри логического элемента 2И-НЕ?
12
До^ сих пор мы рассматривали логический элемент как некий
«черный ящик» с двумя входами и одним выходом. Теперь да-
вайте, как и бы заглядывая внутрь элемента, познакомимся с его
электронной «начинкой» (рис. 9). Она состоит из четырех транзи-
сторов структуры п-р-п, трех
Связь между транзистора-
ми непосредственная. Ре-
зистор RH, показанный штрихо-
выми линиями, символизирует
нагрузку, подключенную к вы-
ходу элемента. Подобные элек-
тронные устройства цифровой 8.
техники называют микросхема-
ми транзисторно-транзисторной
логики, или, сокращенно, ТТЛ. —
В этом отражен тот факт, что ।
входные логические операции
(или, как часто говорят,—
входную логику) выполняет
многоэмиттерный транзистор
(первая буква J), усиление и pi
инверсию сигнала — также
транзисторы (вторая буква Т)_.
Входной транзистор VT1,
включенный по схеме с общей базой, — двуэмиттерный. Причем
эмиттеры соединены с общим проводом питания через диоды VD1,
VD2 — они защищают транзистор от случайного попадания на эмит-
теры напряжения отрицательной полярности. Транзистор VT2 обра-
зует усилитель с двумя нагрузками: эмиттерной (резистор R3) и
коллекторной (резистор R2). Снимаемые с них противофазные сиг-
налы (противоположные по уровню: если на коллекторе высокий
уровень напряжения, на эмиттере — низкий) поступают на базы
выходных транзисторов VT3 и VT4. Таким образом, выходные
транзисторы во время работы всегда находятся в противополож-
ных состояниях — один закрыт, а второй в это время открыт.
При наличии на одном или обоих входах элемента напряжения
низкого уровня (например, при соединении их с общим проводом)
транзистор VT1 будет открыт и насыщен, транзисторы VT2 и VT4
закрыты, а транзистор VT3 открыт и через него, диод VD3 и на-
грузку RH течет ток — элемент в единичном состоянии. В том же
случае, когда на оба входа будет подан высокий уровень напряже-
ния, транзистор VT1 закроется, а транзисторы VT2 и VT4 откроют-
ся и тем самым закроют транзистор VT3. При этом ток через на-
грузку практически прекратиться, так как элемент примет нулевое
состояние.
Низкий уровень напряжения на выходе логического элемента
равен напряжению на коллекторе открытого транзистора VT4 и не
превышает 0,4 В. Высокий же уровень напряжения на выходе ло-
гического элемента (когда транзистор VT4 закрыт) меньше напря-
жения источника питания на значение падения напряжения на тран-
зисторе VT3 и диоде VD3 — не менее 2,4 В. Фактически же напря-
жение логических уровней низкого и высокого на выходе элемента
зависит от сопротивления нагрузки и может несколько отличаться
от указанного выше.
13
Переход элемента из единичного состояния в нулевое проис-
ходит скачкообразно при переходе его входного напряжения через
значение около 1,2 В, называемое пороговым.
Продолжим опыты с микросхемой К155ЛАЗ.
АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР
Схема одного из вариантов автоколебательного мультивибра-
тора показана на рис. 10, а. Она должна напомнить вам общеиз-
вестную схему симметричного мультивибратора на двух транзисто-
Рис. 10. Опыт с автоколебательным мультивибратором
рах. Но здесь функцию активных элементов мультивибратора вы-
полняют логические элементы 2И-НЕ, включенные инверторами.
Благодаря двум цепям положительной обратной связи — выхода
элемента DD1.2 через конденсатор С1 со входом DD1.1 и выхода
элемента DD1.1 через конденсатор С2 со входом DD1.2 — устрой-
ство самовозбуждается и генерирует электрические импульсы. Часто-
та следования генерируемых импульсов зависит от номиналов ука-
занных конденсаторов и резисторов R1 и R2.
Что же такое электрические импульсы? Если постоянное напря-
жение скачкообразно и через одинаковые (в частном случае) про-
межутки времени изменяет свое значение, принимая поочередно то
высокий уровень, то низкий, то такой вид сигнала принято назы-
вать последовательностью импульсов или импульсной последова-
тельностью. Те отрезки этой последовательности, когда напряжение
принимает высокий уровень, называют импульсами высокого уров-
ня; паузами между ними считают отрезки с низким уровнем на-
14
пряжения. Однако с тем же основанием можно говорить и об им-
пульсах низкого уровня; в этом случае паузы будут иметь высокий
уровень.
В общем случае длительность импульсов может не быть рав-
ной длительности пауз между ними. Соотношение этих длительно-
стей оценивают таким параметром, как скважность, показывающим,
во сколько раз период последовательности больше длительности
импульса.
Момент возникновения импульса —и высокого уровня, и низ-
кого— принято называть фронтом импульса, а момент окончания —
спадом импульса. Ясно, что для импульса высокого уровня фрон-
том служит положительный (или плюсовой) перепад напряжения —
от низкого уровня к высокому, а спадом — отрицательный (мину-
совой) перепад напряжения, когда уровень меняется с высокого
на низкий. Понятно также, что фронт импульса высокого уровня
является спадом импульса низкого уровня и наоборот.
Чтобы смонтировать мультивибратор на пакетной панели, надо
лишь подключить к соответствующим выводам микросхемы DD1 эти
конденсаторы и резисторы (рис. 10,6). Проверьте монтаж — нет ли
ошибок —и особенно внимательно проконтролируйте полярность
включения оксидных конденсаторов. Подключите к макетной панели
источник питания, а к выходу второго логического элемента —
вольтметр. Что показывает стрелка вольтметра? Напряжение посто-
янного тока периодически, примерно 30 раз в минуту, резко воз-
растающее до высокого уровня и также резко уменьшающиеся до
низкого уровня. Мультивибратор, следовательно, генерирует импуль-
сы с частотой следования около 0,5 Гц.
Затем подключите вольтметр параллельно выходу первого эле-
мента. Вы увидите, что стрелка также будет фиксировать переходы
логического элемента из нулевого состояния в единичное, и наобо-
рот, с той же частотой, что и в предыдущем случае. Значит, и с
этого выхода можно снимать электрические импульсы, но по отно-
шению к импульсам на выходе второго элемента они будут сдви-
нуты по фазе на 180°.
Какие эксперименты можно провести с нашим мультивибрато-
ром? Прежде всего, попробуйте одновременно увеличить емкость
обоих конденсаторов, например в два раза, подключая параллельно
каждому из них по такому же конденсатору, а затем заменить их
конденсаторами емкостью по 100.. .200 мкФ. В первом случае час-
тота следования импульсов уменьшится, во втором — увеличится.
Можно изменять емкость лишь одного конденсатора, например
С1. Это изменит не только частоту, но и соотношение длительно-
сти импульсов и пауз между ними, однако по схемному построению
мультивибратор останется симметричным.
Конденсаторы могут быть емкостью по 1...5 мкФ. Тогда час-
тота генерируемых импульсов возрастет примерно до 500.. .1000 Гц.
Это уже колебания звуковой частоты, и стрелка вольтметра из-за
своей инерционности не может среагировать на них. Чтобы в этом
случае убедиться в работе мультивибратора, к его выходу нужно
подключить через конденсатор емкостью 0,01...0,015 мкФ головные
телефоны — в них услышите тональный звук. Заменив теперь один
из постоянных резисторов переменным такого же номинала, вы
сможете в некоторых пределах плавно изменять частоту генери-
руемых импульсов, значит, и тон звука в телефонах.
15
Не исключено, что собранный вами мультивибратор работает
неустойчиво, не всегда возбуждается после замены деталей, при
несколько пониженном напряжении источника питания. Причина
тому — некоторая критичность номиналов резисторов на входе ло-
гических элементов из-за особенностей эмиттерного входа микро-
схем ТТЛ.
Суть этих особенностей заключается в следующем. Резистор
на входе логического элемента, образующего одно из плеч мульти-
вибратора, оказывается включенным в эмиттерную цепь входного
транзистора элемента микросхемы. Ток эмиттера создает на этом
резисторе падение напряжения, закрывающее транзистор. При срав-
нительно большом сопротивлении резистора (более 2,2.. .2,5 кОм)
падение напряжения на нем оказывается столь значительным, что
транзистор практически не реагирует на входной сигнал. И наобо-
рот, при малом сопротивлении резистора (не более 600.. .700 Ом)
входной транзистор элемента все время открыт и насыщен и,
следовательно, оказывается неуправляемым входными сигналами.
Таким образом, для надежной работы мультивибратора такого
варианта сопротивления входных резисторов логических элементов
должны быть в пределах 800 Ом.. .2,2 кОм. Соответствующим вы-
бором этих резисторов можно добиться устойчивой работы мульти-
вибратора. Кроме того, нужно помнить, что на работу мультивиб-
ратора влияют разброс параметров микросхем, нестабильность
напряжения источника питания, значительные изменения температу-
ры окружающей среды.
Надо сказать, что на схемах нередко изображают симметрич-
ный мультивибратор так, как показано на рис. 10, в.
Более стабилен в работе мультивибратор на трех логических
элементах без резисторов в их входной цепи, собранный, например,
по схеме на рис. 11, а. Все элементы включены инверторами и сое-
динены между собой последовательно. Времязадающую цепь, опре-
деляющую частоту генерации, образуют конденсатор С1 и резистор
R1.
Детали такого варианта автоколебательного мультивибратора
смонтируйте на той же макетной панели (рис. И, б). На ней же
разместите и детали индикатора работы мультивибратора, показан-
ные на панели справа. Транзистор VT1 индикатора (рис. 11, в), пи-
тающийся от того же источника, что и микросхема, работает в ре-
жиме переключения — как электронный ключ. Когда элемент DD1.3
мультивибратора находится в единичном состоянии (напряжение на
его выходе соответствует высокому уровню), транзистор открыт и
лампа накаливания HL1 в его коллекторной цепи светит. При пе-
реходе элемента в нулевое состояние лампа гаснет. По свечению
сигнальной лампы будете судить о частоте и длительности генери-
руемых импульсов. Впрочем, индицировать состояние любого из
элементов мультивибратора можно и с помощью вольтметра по-
стоянного тока, как это делали в опытах с первым мультивибра-
тором.
Проверив монтаж, включите питание. Мультивибратор сразу
же начнет генерировать электрические импульсы, о чем будет сви-
детельствовать периодически вспыхивающая сигнальная лампа. Под-
считайте, сколько будет вспышек за минуту. Должно быть при-
мерно 60. Если это так, значит частота следования импульсов
мультивибратора равна 1 Гц.
16
“)
К выводу 7ЫЮ1
К выводу 8 UU1
К Выводу 7 ШИ
Рис. 11. Мультивибратор на трех элементах 2И-НЕ и опыты с ним
Подключите параллельно конденсатору С1 второй конденсатор
такой же емкости. Частота импульсов должна уменьшиться пример-
но вдвое. Такого же изменения частоты импульсов можно добиться
увеличением сопротивления резистора. Проверьте это, а затем за-
мените резистор переменным с номинальным сопротивлением
1,5. ..1,8 кОм. Теперь, пользуясь только этим резистором, вы смо-
жете плавно изменять частоту мультивибратора в пределах 0,5...
.. .20 Гц. Наибольшая частота будет в том случае, когда резистор
окажется полностью выведенным из цепи, т. е. выводы 8 и 1 мик-
росхемы будут замкнуты.
А если емкость конденсатора будет 1 мкФ? В таком случае
только переменным резистором удастся изменять частоту мульти-
вибратора примерно от 300 Гц до 10 кГц. Чтобы убедиться в ра-
ботоспособности мультивибратора на такой частоте, световой ин-
дикатор придется заменить акустическим — головными телефонами
(или капсюлем от них).
Каков принцип работы такого варианта автоколебательного
мультивибратора? Вернемся к его принципиальной схеме
(рис. 11, а). После включения питания какой-то из логических эле-
ментов быстрее других примет одно из двух возможных состояний
и тем самым повлияет на состояние остальных элементов. Пред-
положим, что элемент DD1.2 первым оказался в единичном состоя-
нии. Сигнал высокого уровня с его выхода через незаряженный
конденсатор С1 передается на вход элемента DD1.1, в результате
чего этот элемент устанавливается в нулевое состояние. В таком
же состоянии оказывается и элемент DD1.3, поскольку на его вхо-
дах высокий уровень напряжения.
Такое электрическое состояние устройства неустойчиво, так как
напряжение на входе элемента DD1.1 в это время постепенно
2—7065	17
уменьшается по мере зарядки конденсатора С1 через резистор R1
и выходную цепь элемента DD1.3. Как только напряжение на входе
элемента DD1.1 станет равным пороговому, этот элемент переклю-
чится в единичное состояние, а элемент DD1.2 —в нулевое. Теперь
конденсатор С1 начнет перезаряжаться через выход элемента DD1.2
(на его выходе в это время .напряжение низкого уровня) и резис-
тор R1 с выхода элемента DD 1.3. Вскоре напряжение на входе пер-
вого элемента мультивибратора превысит пороговое и все элемен-
ты переключатся в противоположные состояния. Так формируются
электрические импульсы на выходе нашего мультивибратора — вы-
воде 8 элемента DD1.3. Впрочем, генерируемые импульсы можно
снимать и с вывода 6 — выхода элемента DD1.2 мультивибратора.
Теперь, разобравшись в работе трехэлементного мультивибра-
тора, исключите из него элемент DD1.3 и переключите правый (по
схеме) вывод резистора на выход
на рис. 12. Мультивибратор стал
лл.
Рис. 12. Вариант мультивибратора
на двух элементах 2И-НЕ
первого элемента, как показано
двухэлементным. Подключив к
его выходу световой индика-
тор, вы убедитесь, что часто-
та генерируемых	импульсов
осталась прежней—1 Гц. Как
и в предыдущих	вариантах
мультивибратора, она будет
изменяться при установке де-
талей других номиналов.
Как работает такой вариант
генератора импульсов? Прин-
ципиально так же, как трех-
элементный. Когда, к примеру,
элемент DD1.1 находится в
единичном состоянии, а элемент DD1.2 в нулевом, конденсатор С1
заряжается через резистор R1 и выход второго элемента. Как толь-
ко напряжение на входе первого элемента достигнет порогового,
оба элемента переключаются в противоположные состояния и кон-
денсатор начнет перезаряжаться через выходную цепь второго эле-
мента, резистор и выходную цепь первого. Когда напряжение на
входе первого элемента снизится до порогового, элементы вновь
переключатся в противоположное состояние.
Надо сказать, что среди микросхем К155ЛАЗ попадаются та-
кие экземпляры, логические элементы которых недостаточно устой-
чиво работают в двуэлементном мультивибраторе. В таких случаях
приходится между входом первого элемента и общим проводом
устройства включать резистор сопротивлением 1,2. ..2 кОм (R2,
показанный на рис. 12 штриховой линией). Он создает на входе
элемента постоянное напряжение, близкое к пороговому, что облег-
чает запуск и условия работы мультивибратора в целом.
Такие варианты мультивибратора широко используют в цифро-
вой технике для генерирования импульсов различной частоты и
длительности. Они будут и в устройствах, которые вам предстоит
собрать по этой книге.
А сейчас — еще об одном варианте генератора из «семейства»
мультивибраторов.
18
ОДНОВИБРАТОР
Так называют генератор одиночных импульсов. При кратко-
временном сигнале на входе он формирует электрический импульс
прямоугольной формы вполне определенной длительности (она не
зависит от длительности входного, т. е. запускающего импульса),
после чего переходит в ждущий режим и остается в таком сос-
тоянии до прихода следующего запускающего сигнала.
Часто в технической литературе можно встретить и другое
название этого устройства — ждущий мультивибратор. Сейчас это
название применяют все реже.
Схему простейшего одновибратора вы видите на рис. 13, а.
В нем также два логических элемента, но первый из них использу-
ется по своему прямому назначению — как логический элемент
2И-НЕ, а второй — как инвертор. Кнопочный выключатель SB1
выполняет функцию датчика запускающих сигналов. Чтобы гене-
Рис. 13. Одновибратор (а) и временные диаграммы (б),
иллюстрирующие его работу
рируемые импульсы можно было индицировать вольтметром посто-
янного тока, лампой накаливания или иным подобным сравнительно
инерционным прибором, емкость конденсатора С1 должна быть не
менее 50 мкФ, а сопротивление резистора R1 — 1. ..1,5 кОм. Мож-
но, конечно, обойтись без выключателя SB1„ имитируя сигнал дат-
чика замыканием отрезком монтажного провода вывода 1 первого
элемента на общий провод, однако в этом случае могут иногда на-
блюдаться сбои в работе устройства, которые возникают из-за
«дребезга» замыкаемых контактов. Ниже мы вернемся к подроб-
ному рассмотрению этого явления и способах борьбы с ним.
Смонтировав одновибратор и включив питание, сразу же из-
мерьте напряжение на входах и выходах элементов. На входном
выводе 2 элемента DD1.1 и выходе элемента DD1.2 оно должно
соответствовать высокому уровню, а на выходе первого элемента и
входах второго — низкому. Следовательно, в ждущем режиме пер-
вый элемент находится в нулевом состоянии, а второй — в единич-
ном.
Затем подключите вольтметр к выходу второго элемента и,
наблюдая за стрелкой индикатора, кратковременно замкните кон-
2*
19
такты выключателя SB14 Как на это реагирует измерительный
прибор? Его стрелка резко отклоняется влево почти до нулевой
отметки шкалы, а примерно через 2 с также резко возвращается
в исходное положение. Прибор фиксирует появление импульса низ-
кого уровня. А светодиод? Он светит во время импульса. Повто-
рите опыт несколько раз.
Подключите параллельно конденсатору еще один — емкостью
1000 мкФ — и повторите опыт. Длительность выходного импульса
увеличится почти втрое. Замените постоянный резистор R1 пере-
менным, сопротивлением около 2 кОм (но не более 2,2 кОм). Те-
перь, пользуясь только этим резистором, вы сможете в некоторых
пределах изменять длительность генерируемых импульсов. Но при
его сопротивлении менее 100 Ом одновибратор перестанет работать.
Вывод напрашивается сам: длительность одиночных импульсов
одновибратора будет тем больше, чем больше емкость времязадаю-
щего конденсатора С1 и сопротивление резистора R1. При неболь-
шой емкости конденсатора и малом сопротивлении резистора им-
пульсы становятся столь короткими, что индикаторы, которыми вы
пользуетесь, оказываются неспособными на них реагировать.
Разобраться в сущности действия одновибратора помогут вре-
менные диаграммы, изображенные на рис. 13, б. Поскольку в жду-
щем режиме входной вывод 1 элемента DD1.1 ни с чем не соеди-
нен (контакты кнопочного выключателя разомкнуты), это эквива-
лентно подаче на его вход высокого уровня напряжения. На входе
элемента DD1.2 присутствует низкий уровень напряжения, так как
падение напряжения на резисторе, создаваемое входным током
элемента, удерживает входной транзистор элемента закрытым.
Значит, на выходе этого элемента — высокий уровень; такой же
уровень и на верхнем по схеме входе элемента DD1.1. Таким об-
разом, на выходе элемента DD1.1 низкий уровень, конденсатор
практически разряжен.
Поданный на входной вывод 1 запускающий импульс низкого
уровня (длительностью Тзап на верхнем графике) переключает
элемент DD1.1 в единичное состояние. Создающийся в этот момент
ti скачок положительного напряжения (его принято называть по-
ложительным перепадом напряжения) на его выходе передается
через конденсатор на вход элемента DD1.2 и переключает его из
единичного состояния в нулевое. Теперь на верхнем по схеме входе
элемента DD1.1—низкий уровень, поэтому его состояние не изме-
няется и после размыкания контактов SB1, т. е. после окончания
действия запускающего импульса.
С момента появления положительного перепада напряжения на
выходе элемента DD1.1 начинает заряжаться конденсатор через
резистор R1. По мере зарядки конденсатора напряжение на резис-
торе уменьшается. Как только оно снизится до порогового, элемент
DD1.2 переключится в единичное состояние, a DD1.1 — в нулевое.
Теперь конденсатор быстро разрядится через выходную цепь эле-
мента DD1.1 и входную DD1.2 и устройство возвратится в ждущий
режим.
При проведении опытов и экспериментов с одновибратором
учитывайте, что для нормальной его работы длительность запус-
20
кающего импульса должна быть меньше длительности генерируе-
мого выходного импульса.
Какие практические применения может найти мультивибратор
на логических элементах микросхемы К155ЛАЗ?
УСТРОЙСТВА НА ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ
Начнем с автоколебательного мультивибратора. Являясь уст-
ройством универсальным., он может найти разнообразное примене-
ние. Возьмем, к примеру, мультивибратор на трех логических эле-
ментах. Будучи смонтированным вместе с транзисторным индика-
тором по схеме на рис. 11, он становится генератором световых
импульсов, который можно использовать для модели маяка. Если
транзистор будет средней или большой мощности, например
КТ801А, в его коллекторную цепь можно включить несколько сое-
диненных параллельно миниатюрных ламп накаливания — они ук-
расят небольшую новогоднюю елку.
Если емкость конденсатора мультивибратора будет 1 мкФ, а
постоянный резистор R1—переменным, сопротивлением 1,5 или
2,2 кОм, то получится генератор колебаний звуковой частоты, при*
годный для проверки работоспособности радиовещательных прием-
ников, усилителей звуковой частоты.
К выходу такого устройства можно подключить телефонный
капсюль ДЭМ-4м или транзисторный индикатор (рис. И, в), но с
динамической головкой в коллекторной цепи. Получится звуковой
генератор, который можно использовать в качестве квартирного
звонка или применить для изучения приема на слух телеграфной
азбуки. В первом варианте напряжение питания генератора можно
подавать через звонковую кнопку, во втором — через контакты те-
леграфного ключа. Частоту генерируемых импульсов в пределах
800. ..1000 Гц устанавливают переменным резистором или подбор-
кой заменяющего его постоянного резистора.
Следующий пример использования мультивибратора — генератор
прерывистого звукового сигнала (рис. 14). Устройство состоит из
двух взаимосвязанных муль-
тивибраторов, выполненных на
логических элементах одной
микросхемы К155 Л АЗ. Муль-
тивибратор на элементах
DD1.3 и DD1.4 генерирует ко-
лебания частотой около
1000 Гц, которые капсюль
ДЭМ-4м (BF1) преобразует
в звук. Но звук прерывистый,
потому что работой этого
мультивибратора управляет
другой, собранный на логичес-
ких элементах DD1.1 и DD1.2
ПО! К155ЛАЗ
Рис. 14. Схема генератора преры-
вистого звукового сигнала
с частотой следования около
звучит лишь в те промежутки
Он генерирует тактовые импульсы
1 Гц. Тональный сигнал в телефоне
времени, когда на выходе тактового мультивибратора появляется
высокий уровень напряжения. Длительность звуковых сигналов
можно изменять подборкой конденсатора С1 и резистора R1, а вы-
соту тона звука — подборкой конденсатора С2 и резистора R2.
21
Одновибратор, дополненный световым сигнализатором (рис. 15),
может стать основой игрового автомата или аттракциона. Напри-
мер, аттракциона под условным названием «Погаси свечу». Сам
аттракцион — это макет горящей свечи на подставке. Если сильно
подуть на свечу, то замаскированная в ее «фитиле» лампа накали-
вания HL1 должна погаснуть, а спустя некоторое время вновь
включиться.
Рис. 15. Схема игрового автомата
«Секрет» аттракциона в том, что стенка подставки за свечой —
легкая непрозрачная ткань, на обратной стороне которой, напро-
тив «фитиля» свечи, укреплена небольшая жестяная пластина. Это
контакт датчика-выключателя SFL На расстоянии 3...5 мм от нее
укреплен конец отрезка толстого провода — второй контакт выклю-
чателя. Когда дуют на «свечу», струя воздуха прогибает тканевую
стенку коробки и контакты выключателя замыкаются. На выходе
одновибратора появляется импульс низкого уровня, который закры-
вает транзистор и гасит лампу.
Другой пример возможного использования такого автомата —
тир для «стрельбы» теннисным мячом. «Яблочком» мишени служит
металлическая пластина диаметром 80.. .100 мм — это один из
контактов SF1. На небольшом расстоянии от первого укреплен вто-
рой контакт. При точном попадании в «яблочко» контакты кратко-
временно замыкаются и сигнальная лампа гаснет. Но можно сде-
лать так, чтобы лампа индикатора, наоборот, при точном попадании
в цель зажигалась. В этом случае надо лишь для индикатора ис-
пользовать транзистор структуры р-п-р, например, из серии П213
или КТ814, и поменять местами подключение выводов его эмит-
тера и коллектора, как показано на рис. 15, б. При этом резистор в
базовую цепь транзистора можно не включать.
Одновибратор представляет интерес и как генератор одиночных
импульсов для проверки работоспособности приборов и устройств
цифровой техники, о чем мы поговорим чуть позже. Сейчас же при-
ведем еще несколько примеров практического применения автоколе-
бательного мультивибратора в радиолюбительских конструкциях.
На рис. 16 показана схема простейшего измерительного при-
бора — пробника, с помощью которого можно проверить качество
электрических контактов монтажа, выключателя, целость катушки
колебательного контура, исправность диода, качество конденсатора,
р-n перехода транзистора.
22
Рйс. 16. Измерительный пробник
Основа пробника — симметричный мультивибратор на элементах
DD1.1 и DD1.2, генерирующий импульсы с частотой следования
около 1 кГц. Индикатором пробника служат светодиод HL1 или
высокоомные головные телефоны ТОН-1, ТОН-2 или ТЭГ-1, подклю-
ченные к двухгнездной розетке XS1. Щупы ХА1 и ХА2 выполняют
роль контактов своеобразного выключателя, через который на мик-
росхему подается напряжение источника питания GB1.
Пока щупы не замкнуты между собой, цепь питания разорвана
и мультивибратор не работает. Если щупами коснуться концов про-
водника или выводов исправной катушки индуктивности, цепь пи-
тания микросхемы окажется замкнутой и мультивибратор начнет
генерировать электрические колебания звуковой частоты. При вы-
соком уровне напряжения на выходе (на выводе 6) муль-
тивибратора светодиод HL1 будет зажигаться, а при низком — гас-
нуть. А так как частота генерируемых импульсов довольно высокая,
глаз не замечает миганий светодиода — он светит как бы непрерыв-
но. Если, однако, в проверяемом проводнике или в катушке есть
обрыв, то ни свечения светодиода, ни звука в телефонах не будет.
Чтобы проверить полупроводниковый диод, к его выводам под-
ключают щупы пробника — сначала в одной полярности, а затем,
поменяв местами, ® другой. При одном подключении, когда диод
относительно источника питания оказывается включенным в прямом
направлении, световой и звуковой сигналы должны быть, а при
обратном — нет. Появление сигналов при любой полярности подклю-
чения пробника укажет на тепловой пробой р-п перехода диода, а
отсутствие сигналов при любой полярности подключения — на обрыв
внутренней цепи диода.
Аналогично проверяют исправность коллекторных и эмиттерных
р-n переходов транзисторов.
Исправность конденсаторов проверяют на пробой (замыкание
обкладок) по отсутствию светового (или звукового) сигнала при
касании их выводов щупами пробника. При проверке конденсатора
большой емкости в момент подключения к его выводам щупов
пробника могут появляться кратковременный звуковой сигнал и
вспышка светодиода. Эти сигналы вызывает ток зарядки конденса-
тора. Они тем продолжительнее, чем больше емкость проверяемого
конденсатора.
Источником питания такого пробника может служить батарея
3336 или три гальванических элемента 316, 332, соединенные по-
следовательно.
23
На логических элементах 2И-НЕ можно построить простой ге-
нератор колебаний звуковой частоты (34) и радиочастоты (РЧ)
для проверки трактов радиовещательных приемников. Примером
может служить прибор, схема которого показана на рис. 17. Гене-
L1
07 5. ..30
02 47
SA1
ЛЛ1.1
UUI2
ЛЛ1, ЛЛ2
K755J7A3
Р1 1к
03 Ц 0,5 мк
к выв. 1k
ЛЛ1,ЛЛ2
Т &В1
I k,5B
К выв. 7
ЛЛ1.ЛЛ2
Л Л2.1
I Ok 15
РЧ
ХАЗ.
„ Общ.
ЛЛ1.3
R2 390
ЛЛ1А
ЛЛ2.2
в
050,047МК
Х$2„3<?
Xfli
2
Рис. 17. Генератор ЗЧ-РЧ для проверки трактов радиовеща-
тельного приемника
ратором колебаний звуковой частоты (около 1 кГц) служит муль-
тивибратор на элементах DD1.3 и DD1.4. Генерируемые им коле-
бания через инвертор DD2.2, конденсатор С5 и гнездо XS2 «34»
с помощью щупа ХА1, вставляемого в это гнездо, подают на
вход проверяемого усилителя звуковой частоты.
Генератор колебаний радиочастоты образуют логические эле-
менты DD1.1, DD1.2, катушка L1 и конденсаторы Cl, С2. Частоту
его колебаний, определяемую в основном индуктивностью катушки
L1, в небольших пределах можно изменять конденсатором пере-
менной емкости С1.
Элемент DD2.1 выполняет функцию смесителя прибора. На его
входной вывод 1 поступают колебания радиочастоты, а на вы-
вод 2 — звуковой частоты. В результате на выходе элемента фор-
мируется импульсный сигнал радиочастоты, модулированный коле-
баниями звуковой частоты. Через конденсатор С4 и гнездо XS1
«РЧ» его подают на вход радиочастотного тракта (или одного из
его узлов) проверяемого приемника.
Катушку L1 контура генератора радиочастоты можно намотать
на каркасе диаметром 8... 9 мм с отрезком стержня из феррита
600НМ внутри. Чтобы пробник работал в диапазоне 3... 7 МГц,
на каркас надо намотать 50.. .55 витков провода ПЭВ-2 0,2.. .0,3.
В качестве конденсатора переменной емкости (С1) можно исполь-
зовать подстроечный КПК-1.
Конструкция такого генератора-пробника—произвольная. Для
его питания желательно использовать источник напряжения 5В? но
можно и батарею 333§.
24
И еще один пример практического использования логических
элементов цифровых микросхем — игра «Переправа». В основу со-
держания этой игры положена старинная логическая задача о вол-
ке, козе и капусте, которых перевозчик должен без потерь пере-
править на противоположный берег реки. Но лодка так мала, что
кроме самого перевозчика она может вместить только одного
пассажира или груз. Оставлять же на берегу волка с козой или
козу с капустой нельзя — обязательно будут потери. Без присмотра
оставить вместе можно только волка с капустой. Как в такой си-
туации должен поступить перевозчик?
Для решения этой задачи радиолюбитель И. Синельников из
Калининграда предложил игровое электронное устройство на логи-
ческих элементах 2И-НЕ и ЗИ-НЕ, принципиальную схему которого
вы видите на рис. 18. Переключателями SA1—SA4 играющий вы-
Рис. 18. Схема логического игрового автомата «Переправа»
полняет «перевозку» пассажиров и груза на противоположный бе-
рег реки. Так, например, если он считает, что первой через реку
должна быть переправлена коза, он переводит вниз (по схеме)
подвижный контакт переключателей SA2 «Коза» и SA1 «Перевоз-
чик». Положение ручек переключателей на лицевой панели коробки,
в которой смонтирована игра, отображает ситуацию, сложившуюся
в текущий момент на переправе. Элементы DD1.1, DD1.2 и DD2.1,
DD2.2 образуют логический узел, формирующий сигнал ошибочного
хода, при котором возникает опасная ситуация на одном из берегов
реки (волк может съесть козу, а коза — капусту). О допущенной
ошибке сигнализируют светодиоды HL1 и HL2, каждый из которых
расположен на «своем» берегу, и звуковой сигнал, создаваемый
динамической головкой ВА1.
Как работает такой игровой автомат? В исходном состоянии,
когда все пассажиры, груз и перевозчик находятся на одном берегу
реки, что соответствует показанному на схеме положению переклю-
25
чателей SAI—SA4. Для рассказа о работе логического узла будем
считать, что питание автомата подано, то есть замкнуты контакты
кнопки SB1. На выходе элементов DD1.1, DD1.2 и DD2.1 логиче-
ского узла действует высокий уровень напряжения и, следовательно,
светодиоды не светят (из-за того, что на аноде и на катоде каж-
дого из них практически одинаковое напряжение, ток через свето-
диод не протекает), а на выходе элемента DD2.2 — низкий уровень.
При включении питания кнопкой SB1 «Переправа» на входном вы-
воде 2 элемента DD1.1 и входном выводе 3 элемента DD1.2, а
также на обоих входах элемента DD2.1 возникает низкий уровень
напряжения. Для элементов 2И-НЕ и ЗИ-НЕ этого достаточно, что-
бы на их выходе появился высокий уровень напряжения. Оба входа
элемента DD2.2 в это время остаются свободными, на них, следова-
тельно, присутствует высокий уровень напряжения, а на выходе
элемента (вывод 8), а значит, и на нижнем по схеме входе эле-
мента DD1.2, с которым он соединен, — низкий уровень напря-
жения.
Предположим, что играющий первым ходом переправляет на
другой берег козу. Для этого он должен перевести в другое поло-
жение ручки переключателей SA2, SA1 и нажать на кнопку SB1.
При этом все четыре элемента логического узла останутся в исход-
ном состоянии и ни один из светодиодов не включится.
А если попытаться первым перевезти волка? В таком случае
переключатель SA3 создаст на верхнем по схеме входе элемента
DD2.2 низкий уровень напряжения и на нижнем входе элемента
DD1.2 появится высокий уровень. Сигнал такого же уровня будет
и на двух других входах элемента DD1.2, так как они окажутся
свободными. В результате на выходе элемента DD1.2 появится
низкий уровень напряжения и включится светодиод HL2 — сигнал
опасной ситуации (оставшаяся на берегу коза может съесть ка-
пусту!). А светодиод HL1, находящийся на другом берегу реки,
останется выключенным, так как в это время на верхнем входе
элемента DD1.1 переключатель SA1 создаст низкий уровень на-
пряжения.
С выходов элементов DD1.1 и DD1.2 сигнал опасной ситуации
(низкого уровня) подается также на входные выводы 9 и 10 эле-
мента DD1.3. При появлении хотя бы на одном из них низкого
уровня элемент переключается в единичное состояние, что приводит
к запуску мультивибратора, собранного на элементах D.D2.3 и
DD2.4. Генерируемые им колебания частотой около 500 Гц усили-
вает ступень на транзисторе VT1, включенном эмиттерным повто-
рителем, и головка ВА1 излучает тревожный звуковой сигнал.
Переключателем SA5 звуковую сигнализацию, оповещающую об
ошибке в ходе решения задачи, можно отключить, оставив лишь
световую сигнализацию.
Резистор R5 ограничивает ток базы транзистора VT1. Через
резистор R3 на верхний вход элемента DD1.3 подан высокий уро-
вень напряжения, что защищает узел сигнализации от различных
электрических помех. Подстроечным резистором R6 устанавливают
желательную громкость звучания головки ВА1.
Детали игрового автомата, кроме элементов коммутации, све-
тодиодов и динамической головки, можно смонтировать на печат-
ной плате размерами 70X25 мм (рис. 19, а) и разместить ее в
пластмассовой или изготовленной из фанеры коробке размерами
26
75
KSA5
aJ
Рис. 19. Монтаж деталей (а) и

конструкция игрового автомата
«Переправа» (б)
примерно 120X90X50 мм (рис. 19,6). На передней панели коробки
выполнен рисунок реки, вдоль русла которой укреплены переключа-
тели SA1 — SA4, а на противоположных берегах — светодиоды HL1
и HL2. Здесь же находятся переключатель SA5 и кнопка SB1
«Переправа». Переключатели SA1—SA5 — тумблеры МТ-1 или
ТВ2-1, кнопка SB1 — КМ1-1. Динамическая головка ВА1—мощ-
ностью 0,1...0,25 Вт, например 0,25ГД-10. Источником питания
может служить двухполупериодный выпрямитель с выходным на-
пряжением 5 В или батарея 3336.
Перед началом решения задачи все переключатели должны быть
в исходном положении, соответствующем ситуации, когда все пас-
сажиры, груз и перевозчик находятся на одном берегу реки. Затем
начинают переправу на другой берег —ставят ручки соответствую-
щих переключателей так, чтобы они были направлены в сторону
берега, куда должна плыть лодка, и, нажав на кнопку «Переправа»,
проверяют правильность хода. Если при этом появляется световой
или звуковой сигнал ошибки, ход считается неверным — надо искать
другой вариант решения задачи.
27
Чтобы убедиться в правильной работе игрового автомата, надо
знать ход решения логической задачи. Он может быть таким.
Сначала перевозчик переправляет на другой берег козу. Затем
возвращается обратно и забирает капусту. На другом берегу он
оставляет капусту и забирает козу. Переправив обратно козу,
сажает в лодку волка и перерозит его к капусте, после чего воз-
вращается и забирает козу. Таким образом, задача решается за
семь ходов. Могут ли быть другие варианты решения задачи?
Подумайте.
ПРОСТОЙ ЧАСТОТОМЕР
На базе только одной микросхемы К155ЛАЗ, используя все
ее логические элементы, можно построить сравнительно простой
прибор, способный измерять частоту переменного напряжения при-
мерно от 20 Гц до 20 кГц. Входным элементом такого измеритель-
ного прибора служит триггер Шмитта — устройство, преобразующее
подаваемое на его вход переменное напряжение синусоидальной
формы в импульсы прямоугольной формы той же частоты. То есть
оно преобразует синусоидальные «импульсы» с пологими фронтом
и спадом в прямоугольные, имеющие крутые фронт и спад. Триггер
Шмитта «срабатывает» при определенной амплитуде входного сиг-
нала. Если она меньше порогового значения, импульсного сигнала
на выходе триггера не будет.
Начнем с опыта. Пользуясь схемой триггера Шмитта, пока-
занной на рис. 20, а, смонтируйте на макетной панели микросхему
К155 Л АЗ, включив в работу только два ее логических элемента.
Здесь же, на панели, разместите батареи GB1 и GB2, составленные
из двух гальванических элементов 332 (или 316) каждая, и пере-
менный резистор R1 сопротивлением 1,5 или 2,2 кОм (желательно
с функциональной характеристикой А — линейной). Выводы батарей
подключайте к резистору только на время опытов.
Включите питание микросхемы и по вольтметру постоянного
тока установите движок переменного резистора в такое положение,
при котором на левом по схеме выводе резистора R2, являющемся
1М1 К15ШЗ
Рис. 20. Триггер Шмитта (а) и графики, иллюстрирующие его
работу (б, в, г)
28
входом триггера Шмитта, будет нулевое напряжение. При этом эле-
мент DD1.1. окажется в единичном состоянии, на его выходе бу-
дет напряжение высокого уровня, а элемент DD1.2 — в нулевом
Таково исходное состояние элементов этого триггера.
Теперь вольтметр постоянного тока подключите к выходу эле-
мента DD1.2 и, внимательно наблюдая за его стрелкой, начинайте
плавно перемещать движок переменного резистора вверх по схеме
до упора, а затем, не останавливаясь, в обратную сторону — до
нижнего вывода, далее — снова до верхнего и т. д. Что показывает
вольтметр? Периодическое переключение элемента DD1.2 из нуле-
вого состояния в единичное и обратно, т. е., иначе говоря, появле-
ние на выходе триггера импульсов положительной полярности.
Работу такого варианта триггера Шмитта иллюстрируют гра-
фики б и в на том же рис. 20. Перемещением движка переменного
резистора из одного крайнего положения в другое вы имитировали
подачу на вход триггера переменного напряжения синусоидальной
формы (рис. 20, б) амплитудой до 3 В. Пока напряжение положи-
тельной полуволны этого сигнала было меньше некоторого значения,
которое принято называть верхним пороговым (Unopi), устройство
сохраняло исходное состояние. При достижении же этого порогово-
го напряжения, равного примерно 1,7 В (в момент ti), оба элемен-
та переключились в противоположное состояние и на выходе триг-
гера (на выходе элемента DD1.2) появилось напряжение высокого
уровня. Дальнейшее повышение положительного напряжения на
входе не изменяет этого состояния элементов триггера.
При перемещении движка резистора R1 в обратную сторону,
когда напряжение на входе триггера снизилось до нижнего порого-
вого значения (Ипорг), равного примерно 0,5 В (момент 1г), оба
элемента переключились в первоначальное состояние. На выходе
триггера вновь появился высокий уровень напряжения.
Отрицательная полуволна не изменила состояния элементов,
образующих триггер Шмитта. В течение этого полупериода откры-
ваются внутренние диоды входной цепи элемента DD1.1, замыкая
вход триггера на общий провод.
При следующей положительной полуволне входного переменно-
го напряжения на выходе триггера сформируется второй импульс
высокого уровня (моменты /t3 и t4).
Повторите этот опыт несколько раз, и по показаниям вольт-
метра, подключаемого ко входу и выходу триггера, постройте гра-
фики, характеризующие его работу. Они должны получиться близ-
кими к показанным на графиках рис. 20. Два разных по уровню
порога срабатывания элементов — наиболее характерная особен-
ность триггера Шмитта.
Теперь перейдем к изучению частотомера. Принципиальная схе-
ма предлагаемого для повторения частотомера изображена на
рис. 21. Здесь логические элементы DD1.1, DD1.2 и резисторы R1—
R3 образуют уже знакомый нам триггер Шмитта, а остальные два
элемента микросхемы — формирователь его выходных импульсов,
от частоты следования которых зависят показания микроампер-
метра РА1. Без формирователя прибор не даст достоверных ре-
зультатов измерения частоты, потому что длительность импульсов
на выходе триггера зависит от частоты входного измеряемого пе-
ременного напряжения.
29
Рис. 21. Принципиальная схема частотомера на логических
элементах
Конденсатор С1—разделительный. Пропуская широкую полосу
колебаний звуковой частоты, он преграждает путь постоянной со-
ставляющей источника сигнала. Диод VD2 замыкает на общий
провод отрицательные полуволны входного напряжения (он дубли-
рует внутренние диоды на входе элемента DD1.1, поэтому этот
диод можно не устанавливать). Диод VD1 ограничивает амплитуду
положительных полуволн, поступивших на входы элемента DD1.1,
на уровне напряжения питания.
С выхода триггера Шмитта (с выхода элемента DD1.2) им-
пульсы положительной полярности поступают на вход формирова-
теля. Элемент DD1.3 включен инвертором, a DD1.4 используется
по своему прямому назначению — как логический элемент 2И-НЕ.
Как только на входе формирователя — на соединенных вместе вхо-
дах элемента DD1.3— появляется напряжение низкого уровня, он
переключается в единичное состояние и через него и резистор R4
заряжается один из конденсаторов С2—С4. По мере зарядки кон-
денсатора положительное напряжение на нижнем входе элемента
DD1.4 повышается до высокого уровня. Но этот элемент остается
в единичном состоянии, так как на втором его входе, как и на
выходе триггера Шмитта, — низкий уровень напряжения. В таком
режиме через микроамперметр РА1 протекает незначительный ток.
Как только на выходе триггера Шмитта появляется напряже-
ние высокого уровня, элемент DD1.4 переключается в нулевое со-
стояние и через микроамперметр начинает протекать значительный
ток, определяемый сопротивлением одного из резисторов R5—R7.
Одновременно элемент DD1.3 переключается в нулевое состояние,
и заряженный конденсатор формирователя начинает разряжаться.
Через некоторое время напряжение на нем снизится настолько,
что элемент DD1.4 вновь переключится в единичное состояние.
Таким образом, на выходе формирователя появляется короткий
импульс низкого уровня (см. рис. 20, г), в течение которого через
микроамперметр протекает ток, значительно больший, чем началь-
ный. Угол отклонения стрелки микроамперметра пропорционален
частоте следования импульсов: чем больше частота, тем больше
угол.
Длительность импульсов на выходе формирователя определя-
ется продолжительностью разрядки включенного времязадающего
конденсатора (С2, СЗ или С4) до напряжения переключения
30
элемента DD1.4. Чем меньше емкость конденсатора, тем короче
импульс, тем большую частоту входного сигнала можно измерить.
Так, с времязадающим конденсатором С2 емкостью 0,2 мкФ при-
бор способен измерять частоту колебаний ориентировочно от 20 до
200 Гц, с конденсатором СЗ емкостью 0,02 мкФ — от 200 до
2000 Гц, с конденсатором С4 емкостью 2000 пФ — от 2 до 20 кГц.
При налаживании подстроечными резисторами R5—R7 стрелку
микроамперметра устанавливают на конечную отметку шкалы, со-
ответствующую наибольшей измеряемой частоте каждого из под-
диапазонов. Минимальный уровень переменного напряжения, час-
тоту которого можно измерить, — около 1,5 В, а максимальный^
8. ..10 В.
Еще раз проанализируйте графики на рис. 20, чтобы закрепить
в памяти принцип работы частотомера, а затем дополните собран-
ный на макетной панели триггер Шмитта деталями входной цепи
и формирователя и испытайте устройство в действии. На это время
переключатель поддиапазонов не нужен — времязадающий конден-
сатор, например С2, можно подключить непосредственно к выводу
13 элемента DD1.4, а в цепь микроамперметра включить один из
подстроечных резисторов или постоянный резистор сопротивлением
2,2.. .3,3 кОм. Микроамперметр РА1 — на ток полного отклонения
стрелки 100 мкА.
Закончив монтаж, включите источник питания и подайте на
вход элемента DD1.1 триггера Шмитта импульсы высокого уровня.
Их источником может быть мультивибратор по схеме на рис. 10
или другой аналогичный генератор. Частоту следования импульсов
установите минимальную. При этом стрелка микроамперметра РА1
должна резко отклоняться на небольшой угол, что будет свиде-
тельствовать о работоспособности частотомера. Если же микроам-
перметр не реагирует на входные импульсы, придется подобрать
другой резистор R2 большего сопротивления. Вообще же его со-
противление может быть в пределах от 1,8 до 5,1 кОм.
Далее подайте на вход частотомера (через конденсатор С1)
переменное напряжение 3.. .5 В с понижающего сетевого трансфор-
матора. Теперь стрелка микроамперметра должна отклониться на
больший угол, чем в предыдущем опыте. Подключите параллельно
времязадающему конденсатору еще один такой же или большей
емкости. Теперь угол отклонения стрелки уменьшится.
Точно так же можно испытать устройство на втором и треть-
ем поддиапазонах измерения, но при входных сигналах соответ-
ствующей частоты.
Если вы решили включить этот частотомер в свою домашнюю
измерительную лабораторию, его детали надо перенести с макет-
ной панели на монтажную плату и укрепить на ней подстроечные
резисторы R5—R7 (рис. 22), а плату закрепить в коробке подходя-
щих размеров. Конденсаторы С2—С4 могут быть составлены из
двух и более конденсаторов каждый.
Внешний вид конструкции частотомера показан на рис. 23. На
его лицевой панели разместите микроамперметр, переключатель
поддиапазонов (например, галетный ЗПЗН или другой с двумя
секциями на три положения), входные гнезда (XS1, XS2) или
зажимы.
Шкала частотомера — общая для всех поддиапазонов измере-
ния и практически равномерная. Поэтому надо только определить
31
Рис. 22. Монтаж деталей частотомера
Рис. 23. Конструкция частотомера
23
XSJ
^4711+
20мкхЮВ
к
-----------^+5В
12АIКП8УП1Г
—I 03 Ш0ик*10.В
М_±ц—_
Н КвыМ,2
, Ж7
XS2
=ф= С2
ЮОмкхМВ
Рис. 24. Усилитель, повышающий
чувствительность частотомера
начальную и конечную границы шкалы применительно к одному из
них — к поддиапазону «20.. .200 Гц», после чего подогнать под нее
частотные границы двух других поддиапазонов измерения. В даль-
нейшем при переключении прибора на поддиапазон «200.. .2000 Гц»
результат измерений, считанный по шкале, будете умножать на 10,
а при измерении в поддиапазоне «2.. .20 кГц» — на 100.
Методика градуировки такова. Переключатель SA1 установите
в положение измерения в поддиапазоне «20.. .200 Гц», движок под-
строечного резистора R5 — в положение наибольшего сопротивления
и подайте на вход частотомера от звукового генератора, например
ГЗ-ЗЗ, сигнал частотой 20 Гц напряжением 1,5. ..2 В. Сделайте на
шкале отметку, соответствующую углу отклонения стрелки микро-
амперметра. Затем звуковой генератор перестройте на частоту
200 Гц и подстроечным резистором R5 установите стрелку прибо-
ра на конечную отметку шкалы. После этого по сигналам звуково-
го генератора сделайте на шкале отметки, соответствующие 30, 40,
50 и т. д. до 190 Гц. Позже эти участки шкалы разделите еще на
2, 5 или 10 частей.
Затем частотомер переключите на второй поддиапазон измере-
ний, подайте на его вход сигнал частотой 200 Гц. При этом стрел-
ка микроамперметра должна установиться против отметки шкалы,
соответствующей частоте 20 Гц первого поддиапазона. Точнее ус-
тановить ее на эту исходную отметку шкалы можно подборкой
конденсатора СЗ или подключением параллельно ему второго
(третьего и т. д.) конденсатора, несколько увеличивающего их об-
щую емкость. После этого на вход прибора подайте от генератора
сигнал частотой 200 Гц и подстроечным резистором R6 установите
стрелку микроамперметра на конечную отметку шкалы.
Аналогично подгоняйте под шкалу микроамперметра границы
третьего поддиапазона измеряемой частоты — 2.. .20 кГц. Возмож-
но, пределы измерения частоты на поддиапазонах получатся иные
или вы захотите изменить их. Делайте это подборкой времязадаю-
щих конденсаторов С2—С4.
Неисключено, что вы пожелаете повысить чувствительность
частотомера. В таком случае простейший частотомер придется до-
полнить усилителем входного сигнала, используя для этого, напри-
мер, маломощный п-р-п транзистор или, что еще лучше, аналого-
вую микросхему К118УП1Г (рис. 24). Эта микросхема представляет
собой трехступенный усилитель для видеоканалов телевизионных
приемников, обладающий большим коэффициентом усиления. Ее
корпус с 14 выводами такой же, как у микросхемы К155 Л АЗ, но
плюсовой вывод питания у нее 7-й, а минусовой—14-й. С таким
усилителем чувствительность частотомера увеличится до 30...
50 мВ.
Колебания измеряемой частоты могут быть синусоидальными,
прямоугольными, пилообразными — любыми. Через конденсатор С1
они поступают на вход (вывод 3) микросхемы DA1 и после уси-
ления с выхода (вывод 10, соединенный с выводом 9) микросхемы
через конденсатор СЗ приходят на вход триггера Шмитта частото-
мера. Конденсатор С2 устраняет внутреннюю отрицательную об-
ратную связь, ослабляющую усилительные свойства микросхемы.
Диоды VD1, VD2 и резистор R1 (рис. 21) теперь можно уда-
лить, а на их месте смонтировать аналоговую микросхему DA1 и
3—7065
26
33
оксидные конденсаторы. Микросхему КИ8УП1Г можно заменить
на КП8УП1В или К118УП1А. Но в этом случае чувствительность
частотомера будет несколько меньше.
БЛОК ПИТАНИЯ С ГЕНЕРАТОРАМИ ИМПУЛЬСОВ
Опыты и эксперименты с' микросхемными устройствами, разго-
вор о которых еще впереди, требуют более «емкого» по сравнению
с батареей 3336 источника питания. Выход здесь очевиден — нужно
воспользоваться электроосветительной сетью, собрав стабилизиро-
ванный источник питания с регулируемым выходным напряжением.
А для проверки работоспособности микросхем функционального
назначения, как, например, триггеров, различных счетчиков, дешиф-
раторов, следует добавить к блоку питания генераторы испытатель-
ных импульсов различной длительности и частоты следования. Вот
такой комбинированный лабораторный прибор мы и предлагаем
сконструировать для вашей дальнейшей практической работы с
цифровой техникой.
Схема прибора показана на рис. 25. Трансформатор Т1 пони-
жает сетевое напряжение до 9. ..10 В. Это напряжение, снимаемое
с обмотки II, выпрямляют диоды VD1—VD4, включенные по мосто-
вой схеме. Конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного
напряжения. Постоянное напряжение с конденсатора С1 поступает
далее на два стабилизатора напряжения.
Первый из стабилизаторов напряжения, выполненный на ста-
билитроне VD5, балластном резисторе R1 и усилителе тока на тран-
зисторе VT1, используется для питания генераторов испытательных
импульсов. Второй стабилизатор напряжения, предназначенный дл
питания экспериментальных устройств, собран на стабилитроне
VD6, резисторе R3 и транзисторе VT2. Выходное напряжение этого
стабилизатора, которое можно плавно изменять переменным резис-
тором R4 примерно от 0 до 6 В, подается на гнезда XS2 и XS3.
Во втором стабилизаторе предусмотрено устройство защиты тран-
зистора усилителя тока и диодов выпрямителя от перегрузки в
случае аварийного замыкания цепи нагрузки.
Устройство составлено из резистора R5 и транзистора VT3. По-
ка ток, потребляемый нагрузкой, не превышает допустимого, паде-
ние напряжения на резисторе R5 меньше напряжения открывания
транзистора VT3. Как только падение напряжения на резисторе
при увеличении нагрузочного тока достигнет 0,6.. .0,7 В, транзистор
VT3 откроется и своим малым сопротивлением зашунтирует стаби-
литрон VD6. При этом транзистор VT2 закроется, отчего ток во
внешней цепи стабилизатора уменьшится до 10.. .15 мА.
На выходе второго стабилизатора установлен микроамперметр
РА1, который совместно с резистором R6 образует вольтметр по-
стоянного тока. Если переключатель SA2 находится в показанном
на схеме положении «Контр.», вольтметром можно контролировать
выходное напряжение стабилизатора. Когда же переключатель пе-
реводят в положение «Изм.», вольтметр оказывается подключенным
к гнездам XS1 и XS3. Соединяя проводниками эти гнезда с выво-
дами работающих микросхем, можно контролировать электричес-
кое состояние логических элементов. Аналогично вольтметр можно
использовать для контроля напряжения в цепях конструируемых
устройств.
34
FU7 ОДА
VU7-VB4
КД202А
VT7
КТ375Б
02
+
бООмк
*10В
02
1к
Л;
АЛЮ2Б^7/
01
1000мк*15В
SA1
ХР1 „Сеть
+5В
УЛ6 ZS
КС768А
К Выв. 74
ЛЛ7,_ЛЛ2
VT2
КТ875А
85 0,5 (проб)
КЗ
270
VT3
КТ375Б
СЧ
50мк*
*ЮВ
К4220
Напряжение'
,Контр.
—L_ С 5
0,033мк
Изм‘.
OAZ
PAJ
ЮОмкА
/I 700к
XS7
XS2
ХОЗ
+5В
07 200мк*6В
л л и
ЗАЗ
К Выв. 7
Л Л 7, л Л2
К70
1к
ЛЛ7.2
Зап.
ХОЧ
„Вых.1
К9^
1к
06 7000
DDL DD2 К155ЛАЗ
500мк*6В
Л Л7.3
8
09 ’• 7мк*75В
ЛЛ2.2	ЛЛ2.3
6 9
ЛЛ2.4
ЛЛ27
К73 240
ЛЛ7Л
72
77 _ XS5
К72 430
814*470
„ Частота
„ТЛФ

Рис. 25. Схема сетевого блока питания с генераторами испы-
тательных импульсов
Теперь об испытательных генераторах. Это знакомые вам муль-
тивибраторы на логических элементах микросхемы К155ЛАЗ. Так,
например, на элементах DD1.1 и DD1.2 собран одновибратор. При
кратковременном замыкании контактов запускающей кнопки SB1
«Зап.» он формирует импульс низкого уровня длительностью около
0,5 с. Но его запускающая цепь несколько отличается от подобной
цепи знакомого вам одновибратора по схеме на рис. 13,а — она
дополнена резисторами R7, R8 и конденсатором С6. Эта цепь обес-
печивает короткий запускающий импульс мультивибратора незави-
симо от длительности нажатия на кнопку SB1 «Зап.».
Через переключатель SA3 и гнезда XS3, XS4 импульс низкого
уровня, сформированный одновибратором, подают на вход испыты-
ваемой микросхемы или узла устройства. Светодиод HL1 индициру-
ет появление импульса и его длительность.
Если подвижный контакт переключателя SA3 перевести в ниж-
нее по схеме положение, к гнезду XS4 подключается мультивибра-
тор, собранный на элементах DD1.3, DD1.4, DD2.1. Он вырабаты-
вает импульсы высокого уровня, длительность и частоту следования
которых можно в некоторых пределах изменять переменным резис-
тором R11 «Частота».
Вы, наверное, заметили, что в отличие от подобного мульти-
вибратора, рассмотренного ранее (рис. 11, а), последовательно с
конденсатором С8 включен резистор R13. Хотя принципиально этот
резистор не влияет на работоспособность устройства, включение его
желательно. Дело в том, что в начальный момент зарядки конден-
сатора большой емкости в его цепи возникает значительный мгно-
венный импульс тока, способный вывести из строя выходной тран-
зистор логического элемента. Резистор же ограничивает скачок то-
ка, предотвращая перегрузку транзистора.
Чтобы можно было контролировать работу второго генератора,
к нему подключен вспомогательный мультивибратор, собранный на
элементах DD2.2—DD2.4. Генерируемые им импульсы частотой
800.. .1000 Гц поступают через разъем XS5 на головные телефоны.
Звук в телефонах будет лишь в те отрезки времени, когда на ниж-
ний вход элемента DD2.3 поступает высокий уровень напряжения
с контролируемого генератора (с выхода элемента DD1.4).
Понижающий сетевой трансформатор может быть любым мощ-
ностью 10. ..15 Вт с переменным напряжением на вторичной об-
мотке 9. ..10 В. Подойдет, к примеру, выходной трансформатор
кадровой развертки ТКВ-70Л2 или ТВК-110Л2 от телевизора. При
самостоятельном изготовлении трансформатора понадобится магни-
топровод Ш20Х25 или Ш20Х30. Обмотка I должна содержать
2100—2200 витков провода ПЭВ-1 0,12—0,14, обмотка II — 95—
100 витков провода такой же марки, но диаметром 0,8.. .1 мм.
Транзисторы VT1 и VT3 — любые из серии КТ315, a VT2 —
любой из серий КТ815, КТ817, П702. Стабилитрон VD5 желательно
подобрать с таким напряжением стабилизации, чтобы выходное на-
пряжение первого стабилизатора (на выводах резистора R2) было
в пределах 4,75.. .5,25 В. Стабилитрон VD6 — КС168А, 2С168А,
КС168В или КС170А. Переменные резисторы — любого типа, по-
стоянные (кроме R5) —МЛТ-0,25. Резистор R5 — проволочный или
МОН-2. Конденсаторы СЗ и С5 — керамические, остальные — К50-6.
/Микроамперметр РА1—М24, М494 или другой на ток полного от-
клонения стрелки от 100 до 300 мА. Сопротивление резистора R6
36
подбирают таким, чтобы стрелка отклонялась на конечное деление
шкалы при выбранном пределе измеряемого напряжения — 6 или
10 В. Светодиод может быть АЛ 102 с буквенными индексами А,
Б, Г (красного свечения) или В (зеленого). Выключатели и пере-
ключатели— любой конструкции, например, КМ-1 (SB1), МТ1
(SA2, SA3), ТВ2-1 (SA1).
Прибор удобнее смонтировать на двух платах. Детали выпря-
мителя и стабилизаторов монтируют на общей плате, которую за-
тем закрепляют в нижней части прибора. Монтаж — произвольный,
поэтому рисунок этой платы не приводим.
Для монтажа генераторов приготовьте плату размерами 90X
Х40 мм (рис. 26) из любого изоляционного материала. Микросхе-
Рис. 26. Монтажная плата генератора
мы и другие детали размещайте с одной стороны платы, а их
выводы, пропущенные через просверленные в плате отверстия, сое-
диняйте отрезками монтажного провода с другой стороны платы.
Рекомендуем придерживаться такого порядка монтажа и про-
верки работоспособности генераторов. Разместите на плате
микросхемы, соедините между собой одноименные выводы питания
(7 и 14) и подайте на них напряжение. Измерьте вольтметром по-
стоянного тока напряжение на входных и выходных выводах ло-
гических элементов, чтобы убедиться в работоспособности микро-
схем.
Затем, отключив источник питания, смонтируйте и проверьте
только одновибратор. Здесь же, на плате, разместите временно све-
тодиод с резистором R10 и подключите нижний (по схеме) вывод
резистора к выходу элемента DD1.2. Включите питание и кратко-
временно замкните вывод 1 элемента DD1.1 на общий провод. Све-
тодиод, вспыхивая, будет сигнализировать о появлении на выходе
мультивибратора одиночного импульса отрицательной полярности.
При указанных на схеме номиналах конденсатора С7 и резистора
R9 длительность импульса (вспышки светодиода) должна быть око-
ло 0,5 с. Подборкой резистора R9 длительность импульса можно
уменьшить или, наоборот, увеличить. Но его сопротивление не дол-
жно быть больше 1,8 кОм, иначе напряжение на входе элемента
DD1.2 будет более порогового и он окажется в нулевом состоянии
(на выводе 6 будет низкий уровень напряжения) и светодиод бу-
дет светить постоянно.
Далее монтируйте генератор на элементах DD1.3, DD1.4, DD2.1.
К его выходу (вывод 3 элемента DD2.1) подключите светодиодный
37
Рис. 27. Внешний вид блока пи-
тания с генераторами испытатель-
ных импульсов
мента DD2.3 отключите от вывода
индикатор. Если ошибок в монтаже нет. сразу же после включения
питания светодиод начнет мигать с частотой генерируемых импуль-
сов. Наибольшая длительность импульсов (около 2 с) должна быть
при крайнем правом по схеме положении движка переменного резис-
тора R11, временно подпаянного к деталям генератора, наимень-
шая — около 0,1 с — при край-
нем левом, т. е. при наимень-
шем сопротивлении этого ре-
зистора.
Следующий этап — монтаж
генератора на элементах DD2.2
—DD2.4. Выводы 10 и 9 эле-
мента DD2.3 временно соеди-
ните, чтобы превратить его в
инвертор. Функцию индикатора
работы этого генератора долж-
ны выполнять головные теле-
фоны, включенные между вы-
ходом элемента DD2.4 и об-
щим проводом. После включе-
ния питания в телефонах дол-
жен появиться громкий то-
нальный звук. Наиболее при-
ятную вам частоту звука не-
трудно установить подборкой
резистора R14.
После этого вывод 10 эле-
9 и соедините с выходом эле-
мента DD1.4. Теперь телефоны должны звучать прерывисто, с ча-
стотой пульсаций второго генератора.
Остается разместить платы с деталями прибора внутри кожуха
(рис. 27) подходящих размеров, а на его лицевой панели корпуса
укрепить выключатель питания, переключатели, кнопку запуска,
переменные резисторы, светодиод, стрелочный индикатор, гнезда и
разъем. Держатель предохранителя с предохранителем установите
на задней стенке корпуса.
Соединив платы между собой и с деталями на корпусе, окон-
чательно проверьте работоспособность блока питания и генераторов
непитательных импульсов.
ТРИГГЕРЫ
Триггерами называют электронные устройства с двумя устой-
чивыми электрическими состояниями. Переключение триггера из
одного устойчивого состояния в другое происходит под воздей-
ствием входных импульсов. Каждому из двух состояний триггера
соответствует свой фиксированный уровень выходного напряжения,
что в вычислительной технике широко используется для хранения
цифровой информации. В свою очередь, триггеры являются основой
счетчиков импульсов, делителей частоты и многих других цифровых
микросхем функционального назначения.
В любительской цифровой технике применяют преимущественно
так называемые RS-, D- и JK-триггеры. Что представляют собой
38
эти логические устройства, каковы их электрические свойства и
принципы действия?
Начнем с RS-триггера —самого простого из «семейства» триг-
геров.
RS-ТРИГГЕР
RS-триггеры обычно составляют из двувходовых логических
элементов И-НЕ. Схему такого варианта RS-триггера вы видите
на рис. 28, а. Его образуют два элемента 2И-НЕ микросхемы
К155ЛАЗ с перекрестными обратными связями между их входами
Рис. 28. Опытный RS-триггер
51	R	Q	S
С	и	1	1
0 j	1	1	О
1	0 <	О	1
1	1	X	X
6)
и выходами. У триггера два независимых входа и столько же
выходов. Первый вход — вход S —вывод 1 элемента DD1.1, вто-
рой вход —вход R — вывод б элемента DD1.2. Выходы: прямой —
вывод 3 элемента DD1.1, инверсный — вывод 6 элемента DD1.2.
Чтобы лучше разобраться в работе RS-триггера, смонтируйте
показанные на схеме детали на макетной панели и проведите не*
сколько опытов. Вместо светодиодов, индицирующих состояния триг-
гера, можно использовать знакомые вам транзисторные индикаторы
с лампами накаливания. Индицировать состояния элементов триг-
гера нетрудно и с помощью вольтметра постоянного тока, подклю-
чая его попеременно к выходу то одного, то другого элемента.
Вместо кнопочных выключателей без фиксации можно использовать
отрезки монтажного провода с оголенными концами, которыми бу-
дете имитировать подачу на входы триггера напряжение низкого
уровня.
Сверив монтаж опытного триггера с его схемой и убедившись
в отсутствии ошибок, в надежности паек, включите питание. Сразу
же должен включиться один из светодиодов. Предположим, это
будет светодиод HL1. Значит, первым в единичном состоянии ока-
зался элемент DD1.1, что подтвердит и вольтметр, подключенный
к его выходу — здесь должно быть напряжение высокого уровня.
39
Измерьте напряжение на выходе элемента DD1.2 — здесь будет
низкий уровень, поэтому светодиод HL2 и не светит.
Записав результаты измерений, замкните кратковременно кон-
такты кнопки SB1. Что изменилось? Ничего! По-прежнему светит
только светодиод HL1. А если кратковременно нажать на кнопку
SR2?. Сразу же погаснет светодиод HL1 и включится HL2. Теперь
элемент DD1.1 будет в нулевом состоянии, a (DD1.2— в единичном.
В таком состоянии элементы могут находиться сколько угодно вре-
мени— до тех пор, пока не выключат питание. Но стоит теперь
еще раз нажать на кнопку SB1—и элементы переключатся в про-
тивоположное состояние.
Проанализируем работу опытного триггера. Считаем, что при
включении питания оказался в единичном состоянии элемент DD1.1.
В этот момент, следовательно, и на верхнем по схеме входе элемен-
та DD1.2, соединенном с выходом элемента DD1.1, появилось на-
пряжение высокого уровня, которое установило элемент DD1.2 в
нулевое состояние. Подача импульса низкого уровня на верхний
по схеме вход элемента DD1.1 (нажатием на кнопку SB1) не могла
изменить его состояние, поскольку в это время на нижнем его входе
уже был низкий уровень напряжения.
В момент нажатия на кнопку SB2 на нижний вход элемента
DD1.2 поступил импульс низкого уровня. Переключаясь в единич-
ное состояние, этот элемент выходным напряжением высокого уровня
переключил элемент DD1.1 в нулевое состояние. Переключение эле-
мента DD1.1 оказалось возможным потому, что в этот момент
верхний его вход был свободен, что равнозначно подаче на него
напряжения высокого уровня.
Так поочередно нажимая на кнопки, можно переключать триг-
гер из одного устойчивого состояния в другое и тем самым управ-
лять различными приборами и устройствами цифровой техники,
подключенными к его выходам.
Логическое состояние RS-триггера характеризуют уровнем сиг-
нала на его так называемом прямом выходе. Если здесь высокий
уровень напряжения, значит триггер в целом находится в единичном
состоянии, а если низкий уровень — в нулевом. Иногда прямой
выход триггера и собственно сигнал на прямом выходе обозначают
буквой Q.
При единичном состоянии триггера на его втором выходе бу-
дет напряжение низкого уровня, а при нулевом состоянии — высо-
кого уровня. Поэтому этот выход называют инверсным и обозна-
чают его (и сигнал на нем) той же буквой, но с черточкой вверху —
Q, что и означает инверсию.
Вход, через который триггер устанавливают в единичное со-
стояние, обозначают буквой S (это начальная буква английского
слова set — установка). Другой же вход, через который триггер
переключают в нулевое состояние, обозначают буквой R (от слова
reset — возврат). Следовательно, в опытном триггере вывод 1 мик-
росхемы— это вход S, а вывод 5 — вход R.
Строго говоря, обозначения входов S и R опытного триггера
надо бы писать с черточками вверху, так как уровень импульсов,
подаваемых на них для переключения триггера из одного состояния
в другое, низкий. Они, следовательно, инверсные, т. е. S и R. Опи-
санный здесь триггер принято называть асинхронным RS-триггером
с установочными входами.
40
Состояния триггера в зависимости от входных сигналов иллю-
стрирует таблица на рис. 28,6. О чем она может рассказать? Если
на оба входа триггера подать напряжение низкого уровня, напри-
мер, нажав одновременно на обе кнопки, на обоих его выходах по-
явится напряжение высокого уровня. Такое состояние триггера про-
тиворечит логике его действия, поэтому подобное сочетание вход-
ных сигналов принято считать недопустимым.
Сочетание сигналов низкого уровня на входе S и высокого
на входе R приводит триггер в единичное состояние, а противо-
положное сочетание уровней напряжения — в нулевое. При появле-
нии же на обоих входах напряжения высокого уровня (логической!)
не изменяется состояние триггера—на это указывают крестики в
таблице.
Проверьте практически справедливость таблицы. Подачу на
входы импульсов, соответствующих высокому уровню напряжения,
имитируйте размыканием контактов кнопок SB1, SB2.
RS-триггеры наиболее широко используют в качестве ячеек хра-
нения цифровой информации, т. е. как элементы памяти. Они на-
ходят применение в различных радиолюбительских приборах, элек*
тронных автоматах. Вот одна из практических конструкций.
ИГРОВОЙ АВТОМАТ НА RS-ТРИГГЕРАХ
Он содержит четыре последовательно соединенных RS-триггера
(рис. 29,а), собранных на логических элементах 2И-НЕ двух микро-
схем К155ЛАЗ, светодиодные индикаторы HL1 и HL2, кнопочный
выключатель SB1 и четыре пары замыкающих контактов, обозна-
ченных на схеме в виде выключателей SA1—SA4. Задача играю-
щего — возможно быстрее зажечь светодиод HL2 «Финиш» после-
довательным замыканием контактов SAI, SA2 и т. д. Но сделать
это, как вы увидите позже, не так просто.
Автомат работает так. Пока контакты кнопки SB1 «Пуск» зам-
кнуты, все триггеры находятся в нулевом состоянии, так как на их
входе R — низкий уровень напряжения; индикаторы не светят.
SB1
пПуск
ВВ1, ВВ2
К155ЛАЗ
В В 1.2
ВВ1.Б
ВВ2.2
VBJ Д9Б
-W—
SA2
ВВ1.3
HL1 АЛ102Б
„ Старт “ +5°
HL2 АЛЮ2Б(ЗВ>
„Финиси“\$.
К2 1к
ВВ1,ВВ2 Л—С1-С5 0,02 нк
&
7
= ф 5Б
к емо. /4
Ж ав2^
Конт.	Qi	&2	Qj	
SB1	0	0	0	0
SA1	1	0	0	0
СА2	1	1	0	0
САЗ	1	1	1	0
САЧ	1	1	1	1

Рцс. 29. Схема игрового автомата на RS-триггерах
41
Отметим, что на входе R первого триггера напряжение равно нулю.
Размыкание контактов пусковой кнопки приводит к включению
светодиода HL1, так как размыкается шунтирующая цепь VD1SB1.
Это сигнализирует о начале игры. Но триггеры продолжают со-
хранять нулевое состояние, так как теперь на входе R первого
триггера напряжение хоть и увеличилось, но осталось меньше по-
рогового.	,
Последовательное кратковременное замыкание контактов SA1—
SA4 приводит к переключению в единичное состояние первого триг-
гера (при этом светодиод HL1 гаснет), а затем остальных, Одновре-
менно с переключением последнего триггера в единичное состоя-
ние, когда на его инверсном выходе появляется напряжение низкого
уровня, вспыхивает светодиод HL2, извещая о правильном выпол-
нении задания.
Смену состояний триггеров (автомата, которые они принимают
при нажатии на кнопку пуска и правильном выполнении задания,
можно проследить по таблице на рис. 29,6. Когда пусковую кнопку
отпускают и ее контакты вновь замыкаются, триггеры переключа-
ются в нулевое состояние, светодиод HL2 гаснет.
Большую часть деталей игрового автомата можно смонтировать
на плате так, как показано на рис. 30, а, в. Пусковая кнопка SB1 —
Рис. 30. Монтаж игрового автомата
с возвратом повторным нажатием. Подойдет, например, кнопочный
выключатель, используемый в настольных лампах, или двупозици-
онный тумблер. Конструкция контактов SA1 — SA4 зависит от игры,
в которой будете использовать автомат. Если это игра с условным
названием «Закати шарик», то контакты могут представлять собой
металлические пластины, прикрепленные к крышке под четырьмя
отверстиями в ней (рис. 30,6). Сама коробка круглая, диаметром
200... 300 мм с бортиком, чтобы шарик не выскакивал из нее.
42
Держа коробку в руках и покачивая ее из стороны в сторону,
играющий должен закатить металлический шарик диаметром 15...
20 мм в отверстия в той последовательности, которая обозначена
на крышке (это игровое поле) стрелками. Попадая в отверстие, шарик
замыкает собой контакты и тем самым подает импульс на вход
соответствующего триггера.
Электронную «начинку» вместе с источником питания (бата-
реей 3336) надо разместить внутри коробки так, чтобы был доступ
к пусковой кнопке SB1 и были видны светодиоды. Не забудьте еще
предусмотреть в цепи батареи выключатель.
Два таких устройства, запускаемых общей кнопкой на вынос-
ном пульте управления, позволит двум играющим состязаться в
ловкости закатывания шарика в заданной последовательности.
Другой пример возможного применения игрового автомата —
тир для скоростной «стрельбы» по четырем мишеням теннисными
мячами. Каждой мишенью служит подвешенная жестяная пластина
диаметром 60... 80 мм, изолированная от находящейся за ней
второй такой же пластины. При точном попадании мячом пластины
кратковременно замыкаются и соответствующий им триггер пере-
ключается в единичное состояние. Побеждает команда, которая
меньшим числом брошенных мячей поразит в определенной после-
довательности все мишени.
Можно, конечно, придумать и другие возможные применения
автомата на RS-триггерах.
RS-триггер, в работе которого вы, надеемся, разобрались, пере-
ключается из одного устойчивого состояния в другое, т. е. проти-
воположное предыдущему, сразу же после изменения уровней сиг-
нала на его входе. Подобные триггеры называют асинхронными с
установочными входами. Однако в приборах и устройствах цифро-
вой техники чаще используют синхронные триггеры с расширенной
логикой действия, например D-триггеры.
D-ТРИГГЕР
Из нескольких разновидностей D-триггеров в серии К155 наи-
большей популярностью у радиолюбителей пользуются триггеры
микросхемы К155ТМ2 (рис. 31,а). В ней два D-триггера, связанных
между собой общей цепью питания, но работающих независимо
один от другого. У каждого из них четыре логических входа и два
выхода — прямой и инверсный. Вход D — вход приема цифровой
информации, а С — вход тактовых импульсов синхронизации, источ-
ником которых обычно служит генератор прямоугольных импульсов.
По входам R и S D-триггер работает так же, как RS-триггер: при
подаче на вход R напряжения низкого уровня D-триггер устанав-
ливается в нулевое состояние, на вход S — в единичное. По входам
D и С он может действовать как ячейка памяти принятой инфор-
мации или как триггер со счетным входом.
D-триггеры микросхемы К155ТМ2 на принципиальных схемах
устройств цифровой техники изображают обычно не слитно, как
на рис. 31, а, а раздельно в различных участках схем (рис. 31, б).
При этом допускается не показывать выводы, которые в устройстве
не используются. Этих правил будем придерживаться и мы.
43
Предлагаем несколько опы-
тов и экспериментов, которые
помогут осмыслить логику дей-
ствия D-триггера в разных ре-
жимах работы.
Микросхему К155ТМ2 раз-
местите на макетной панели,
соедините вывод 14 с плюсо-
вым, а вывод 7 с минусовым
проводом питания. К выво-
дам прямого и инверсного вы-
ходов одного из ее D-тригге-
ров, например, к выводам 5 и
6 (рис. 32, а), подключите све-
тодиодные (или транзисторные
с лампами накаливания в кол-
лекторных цепях) индикаторы,
по свечению которых будете
судить о логическом состоянии
триггера. Такой же индикатор
подключите и к выводу 3 — к
входу С. По свечению этого
индикатора будете наблюдать
К155П12
a)
6)
Рис. 31. Условное графическое
обозначение D-триггеров микросхе-
мы К155ТМ2
за появлением и длительно-
стью тактовых импульсов синхронизации. На панели смонтируйте
также кнопочный выключатель SB1 и резистор R4, но к входу D
(вывод 2) триггера эту цепь пока не подключайте.
Включите питание. Сразу же' должен загореться один из ин-
дикаторов, подключенных к выходам триггера. Если это светодиод
HL3, значит триггер оказался в единичном состоянии, а если
HL2 — в нулевом. Теперь поочередно кратковременно замкните не-
сколько раз сначала вывод 1, а затем 4 (входы R и S) на общий
провод. Такой опыт вас убедит, что по этим входам D-триггер ра-
ботает так же, как RS-триггер.
Далее подключите к информационному входу D (вывод 2) ре-
зистор R4 с кнопочным выключателем SB1. Запишите начальное
состояние триггера, а
затем несколько раз подряд нажмите на эту
Рис. 32. Опыты с D-триггерами микросхемы К155ТМ2
44
кнопку. Как на это реагирует триггер? Никак — продолжает светись
тот же индикатор.
Кратковременным соединением входа R или S с общим про-
водом переключите триггер в другое устойчивое состояние и вновь
несколько раз нажмите на кнопку SB1. И теперь, как видите, триг-
гер не реагирует на входные сигналы. Это происходит потому, что
на вход С не поступают синхронизирующие импульсы высокого
уровня.
Источником тактовых сигналов синхронизации для опытной
проверки D-триггера может служить генератор испытательных им-
пульсов переменной частоты, о котором было рассказано выше
(рис. 25). Соедините его выход с входом С триггера (вывод 3),
установите наибольшую длительность генерируемых импульсов и,
включив питание, следите за входными индикаторами. Если до этого
триггер находился в нулевом состоянии, а контакты кнопки SB1
были разомкнуты, то по положительному перепаду напряжения
первого же импульса на входе С триггер должен переключиться в
единичное состояние и не реагировать на последующие тактовые
импульсы. Но стоит нажать на кнопку, чтобы подать на информа-
ционный вход сигнал низкого уровня, и триггер по фронту очеред-
ного тактового импульса тут же переключится в противоположное
состояние.
Работу D-триггера в таком режиме иллюстрируют графики,
показанные на рис. 32,6. Считаем, что в начале опыта, когда кон-
такты кнопки SB1 были еще не замкнуты и, следовательно, сигнал
на входе D соответствовал напряжению высокого уровня, триггер
был в нулевом состоянии (на прямом выходе — низкий, на инверс-
ном—высокий уровень напряжения). Первый же положительный
перепад напряжения на входе С переключил триггер в единичное
состояние. На отрицательный перепад и на очередной положитель-
ный триггер не реагировал и сохранял принятое состояние.
Затем нажали на кнопку SB1, чтобы изменить уровень вход-
ного сигнала. В результате третий тактовый импульс сразу же
переключил триггер в нулевое состояние, которое сохранялось до
прихода шестого импульса, когда кнопку отпустили и на входе D
уже был сигнал высокого уровня. Далее при изменении уровня
входного сигнала триггер переключился в нулевое состояние по
фронту седьмого тактового импульса, а по фронту восьмого — в
единичное.
Эти опыты и графики, характеризирующие логику действия
D-триггера в режиме приема информации, позволяют сделать не-
которые выводы. Если на входе D сигнал высокого уровня, триггер
по положительному перепаду напряжения тактового импульса на
входе С устанавливается в единичное состояние, а если низкого, —
то в нулевое. На спад синхронизирующих импульсов D-триггер не
реагирует. Каждое изменившееся состояние триггера означает
запись в его память принятой информации, которая может быть
считана или передана для расшифровки другому логическому
устройству цифровой техники.
Следующий опыт — испытание D-триггера в режиме счета, т. е.
как триггера со счетным входом. Для этого от входа D отключите
резистор R4 с кнопочным выключателем SB1 и соедините его с
инверсным выходом, как показано на рис. 33,а. Теперь информаци-
онным входом триггера будет вход С. Подайте на него от генера-
45
тора серию импульсов большой длительности. Как ведет себя D-
триггер? Фронт первого же входного импульса переключает его в
единичное состояние, а фронт второго — в нулевое, фронт треть-
его— снова в единичное и т. д. Следовательно, в таком режиме
работы каждый входной импульс изменяет логическое состояние
триггера на противоположное. 'В результате частота импульсов на
каждом выходе триггера оказывается вдвое меньшей частоты
входных.
По проведенному опыту постройте графики, иллюстрирующие
работу D-триггера в этом режиме. Они должны получиться такими
же, что и изображенные на рис. 33,6. Вывод напрашивается сам —
DW.1 К155ТМ2
Рис. 33. D-триггер со счетным входом
в таком режиме D-триггер делит частоту входного сигнала на 2,
т. е. выполняет функцию двоичного счетчика.
JK-ТРИГГЕР
В серии К155 JK-триггером, обладающим, как и D-триггер,
расширенной логикой действия, является микросхема К155ТВ1
(рис. 34,а). У триггера такой разновидности девять входов, прямой
и инверсный выходы. По входам R и S он работает, как RS-триг-
гер. Входы J и К — управляющие, причем каждый из них имеет
по три входных вывода (3, 4, 5 и 9, 10, 11), объединенных по
схеме логического элемента ЗИ, о чем свидетельствуют знаки «&»
возле них. Вход С по функциональному назначению подобен одно-
именному входу D-триггера. В режиме приема и хранения инфор-
мации он служит входом тактовых импульсов, а в счетном режи-
ме— информационным входом. Выводы JK-триггера, которые в
работе устройства не участвуют, на схемах обычно не показывают
(рис. 34,6).
Опытную проверку JK-триггера проведите на макетной панели
в таком порядке. Микросхему К155ТВ1 соедините с соответствую-
щими проводами питания, а к выводу 12 (к входу С) и выводам 8
и 6 (к прямому и инверсному выходам) подключите светодиодные
или транзисторные индикаторы, как показано на рис. 35, а. Инди«
цировать логические состояния триггера можно, конечно, и вольт-
метром постоянного тока, но это менее наглядно.
46
Включите питание. Сразу же
должен включиться один из
выходных индикаторов. Зам-
кните кратковременно на об-
щий провод вход R, затем
вход S, далее снова R и т. д.
При этом выходные индикато-
ры должны поочередно зажи-
гаться и гаснуть. Так вы про-
верите работоспособность JK-
триггера.
Далее испытывайте триггер
в режиме счета входных им-
пульсов. Для этого объедините
все входы J и К и через ре-
зистор R4, показанный на
рис. 35, а штриховыми линия-
ми, соедините их с плюсовым
проводом питания чтобы по-
DH1 К155ТВ1
а)	<0
Рис. 34. Условное графическое
обозначение JK-триггера К155ТВ1
дать на них напряжение вы-
сокого уровня (впрочем, как вы уже знаете, резистор R4 необя-
зателен— на объединенных входах J и К, если их оставить свобод-
ными, будет напряжение высокого уровня).
Рис. 35. Опыты с JK-триггером
На вход С подайте от генератора серию импульсов большой
длительности и по моментам зажигания и длительности свечения
индикаторов постройте графики работы триггера в таком режиме.
Они должны получиться такими же, как на рис. 35,6- Нетрудно
заметить, что эти графики схожи с графиками счетного D-триггера
(см. рис. 33,6), только сдвинуты вправо на длительность одного
импульса. Сдвиг этот объясняется тем, что D-триггер изменяет свое
состояние на противоположное по положительному перепаду, а
JK-триггер — по отрицательному перепаду напряжения. Конечный
же результат одинаков: триггер делит частоту входных импульсов
на 2.
47
Запомните основные свойства JK-триггера. При напряжении вы-
сокого уровня на всех входах J и К он работает как триггер со
счетным входом, т. е. по спаду каждого импульса высокого уровня
на тактовом входе С меняет свое логическое состояние на проти-
воположное. Если хотя бы на, одном входе J и на одном входе К
одновременно действует напряжение низкого уровня, то при подаче
на вход С импульсов состояние триггера не меняется. В том же
случае, если на всех входах J высокий уровень напряжения, а хотя
бы на одном входе К низкий, то по спаду импульса высокого
уровня на входе С триггер устанавливается в единичное состояние
независимо от своего предыдущего состояния. Если хотя бы на
одном входе J низкий уровень напряжения, а на всех входах К
высокий, то по спаду импульса на входе С триггер устанавливается
в нулевое состояние.
ТРИГГЕРЫ В КЛЮЧЕВЫХ
И СЧЕТНЫХ УСТРОЙСТВАХ
При конструировании приборов и устройств цифровой техники,
например, различных по назначению автоматов, коммутаторов элек-
трических цепей, в аппаратуре дистанционного управления моде-
лями радиолюбители очень широко; используют D- и JK-триггеры,
работающие в режиме счета импульсов. Для этого на счетный вход
триггера подают импульсы высокого уровня, переключающие триг«
гер из одного логического состояния в другое, а он, в свою оче-
редь, своими выходными сигналами коммутирует другие электриче-
ские цепи.
Вообще, управлять таким коммутатором можно посредством
любого механического переключателя, например, кнопочного или
тумблера, но обязательно через дополнительное устройство, устра-
няющее результат так называемого «дребезга» контактов, а также
предусматривая другие меры, предотвращающие ложные срабаты-
вания триггеров от различных электрических помех.
Прежде всего, что такое «дребезг» контактов? Так называют
паразитный электрический эффект, проявляющий себя в момент
соприкосновения поверхностей контактов механического переклю-
чателя. Суть этого явления заключается в том, что в этот момент
в результате многократного соударения контактов в цепи, в кото-
рую они включены, возникает серия импульсов длительностью около
миллисекунды. Они-то и приводят к ложным срабатываниям триг-
гера и, следовательно, нарушению его работы.
Для устранения дребезга контактов обычно вводят дополни-
тельный, уже знакомый вам, RS-триггер. На рис. 36 такой RS-
триггер образован элементами DD1.1 и DD1.2 микросхемы КД55ЛАЗ.
В исходном состоянии триггера на его прямом выходе (вывод 3) —
напряжение высокого уровня, на инверсном — низкого. Счетный
D-триггер DD2.1 в это время сохраняет состояние, в котором он
оказался в момент включения источника питания.
При нажатии на кнопку SB1 ее подвижный контакт много-
кратно касается другого, неподвижного контакта, вызывая серию
импульсов «дребезга». Первый же импульс серии переключает RS-
триггер в нулевое состояние и никакие остальные импульсы уже
не изменят его. В этот момент на его инверсном выходе возникает
48
положительный перепад напря-
жения, под действием которого
счетный D-триггер DD2.1 из-
меняет свое логическое состоя-
ние на противоположное. При
отпускании кнопки на вход 1
элемента DD1.1 вновь подает-
ся низкий уровень напряжения
и RS-триггер переключается в
исходное состояние. Счетный
же D-триггер может вернуться
в исходное состояние лишг
при повторном нажатии на
кнопку SB1.
Светодиоды HL1 и HL2 поз-
воляют визуально наблюдать
за состоянием и работой триг-
геров и делать соответствую-
щие выводы. Кнопка SB2 по-
Рис. 36. Ключевое устройство с
RS-триггером на входе
зволяет устанавливать D-триггер в нулевое состояние, а управляю-
щие сигналы можно снимать с любого из выходов триггера (выво-
ды 5 и 6).
В таком устройстве может, конечно, работать и JK-триггер-
Зачем нужен конденсатор С1, блокирующий цепь питания триг-
геров? Дело в том, что триггеры, как, впрочем, многие другие
микросхемы серии К155, весьма чувствительны к различным элек-
трическим помехам. Если, к примеру, коснуться металлическим
предметом монтажного проводника, в цепях устройства появятся
импульсные помехи, способные изменить состояние триггеров. От
работы одного триггера в цепи питания устройства также возни-
кают импульсные помехи, которые могут переключать другой триг-
гер, Конденсатор же, блокирующий цепь питания, защищает триг-
геры от подобных взаимных помех.
Запомните на будущее: для надежной работы устройств циф-
ровой техники на их платах между проводниками цепи питания
необходимо устанавливать по одному блокировочному конденсато-
ру емкостью 0,033... 0,047 мкФ на каждые две-три микросхемы,
располагая их равномерно среди микросхем.
Источником ложного срабатывания может стать и неиспользу-
емый входной вывод микросхемы, так как на нем тоже могут на-
водиться паразитные электрические импульсы. Неиспользуемые вхо-
ды J JK-триггеров можно подключать к их инверсным выходам,
а входы К — к прямым выходам. Можно также неиспользуемые
входы подключить к выходному выводу неиспользуемого логиче-
ского элемента И-НЕ, соединив его входы с общим проводом.
Кроме того, неиспользуемые входы микросхем можно объединять
и подключать их к плюсовому проводнику источника питания через
резистор сопротивлением 1... 10 кОм,
Совершенно недопустимо подключать к входу микросхемы про-
водник, который во время работы устройства может оказаться
неподключенным к выходу источника управляющего сигнала, на-
пример, в случае управления устройством с помощью тумблера
или кнопочного переключателя. Чтобы предотвратить помехи, такие
4—7065
26
49
проводники обязательно надо подключать к плюсовому проводнику
цепи питания через резистор сопротивлением 1... 10 кОм.
Переходим к описанию нескольких простых конструкции, в
которых используются знакомые вам микросхемы.
«КРАСНЫЙ ИЛИ ЗЕЛЕНЫЙ?»
Так условно можно назвать игровой автомат, схема которого
представлена на рис. 37. Его образуют генератор прямоугольных
импульсов на логических элементах DD1.1 и DD1.2, включенных
J	-1К-ТПИГГРП
OU1 К15571АЗ
М2 KI55TB1
К0ы0МЮ1,М2
VT1, VT2
КТ315Б
Х4/
MU М12
551
01 0,068мк
51 510
HU, HL2
МН2,5~ 0,058
М2
Т
С
HL1
HL
VT1
R21K
(£r^q_
К ЗыЗ.7
Ml, М2
инверторами, JK-триггер
DD2 и транзисторы VT1
и VT2 с лампами нака-
ливания HL1 и HL2 в
коллекторных цепях.
Баллон одной из ламп
накаливания окрашен в
красный цвет, другой —
в зеленый.
Как работает такой
автомат и какова задача
играющих? Пока кон-
такты кнопки SB1 не
замкнуты, генератор вы-
рабатывает импульсы,
частота следования ко-
торых определяется в
основном емкостью кон-
денсатора С1. Емкость
может быть в пределах
на вход С JK-триггера
Рис. 37. Схема
та «Красный
пФ ... 1 мкФ. Импульсы поступают
и своими спадами изменяют его состояние на противополож-
Частота изменения уровня напряжения на выходах триггера
игрового автома-
или зеленый?»
1000
DD2
ное.
вдвое меньше частоты генератора.
В промежутки времени, когда на прямом выходе триггера (вы-
вод 8) появляется напряжение высокого уровня, открывается
транзистор VT1 и включается лампа HL1. Транзистор VT2 в это
время закрыт, поскольку на его базе низкий уровень напряжения.
При напряжении высокого уровня на инверсном выходе (вывод 6)
триггера этот транзистор открывается и включается лампа HL2.
Транзистор же VT1 р это время закрывается и лампа HL1 гаснет.
И так при каждом периоде импульсов генератора.
При указанной на схеме емкости конденсатора частота откры-
вания транзисторов не менее 1 кГц. Поэтому нити накала обеих
ламп тускло светят. Но стоит нажать на кнопку SB1 и тем самым
замкнуть конденсатор С1, как генерация импульсов прекратится.
При этом одна из ламп накаливания гаснет, а другая, наоборот,
светит ярче. А вот какая из них — красная или зеленая — будет
включена после нажатия на кнопку, заранее сказать нельзя, ведь
это зависит от логического состояния триггера, в котором он ока-
жется в момент срыва генерации. Можно только гадать, что, соб-
ственно, и должны делать играющие перед нажатием на кнопку
пуска генератора.
50
Победителем считается тот, кто при равном числе нажатий на
кнопку, скажем, двадцати, большее число раз угадает цвет вклю-
ченной после остановки генератора лампы.
Можно ли JK-триггер такого игрового автомата заменить счет-
ным D-триггером? Конечно, можно, надо только его вход соеди-
нить с инверсным выходом.
МОДЕЛЬ СВЕТОФОРА
Этот автомат (рис. 38), который может стать полезным демон-
страционным пособием при групповом изучении правил дорожного
движения, состоит из генератора импульсов на элементах DD1.1 —
К выв, к 331-333
5В
331, ПЛЗ К155ЛАЗ332 К155ТВ1
к выв. 7 тюз
HL1
VT1
.Краем.
.Желт*.
331.1
331.2
HL2
333.2
VT2
ПЛ1.3	3313-	332
333.1
гШ
2
и 4-Z771ОООмк *5В
321,5к
Зелен.
VT1-VT3 тО2А
HLJ-HL3 МНЗ,5~0,26
333.3
HL3
VT3
Выв. 11 DD1.4	Выв. 8 DD2	Выв. 6 DD2	Выв. 3 DD3.1	Выв. 6 DD3.2	Выв. 8 DD3.3	HL1	HL2	HL3
1	1	; 0	1	И	0	Выключена	Выключена	Включена
0	0	1	0	1	1	Включена	Выключена	Выключена
1	0	1	0	0	1	Включена	Включена	Выключена
0	1	0	1	1	0	Выключена	Выключена	Включена
Рис. 38. Схема модели светофора и таблица логических со-
стояний, иллюстрирующая принцип его работы
DD1.3, инвертора DD1.4, JK-триггера DD2, логического узла на
элементах DD3.1—DD3.3, транзисторов VT1—VT3, работающих в
ключевом режиме, и сигнальных ламп накаливания HL1—HL3. Цвет
включенного сигнала светофора определяется логическим состояни-
ем элементов DD3.1—DD3.3, что можно проследить по таблице
на этом рисунке.
Предположим, что в момент, с которого мы начинаем анали-
зировать работу автомата, элемент DD1.4 и триггер DD2 находятся
4*
26
51
в единичном состоянии (верхняя строка таблицы). В это время
состояние элемента DD3.3 нулевое, транзистор VT3 открыт и, сле-
довательно, светит лампа HL3 зеленого цвета. Элементы же DD3.1
и DD3.2 находятся в единичном состоянии, транзисторы VT1 и VT2
закрыты и лампы HL1 и HL2' не светят. По спаду импульса на вы-
ходе элемента DD1.4 триггер DD2 переключается в нулевое состоя-
ние (вторая строка таблицы). & этот момент на его прямом вы-
ходе (вывод 8) появится напряжение низкого уровня, а на инверс-
ном (вывод 6) — высокого уровня. При этом элемент DD3.3 ока-
зывается в единичном состоянии, транзистор VT3 закрывается и
гаснет лампа HL3, но включается лампа HL1 красного цвета, так
как теперь элемент DD3.1 будет в нулевом состоянии, а тран-
зистор VT1—в открытом. Лампа HL2 в это время не светит, по-
тому что элемент DD3.2 находится в единичном состоянии.
Фронт очередного импульса на выходе элемента DD1.4 не из-
меняет логического состояния триггера и элементов логического
узла. По спаду же этого импульса триггер и вслед за ним эле-
мент DD3.1 переключаются в нулевое состояние, а элементы DD3.2
и DD3.3 —в единичное (вторая строка таблицы). При этом лампа
HL3 зеленого сигнала гаснет и загорается лампа HL1 красного. По
спаду следующего импульса, поступающего от генератора на вход
С триггера через инвертор DD1.4, триггер и элементы DD3.1, DD3.2
оказываются в нулевом состоянии, а элемент DD3.3 остается в
единичном (третья строка таблицы). Теперь загорается лампа HL2
желтого сигнала и продолжает гореть лампа HL1 красного сигнала.
Спад очередного импульса гасит лампы HL1 и HL2 и вновь за-
жигает лампу HL3 зеленого цвета. Со следующего за ним импульса
цикл работы модели светофора повторяется.
Источником питания такого автомата могут быть выпрямитель,
батарея 3336 или три-четыре элемента 343, соединенные последо-
вательно. Транзисторы в устройстве — серии ГТ402 или ГТ403 с
любым буквенным индексом. Функцию электронных ключей могут
выполнять и маломощные р-п-р транзисторы серий МП39—МП42,
ГТ308, но тогда сигнальные лампы HL1—HL3 должны быть на мень-
ший ток накала, например, лампы МН2,5-0,06.
АВТОМАТ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СВЕТОВЫХ ЭФФЕКТОВ
В популярной радиотехнической литературе описано немало ав-
томатов на микросхемах, позволяющих создавать различные све-
товые эффекты для украшения новогодних елок, иллюминирова-
ния декоративных масок, аттракционов. Основа таких автоматов —
те же триггеры, управляемые, как и в модели светофора, импуль-
сами тактовых генераторов. Переключаясь из одного логического
состояния в другое, триггеры выходными сигналами управляют це-
пями питания нескольких ламп накаливания (или гирлянд), которые
и создают задуманные световые эффекты.
Предлагаем для опытной проверки простой автомат, создающий
эффект «бегущая тень» (рис. 39, а). Устройство состоит из генерато-
ра импульсов на элементах DD1.1 и DD1.2, инвертора DD1.4, счет-
ных D-триггеров DD2.1 и DD2.2, логического узла на элементах
2И-НЕ DD3.1— DD3.4 и транзисторов VT1—VT4 с лампами накали-
вания HL1—HL4 р коллекторной цепи, Подстроечным (или перемен-
52
ным) резистором R1 можно плавно изменять частоту тактового ге«
нератора в пределах 1 *.. 2 Гц.
Два триггера микросхемы К155ТМ2 (DD2), соединенные между
собой последовательно, образуют двоичный счетчик импульсов, по-
ступающих на его вход от генератора. В итоге на выходе первого
триггера частота импульсов оказывается меньшей вдвое, а на выходе
второго — вчетверо. Элементы DD3.1—DD3.4, работающие как де-
CI2000мк*6В
+ |.	к Вы6.7 ШП-1ШЗ
Квыб.и UUJ-DU3
Рис. 39. Автомат, создающий эффект «бегущая тень», и гра-
фики, поясняющие принцип его действия
шифраторы логических состояний триггеров счетчика, формируют
сигналы, включающие в определенном порядке лампы накаливания.
Лампа HL1 загорается "тогда, когда на выходе элемента DD3.1 по-
является напряжение высокого уровня, открывающее транзистор
VT1. В таком состоянии этот логический элемент может оказаться
только при низком уровне напряжения на одном из его входов, т. е.
в те промежутки времени, когда один из триггеров находится в
нулевом состоянии. Если же оба триггера находятся в единичном
состоянии, на выходе элемента DD3.1 будет напряжение низкого
уровня, транзистор VT1 окажется закрытым, а лампа HL1 —пога-
шенной.
Работу автомата в целом проанализируем по графикам, изобра-
женным на рис. 39, б. Считаем, что в начальный момент после вклю-
53
чения питания D-триггеры счетчика оказались в нулевом состоянии.
Следовательно, включились лампы HL1—HL3 потому, что в это вре-
мя на выходе элементов DD3.1—DD3.3 появилось напряжение высо-
кого уровня, которое открыло транзисторы VT1—VT3.
Первый импульс генератора своим фронтом переключил триг-
гер DD2.1 в единичное состояние. Сразу же переключился в анало-
гичное состояние и триггер DD2.2. Поэтому лампа HL1 погасла (на
выходе элемента DD3.1 появился низкий уровень напряжения) и
включилась лампа HL4 (на выходе элемента DD3.4 появился высокий
уровень напряжения). Второй импульс переключил триггер DD2.1 в
нулевое состояние (триггер DD2.2 остался в единичном). Теперь
гаснет лампа HL2, а остальные цветят. Третий импульс переклю-
чает первый триггер в единичное состояние, а второй — в нулевое.
Значит, гаснет лампа HL3, а остальные горят. При четвертом им-
пульсе оба триггера счетчика оказываются в нулевом состоянии и
гаснет лампа HL4.
Начиная с пятого (затем с девятого, тринадцатого и т. д.) им-
пульса, появляющегося на входе двоичного счетчика, описанный
цикл работы автомата повторяется. И если лампы расположены
гирляндой, гаснущие лампы будут создавать эффект «бегущая
тень».
С таким автоматом можно получить и эффект «бегущий огонь»,
если между выходами элементов DD3.1—DD3.4 и соответствующими
им ограничительными резисторами R2—R5, включить инверторами
элементы еще одной микросхемы К155ЛАЗ (подобно элементу
DD1.3.). Тогда при каждом цикле работы автомата станет вспыхи-
вать лишь одна лампа и «огонь» будет «бежать» по гирлянде. Ско-
рость перемещения «огня» тем больше, чем выше частота тактового
генератора.
Эффект «бегущий огонь» можно получить также при использова-
нии в автомате р-п-р транзисторов, например, любых из серий
КТ361, МП42, включив их так же, как в модели светофора (см. рис.
38).
«ДИСПЛЕЙ»
Во время опытов, испытания и налаживания конструкций на
цифровых микросхемах нередко требуется знать, как работают или
как взаимодействуют во времени те или иные узлы и элементы
устройства. Например, бывает нужно проверить, как формируется
двоично-десятичный код на выходе какого-то одного или двух счет-
чиков импульсов одновременно. В таких случаях полезно иметь
своеобразный «дисплей» — простенькое устройство для визуального
отображения информации о логическом состоянии элемента, тригге-
ра, счетчика или иного прибора цифровой техники.
Схема такого «дисплея» показана на рис. 40. В нем сведены в
единую конструкцию четыре транзисторных пробника с индикатора-
ми HL1—HL4 в коллекторных цепях. С помощью щупов, подключае-
мых к входным гнездам XS1—XS4, исследуемые сигналы подают на
базы транзисторов VT1—VT4. Светодиоды, включаясь, реагируют
только на напряжение высокого уровня на базе относящихся к ним
транзисторов. При низком уровне входных исследуемых сигналов
транзисторы закрыты и светодиоды не светят.
54
Зажим XS5 («кроко-
дил») , являющийся об-
щим для всех четырех
пробников «дисплея»,
подключают к общему
проводу проверяемой
конструкции. Резисторы
R1—R4 ограничивают
ток, текущий через эмит-
терный р-n переход
транзисторов, a R5—R8
— коллекторный ток че-
рез светодиоды.
Источником питания
приборчика может слу-
жить батарея 3336 или
три элемента 332, соеди-
ненные последовательно.
Впрочем, питать его
можно и от источника,
Rl-Хд 1к VTI-VTb
питающего проверяемое	АЛf02А
или налаживаемое уст-
ройство на микросхемах	Рис. 40. Схема «Дисплея»
серии К155, но это ме-
нее желательно. При автономном же источнике питания такой
«дисплей» можно будет использовать и для проверки устройств
на микросхемах серии К176, нагрузочная способность которых во
много раз меньше, чем у микросхем серии К155.
Конструкция «дисплея» — произвольная. Его можно собрать в
плоской коробке, подобной мыльнице, со светодиодами и гнездами
на лицевой стенке. Транзисторы можно заменить одной транзистор-
ной сборкой К1НТ251, содержащей четыре п-р-n транзистора малой
мощности. При увеличении числа пробников в «дисплее» до восьми
потребуются две такие транзисторные сборки.
АВТОМАТИЧЕСКИЙ ТЕЛЕГРАФНЫЙ КЛЮЧ
Уже много лет радиолюбители-спортсмены и телеграфисты узлов
связи для передачи «морзянки» предпочитают пользоваться автома-
тическим телеграфным ключом. Такое электронное устройство, управ-
ляемое механическим манипулятором, обеспечивает более четкую пе-
редачу знаков кода Морзе при меньших нагрузках на пальцы руки
оператора. Оно к тому же позволяет легко регулировать скорость
передачи знаков телеграфной азбуки, не нарушая при этом приня-
того соотношения длительности звучания точек и тире (1:3).
Предлагаем для практического использования простой автомати-
ческий телеграфный ключ на трех микросхемах серии К155 (рис. 41).
Он содержит тактовый генератор на элементах DD1.1—DD1.3, фор-
мирователь «точек» и «тире» на D-триггерах DD3.1, DD3.2, сумма-
тор импульсов на элементе DD2.4, тональный генератор на элемен-
тах DD2.1, DD2.2 и транзисторе VT1, служащий для слухового конт-
роля передачи телеграммы, узел управления передатчиком люби-
тельской радиостанции (транзистор VT2 и электромагнитное реле
К1) и манипулятор SA1 с элементом DD2.3.
55
81 2.5к
R2 330
К быв. /4 DD1- ВИЗ +
ЗВ
003.2
ВО 3.1
001 А
001.3
001.2
12
U
К 6ь/8 7 ООЪООЗ
ВО2А
С1 .. 20нк* 10В
001.1
*5В
Точки"
SA1
У правд
ререОагт
VO2
-W-
ГП
КТ315А '
R7
680
УОЗ Ю1~Ш Д9Д
-£>Н----—
&
Рис. 41. Схема автоматического телеграфного ключа
002.3
O-S-
W 1,3л
002.1
СЗ
0022 °’°2НН
ад
ОО1, 002
003 К165ТН2
Как работает такой телеграфный ключ? В нейтральном положе-
нии манипулятора SAI, когда его якорь не касается боковых кон-
тактов, тактовый генератор не работает, так как блокирован напря-
жением низкого уровня на нижнем по схеме входе элемента DDl.l,
соединенном с общим проводом через резистор R3 сравнительно
малого сопротивления. Тональный генератор контроля тоже забло-
кирован напряжением низкого уровня с выхода элемента DD2.4.
Этот элемент находится в нулевом состоянии потому, что в это
время на прямом выходе триггера DD3.1 и инверсном выходе триг-
тера DD3.2 действует напряжение высокого уровня.
Работу телеграфного ключа иллюстрируют временные диаграм-
мы, показанные на рис. 42.
Для формирования «тире» якорем манипулятора SAI касаются
левого (по схеме) контакта. Элемент DD2.3 переключается в еди-
щичное состояние и выходным напряжением высокого уровня за-
пускает тактовый генератор. С этого момента на выходе согласую-
щего инвертора DD1.4 появляются импульсы тактового генератора
(диаграмма а на рис. 42), которые поступают на вход С триггера
-DD3.1. Период импульсной последовательности тактового генератора,
'регулируемый переменным резистором Rl, равен длительности
«точки».
По фронту первого импульса триггер DD3.1 переключается в
противоположное состояние, в результате чего на его прямом вы-
ходе появляется напряжение низкого уровня, которое переводит
элемент DD2.4 в единичное состояние. Одновременно включается то-
50
SAI 6 положении „Тире”
SA1 6 положении „Точки”
Рис. 42. Временные диаграммы работы телеграфного ключа
нальный генератор, так как теперь на верхнем входе элемента DD2.2
появилось напряжение высокого уровня. Импульсы звуковой частоты
усиливает транзистор VT1, включенный эмиттерным повторителем, а
с движка переменного резистора R7, включенного в эмиттерную
цепь транзистора, импульсы поступают на головные телефоны BF1.
Одновременно сработает реле К1, контакты К1.1 которого манипу-
лируют передатчик.
По фронту второго импульса тактового генератора триггер DD3.1
переключается в единичное состояние и перепадом напряжения на
инверсном выходе переводит триггер DD3.2 в нулевое состояние (ди-
аграммы б и в на рис. 42). Теперь на нижнем по схеме входе эле-
мента DD2.4 будет напряжение низкого уровня, но единичное со-
стояние этого элемента сохранится еще на время длительности двух
«точек» (диаграмма г на рис. 42). Лишь по фронту четвертого им-
пульса тактового генератора, когда оба триггера примут исходное
состояние, элемент DD2.4 перейдет в нулевое состояние и выходным
напряжением низкого уровня заблокирует тональный генератор.
В этот же момент отпустит якорь реле К1. Наступает пауза, кото-
рая по длительности равна «точке», начинается следующий цикл
формирования знака. Длительность каждого «тире» больше периода
«точки» в три раза, что соответствует правилам передачи телеграф'-
ной азбуки.
Для формирования «точек» якорь манипулятора SA1 устанавли-
вается в правое положение. При этом элемент DD2.3 вновь оказы-
вается в единичном состоянии и через диод VD1 запускает такто-
вый генератор. Одновременно на входе R триггера DD3.2 появляется
напряжение низкого уровня, в результате чего триггер оказывается
заблокированным в нулевом состоянии. Напряжение высокого уров-
57
ня на инверсном выходе этого триггера не будет препятствовать
импульсам, поступающим с прямого выхода триггера DD3.1, воздей-
ствовать на элемент DD2.4. На выходе этого элемента будут фор-
мироваться «точки» до тех пор, пока якорь манипулятора не будет
установлен снова в нейтральное положение.
Каково назначение диодов VD1—VD3? Диод VD1—развязываю-
щий. Когда элемент DD.2.3 переходит в единичное состояние, с его
выхода через этот диод на нижний вход элемента DD1.1 поступает
напряжение высокого уровня, которое запускает тактовый генератор.
Этот диод, кроме того, предотвращает попадание напряжения низко-
го уровня от элемента DD2.3 на нижний вход элемента DD1.1 в те
отрезки времени, когда элемент DD2.4 оказывается в единичном
состоянии и выходным напряжением высокого уровня поддерживает
тактовый генератор в режиме генерации. Поэтому и «точки», и «ти-
ре» будут сформированы полностью, независимо от момента воз-
вращения манипулятора в нейтральное положение.
Диод VD2 также выполняет развязывающую функцию, чтобы на-
пряжение низкого уровня на выходе элемента DD2.4 не препятство-
вало работе тактового генератора.
Благодаря диоду VD3, независимо от того, в правое или левое
положение переведен якорь манипулятора, элемент DD2.4 будет пе-
реключаться в единичное состояние.
Диод VD4 шунтирует обмотку электромагнитного реле К1 узла
управления передатчиком. Дело в том, что в момент исчезновения
напряжения на коллекторе транзистора VT2 в обмотке реле, облада-
ющей довольно большой индуктивностью, возникает значительная
ЭДС самоиндукции, способная вывести транзистор из строя. Диод
же, шунтируя обмотку, защищает транзистор от пробоя его р-п-пе-
реходов. Дроссель L1 и конденсатор СЗ образуют заграждающий
Рис. 43. Монтажная плата телеграфного ключа (вид со сто-
роны деталей)
58
60
Рис. 44. Манипулятор телеграфного ключа: а — вид сверху
59
О)
Рис. 44 (продолжение):
б — узел крепления якоря на основании; в — узел контактов
манипулятора
фильтр от проникновения паразитных наводок в те моменты, когда
ключ работает совместно с передатчиком.
Благодаря включению транзистора VT1 эмиттерным повторите-
лем сопротивление головных телефонов BF1 не имеет особого зна-
чения. Резистор R8 ограничивает коллекторный ток транзистора в
случае непреднамеренного замыкания эмиттера транзистора на об-
щий провод.
Чертеж монтажной платы электронной части автоматического
телеграфного ключа показан на рис. 43. Все постоянные резисторы
типа МЛТ-0,25, оксидный конденсатор С1—К50-6. Электромагнит-
ное реле К1—РЭС55 (паспорт РС4.569.724). Дроссель L1 наматы-
вают на кольце диаметром 8 и высотой 4 мм из феррита 600НН; он
должен содержать 150—200 витков провода ПЭЛШО 0,25.
Если телеграфный ключ пока не предполагается использовать для
совместной работы с передатчиком радиостанции, тогда весь узел
управления передатчиком, начинающийся с резистора R8, можно
исключить В таком виде устройство поможет успешному освоению
скоростного приема на слух и передачи телеграфной азбуки.
Возможная конструкция манипулятора автоматического телеграф-
ного ключа показана на рис. 44. Основанием 1 манипулятора слу-
60
жат Две сложенные вместе пластины из прочного изоляционного ма-
териала (например, текстолита), скрепленные по углам винтами 9,
10. Якорь 2 представляет собой пластину длиной 115... 120
и шириной 15... 18 мм, выпиленную из двустороннего фольгирован-
ного стеклотекстолита. Винтами 4 он укреплен между двумя метал-
лическими уголковыми стойками 3 и удерживается в нейтральном
положении амортизаторами 6 прямоугольной формы из поролона,
приклеенными, к основанию.
На уголковых стойках 7 из стали или латуни, укрепленных на
основании винтами с потайными головками, находятся регулировоч-
ные винты 8, образующие неподвижные контакты манипулятора.
Против них с обеих сторон якоря напаивают контакты от контакт-
ных пластин негодного электромагнитного реле, например, МКУ-48
или ему подобного. После установки необходимых зазоров между
якорем и боковыми контактами регулировочные винты фиксируют
гайками 11.
Проводники, соединяющие монтажную плату с манипулятором,
припаивают к лепесткам 5, размещенными под уголковыми стой-
ками.
СЧЕТЧИКИ ИМПУЛЬСОВ
И ДЕЛИТЕЛИ ЧАСТОТЫ
Счетчики импульсов — непременные узлы электронных часов,
микрокалькуляторов, частотомеров и многих других приборов и
устройств цифровой техники. Основой их служат триггеры со счет-
ным входом. По логике действия и функциональному назначению
счетчики импульсов подразделяют на цифровые счетчики и дели-
тели частоты. Первые из них обычно называют просто счетчиками.
Простейшим одноразрядным счетчиком импульсов может быть
JK-триггер и D-триггер, работающий в счетном режиме. Он счи-
тает входные импульсы по модулю 2 — каждый импульс переключа-
ет триггер в противоположное состояние. Один триггер считает
до двух, два соединенных последовательно считают до четырех,
п триггеров — до 2П импульсов. Результат счета формируется в
заданном коде, который может храниться в памяти счетчика или
быть считанным другим устройством цифровой техники — дешифра-
тором.
На рис. 45,а показана схема трехразрядного двоичного счет-
чика импульсов, построенного на JK-триггерах К155ТВ1. Смонти-
руйте такой счетчик на макетной панели и к прямым выходам
триггеров подключите светодиодные (или транзисторные — с лампой
накаливания) индикаторы, как это делали ранее. Подайте от ис-
пытательного генератора на вход С первого триггера счетчика
серию импульсов с частотой следования 1 ... 2 Гц и по световым
сигналам индикаторов постройте графики работы счетчика.
Если в начальный момент все триггеры счетчика находились
в нулевом состоянии (можно установить кнопочным выключателем
SB1 <Уст. 0», подавая на вход R триггеров напряжение низкого
уровня), то по спаду первого же импульса (рис. 45,6) триггер
DD1 переключится в единичное состояние — на его прямом выхо-
де появится высокий уровень напряжения (рис. 45,в). Второй им-
пульс переключит триггер DD1 в нулевое состояние, а триггер
61
DD2 —в единичное (рис. 45,г). По спаду третьего импульса триг-
геры DD1 и DD2 окажутся в единичном состоянии, а триггер
DD3 все еще будет в нулевом. Четвертый импульс переключит
первые два триггера в нулевое состояние, а третий — в единичное
(рис. 45,д). Восьмой им-
UUJ-UD3 КТ55ТВТ	пульс переключит все
триггеры в нулевое со-
стояние. По спаду девя-
того входного импульса
начнется следующий
цикл работы трехразряд-
ного счетчика импуль-
сов.
Изучая графики, не-
трудно заметить, что
каждый старший разряд
счетчика отличается от
младшего удвоенным
числом импульсов сче-
та. Так, период импуль-
сов на выходе первого
триггера в 2 раза боль-
ше периода входных
импульсов, на выходе
второго триггера — в 4
Рис. 45. Трехразрядный двоичный	раза, на выходе третье-
счетчик импульсов	го триггера в 8 раз.
Говоря языком цифро-
вой техники, такой счетчик работает в весовом коде 1-2-4. Здесь
под термином «вес» имеется в виду объем информации, принятой
счетчиком после установки его триггеров в нулевое состояние. В
устройствах и приборах цифровой техники наибольшее распростра-
нение получили четырехразрядные счетчики импульсов, работающие
в весовом коде 1-2-4-8.
Делители частоты считают входные импульсы до некоторого
задаваемого коэффициентом счета состояния, а затем формируют
сигнал переключения триггеров в нулевое состояние, вновь начи-
нают счет входных импульсов до задаваемого коэффициента сче-
та и т. д.
Для примера на рис. 46 показаны схема и графики работы
делителя с коэффициентом -счета 5, построенного на JK-тригге-
рах. Здесь уже знакомый вам трехразрядный двоичный счетчик
дополнен логическим элементом 2И-НЕ DD4.1, который и задает
коэффициент счета 5. Происходит это так. При первых четырех
входных импульсах (после установки триггеров в нулевое состоя-
ние кнопкой SB1 «Уст. О») устройство работает как обычный
двоичный счетчик импульсов. При этом на одном или обоих вхо-
дах элемента DD4.1 действует низкий уровень напряжения, по-
этому элемент находится в единичном состоянии.
По спаду же пятого импульса на прямом выходе первого и
третьего триггеров, а значит, и на обоих входах элемента DD4.1
появляется высокий уровень напряжения, переключающий этот ло-
гический элемент в нулевое состояние. В этот момент на его
выходе формируется короткий импульс низкого уровня, который
62
Рис. 46. Схема и графики работы делителя с коэффициентом
счета 5
через диод VD1 передается на вход R всех триггеров и переклю-
чает их в исходное нулевое состояние. С этого момента начинается
следующий цикл работы счетчика.
Резистор R1 и диод VD1, введенные в этот счетчик, необходи-
мы для того, чтобы исключить замыкание выхода элемента DD4.1
на общий провод.
Действие такого делителя частоты можете проверить, подавая
на вход С первого его триггера импульсы, следующие с частотой
1... 2 Гц, и подключив к выходу триггера DD3 световой индикатор.
На практике функции счетчиков импульсов и делителей час-
тоты выполняют специально разработанные микросхемы повышен-
ной степени интеграции. В серии К155, например, это счетчики
К155ИЕ1, К155ИЕ2, К155ИЕ4 и др. В радиолюбительских разработ-
ках наиболее широко используют микросхемы К155ИЕ1 и К155ИЕ2.
Условные графические обозначения этих микросхем-счетчиков
с нумерацией их выводов показаны на рис. 47.
Микросхему К155ИЕ1 (рис. 47,а) называют декадным счетчи-
с коэффициентом счета 10. Он со-
держит четыре триггера, сое-
диненных между собой после-
довательно. Выход (вывод 5)
микросхемы — выход ее чет-
вертого триггера. Устанавлива-
ют все триггеры в нулевое
состояние подачей напряжения
высокого уровня одновременно
на оба входа R (выводы 1
и 2), объединенные по схеме
элемента И (условный символ
«&»). Счетные импульсы, кото-
рые должны иметь низкий
уровень, можно подавать на
соединенные вместе входы С
(выводы 8 и 9), также объ-

Рис. 47. Условные графические
обозначения счетчиков К155ИЕ1
и К155ИЕ2
единенные по И, или на один
из них, если в это время на втором будет высокий уровень на-
пряжения. При каждом десятом входном импульсе на выходе счет-
чик формирует равный по длительности входному импульс низкого
уровня.
63
Микросхема К155ИЕ2 (рис. 48,6) — двоично-десятичный четы-
рехразрядный счетчик. В нем также четыре триггера, но первый
из них имеет отдельные вход С1 (вывод 14) и отдельный пря-
мой выход (вывод 12). Три других триггера соединены между со-
бой так, что образуют делитель на 5. При соединении выхода пер-
вого триггера (вывод 12) со рходом С2 (вывод 1) цепи остальных
триггеров микросхема становится делителем на 10 (рис. 48,а), ра-
ч	Квыв.вЛШ +
а)	б)	з) ------------
К выв. 10 ШИ
Рис. 48. Микросхема К155ИЕ2 — делитель с коэффициентами
деления 10 (а), 6 (б) и 8 (в)
ботающем в коде 1-2-4-8, что и символизируют цифры у выходов
графического обозначения микросхемы. Для установки триггеров
счетчика в нулевое состояние подают на оба входа R0 (выводы 2
и 3) напряжение высокого уровня.
Два объединенных входа R0 и четыре разделительных выхода
микросхемы К155ИЕ2 позволяют без дополнительных элементов
строить делители частоты с коэффициентами деления от 2 до 10.
Так, например, если соединить между собой выводы 12 и 1, 9
и 2, 8 и 3 (рис. 48,6), то коэффициент счета будет 6, а при со-
единении выводов 12 и 1, Ц, 2 и 3 (рис. 48,в) коэффициент счета
станет 8. Эта особенность микросхемы К155ИЕ2 позволяет исполь-
зовать ее и как двоичный счетчик импульсов, и как делитель
частоты.
О ДВОИЧНОЙ СИСТЕМЕ И КОДАХ
В цифровой технике передаваемую, принятую или преобразо-
ванную информацию выражают набором символов двоичной си-
стемы счисления — двоичным кодом- Любое привычное нам деся-
тичное число может быть представлено как совокупность единиц
и нулей этой системы. Десятичное число 7, например, в двоичной
системе пишут так: 0111. Здесь крайний левый символ — старший
разряд, а крайний правый символ — младший разряд четырехраз-
рядного двоичного кодового числа. Перевод этого двоичного числа
в число десятичной системы счисления выполняют в таком порядке:
0Ш=0Х2«+1Х22+1Х21 + 1Х2о=04-4+2 + 1 = 7.
64
В основе преобразования двоичного числа в десятичное ле-
жит число 2. Сам же код в этом случае называют двоичным нату-
ральным или кодом 8-4-2-1.
Переводить десятичные числа в двоичные и обратно в пределах
четырехразрядного кода вам поможет следующая таблица.
Десятичное число	Двоичное число	Десятичное число	Двоичное число
0	0000	8	1000
1	0001	9	1001
2	0010	10	1010
3	ООП	11	1011
4	0100	12	поа
6	0101	13	1101
6	ОНО	14	1110
7	0111	15	ин
Чтобы прочнее закрепить в памяти принцип кодирования циф-
ровой информации в двоичной системе, предлагаем опытным путем
проанализировать работу четырехразрядного двоичного счетчика,
собранного, например, на JK-триггерах по схеме, приведенной на
рис. 49, а. Все детали счетчика смонтируйте на макетной панели.
К прямым выходам всех триггеров подключите светодиоды или
иные индикаторы, по которым можно было бы визуально наблю-
дать за логическими состояниями триггеров. Функцию источника
входных счетных импульсов большой длительности выполняет RS-
триггер, собранный на логических элементах 2И-НЕ DD1.1, DD1.2
и управляемый кнопкой SB1.
Заготовьте таблицу (рис. 49, б), в которую символами двоич-
ной системы счисления будете записывать логические состояния
триггеров счетчика импульсов. В крайней левой колонке «Счет»
сразу же запишите порядковые номера входных импульсов от 0 до
15. Во второй колонке слева (Q1) записывайте логическое состоя-
ние первого триггера при каждом очередном импульсе, в третьей
колонке (Q2) — логическое состояние второго триггера и т. д.
Итак, проверьте монтаж, надежность паек и, если ошибок не
обнаружите, включите питание. При этом некоторые светодиоды
могут загореться, сигнализируя о том, что относящиеся к ним
триггеры в момент включения питания оказались в единичном со-
стоянии. Нажмите на кнопку SB2, чтобы на вход R триггеров по-
дать напряжение низкого уровня и тем самым установить все
триггеры счетчика в нулевое состояние. Теперь все индикаторы по-
гасли. Это логическое состояние всех триггеров четырехразрядного
счетчика импульсов обозначьте в таблице нулями.
Теперь кратковременно нажмите и отпустите кнопку SB1. При
этом RS-триггер переключится из нулевого состояния в единичное
сам и напряжением высокого уровня на прямом выходе переклю-
чит в такое же состояние первый триггер счетчика. В результате
включится светодиод HL1. Остальные триггеры счетчика будут со-
хранять нулевое состояние, и их светодиоды, естественно, све-
тить не должны. Запишите это состояние триггеров в таблицу: в
5—7065
6
65
6)
Рис. 49. Четырехразрядный счет-
чик импульсов (а) и таблица ло-
гических состояний его тригге-
ров (б)
+5В
колонку Q1 — 1, в остальные — 0. Нажмите второй раз на кнопку
SB1, имитируя второй входной импульс. Сразу же погаснет первый
светодиод и включится второй — HL2. Теперь в единичном состоя-
нии оказался второй триггер, а остальные в нулевом. Запишите
эти логические состояния триггеров в строку, соответствующую
второму входному импульсу.
Третий входной импульс снова установит первый триггер счет-
чика в единичное состояние и не изменит состояние второго триг-
гера, поэтому будут светить индикаторы HLI и HL2. В таблице
такое состояние счетчика запишите в таком виде: 1100. При четвер-
том входном импульсе будет светить только светодиод HL3, а в
таблице должна появиться запись 0010.
Так, не торопясь, нажимая на кнопку SB1 и считывая по све-
чению индикаторов состояния триггеров, вы постепенно заполните
всю таблицу логических состояний четырехразрядного счетчика.
После этого отключите RS-триггер от входа счетчика и подайте на
66
него от генератора последовательность импульсов, следующих с
частотой 1...2 Гц. Порядок вспыхивания индикаторов, который
при такой частоте можно проследить, подтвердит ваши записи,
характеризующие работы двоичного четырехразрядного счетчика.
Подведем итоги. Первый триггер вашего опытного счетчика
представляет собой младший разряд, а четвертый — старший раз-
ряд четырехразрядного счетчика. Соответственно расположены в
таблице и колонки символов логических состояний триггеров. Но
в двоичной системе символы младших разрядов по отношению
к старшим располагают с правой стороны. Поэтому, чтобы по
составленной вами таблице определить кодовое состояние счетчи-
ка при каждом из пятнадцати входных импульсов, записи в ней
следует читать справа налево или предварительно таблицу перевер-
нуть— зеркально. В результате получится: при первом входном
импульсе — 0001, при втором — 0010, при третьем — ООП и т. д. до
пятнадцатого импульса, когда кодовое состояние счетчика будет
1111, после чего счет импульсов повторяется. Короче говоря, эта
таблица кода состояния счетчика, но, конечно, в перевернутом виде,
аналогична той, что показана на с. 65.
Подобные опыты с соответствующими выводами можно, разу-
меется, провести и с четырехразрядным счетчиком на D-триггерах,
соединив их инверсные выходы с входами D (как на рис. 33), что-
бы триггеры работали в счетном режиме. Полезно провести такое
исследование и с микросхемой К155ИЕ2. Включив ее по схеме,
изображенной на рис. 50, можно составить таблицу кодовых со-
стояний такого счетчика импульсов от 0 до 9.
Рис. 50. Четырехразрядный счетчик импульсов
на микросхеме К155ИЕ2
Как вы уже знаете, максимальное десятичное число, которое
можно выразить двоичным четырехразрядным кодом,'—15. А если
это число трехзначное, например, 137? В двоичном коде оно будет
выглядеть громоздко и не всегда удобно для переработки:
10001001. Поэтому в цифровой технике, кроме двоичного кода,
применяют еще код двоично-десятичный, где каждую цифру деся-
тичного числа представляют в двоичном виде. При двоично-деся-
тичном коде то же трехзначное число 137 имеет такой вид:
0001 ООН 0111
1	3	7
5*
6
67
А каким образом двоичные или двоично-десятичные кодовые
состояния счетчиков импульсов переводят в цифры десятичной си-
стемы счисления? Это выполняется с помощью дешифраторов и
знакосинтезирующих индикаторов. Но об этом поговорим чуть поз-
же. Сейчас мы предлагаем для повторения реле выдержки време-
ни, в котором работают знакомые вам генератор импульсного на-
пряжения, делитель частоты, счетчики импульсов и некоторые дру-
гие узлы устройств цифровой техники.
РЕЛЕ ВРЕМЕНИ
Реле выдержки времени, называемое также таймерами, пред-
назначены для автоматического включения и выключения питания
различных приборов через заранее установленное время. Такне
электронные автоматы наиболее широко используют при фотопечати,
для включения на определенное время бытовой техники, питающей-
ся от электроосветительной сети, что исключает излишний расход
электроэнергии.
Предлагаемое реле времени на знакомых вам цифровых мик-
росхемах питается от сети переменного тока и позволяет устанав-
ливать такие выдержки времени в трех поддиапазонах: от 0,05 до
12,5 с через каждые 0,1 с; от 0,5 до 127,5 с через каждые 0,5 с;
от 0,5 до 127,5 мин через 0,5 мин. Точность выдержки времени
зависит от стабильности частоты переменного тока электроосвети-
тельной сети.
Принципиальная схема реле времени показана на рис. 51. Не
считая блока питания, его образуют следующие основные узлы:
формирователь импульсов, формирователь образцовых интервалов
времени, счетчик импульсов, дешифратор, управляющее и управ-
ляемое устройства. Из восьми микросхем, работающих в нем, шесть
— счетчики импульсов К155ИЕ2, К155ИЕ4 и К155ИЕ5. С первой
из этих микросхем вы уже знакомы, а с двумя другими предстоит
познакомиться.
Формирователь импульсов представляет собой триггер Шмит-
та, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2. Через конденсатор
С1 и резистор R1 на его вход подают импульсное напряжение
частотой 100 Гц, снимаемое с резистора R9, подключенного к вы-
ходу двуполупериодного выпрямителя VD4 блока питания. В ре«
зультате на выходе триггера Шмитта (вывод 6 элемента DD1.2)
формируются прямоугольные импульсы частотой 100 Гц, которые
поступают на вход четырехступенного формирователя образцовых
интервалов времени. Счетчик DD2 делит частоту входных импульсов
на 10, DD3 — еще на 10, DD4 —на 6 и DD5 — еще на 10. В ре-
зультате на выходе первого счетчика этой цепи формируется сиг-
нал частотой 10 Гц, на выходе второго—1 Гц и на выходе всего
формирователя — частотой 1/60 Гц. Выбирают одно из этих образ-
цовых значений частоты, соответствующих образцовым интервалам
времени 0,1 с, 1 с и 1 мин, переключателем SA1 «Множитель».
Счетчик импульсов, поступающих (через переключатель SA1)
от формирователя образцовых интервалов времени, образуют счет-
чики DD6 и DD7, соединенные между собой последовательно. С их
выходов импульсы через контакты тумблеров SA2—SA9 «Выдерж-
ка» поступают на входы логического элемента 8И-НЕ DD8. В опи-
сываемом приборе он выполняет функцию дешифратора — низкий
68
wt* юв,?* С1тмк*зов
ШИ К155ЛАЗ ,
ЛИ 2, ЛЛЗ, ЛЛ5 К155ИЕ2,
ЛЛЬ К155ИЕЬ,
ЛЛ6,ЛЛ7 К155ИЕ5
ЛЛ8 K755JM2
Рис. 51. Принципиальная схема реле времени
2208
уровень напряжения на его выходе, служащий сигналом окончания
выдержки времени, появляется лишь тогда, когда на всех его вхо-
дах будет высокий уровень напряжения.
Необходимую длительность выдержки устанавливают переклю-
чателем SA1 и тумблерами (или кнопочными выключателями с фик-
сацией) SA2—SA9. Так, например, чтобы длительность выдержки
была 1,6 с, переключатель tSAl надо установить в положение
«Х0,1 с» и замкнуть контакты тумблера SA7 (0,1X16=1,6 с). Как
только на входной вывод 6 дешифратора поступит с выхода 2
счетчика DD7 импульс высокого уровня (в это время все другие
входы элемента DD8 свободны, что равнозначно подаче на них
напряжения высокого уровня), на его выходе появится напряже-
ние низкого уровня, которое переключит управляющее устройство
и остановит работу реле времени.
Функцию устройства управления выполняет RS-триггер, собран-
ный на элементах DD1.3 и DD1.4. При нажатии на кнопку SB1
«Пуск» триггер устанавливается в единичное состояние — на его
прямом выходе (выход элемента DD1.3) появляется напряжение
высокого уровня, которое открывает транзистор VT1, входящий
в исполнительное устройство. В результате срабатывает электро-
магнитное реле К1 и своими контактами (на схеме не показаны)
включает электроприбор. Одновременно напряжение низкого уровня
с инверсного выхода триггера воздействует на вход R всех счетчи-
ков и устанавливает их в исходное состояние. С этого момента начи-
нается отсчет выдержки времени. Если, к примеру, замкнуты кон-
такты тумблера SA7, а переключатель SA1 установлен в положение
«XI с», то через 16 с на выходе элемента DD8 появится напря-
жение низкого уровня, которое переключит RS-триггер в нулевое
состояние, отчего транзистор VT1 закроется, электромагнитное реле
К1 отпустит якорь и отключит электроприбор от электросети.
Вообще же, тумблеры SA2—SA9 «Выдержка» позволяют зна-
чительно расширить диапазон выдержек времени — от 0,05с до
127,5 мин. Например, при установке переключателя SA1 в поло-
жение «Х1с» и одновременном замыкании контактов тумблеров
SA3, SA4 и SA5 длительность выдержки будет 7 с, а при уста-
новке переключателя SA1 в положение «XI мин» и замыкании кон-
тактов всех тумблеров SA2—SA9 выдержка достигнет 127,5 мин.
Но, как показывает практика пользования подобным прибором,
обычно одного из восьми тумблеров бывает достаточно для выбо-
ра необходимой выдержки времени.
Формирователь импульсов с формирователем образцовых ин-
тервалов времени, счетчик с дешифратором, триггер управления
и транзистор VT1 с электромагнитным реле KL можно смонтиро-
вать на одной общей плате (рис. 52), а блок питания—на дру-
гой плате, что позволит наиболее рационально разместить их
в подходящей готовой или самодельной коробке. Сетевой тран-
сформатор прибора может быть таким же, как в блоке питания
описываемого ниже цифрового частотомера. Вообще же, прибор
можно питать от ранее сконструированного блока (см. рис. 25).
Надо только между его выпрямительным мостом VD1—VD4 и филь-
трующим конденсатором С1 включить диод (как на рис. 51)—лю-
бой из серии Д226. Если транзистор VT2 стабилизатора напря-
жения будет при работе нагреваться слишком сильно, то тогда
70

его следует установить на теплоотводящую пластину размерами
50x50x3 мм из дюралюминия.
Все тумблеры и переключатель SA1 «Множитель» размещайте
на лицевой панели коробки реле времени и сделайте возле них
надписи, соответствующие функциональному назначению.
Электромагнитное реле К11— РЭС47 (паспорт РФ4.500.409 или
РФ4.500.419) либо другое аналогичное, надежно срабатывающее
от источника постоянного тока напряжением 10... 12 В.
Монтаж деталей на плате может быть как печатным, так и
проволочным — все зависит от имеющихся материалов и опыта.
Проводники цепей питания микросхем целесообразно разместить
на плате со стороны микросхем (на рис. 51 обозначены непрерыв-
ными линиями, пересекающими печатные проводники), что при пе-
чатном монтаже уменьшит число перемычек, а при проволочном —
избавит от случайных замыканий проводников в местах пересе-
чения.
МИКРОСХЕМЫ СЕРИИ К176
В эту серию входит более трех десятков цифровых микро-
схем разной степени интеграции, позволяющих создавать разно-
образные приборы и устройства цифровой техники. Все они по
конструктивному оформлению и принципу работы аналогичны мик-
росхемам серии К155 Так, например, микросхема К176ЛА7, как
и микросхема К155ЛАЗ, содержит в своем корпусе четыре логи-
ческих элемента 2И-НЕ. Микросхема К176ТМ2, как и К155ТМ2,—
два D-триггера, которые могут стать счетными, если их инверс-
ный выход соединить с входом D. Короче говоря, все те опыты
и эксперименты и ранее сконструированные вами приборы и устрой-
ства можно повторить на соответствующих микросхемах серии К176.
Но, и об этом «но» надо всегда помнить, аналогичные по
функциональному назначению микросхемы серий К176 и К155 не
взаимозаменяемы! Нельзя, например, в описанной нами модели
светофора (рис. 38) микросхему К155ТВ1 просто заменить микро-
схемой К176ТВ1, хотя обе они — JK-триггеры. В том же устрой-
стве нельзя только одну из микросхем К155ЛАЗ заменить на
К176ЛА7. Дело в том, что микросхемы серии К176 рассчитаны на
номинальное напряжение питания 9В±5%, хотя и сохраняют ра-
ботоспособность при напряжении в пределах 4,5... 12 В. И на-
пряжение логических уровней у них неодинаково. При напряже-
нии питания 9 В напряжение низкого уровня, соответствующее
логическому 0, не более 0,3 В (для микросхем серии К155— не
более 0,4 В), а высокого уровня — не менее 8,2 В (для микро-
схем серии К155 — не менее 2,4 В). Все это и некоторое другое
не позволяют непосредственно подключать микросхемы серии К176
к микросхемам серии К155 и, следовательно, использовать их
для совместной работы в одной конструкции.
Основная особенность и достоинство микросхем серии К176—
экономичность. По сравнению с микросхемами серии К155 они
потребляют от источника питания энергии во много раз меньше.
Например, счетчик импульсов К176ИЕ2 потребляет от источника
питания ток около 100 мкА, а ток, потребляемый счетчиком
К155ИЕ2, достигает 50 мА. Объясняется это тем, что основой
72
микросхем серии К176 служат полевые транзисторы структуры
МОП (металл—окисел—полупроводник), а не биполярные транзис-
торы, как в микросхемах ТТЛ. В связи с этим изменяется и уро-
вень сигналов, подаваемых на управляющие входы микросхем.
Так, например, чтобы D-триггер К155ТВ2 установить в нулевое
или единичное состояние, вы подавали на его вход R или S сигнал
низкого уровня. Аналогичный же триггер микросхемы К176ТВ2
устанавливают в такие же состояния подачей на вход R или S
сигнала высокого уровня.
Не следует забывать еще одну особенность микросхем се-
рии К176: на них губительно действуют электростатические за-
ряды! Вот несколько советов, предупреждающих эти неприят-
ности. Если микросхема хранится в металлической коробке или
ее выводы обернуты фольгой, то, прежде чем взять микросхему
рукой, сначала следует дотронуться до коробки или фольги. Чтобы
исключить случайный пробой полевых транзисторов микросхемы
статическим электричеством во время монтажа, статические по-
тенциалы электропаяльника, паяемой детали и тела самого мон-
тажника должны быть уравнены и сведены к минимуму. Для
этого на ручке паяльника несколькими витками голого провода
укрепляют пластину из жести и через резистор сопротивлением
100...200 кОм соединяют ее с металлическими частями паяльни-
ка. При монтаже пальцами свободной руки касаются проводника
питания на монтажной плате устройства.
Мощность электропаяльника, используемого для монтажа кон-
струкций на микросхемах серии К176, должна быть 25...40 Вт.
Целесообразно паяльник подключить к сети через разделительный
трансформатор, а пластину на ручке гибким проводником соеди-
нить с заземлением через резистор сопротивлением 1 МОм. Время
пайки каждого вывода не должно превышать 3 с, а пайку сосед-
него вывода следует начинать спустя 10 с.
Пайку микросхем серии К176 рекомендуется начинать с вы-
водов питания, предварительно включив временно между провода-
ми питания на плате резистор сопротивлением 1 ... 2 кОм. Если
в цепь питания уже впаян стабилитрон, то надобность в таком
резисторе отпадает.
И еще одно предупреждение: напряжение питания устройства
на микросхемах серии К176 необходимо включать до подачи на
его вход управляющих сигналов.
Знакомство с микросхемами серии К176 советуем начать с
опытной проверки работы логических элементов в генераторах.
В первую очередь, считаем, надо освоить микросхему К176ЛА7,
как наиболее широко используемую в радиолюбительских конструк-
циях.
Условное графическое обозначение микросхемы К176ЛА7 по-
казано на рис. 53,а. Она отличается от микросхемы К155ЛАЗ
только нумерацией выводов двух средних (по схеме) логических
элементов 2И-НЕ. Плюсовой провод источника питания соединяют
с выводом 14, а минусовой — с выводом 7. Источником питания
могут служить две батареи 3336, соединенные последовательно,
или сетевой блок питания с выходным стабилизированным напря-
жением 9 В.
На том же рисунке изображены схемы двух вариантов одно-
рибратора, формирующего одиночные импульсы. Первый из них
73
К176ЛА7
Вход
Cl 100
Выход
DB1 К176ЛА7
9
+9в Квыв.М DB1 +
К выб. 7 UD! £В
Рис. 53.
К176ЛА7
Условное графическое обозначение микросхемы
(а) и варианты одновибратора (б, в) на ее логи-
ческих элементах
(рис. 53,6) запускается спадом, а второй (рис. 53,в) фронтом
импульса высокого уровня. В обоих вариантах такого одно-
вибратора длительность формируемого импульса определена емко-
стью конденсатора С2.
Работа первого варианта устройства заключается в следую-
щем. В исходном (ждущем) состоянии конденсатор С2 разряжен,
поэтому на обоих входах элемента DD1.1 (выводы 1 и 2) и вы-
ходе элемента D.D1.2 поддерживается напряжение высокого уров-
ня. Короткий сигнал низкого уровня, создающийся спадом вход-
ного импульса, дифференцирует цепь C1R1, в результате чего
элемент DD1.1 переключается в единичное состояние, a DD1.2 —
в нулевое. При этом сигнал низкого уровня, появляющийся на
выходе второго элемента, через конденсатор С2 передается на вход
первого элемента и поддерживает его в единичном состоянии.
Одновременно конденсатор начинает заряжаться от источника пи-
тающего напряжения через резистор R2. Как только напряжение
на левой (по схеме) обкладке конденсатора достигнет порогового
значения, элемент DD1.1 тут же переключится в нулевое состояние.
В этот момент на выходе элемента DD1.2 возникнет положитель-
ный перепад напряжения, который через тот же конденсатор С2
передастся на вход первого элемента и переключит оба элемента
одновибратора в исходное состояние. Диод VD1, показанный на
схеме штриховыми линиями, включают в тех случаях, когда тре-
буется возможно более быстрое переключение одновибратора в
ждущий режим.
Коротко об одновибраторе второго варианта (рис. 53,в). Его
правая (по схеме) часть, в которую входят элементы DD1.3,
74
DD1.4, конденсатор С2 и резистор R2, работает точно так же, как
знакомый вам (по схеме на рис. 13) одновибратор на элементах
микросхемы К155ЛАЗ. Длительность импульса низкого уровня,
формируемого на его выходе, около 3,5 с.
Чтобы длительность формируемого импульса была стабильной,
запускающий одновибратор импульс тоже должен быть довольно
стабильным. Поэтому запускать такое устройство целесообразно
через формирователь короткого импульса, выполненного в нашем
примере на элементах DD1.1 и DD1.2. В исходном состоянии на
входе устройства действует напряжение низкого уровня, которое
приложено и к нижнему входу элемента DD1.2. Конденсатор С1
в это время разряжен. Входной импульс высокого уровня заряжает
этот конденсатор. Но состояние элемента DD1.2 не меняется, так
как на его верхнем входе сохраняется напряжение низкого уровня.
И лишь после прекращения действия входного сигнала и появления
на верхнем входе элемента DD1.2 напряжения высокого уровня на
выходе этого элемента формируется весьма стабильный короткий
импульс низкого уровня, который и запускает одновибратор, собран-
ный на логических элементах DD1.3 и DD1.4.
Следующий пример практического применения микросхемы
К176ЛА7 — генераторы импульсного напряжения. На рис. 54 вы
видите схемы трех вариантов генератора. Они должны вам на-
помнить подобные генераторы на элементах микросхемы К155ЛАЗ.
Частота следования импульсов первых двух генераторов (рис. 54,а
и б) равна 1... 1,5 кГц.
, Третий вариант (рис. 54,®) подобен испытанному вами гене-
ратору прерывистого сигнала (см. рис. 14). Его образуют два
взаимосвязанных генератора, один из которых формирует на вы-
ходе пачки импульсов с частотой повторения около 1 Гц, а
второй — импульсы заполнения частотой около 1 кГц. Длитель-
Рис. 54. Генераторы импульсов на элементах микросхе-
мы К176ЛА7
75
ность пачек импульсов равна 0,5 с. Генератор включают подачей
на нижний вход элемента DD1.1 управляющего напряжения высо-
кого уровня. Первый формируемый импульс на выходе генератора
возникает сразу после этого разрешающего сигнала.
Одной из конструкций, предложенных вам ранее для повторе-
ния, был игровой автомат «Красный или зеленый» (см. рис. 37).
В нем работали логические элементы 2И-НЕ и JK-триггер микро-
схем ТТЛ. Функцию индикаторов выполняли лампы накаливания,
включенные в коллекторные цепи транзисторных ключей. Можно
ли такой игровой автомат повторить, используя для него микро-
схемы серии К176? Конечно, можно. Надо только микросхему
К155ЛАЗ заменить на К176ЛА7 (с учетом разницы в цоколевке),
а К155ТВ1—на К176ТВ1. Резистор R1 надо будет заменить на
другой, сопротивлением 300... 500 кОм, а емкость конденсатора
С1 должна быть 0,1 мкФ. Эффект игры будет таким же, как с
тем автоматом.
Но подобный игровой автомат вы можете выполнить и по схе-
ме, представленной на рис. 55. В нем используются все четыре
Рис. 55. Игровой автомат «Красный или зеленый»
элемента микросхемы К176ЛА7. Два из них (DD1.1 и DDI.2)
работают в генераторе импульсов, частота следования которых
определяется номиналами резистора R1 и конденсатора С1, а
два других (DD1.3 и DD1.4) выполняют функцию согласующих
ступеней. К выходам этих элементов через транзисторы VT1 и
VT2 подключены светодиоды HL1 красного свечения и HL2 зеле-
ного. При нажатии на кнопку SB1 генератор начинает работать,
а элементы DD1.3 и DD1.4 попеременно, с частотой генератора,
переключаться из одного логического состояния в другое. С такой
же частотой вспыхивают светодиоды. Но стоит отпустить кнопку,
ее контакты вновь замкнут времязадающий конденсатор С1 и ге-
нератор перестанет работать. При этом на выходе одного из со-
гласующих элементов появится напряжение высокого уровня, а на
76
выходе другого — низкого уровня. Включенным окажется тот из
светодиодов, который подключен к элементу с выходным напря-
жением высокого уровня.
Такой игровой автомат можно рассматривать и как генератор
случайных чисел: заранее невозможно предсказать, на каком из
его выходов будет логическая 1 или логический 0.
Вы, вероятно, заметили, что в генераторах, о которых мы
здесь рассказали, сопротивление времязадающих резисторов зна-
чительно больше, чем в подобных генераторах на микросхемах
серии К155. Резисторы выбирают такими (но не менее 50 кОм)
затем, чтобы ток, текущий через них, был возможно меньшим
и не нагружал микросхемы, работающие в источнике входных
сигналов. Максимальное сопротивление таких резисторов ограниче-
но в основном возможными утечками тока в монтажных платах,
сопротивление утечки которых достигает десятков мегаом. Емкость
же конденсаторов времязадающей цепи генераторов не должна
быть менее 100 пФ для того, чтобы существенно превышать емкость
монтажа устройства.
В серии К176 есть микросхема К176ЛП1, которую называют
универсальным логическим элементом. Универсальность заклю-
чается в том, что она может быть использована и как три само-
стоятельных элемента НЕ, и как элемент ЗИЛИ-НЕ, и как эле-
мент ЗИ-НЕ, и как элемент НЕ с большим коэффициентом развет-
вления (позволяет подключать к выходу большое число других
микросхем).
Схема электронной «начинки» этой микросхемы показана на
рис. 56,а. Ее образуют шесть полевых транзисторов, три из ко-
торых (VT1—VT3) с п-каналом, три других (VT4—VT6)—с р-ка-
налом. Общее число выводов—14. Напряжение питания подают на
выводы 14 ( + 9 В) и 7 (общий). Выводы 6, 3 и 10 — входные,
остальные — выходные. Разные по функциональному назначению
логические элементы получают путем соответствующих соединений
входных и выходных выводов. Так, если соединить между собой
выводы 13 и 8, 1 и 5, то получатся три инвертора (рис. 56,6).
Чтобы микросхема стала инвертором с мощным выходом (с боль-
шим коэффициентом разветвления), надо соединить вместе все
вводные выводы и все выходные, как показано на рис. 56,в. Другие
комбинации соединения выводов позволяют превратить микросхему
в элемент ЗИЛИ-НЕ (рис. 56,г), элемент ЗИ-НЕ (рис. 55,д), от-
сутствующий в серии К176 элемент 2ИЛИ-И-НЕ (рис. 56,е) и
мультиплексор с двумя входами (рис. 56,ж).
У мультиплексора по схеме рис. 56,ж три входа — А, С и
В и один выход — D. При напряжении высокого уровня на входе
С он пропускает сигнал на выход D с входа А, а при напряжении
высокого уровня — с входа В Причем, при тех же уровнях на-
пряжения на входе С сигнал с выхода D может проходить на
вход А или В.
Настоятельно рекомендуем опытным путем проверить работу
микросхемы К176ЛП1, и особенно в роли мультиплексора, пропус-
каемый сигнал которого может быть как цифровым, так и анало-
говым.
С некоторыми другими микросхемами серии К176, как то
триггерами, счетчиками импульсов, дешифраторами, вы поближе
познакомитесь по ходу конструирования цифрового частотомера,
77
К11Ш1
Рис. 56. Схема универсального логического элемента К176ЛП1
и включение этой микросхемы для использования в качестве
разных логических элементов
Рис. 57. Графическое обозначение микросхемы К176ИЕ5 и
использование ее в генераторах импульсов
78
электронных часов и других устройств повышенной сложности,
разговор о которых еще впереди. Сейчас же мы намерены нем-
ного рассказать лишь о микросхеме К176ИЕ5— одной из группы
микросхем этой серии, специально разработанных для использо-
вания в электронных счетчиках времени.
Условное графическое обозначение этой микросхемы и типо-
вая схема включения ее показаны на рис. 57,а и б. Микросхема
состоит из генератора импульсов, рассчитанного на работу с внеш-
ним кварцевым резонатором на частоту 32 768 Гц, и двух дели-
телей частоты — девятиразрядного и шестиразрядного, образующих
вместе пятнадцатиразрядный двоичный делитель частоты генера-
тора. Кварцевый резонатор ZQ1 вместе с времязадающими эле-
ментами генератора подключают к выводам 9 (вход Z) и 10 (вы-
ход Z). Сигнал генератора частотой 32 768 Гц, который можно
контролировать на выходах К и К, поступает на вход девятираз-
рядного делителя частоты. На выходе 9 (вывод 1) этого делителя
формируются импульсы частотой следования 64 Гц. Этот сигнал
генератора может быть подан на вход 10 (вывод 2) второго
делителя — шестиразрядного. Для этого надо лишь соединить вы-
воды 1 и 2. Тогда с выхода 14 (вывод 4) пятого разряда этого
делителя можно будет снимать сигнал частотой 2 Гц, а с выхода
15 (вывод 5) шестого разряда — частотой 1 Гц. Этот стабильный
сигнал частотой 1 Гц в электронных часах обычно используют
как исходные секундные импульсы. А если этот сигнал подать
на вход дополнительного делителя частоты с коэффициентом деле*
ния 60, на его выходе будут формироваться импульсы с частотой
повторения 1/60 Гц, т. е. минутные импульсы счетчика времени.
Вход R (вывод 3) микросхемы служит для установки исход-
ной фазы колебаний, формируемых на ее выходах. При подаче
на него напряжения высокого уровня на выходах 9, 10 и 15 воз-
никает напряжение низкого уровня. После снятия установочного
уровня, на этих выходах появляются соответствующие сигналы,
причем спад первого импульса высокого уровня на выходе 15 (1 Гц)
возникает через 1 с.
Конденсаторы С1 и С2 служат для точной установки частоты
кварцевого генератора. С уменьшением их емкости частота гене-
рации возрастает, и наоборот. Частоту генератора устанавливают:
грубо — подборкой конденсатора С1, точно — подстроечным конден-
сатором С2. Сопротивление резистора R2 может быть в пределах
1,5 ... 20 МОм.
Микросхема К176ИЕ5 будет работать в секундомере, а подоб-
ная ей, но более сложная К176ИЕ12 — в электронных часах, о
которых речь пойдет позже. Тем не менее уже сейчас, как говорят,
не откладывая на завтра, вы можете испытать ее в работе, в ка-
честве источника сигналов образцовой частоты. Сигнал частотой
64 Гц можно прослушивать на высокоомные головные телефоны.
Сигналы же частотой 1 и 2 Гц можно наблюдать визуально, под-
ключив к выводам 5 и 4 микросхемы транзисторные индикаторы
со светодиодами или лампами накаливания в коллекторных цепях
(см. рис. 11,в).
Впрочем, микросхему К176ИЕ5 можно испытать и без кварце-
вого резонатора. В этом случае времязадающую цепь генератора,
составленную из конденсатора С1 и переменного резистора R2,
79
подключите к микросхеме, как показано на рис. 57,в. Настраивают
такой генератор подборкой конденсатора С2 и переменным резисто-
ром R2, добиваясь появления на выходе 15 сигнала частотой 1 Гц.
Час-другой, проведенные в опытах с этой микросхемой, не пропа-
дут даром.
Теперь вернемся к вопрЬсу, связанному с питанием микро-
схем серии К176 и устройств на них от сети переменного тока.
Для этой цели можно использовать описанный ранее сетевой блок
питания с регулируемым выходным напряжением (см. рис. 25),
если стабилитрон КС168А (VD6) заменить на КС 191 А, Д814Б,
Д814В или Д809. Тогда переменным резистором R4 можно будет
устанавливать на выходе блока напряжение как 5, так и 9 В.
Но для опытной проверки и питания конструкций на микром
схемах серии К176 можно смонтировать самостоятельный сете-
вой блок с фиксированным выходным напряжением 9 В. Например,
по схеме, показанной на рис. 58. В нем систему защиты от замы-
Рис. 58. Схема сетевого блока питания микросхем серии К176
кания выходной цепи образуют германиевый п-р-п транзистор VT1,
кремниевый диод VD2 и резистор R1. Диод VD2 в этом случае
выполняет функцию стабистора — стабилизатора действующего на
нем прямого напряжения, равного 0,6... 0,7 В. Пока замыкания
в выходной -цепи нет, транзистор системы защиты закрыт, так как
в это время напряжение на его базе относительно эмиттера отри-
цательно и никакого влияния на работу блока не оказывает.
В случае появления замыкания эмиттер транзистора VT1 ока-
зывается соединенным с общим проводом через малое сопротивле-
ние замыкания. Теперь напряжение на базе этого транзистора отно-
сительно эмиттера становится положительным, отчего он открывает-
ся и шунтирует стабилитрон VD3. В результате регулирующий
транзистор VT2 стабилизатора напряжения почти закрывается и
ток, текущий через него, ограничивается до безопасного уровня.
В качестве сетевого трансформатора Т1 можно использовать
трансформатор кадровой развертки телевизора (например, ТВК-
70Л2, ТВК-110Л2 или ТВК-НОА). Подойдет также любой дру-
гой трансформатор, понижающий напряжение сети до 10... 12 В.
Выпрямительный блок КЦ402Е (VD1) можно заменить четырьмя
диодами серий КД 105 или Д226, включив их по мостовой схеме.
Транзистор VT1 может быть любым из серий МП35—МП38, с ко-
эффициентом Ь21Э не менее 50.
Конструкция блока питания — произвольная.
Переходим к знакомству с работой дешифраторов и знакосин-
тезирующих индикаторов, образующих блоки цифровой индика-
ции приборов и устройств цифровой техники.
80
ЗНАКОСИНТЕЗИРУЮЩИЕ ИНДИКАТОРЫ
И БЛОКИ ЦИФРОВОЙ ИНДИКАЦИИ
Блоками цифровой индикации мы условно называем важнейшие
части и узлы измерительных и контролирующих приборов, электрон-
ных часов и многих других приборов и устройств с визуально наблю-
даемой цифровой информацией. Их образуют дешифраторы — специ-
альные микросхемы, преобразующие (дешифрирующие) логическое
кодовое состояние предшествующих им счетчиков импульсов в сигна-
лы десятичной системы, и знакосинтезирующие индикаторы — элект-
ронные приборы, отображающие информацию. Один дешифратор и
соответствующий ему один знакосинтезирующий индикатор образу-
ют одноразрядный блок цифровой индикации.
Что собой представляют и как работают знакосинтезирующие ин-
дикаторы?
Из всего разнообразия индикаторов, отображающих логические
состояния счетчиков импульсов, наибольшую популярность у радио-
любителей-конструкторов получили газоразрядные цифровые индика-
торы, каждый элемент у которых представляет собой самостоятель-
ную цифру, и семиэлементные индикаторы, цифры в которых обра-
зуются различным сочетанием светящих элементов-полос.
Внешний вид, цоколевка и условное графическое обозначение
одного из газоразрядных индикаторов серии ИН — индикатора
ИН8 —показаны на рис. 59. В стеклянном баллоне, наполненном
неоном (наполнение обознача-
ют черной точкой), на тонких
металлических стойках разме-
щены одна за другой (паке-
том) проволочные электроды в
форме цифр от 0 до 9. Эти
электроды — катоды индикато-
ра, которые обозначают на
схеме небольшими кружками с
выводами от них. Форму и
размеры цифр делают такими,
чтобы те из них, которые на-
ходятся впереди, возможно
меньше перекрывали собой
расположенные сзади. Функ-
цию анода выполняет тонкая
сетка, размещенная перед па-
кетом цифр, через которую
хорошо видно свечение всех
катодов-цифр. От всех катодов
и анода сделаны гибкие про-
волочные выводы, нумерация
которых идет в направлении движения часовой стрелки (если смот-
реть на них со стороны дна баллона), как показано на рис. 59,6.
Другой вариант схемного обозначения индикатора представлен на
рис. 59, в.
Принцип действия такого индикатора следующий. На анод по-
дают довольно большое напряжение (около 200 В) от плюсового
вывода источника постоянного тока. При подключении к минусово-
ИН8
Рис. 59. Внешний вид (а), цоко-
левка (б) и условное графическое
обозначение (в) газоразрядного
цифрового индикатора ИН8
6—7065	26
81
му выводу источника одного из катодов вблизи этого катода возни-
кает тлеющий электрический разряд, оранжево-красное свечение ко-
торого повторяет форму включенного знака цифрового индикатора.
В блоке цифровой индикации подключение катодов-цифр к обще-
му (минусовому) проводнику источника питания устройства выпол-
няет Дешифратор. Примером может служить блок, собранный по
схеме на рис. 60. Его образуют дешифратор DD1 и уже знакомый
вам газоразрядный индикатор HG1.
Рис. 60. Блок цифровой индикации приборов и
устройств на микросхемах серии К155
Микросхема К155ИД1 представляет собой двоично-десятичный
дешифратор с «высоковольтным» выходом, т. е. рассчитанным на
совместную работу с цифровым газоразрядным индикатором. У де-
шифратора четыре адресных входа, которые подключают непосред-
ственно к выходам счетчика, работающего в весовом коде 1-2-4-8, и
десять выходов, которые соединяют с катодами цифрового индикато-
ра. Дешифратор преобразует выходные сигналы счетчика в сигналы
кода десятичной системы счисления, которые включают свечение
соответствующих катодов-цифр индикатора.
Монтаж и опытную проверку деталей и устройства в целом ве-
дите в такой последовательности. Сначала укрепите на макетной пла-
те только газоразрядный индикатор ИН8, предварительно надев на
его проволочные выводы изолирующие ПВХ трубки. Рядом смонти-
руйте диод VD1, выполняющий в блоке функцию однополупериод-
ного выпрямителя, питающего анодную цепь индикатора, и резистор
R1, ограничивающий ток в этой цепи. Источником переменного на-
пряжения может быть непосредственно электроосветительная сеть,
но лучше, с точки зрения электробезопасности, использовать для этой
цели вторичную обмотку сетевого трансформатора блока питания
лампового радиовещательного приемника. Один из выводов обмотки
подключите к аноду диода VD1, а к другому подпаяйте отрезок
провода в резиновой или поливинилхлоридной изоляции. Свободный
конец провода зачистите от изоляции и, включив трансформатор в
82
электросеть, касайтесь им поочередно выводов 10, 1, 2, 3 и т. д. до
вывода 9 индикатора. При этом в такой же последовательности
должны светить цифры 0, 1, 2, . 9. Проверку проводите с особой
осторожностью, чтобы не попасть под высокое напряжение.
Затем на макетной панели смонтируйте дешифратор К155ИД1 и
соедините его выходные выводы с соответствующими входными вы-
водами индикатора. Получится одноразрядный блок цифровой инди-
кации. Включите источники питания (постоянного и переменного
тока) и, соблюдая осторожность, подайте на все четыре соединен-
ные вместе входы дешифратора напряжение низкого уровня. В ин-
дикаторе должна светить цифра 0. Далее сигнал низкого уровня
подайте поочередно на соединенные между собой выводы 4, 7 и 6;
4, 7 и 3; 4 и 7; 4, 6 и 3; 4 и 6; 4 и 3; 4; 7, 6 и 3; 7 и 6. Неназван-
ные выводы оставляйте свободными, что эквивалентно подаче на них
напряжения высокого уровня. Индикатор должен индицировать по-
следовательно цифры от 1 до 9.
Так, имитируя двоичный код на адресных входах дешифрато-
ра, вы испытаете в действии блок цифровой индикации, пригодный
для работы в приборах и устройствах на микросхемах серии К155.
Опытную проверку блока цифровой индикации можно продол-
жить. Например, разместить на плате еще счетчик К155ИЕ2 и, поль-
зуясь схемами, знакомыми вам по ранним опытам (см. рис. 48),
соединить его выходы с соответствующими адресными входами де-
шифратора. После этого надо подать на вход С1 счетчика от генера-
тора серию импульсов, следующих с частотой 1 .. .3 Гц. Как на это
должен реагировать индикатор? Индицировать циклично цифры от 0
до 9. Да, одноразрядный счетчик импульсов считает до 9, перепол-
няется и тут же начинает с 0 отсчитывать следующую десятку
входных импульсов.
Можно ли в таком блоке использовать другие газоразрядные ин-
дикаторы серии ИН? Разумеется, можно. Например, ИН8-2 или
ИН 14. Но у них несколько иная цоколевка. В индикаторе ИН8-2,
кроме известных нам цифр, имеется знак разделительная запятая, а
в индикаторе ИН 14—два таких знака. Впрочем, распознать цоко-
левку этих индикаторов можно, не прибегая к справочной литера-
туре. Дело в том, что через стеклянный баллон индикатора не-
трудно рассмотреть внутренние стойки и выводы катодов-цифр и
таким образом найти вывод анода. Если теперь на вывод этого
электрода индикатора подать положительное напряжение, а дру-
гими выводами поочередно касаться отрицательного проводника то-
го же источника постоянного (или пульсирующего) напряжения,
то светящиеся цифры или другие знаки укажут вам на соответст-
вующие им выводы индикатора. Это —тоже познавательный опыт.
Семиэлементные индикаторы, которые могут быть вакуумными
или полупроводниковыми, объединяет принцип синтезирования зна-
ков цифровой или буквенной информации. Эти знаки в каждом раз-
ряде образуют семь светящих элементов-полос, расположенных в
виде прямой или слегка наклоненной вправо восьмерки. Стандартное
обозначение элементов таких индикаторов и индицируемые ими циф-
ры от 0 до 9 показаны на рис. 61. Как правило, индицирование
того или иного знака происходит путем гашения ненужных для
данного знака элементов. Так, например, для индицирования циф-
ры 0 гасят только элемент g, для цифры 4 — элементы a, d и е.
6*
6
83
'П> и । j □ ц с l 1 а □
'О: U IL JlJU IО J
“a)h	f)
Рис. 61. «Буквенные обозначения элементов семиэлементного
индикатора (а) и индуцируемые им арабские цифры
дикатора ИВ6 (или ИВЗА) показаны на
Рис. 62. Внешний вид и условное
графическое обозначение вакуум-
ного люминесцентного семиэле-
ментного индикатора ИВ6 (ИВЗА)
Семиэлементные индикаторы позволяют также индицировать не-
которые прописные (заглавные) буквы русского или латинского ал-
фавита. Для индикации буквы А, например, надо погасить элемент
d, для индикации буквы Б — погасить элемент b и т. д.
Внешний вид и варианты условного графического обозначения
одного из вакуумных люминесцентных индикаторов серии ИВ — ин-
рис. 62. Индикатор пред-
ставляет собой электрон-
ную лампу, содержащую
катод — нить прямого
накала, управляющую
сетку, семь анодов-эле-
ментов знака, располо-
женных в одной плоско-
сти, и еще один анод —
разделительную точку.
На нить накала (выво-
ды 7 и 8) подают по-
стоянное или пульсирую-
щее напряжение 0,8...
...1,5 В (в зависимости
от типа индикатора), на
сетку (вывод 9) и ано-
ды-элементы (выводы
1—6,	10)—постоянное
напряжение 20... 25 В.
Раскаленная нить нака-
ла испускает электроны,
которые устремляются к
положительно заряженной сетке, в большинстве своем пролетают
сквозь нее и, бомбардируя аноды-элементы, заставляют светиться
нанесенный на них слой люминофора.
На анод-разделительную точку (вывод 11) подают такое же, как
на другие электроды индикатора, напряжение, но не через дешиф-
ратор, а от генератора импульсов. В электронных часах, например,
такая точка, мигающая с частотой 1 Гц, отделяет показания минут
текущего времени от показаний часов.
У индикатора ИВ6 (или ИВЗА) 12 гибких проволочных выводов,
отсчет которых ведут по часовой стрелке (если смотреть на них
снизу). Ключом для отсчета служит укороченный свободный вы-
вод 12.
Практика показывает, что знаки индикаторов ИВ6 и ИВЗА до-
статочно ярко светят и при более низком напряжении на сетке и
анодах-элементах. Поэтому радиолюбители часто используют их в
84
конструкциях на микросхемах серии К176. Примером тому может
стать узел цифровой индикации, схема которого показана на
рис. 63. В нем нить накала индикатора HG1 питается от одного
элемента G1 с напряжением 1,5 В, а его сетка, аноды-элементы и
микросхема DD1 —от батареи GB1 с напряжением 9 В. Анод-точка
индикатора не используется, поэтому на схеме узла не показана.
Л9/ ШИ	HG1
„Уст.О“	К176ИЕ4	UB6	К бы б. К ЛВ1
Сигнал переполнения
счетчика
Рис. 63. Блок цифровой индикации для приборов на
микросхемах серии К176
Микросхема К176ИЕ4 (DD1) представляет собой объединенные
в одном корпусе декадный счетчик импульсов (символ СТ2) и пре-
образователь (т. е. дешифратор) ее состояний в двоичном коде в сиг-
налы управления семиэлементным индикатором (символ DC). Счет-
ные импульсы подают на вход С. Справа — выходы а — g, соответ-
ствующие адресным входам а — g индикатора. Триггеры счетчика
устанавливаются в нулевое состояние при подаче напряжения высо-
кого уровня на вход R, что эквивалентно разрыву цепи (кнопкой
SB1) между выводом 5 и общим проводом. Переключаются триг-
геры спадом положительных импульсов на входе С.
Во время работы устройства на выходах а—g счетчика-дешиф-
ратора формируются сигналы, обеспечивающие на индикаторе све-
чение цифр, соответствующих логическому состоянию счетчика. Вы-
ход Р (вывод 2) микросхемы — выход переноса, на котором спад
импульса высокого уровня формируется в момент перехода счет-
чика из состояния 9 в состояние 0.
Проверить работоспособность такого блока цифровой индикации
можно в том же порядке, как предыдущего блока. Сначала на
макетной панели разместите только индикатор. На нить накала по-
дайте напряжение от одного элемента 332 или 343, а на выводы сет-
ки и анодов-элементов, соединив их вместе, — от двух батарей 3336.
При этом должна светить цифра 8. Если теперь отключить вывод 1
индикатора, то цифра 8 превратится в 6. Так, обесточивая один за
другим аноды-элементы индикатора, вы сможете синтезировать все
цифры индикатора, а заодно уточнить его цоколевку.
Затем на макетной панели смонтируйте микросхему К176ИЕ4,
соедините ее выходы с соответствующими выводами индикатора,
вход S (вывод 6) — с общим проводом и подайте от генератора на
85
вход С (вывод 4) импульсы, следующие с частотой 1...2 Гц. Те-
перь индикатор будет последовательно циклами высвечивать цифры
от 0 до 9. Для перевода показаний индикатора на нуль надо на
вход R (вывод 5) микросхемы подать напряжение высокого уровня
либо разорвать цепь между выводом 5 и общим проводом.
Полупроводниковый семиэлементный цифро-буквенный индикатор
образуют 7 светодиодов, имеющих форму полое, которые, как и в
вакуумных люминесцентных индикаторах, расположены в одной
плоскости «восьмеркой» (рис. 64). Пропуская прямой ток через один
или группу соответствующих светодиодов-элементов, получают све-
тящееся изображение цифры или буквы.
Рис. 64. Структурные схемы полупроводниковых семи-
элементных индикаторов: а — с общим катодом, б —с
общим анодом
По способу соединения электродов светодиодов и полярности
включения питания различают индикаторы двух групп: с общим
катодом и с общим анодом У индикаторов первой группы соеди-
нены между собой катоды всех светодиодов (рис. 64, а), а у индика-
торов второй группы — аноды всех светодиодов (рис. 64,6). Для
управления индикаторами с общим катодом на входные (анодные)
выводы подают напряжение положительной полярности, а для управ-
ления индикаторами с общим анодом — отрицательной полярности по
отношению к общему проводу.
Конструкции полупроводниковых семиэлементных индикаторов
весьма разнообразны. Для примера на рис, 65, а и б показаны внеш-
ний вид и условное графическое обозначение индикатора серии
АЛ304. Индикаторы этой серии с буквенными индексами А, Б и
В — с общим катодом, а с буквенными индексами Г и Ж — с общим
анодом.
86
10	6
1	5
°)
АЛЗОЧА-АЛЗОЬГ, ВВ1	Н61
АЛ30*Ж	К51*ИД1	АЛ30*Б
Рис. 65. Внешний вид (а), условное графическое обозначе-
ние (б) семиэлементных индикаторов серии АЛ304 и схема
(в) блока цифровой индикации для приборов на микросхемах
серии К155
Размеры корпуса такого индикатора — 5,3X6,3 мм, размеры зна-
ка— 2X3 мм, длина выводов — около 6 мм. Через прозрачный кор-
пус нетрудно рассмотреть всю сначинку» индикатора и распознать
его цоколевку.
Аналогичную конструкцию имеют и некоторые другие однораз-
рядные полупроводниковые семиэлементные индикаторы, например,
серий АЛС312, АЛС320.
А на рис. 65, в изображена схема блока цифровой индикации, в
котором используется индикатор АЛ304Б с общим катодом. Микро-
схема К514ИД1 (DD1) — дешифратор, предназначенный для совме-
стной работы с семиэлементным индикатором с разъединенными ано-
дами светодиодов. При поступлении на его входы сигналов от счет-
чика импульсов, работающего в коде 1-2-4-8, индикатор высвечивает
логическое состояние счетчика.
Такой блок цифровой индикации может работать в конструк-
ции на микросхемах серии К155. Если в нем использовать индика-
тор с общим анодом, например, АЛ304Г, тогда дешифратор должен
быть К514ИД2, рассчитанный на совместную работу именно с та-
ким индикатором. Впрочем, если дешифратор этой серии заменить
микросхемой К176ИЕ4, то такой блок цифровой индикации можно
использовать для работы в устройствах без дополнительного де-
шифратора.
Теперь — коротко о многоразрядных индикаторах, наиболее ши-
роко используемых в микрокалькуляторах, электронных часах и
многих других приборах и устройствах цифровой техники повышен-
ной сложности, к их числу относятся, например, индикаторы серий
АЛС311, АЛС339, АЛС348. Каждый из них состоит из пяти свето-
диодных индикаторов, подобных уже знакомым вам индикаторам
серии АЛС304 (рис. 65, а), расположенных в корпусе «в строку».
Элементы-аноды между собой не имеют никаких электрических свя-
зей, поэтому любой разряд, входящий в такой знакосинтезирующий
прибор, может работать как самостоятельный одноразрядный се-
миэлементный индикатор.
Другой пример многоразрядного знакосинтезирующего прибора —
вакуумный люминесцентный индикатор ИВ Л1-7/5, внешний вид кото-
87
рого показан на рис. 66, а. В его стеклянном корпусе размерами
130X45 мм, с шестнадцатью гибкими пластинчатыми выводами, рас-
положены «в строку» четыре семиэлементных люминесцентных ин-
дикатора — четыре разряда и две разделительные точки, образующие
еще один разряд. В обозначении цифра 7 указывает на число эле-
ментов в полном разряде, а цифра 5 — число разрядов. Катодом
служат три нити накала, соединенные параллельно (выводы 1 и 16).
ЛВЛ1~7/5
а)	ff)
Рис. 66. Устройство (а) й условное графическое обозначение
индикатора ИВЛ1-7(/5 на схемах (б)
По принципу работы прибор подобен индикатору серии ИВ
(см. рис. 62), но одноименные элементы индикаторов 1-го, 2-го, 4-го
и 5-го разрядов соединены между собой в группы, и каждая груп-
па имеет отдельный вывод. Сетки всех разрядов и разделительные
точки К и Л 3-го разряда индикатора также имеют отдельные
выводы.
Индикаторы ИВЛ1-7/5 наиболее широко используют в про-
мышленных и любительских электронных часах. Но для управления
знакосинтезирующими элементами таких или подобных им много-
разрядных индикаторов требуется так называемая динамическая
система индикации. С одной из систем динамической индикации
мы познакомим вас в следующем разделе книги.
На принципиальных схемах индикатор ИВЛ 1-7/5 изображают
в виде таблицы, показанной на рис. 66,6. Рассматривая ее, нетруд-
но разобраться, какой из выводов индикатора имеет отношение
к тем или иным его элементам. Крайние выводы 1 и 16 — выводы
общего катода прямого накала, 2 и 10 — выводы разделительных
точек К и Л третьего разряда, а 3, 6, 9, 11 и 14 — самостоятель-
ные выводы сеток пяти разрядов индикатора. Вывод 4 — общий
вывод соединенных между собой элементов d, вывод 5 — элементов
f, вывод 7 — элементов е и т. д. С практическим применением
88
индикатора ИВЛ1-7/5 вам придется иметь дело в заключительном
разделе нашей книги.
В большей части описываемых ниже конструкций будет пре-
обладать визуальная цифровая информация о конечном результа-
те работы того или иного прибора или устройства цифровой тех-
ники. Разговор же здесь о блоках цифровой индикации поможет
лучше разобраться в ожидаемых вас конструкциях.
ЦИФРОВЫЕ ИНДИКАТОРЫ И ДЕШИФРАТОРЫ
В ПРОСТЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
Со следующего раздела книги вы начнете изучать и конструи-
ровать приборы и устройства цифровой техники повышенной слож-
ности с непременным 'использованием в них блоков цифровой ин-
дикации. Сейчас же мы предлагаем, главным образом для накоп-
ления опыта, несколько конструкций, иллюстрирующих, что циф-
ровые индикаторы как самостоятельные элементы или вместе с
дешифраторами и другими микросхемами серий К155 и К176 можно'
использовать в простых измерительных устройствах, игровых авто-
матах, счетчиках времени. Вот несколько конкретных примеров.
Электронный отгадчик. Так условно можно назвать этот игро-
вой автомат. На лицевой панели его корпуса наклеена таблица
с четырьмя колонками цифр, под которыми находятся относя-
щиеся к ним кнопки SB1—SB4 (рис. 67, а). Играющему предла-
гается задумать любую цифру от 0 до 9. Внимательно посмот-
реть, в каких колонках таблицы она есть, после чего нажать
(и удерживать нажитыми) кнопки, соответствующие именно этим
колонкам, и одновременно на кнопку ответа SB5 (рис. 67,6). При
этом индикатор автомата высветит задуманную цифру.
Основой игрового автомата служит знакомый вам (по рис. 60)
блок цифровой индикации, образованный дешифратором К155ИД1
(DD1) с газоразрядным индикатором ИН 14 (HL1). Кнопки SB1—
SB4 во входных цепях дешифратора имитируют работу двоичного
счетчика импульсов. Замыкая их контакты, играющий сам, не
подозревая того, подает на входы дешифратора сигналы двоич-
ного кода, соответствующего задуманной цифре. Дешифратор пре-
образует эти сигналы в код десятичный, и цифровой индикатор HL1
высвечивает задуманную цифру.
В чем «секрет» работы такого автомата? В порядке подачи
на адресные входы дешифратора сигналов низкого уровня кноп-
ками SB1—SB4. Сущность этого заключается в том, что, как
вам уже известно, любое привычное нам десятичное число может
быть представлено в двоичной форме. Например: число 9 = 23+2°;
число 7=22+21+2°; число 5=22+2°. В отгадывающем автомате
кнопке SB1 соответствует число 23, кнопке SB2 — число 22, кнопке
SB3 — 21, кнопке SB4 — 2°. Таким образом, чтобы зажечь цифру 9,
высокий уровень должен быть на входах 8 и 1 дешифратора,
значит, напряжение низкого уровня надо подать на входы 4 и
2 дешифратора, что достигается одновременным нажатием на
кнопки SB2 и SB3. Цифра 7 зажигается при нажатии на одну
кнопку SB1, цифра 5— на кнопки SB1 и SB3 и т. д.
Дешифратор игрового автомата можно питать от любого ис-
точника постоянного тока напряжением 4,5... 5 В, а анодную
89
6)	&)
Рис. 67. Игровой автомат «Электронный отгадчик»
цепь цифрового индикатора — от электроосветительной сети через
однополупер иодный выпрямитель (диод VD1) и токоограничитель-
ный резистор (R5). Цоколевка индикатора ИН 14 показана на
рис. 67,в (неиспользуемые выводы 2 и 13 — разделительные за-
пятые). Но индикатор может быть любым другим из серии ИН,
в том числе уже знакомый вам ИН8 (см. рис. 59). Кнопки SB1—
SB5 — КМ1-1 или любые другие с самовозвратом в исходное со-
стояние.
Конструкция игрового автомата произвольная.
«Угадай число». Это устройство (рис. 68) —тоже игровой
автомат. По принципу работы он аналогичен «Электронному от-
гадчику», но дополнен счетчиком DD2 и генератором импульсов
на элементах DD1.1—DD1.3. В целом они образуют одноразрядный
счетчик импульсов с цифровой индикацией результата счета.
Детали игрового автомата можно смонтировать на плате
(рис. 68, б) размерами примерно 100x50 мм из любого изоляцион-
ного материала. Чтобы проверить его работоспособность, парал-
лельно конденсатору С1 подключите временно оксидный конденса-
тор емкостью 200 ... 500 мкФ, чтобы частота следования импульсов
была 1...3 Гц, и нажмите на кнопку SB1. При этом индикатор
должен с такой же частотой поочередно высвечивать цифры от 0
до 9. Если все будет именно так, значит автомат работает как
положено: одноразрядный счетчик импульсов считает до 9, пере-
полняется и начинает с 0 пересчитывать следующую десятку им-
пульсов генератора. После такого испытания удалите дополнитель-
ный оксидный конденсатор.
Как в целом работает такой игровой автомат и какова задача
играющих?
90
Kf 1,3к
Рис. 68. Игровой автомат «Угадай число» на микросхемах
серии К155
Пока контакты кнопки SB1 «Пуск» замкнуты, через них на
входном выводе 2 элемента DD1.2 действует напряжение низко-
го уровня и генератор не работает. При нажатии на кнопку ге-
нератор возбуждается, начинает вырабатывать импульсы сравни-
тельно большой частоты и, естественно, цифры на индикаторе ме-
няются так быстро, что практически не просматриваются. В это
время каждый играющий называет загаданную цифру от 0 до 9.
91
После этого ведущий отпускает кнопку, отчего колебания генера-
тора срываются и индикатор высвечивает случайную цифру. Вы-
игрывает тот, кто угадает больше цифр, скажем, из 10 попыток.
Подобный игровой автомат можно собрать и на микросхемах
серии К176, например, по схеме, приведенной на рис. 69. Микро-
схема К176ИЕ4 (DD2), совмещающая в себе десятичный счетчик
с преобразователем двоичного кода для вывода информации на
Рис. 69. Вариант игрового автомата «Угадай число» на мик-
росхемах серии К176
низковольтный семиэлементный индикатор ИВ6 (HL1), считает
импульсы, поступающие на ее вход С (вывод 4) от генератора,
собранного на элементах DD1.1 и DD1.2 микросхемы К176ЛА7.
Элемент DD1.3 этой микросхемы, включенный между выходом
генератора и входом счетчика, выполняет функцию электронного
ключа, управляемого кнопочным выключателем SB1. Пока кон-
такты кнопки разомкнуты, на нижнем входе элемента DD1.3 дей-
ствует напряжение высокого уровня и импульсы генератора бес-
препятственно проходят к счетчику. При нажатии на кнопку на
этом выводе будет напряжение низкого уровня, которое закроет
элемент и тем самым перекроет путь импульсам к счетчику. Инди-
катор при этом высветит случайную цифру, угадать которую и
предлагается участникам игры.
И еще один пример.. .
Простой секундомер. Слово «секундомер» чаще всего, и осо-
бенно в разговоре о спорте, воспринимается как прибор, способ-
ный фиксировать отрезки времени с точностью до сотых и даже
тысячных долей секунды. Наше же цифровое устройство фиксирует
только целые секунды, к тому же в пределах до 9 мин 59 с, то
есть до 10 мин, поэтому-то и назвали его простым — по сравнению,
например, с электронными часами, разговор о которых еще впереди.
Схему секундомера вы видите на рис. 70. Многое в приборе,
если не все, вам уже знакомо. Например, блоки цифровой инди-
кации. В предыдущих конструкциях они были одноразрядными.
Здесь же таких (или аналогичных) блоков три. Будучи соединен-
ными последовательно, они образуют трехразрядный счетчик секунд-
ных импульсов, кодовое состояние которого отображает семиэле-
ментные индикаторы.
Источником исходных секундных импульсов служит микросхе-
ма К176ИЕ12 (DD1), разработанная специально для использования
92
HL1
АЛСЗЬ8А
ПП2
Рис. 70. Схема секундомера
в электронных часах. Она, как и знакомая вам микросхема К176ИЕ5
(см. рис. 57), состоит из генератора, работающего с внешним квар-
цевым резонатором ZQ1 на частоту 32 768 Гц, и 15-разрядного
делителя частоты генератора. В результате на выходе S1 (вывод 4)
микросхемы формируются импульсы частотой следования 1 Гц,
которые и используются в качестве образцовых секундных им-
пульсов. В микросхеме есть еще один делитель частоты с коэффи-
циентом деления 60, который делит частоту следования секундных
импульсов до 1/60 Гц, то есть до минутных. Но в описываемом
секундомере минутные импульсы не используются, поэтому этот
выход микросхемы не показан.
Запускают и останавливают секундомер двухпозиционным тум-
блером SA1. В положении «Пуск» этого переключателя секундные
93
импульсы микросхемы DD1 поступают на вход С (вывод 4) деся-
тичного счетчика DD2, а с ее выхода Р (вывод 2) — на вход
С счетчика DD3 второго разряда. Счетчик DD3 имеет коэффициент
пересчета 6. Поэтому с ее выхода Р на вход С счетчика DD4
третьего разряда поступают импульсы с периодом повторения, рав-
ным 1 мин.
Останавливают секундомер переводом переключателя SA1 в
положение «Стоп». При этом вход счетчика соединяется с общим
проводом, а индикаторы высвечивают время с момента его пуска:
HL1 — секунды (до 9), HL2 — десятки секунд (до 5), HL3— ми-
нуты (до 9). Индикатор HL3 является индикатором старшего
разряда, поэтому в законченной конструкции секундомера он дол-
жен 'быть крайним левым на табло, а индикатор HL1 младшего —
крайним правым. На выход h (вывод 7) индикатора HL3 через
резистор R5 подается напряжение высокого уровня, чтобы точкой
мнемонически отделить показания минут от десятков и единиц
секунд.
Перед новым пуском секундомера кратковременно нажимают
на кнопку SB1 «Обнуление». При этом на входе R всех счет-
чиков возникает импульс напряжения высокого уровня, устанавли-
вающий их в нулевое состояние. Резистор R4 служит для разрядки
конденсатора СЗ после возврата подвижного контакта кнопки в
исходное положение.
Монтажная плата секундомера с соединениями деталей на
ней показана на рис. 71. Штриховыми линиями обозначены прово1-
Рис. 71. Монтажная плата секундомера
лочные перемычки. Кварцевый резонатор ZQ1—стандартный часо-
вой на частоту 32 768 Гц. Все резисторы — МЛТ-0,125. Подстроеч-
ный конденсатор С2 —КПК-1. Счетчик К176ИЕ12 можно заменить
на К176ИЕ5 (см. рис. 57), для чего придется скорректировать
печатные проводники платы в соответствии с цоколевкой.
Внешний вид конструкции секундомера и размещение его де-
талей в корпусе показаны на рис. 72. На его передней панели
94
размещают переключатель SA1 «Пуск» — «Стоп» (тумблер МТ1 или
МТД1), кнопку SB1 «Обнуление» (КМ1-1, КМД1-1) и тумблер
SA2 «Вкл.». Индикаторы АЛС348А (можно заменить на АЛС339А)
монтируют на отдельной плате из фольгированного стеклотексто-
лита^ (рис. 72,в) и прикрепляют изнутри к лицевой панели, в ко-
торой предварительно пропилено соответствующее прямоугольное
отверстие. Все соединения платы с индикаторами, тумблерами и
кнопкой выполняют гибкими проводниками.
в)
Рис. 72. Внешний вид секундомера (а), размещение деталей
в его корпусе (б) и плата индикаторов (в)
Максимальный ток, потребляемый секундомером от источника
напряжением 9 В, не превышает 20 мА, поэтому питатель его мож-
но от аккумуляторной батареи 7 Д-0,1 или «Корунд». Работоспо-
собность секундомера сохраняется и при напряжении источника
питания 6 В (например, четыре элемента 316, соединенных после-
довательно). При этом, правда, несколько снизится яркость свече-
ния индикаторов.
Какие другие изменения или дополнения можно внести в пред-
лагаемый нами секундомер? Индикаторы HL1—HL3 могут быть
95
серии ИВ, например, ИВ6 (см. рис. 62) или ИВЗА. Но в этом
случае для питания их нитей накала потребуется еще элемент 343
или 373. Число разрядов можно уменьшить до двух, исключив,
например, один из /блоков цифровой индикации. Но тогда наиболь-
шая длительность времени, фиксируемая прибором, уменьшится
до 59 с. Счетчик К176ИЕЗ (DD3) второго разряда можно заменить
на К176ИЕ4, тогда получившимся двуразрядным секундомером
можно будет фиксировать время до 99 с. Увеличивать же число
разрядов и тем самым значительно усложнять секундомер не имеет
смысла — целесообразнее строить электронные часы.
ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР
Цифровой частотомер—измерительный прибор повышенной
сложности. Конструирование такого электронного устройства
должно стать для вас как бы обобщением, сведением воедино
и реализацией на практике накопленных знаний по основам хиф*
ров ой техники.
Предлагаем для изучения и повторения для своей измери-
тельной лаборатории два варианта цифрового частотомера: на
микросхемах серии К155 и серии К176. Выбор того или иного
варианта прибора зависит от ваших реальных возможностей и,
конечно, технических интересов. Решайте сами, какому из них
отдать предпочтение.
Разобраться в принципе работы цифрового частотомера вам
поможет структурная схема, изображенная на рис. 73. Его обра-
Рис. 73. Структурная схема циф-
рового частотомера
зуют формирователь импульсов сигнала измеряемой частоты, блок
образцовой частоты, электронный клапан, устройство управления,
двоично-десятичный счетчик импульсов и блок цифровой индика-
ции. Источник питания частотомера — сеть переменного тока на-
пряжением 220 В через двуполупериодный выпрямитель со ста-
билизатором выпрямленного напряжения (на структурной схеме
не показаны).
Действие прйбора основано на измерении числа входных им-
пульсов в течение строго определенного — образцового — интервала
времени. Исследуемый сигнал подают на вход формирователя им-
пульсного напряжения. На его выходе формируются электрические
колебания прямоугольной формы, частота следования которых со-
96
й^етстйует Частоте Входного сигнала. Эти импульсы подают на
вход электронного клапана. Сюда же через устройство управления,
открывающее клапан на строго определенное время, поступают и
импульсы образцовой частоты. В результате на выходе электронно-
го клапана появляются пачки импульсов, которые далее следуют
к двоично-десятичному счетчику. Логическое состояние двоично-де-
сятичного счетчика, в котором он оказался после закрывания кла-
пана, отображает блок цифровой индикации, работающий в течение
времени, определяемого устройством управления.
В режиме счета импульсов устройство управления блокирует
источник образцовой частоты, двоично-десятичный счетчик ведет
непрерывный счет поступивших на его вход импульсов, а блок циф-
ровой индикации отображает результат счета.
Итак...
НА МИКРОСХЕМАХ СЕРИИ К155
Внешний вид этого варианта частотомера показан на рис. 74.
Прибор позволяет измерять частоту синусоидальных гармонических
и импульсных электрических
до 10 МГц и амплиту-
дой от 0,15 до 10 В, а
также вести счет числа
импульсов входного ис-
следуемого сигнала.
Принципиальная схема
частотомера показана на
рис. 75. Многие его де-
тали и узлы вам уже
знакомы. Поэтому рас-
смотрим более подробно
лишь новые цепи и узлы
прибора.
Переменное или им-
пульсное напряжение,
колебаний частотой от единиц герц
Рис. 74. Внешний вид частот ме-
ра на микросхемах серии Kjl55
частоту которого надо
измерить, через гнездо XS1 и резистор R1 подают на вход форми-
рователя импульсного напряжения, представляющего собой услож-
ненный триггер Шмитта, собранный на микросхеме К155ЛД1 DD1.
Резистор R1 ограничивает входной ток, а диод VD1 защищает
микросхему от перепадов входного напряжения отрицательной по-
лярности. Подборкой резистора R3 устанавливают нижнИй (наи-
меньший) предел напряжения входного сигнала.
С Выхода формирователя (вывод 9 микросхемы DD1) импуль-
сы прямоугольной формы поступают На один из входов логического
элемента DD11.1, выполняющего функцию электронного клапана.
' В «блок образцовой частоты входят генератор на элементах
665.1— DD2.3, частота /импульсов которого стабилизирована квар-
цевым резонатором ZQ1, и семиступенный делитель частоты на
микросхемах DD3—DD9. Собственная частота кварцевого резона-
тора, использованного в описываемом приборе, равна 8 МГц,
поэтому счетчик D63 включен делителем частоты на 8. В резуль-
тате частота импульсов на ее выходе (вывод 11) будет 1 А1Гц.
Счетчик каждой последующей ступени делит частоту на 10. Таким
7—7065
2
97
Рис. 75. Принципиальная
схема цифрового частотомера на
образом, частота импульсов на выходе счетчика DD5—10 кГц, на
выходе DD6—1 кГц, на выходе DD7—100 Гц, на выходе DD8 —
10 Гц и на выходе всего делителя - (вывод 5 счетчика DD9) — 1 Гц.
Требуемый частотный интервал устанавливают переключателем
SA1 «Диапазон». В крайнем правом (по схеме) положении этого
переключателя трехразрядный блок цифровой индикации фиксирует
частоту до 1 кГц (999 Гц), во втором от него положении — до
10 кГц (9999 Гц), в третьем — до 100 кГц (99999 Гц), в четвер-
том— до 1 МГц (999 кГц), в пятом — до 10 МГц (9,999 МГц).
Для наиболее точного определения частоты входного сигнала при-
ходится выбирать переключателем соответствующий поддиапазон
измерения, постепенно переходят от более высокочастотного участ-
ка к низкочастотному. Так, например, чтобы измерить частоту
звукового генератора, надо установить переключатель сначала в
положение «Х10 кГц», а затем переводить его в сторону меньшего
98
4-
X выв. /4 BBt, DD2, DPh-DDU;
К быв. 5 ВВЗ, BDI2-SDI7
К дыб. 7 ВВ1, ВВ2, DB^-DBH
К быв 10 BBS, ВВ12, ВШЬ, ВВ16;
X Ш fate. 77)
микросхемах серии К155
значения образцовой частоты.
Устройство управления, работу которого иллюстрируют графи-
ки, показанные на рис. 76, состоит из ©-триггеров DD10.1 и DD10.2,
инверторов DD11.3, DD11.4 и транзистора VT1, образующих услож-
ненный одновибратор. На вход С D-триггера DD10.1 поступают им-
пульсы с блока образцовой частоты (рис. 76, а). По фронту им-
пульса образцовой частоты, устанавливаемой переключателем SA1,
этот триггер, работающий в режиме счета на 2, переключается в
единичное состояние (рис. 76, б) и напряжением высокого уровня
с прямого выхода (вывод 5) открывает электронный клапан
DD11.1. С этого момента импульсы напряжения измеряемой часто-
ты свободно проходят через электронный клапан, инвертор DD11.2
и поступают непосредственно на вход С1 (вывод 14) счетчика
DD12. По фронту следующего импульса триггер DD10.1 принимает
исходное состояние и переключает в единичное состояние триггер
7*
99
DD10.2 (рис. 76, в)< В свою очередь, триггер DD10.2 низким уров-
нем напряжения с инверсного выхода (вывод 8) блокирует вход
управляющего устройства от воздействия импульсов образцовой
частоты, а высоким уровнем напряжения с прямого выхода (вы-
вод 9) запускает одновибратор. Электронный клапан закрывается
напряжением низкого уровня с прямого выхода триггера DD10.1.
С этого момента начинается индикация числа импульсов в пачке,
поступивших на вход двоично-десятичного счетчика.
г I .тити ими _
Рис. 76. Временные диаграммы, иллюстрирующие
работу управляющего устройства цифрового час-
тотомерд
Одновременно с появлением напряжения высокого уровня и?
прямом выходе триггера DD10.2 через резистор R9 начинает заря-
жаться конденсатор СЗ. По мере его зарядки увеличивается поло-
жительное напряжение на базе транзистора VT1 (рис. 76, г). Как
только оно достигнет примерно 0,6 В, транзистор открывается и
напряжение на его коллекторе уменьшается почти до нуля (рис.
76, д). Появляющееся при этом на выходе элемента DD11.3 на-
пряжение высокого уровня воздействует на вход R0 микросхем
DD12, DD14 и DD16, в результате чего двоично-десятичный счет-
чик импульсов переключается в нулевое состояние, отчего показа-
ния индикатора обнуляются. Одновременно короткий импульс низ-
кого уровня, появившийся на выходе инвертора DD11.4 (рис. 76, е),
переключает триггер DD10.2 и одновибратор в исходное состояние,
и конденсатор СЗ разряжается через диод VD2 и выход триггера
100
DD10.2. С появлением на входе триггера DDJ0.1 очередного им-
пульса образцовой частоты начинается следующий цикл работы
прибора в режиме измерения (рис. 76, ж).
Счетчик DD12, дешифратор DD13 и газоразрядный цифровой
индикатор HG1 образуют младшую счетную ступень частотомера.
Последующие счетные ступени называют старшими. В законченной
конструкции частотомера индикатор HG1 на табло — крайний
справа, влево от него следуют индикаторы HG2 и HG3. Первый из
них высвечивает единицы, второй — десятки, третий — сотни еди-
ниц частоты данного поддиапазона измерения, выбранного пере-
ключателем SA1.
Чтобы частотомер перевести в режим непрерывного счета им-
пульсов, переключатель SA2 устанавливают в положение «Счет»,
В этом случае триггер DD10.1 по входу S переключается в еди-
ничное состояние — на его прямом выходе появляется напряжение
высокого уровня. При этом электронный клапан DD11.1 оказывает-
ся открытым и через него на вход двоично-десятичного счетчика
непрерывно поступают импульсы входного сигнала. Показания
счетчика в этом случае прекращаются при нажатии на кнопку
SB1 «Обнуление».
Блок питания частотомера (рис. 77) образуют сетевой транс-
форматор Т1, двуполупериодный выпрямитель DD3, конденсатор
С9. сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения, и ста-
ш
т
Рис. 77. Схема блока питания цифрового частотомера
бялизатор напряжения на стабилитроне VD5, резисторе R16 и
транзисторе VT2. Конденсатор СЮ на выходе стабилизатора до-
полнительно сглаживает пульсации выпрямленного напряжения,
Конденсатор СИ (как и конденсаторы С4—С8 прибора) блокиру-
ет микросхемы частотомера по цепи питания, резистор R17 поддер-
живает режим стабилизатора при отключенной от него нагрузке.
Напряжение обмотки III трансформатора (200... 220 В) подает-
ся через диод VD4 для питания анодных цепей газоразрядных
цифровых индикаторов частотомера.
С внешним видом частотомера вы уже знакомы. Его корпус
(рис. 78) состоит из двух П-образных частей, согнутых из мягко-
го листового дюралюминия толщиной 2 мм. Нижняя часть выпол-
няет функцию сборочного шасси, В ее передней панели выпилено
101
прямоугольное отверстие, прикрываемое спереди пластиной красно-
го органического стекла или целлулоида, через которое видны га-
зоразрядные индикаторы. Справа от него — отверстия для крепле-
ния входного высокочастотного разъема XS1, переключателя SA1
на пять положений, тумблера SA2 «Измерение» — «Счет» и кнопки
SB1 «Обнуление». Три отверстия на задней стенке служат для вы-
ключателя питания SA3, арматуры плавкого предохранителя FU1 и
ввода сетевого шнура. Верхнюю часть — крышку — прикрепляют
винтами М3 к дюралюминиевым уголкам, приклепанным к шасси
вдоль боковых сторон. Снизу к шасси прикреплены резиновые
ножки.
Рис. 78. Корпус прибора
Детали частотомера смонтированы на четырех печатных пла-
тах из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм, представ-
ляющих собой функционально законченные блоки прибора. Разме-
щение плат и других деталей частотомера в корпусе показано на
рис. 79. Платы винтами с гайками укреплены на пластине листо-
вого пластика, а она — на дне шасси. Соединения между платами
и другими деталями прибора выполнены гибкими проводниками в
надежной изоляции.
Первым монтируйте и испытывайте блок питания. Его внеш-
ний вид и печатная плата со схемой размещения деталей показа-
102
Блок
образцовой
частоты
Формирователь
импульсного
напряжения и
устройство
управления
Рис. 79. Размещение блоков и деталей цифрового частото-
мера в корпусе
ны на рис. 80. Сетевой трансформатор Т1 — самодельный, выполнен
на магнитопроводе ШЛ20Х32. Обмотка I, рассчитанная на напря-
жение сети 220 В, содержит 1650 витков провода ПЭВ-1 0,1; анод-
ная обмотка III — 1500 витков такого же провода; обмотка II —
55 витков провода ПЭВ-1 0,47. Вообще же, для блока питания
можно использовать подходящий готовый трансформатор мощ-
ностью 7.. .8 Вт, обеспечивающий на обмотке II переменное напря-
жение 8.. .10 В при токе нагрузки не менее 0,5 А, на обмотке III —
около 200 В при токе не менее 10 мА.
Транзистор VT2 стабилизатора напряжения укреплен на Г-об-
разной дюралюминиевой пластине размерами 50x50 мм и толщи-
ной 2 мм, выполняющей функцию теплоотвода. Выводы базы и
эмиттера транзистора пропущены через отверстия в плате и при-
паяны непосредственно к соответствующим печатным проводникам.
Электрический контакт коллектора транзистора с выпрямительным
блоком ViD3 обеспечен через его теплоотвод, крепежные винты с
гайками и фольгу платы.
Сверив монтаж со схемой блока (см. рис. 77), подключите к
выходу стабилизатора напряжения эквивалент нагрузки — резистор
сопротивлением 10. ..12 Ом мощностью рассеяния 5 Вт. Подключите
блок к сети и тут же измерьте напряжение на резисторе — оно
должно быть в пределах 4.75.. .5,25 В. Более точно это напряже-
103
s)
Рис. 80. Блок питания

ние можно установить подборкой стабилитрона VD5. Оставьте
блок включенным на 1,5... 2 ч. За это время транзистор VT12 мо-
жет нагреться до 60... 70е С, но напряжение на нагрузке должно
оставаться практически неизменным. Так вы испытаете блок пита*
ния при работе в условиях, близких к реальным.
Трехразрядный счетчик импульсов вместе е блоком цифровой
индикации смонтированы на одной обшей плате размерами 100 X
104
тпб
10u
Рис. 81. Плата счетчика импуль-
сов с блоком цифровой индикации
Х80 мм (рис. 81). Проводники цепи питания размещены на плате
со стороны микросхем, что позволило обойтись лишь двумя про-
волочными перемычками в местах пересечения цепей счетчиков
DD12, DD14, DD16. К этим же проводникам припаяны блокиро-
вочные конденсаторы С7 и С8. Выводы газоразрядных индикато-
ров пропущены через отверстия в плате и припаяны к контактным
площадкам, которые затем соединены отрезками монтажного пре-
106
вода с соответствующими им выходами дешифраторов DD13, DD15
и DD17 (чтобы не“ усложнять эскиза платы, эти соединения на
рис. 81 не показаны).
Тщательно проверив монтаж и надежность паек, соедините
плату с блоком питания и, соблюдая осторожность, подключите
блок К сети. Индикаторы должны высвечивать нули. Если теперь
общий проводник входов R0 счетчиков, который должен соеди-
глп
KSA1
0
Рио 82. Плата блока образцовой частоты
108
няться с выходом 8 элемента DD11.3 устройства управления,
замкнуть временно на общий проводник и на вход С1 (вывод 14)
счетчика DD12 подать от испытательного генератора импульсы,
следующие с частотой повторения 1 ... 3 Гц, этот узел частото-
мера будет работать в режиме счета импульсов: индикатор HG1
станет высвечивать единицы, HG2 —десятки, a HG3 — сотни им-
пульсов. После 999 импульсов на индикаторах высветятся нули
и начнется счет следующего цикла импульсов.
В случае неполадок в этом узле проверяйте и испытывайте
каждый разряд блока индикации раздельно с помощью индикато-
ров или, что лучше, электронного осциллографа.
Далее монтируйте и испытывайте блок образцовой частоты
(рис. 82). В нем, как и в блоке цифровой индикации, проводники
питания и блокировочные конденсаторы размещены на плате со
стороны микросхем.
После проверки монтажа подайте на проводники питания это-
го блока напряжение 5 В и, пользуясь светодиодным или транзис-
торным индикатором, проверьте его работоспособность. При
подключении индикатора к выходу счетчика DD9 он должен ми-
гать с частотой I Гц, к выходу счетчика DD8 — с частотой 10 Гц,
а к выходу DD7 — с частотой 100 Гц (на глаз незаметно). Затем
сигналы с выходов этих микросхем подайте поочередно на вход
С1 счетчика DD12 блока цифровой индикации. Работая в режиме
счета, он будет индицировать число импульсов, поступающих на
него с выходов трех ступеней делителя. Если все будет так, то
можно считать, что и генератор блока образцовой частоты работа-
ет исправно.
Формирователь импульсного напряжения, электронный ключ и
устройство управления смонтированы на одной общей плате
(рис. 83). Испытание этого узла частотомера начинайте с провер-
ки работоспособности формирователя импульсов сигнала измеряе-
мой частоты совместно с другими узлами и элементами прибора.
Для этого вход S (вывод 4) триггера DD10.1 временно соедините
с общим проводником (что равнозначно установке переключателя
SA2 в положение <Счет»), выход инвертора DD11.2 — с входом
CI счетчика DD12 и подайте на разъем XS1 сигнал с выхода счет-
чика DD9 блока образцовой частоты. Индикаторы должны высве-
чивать последовательно цифры от 1 до 999. При частоте импуль-
сов 10 Гц, снимаемых с выхода счетчика DD8, скорость счета
импульсов возрастает в 10 раз.
Затем проводник, соединяющий вход S триггера DD10.1 с общим
проводником, удалите (что соответствует установке переключателя
SA2 в положение «Измерение»), вывод 8 инвертора DD11.3 соеди-
ните с проводником обнуления счетчиков DD12, DD14, DD16 (пред-
варительно удалив перемычку, которой эти входы были замкнуты на
общий проводник), вход С (вывод 3) триггера DD10.1 соедините не-
посредственно с выходом блока образцовой частоты (вывод 5 счет-
чика DD9), что равнозначно установке переключателя SA1 в поло-
жение «XI Гц», и одновременно с разъемом XS1 Теперь индикатор
HG1 будет периодически, примерно через 1,5... 2 с (в зависимости
от длительности зарядки времязадающего конденсатора СЗ), высве-
чивать цифру 1 (1 Гц).
При соединении разъема с выходом счетчика DD8 блока образцо-
вой частоты индикаторы HQ1 и HG2 должны высветить число 10
107
5)
Рис. 83. Плата формирователя импульсного напряжения
и устройства управления
(10 Гц). Если же разъем соединить с выходом счетчика DD7, ин-
дикаторы станут высвечивать число 100 (100 Гц).
После этого подайте на вход частотомера переменное напряже-
ние сети, пониженное трансформатором до 1.*.3 В, — индикаторы
зафиксируют частоту 50 Гц.
После испытания блоков частотомера прикрепите его платы к
пластине листового гетинакса (можно текстолита или другого изо-
ляционного материала) в соответствии с рис. 79, а пластину укрепи-
те на дне шасси. Соедините платы между собой и с другими де-
талями частотомера, установленными на лицевой и задней стенках
шасси, многожильными монтажными проводниками с надежным изо-
ляционным покрытием.
1%
Окончательно проверьГе работу прибора В режимах «Счет* й
«Измерение». Источниками сигнала по-прежнему могут служить им-
пульсы, снимаемые с разных ступеней делителя блока образцовой
частоты.
Какие изменения, дополнения можно внести в цифровой часто-
томер?
Начнем с формирователя импульсного напряжения, от которого
в значительной степени зависят чувствительность и четкость работы
измерительного прибора в целом. Может случиться, что в вашем
распоряжении не окажется микросхемы К155ЛД1, представляющей
собой два четырехвходовых расширителя по ИЛИ, которые во вход-
ном блоке частотомера работают в триггерном режиме. Эту микро-
схему можно заменить одним из триггеров Шмитта микросхемы
К155ТЛ1, дополнив его однотранзисторной усилительной ступенью»
Без предварительного усиления напряжения измеряемой частоты чув-
ствительность частотомера будет хуже, чем с формирователем на
микросхеме К155ЛД1.
Схему такого варианта входного блока частотомера вы видите
на рис. 84. Переменное напряжение измеряемой частоты через ре-
зистор R1 и конденсатор С2 подается на базу транзистора VT1 усили-
тельного каскада, а с его нагрузочного резистора R4 — на вход
триггера Шмитта DD1.1. Формируемые триггером импульсы, часто-
та следования которых соответствует частоте входного сигнала,
снимаются с его выходного вывода 6 и далее поступают на вход-
ной вывод 2 электронного клапана DD11.1 управляющего устройст-
ва частотомера.
------^+58
3DU К255ГЛ/
lZ
VT1
КТЗЮ2Б
+2,5..ЛВ ;
&
ВВП Л
Рас. 84. Формирователь импульсного напряжений на триггере
Шмитта микросхемы К155ТЛ1
Транзистор КТ3102В усилительной ступени можно заменить йа
КТ315А.
Какова роль кремниевого диода VD1 и резистора R1 на входе
прибора? Диод ограничивает отрицательное напряжение на эмиттер-
йом переходе транзистора. Пока напряжение входного сигнала не
превышает 0,6... 0,7 В, диод практически закрыт и не оказывает
никакого влияния на работу транзистора как усилителя. Когда же
амплитуда измеряемого сигнала оказывается больше этого напря-
жения, диод при отрицательных полупериодах открывается и, та-
ким образом, поддерживает на базе транзистора напряжение, не
109
превышающее 0,7... 0,8 В. А резистор R1 предотвращает протекйййё
через диод опасного для него тока при входном сигнале повышен-
ного напряжения. Конденсатор С1, шунтирующий резистор R1 вход-
ной цепи, несколько улучшает чувствительность частотомера при из-
мерении сигналов с высокой частотой.
Конденсатор СЗ блокирует ступень и микросхему формировате-
ля по цепи питания.
Налаживание формирователя такого варианта сводится к под-
борке резистора R2 таким, чтобы на коллекторе транзистора (отно-
сительно общего провода) было напряжение +2,5 ... 3 В.
Чувствительность частотомера с таким формирователем импуль-
сного напряжения будет не хуже 50 мВ, что более чем в 10 раз
лучше, чем с формирователем на микросхеме К155ЛД1.
Схема другого варианта формирователя, обеспечивающего часто-
томеру примерно такую же чувствительность, показана на рис. 85.
Его входная цепь и усилитель — такие же, как в формирователе
Рис. 85. Схема формирователя импульсного напряжения на
логических элементах микросхемы К loo ЛАЗ
предыдущего варианта. А функцию самого формирователя импульс-
ного напряжения из усиленного сигнала выполняет триггер Шмит-
та, собранный на логических элементах DD1.1 и DD1.2. Подобный
триггер Шмитта уже использовался вами в простом аналоговом час-
тотомере с микроамперметром на выходе (см. рис. 24). Инвертор
DD1.3 улучшает форму импульсов, подаваемых на вход электрон-
ного клапана устройства управления.
Итак, еще два возможных варианта формирователя импульсно-
го напряжения, отличающихся один от другого используемыми в них
микросхемами, но практически одинаковых по чувствительности.
На каком из них остановиться, если не окажется микросхемы
К155ЛД1 и если, кроме того, вы пожелаете улучшить чувствитель-
ность частотомера? Решить этот вопрос можно опытным путем:
испытать в работе оба варианта и монтировать тот из них, с кото-
рым частотомер работает четче. Выбору может помочь электронный
осциллограф, на экране которого можно наблюдать формируемые
импульсы. Предпочтение следует отдать формирователю, фронт и
спад выходных импульсов которого круче.
Может случиться, что при измерении частоты более нескольких
килогерц будут наблюдаться значительные мерцания светящих цифр
индикаторов, и, кроме того, прибор иногда будет показывать в два
раза большую частоту. В чем причины этих явлений и как их устра-
110
йить, если, конечно, они наблюдаются в готовом частотомере или
появятся позже?
В описанном частотомере время индикации результата измерения
зависит от положения переключателя SA1 «Диапазон». При часто-
те тактовых импульсов более 1 кГц, поступающих от блока образ-
цовой частоты на вход управляющего устройства, конденсатор СЗ не
всегда успевает полностью разрядиться за время между двумя со-
седними импульсами, из-за чего при следующем цикле работы он на-
чинает заряжаться с более высокого напряжения на нем. В результа-
те время индикации (см. рис. 76, в и ж) уменьшается и свечение
индикаторов становится мерцающим.
Причина второго явления — некоторая нестабильность конечной
длительности сигнала «Обнуление» (см. рис. 76, е), переводящего
устройство управления в исходное состояние. По фронту этого им-
пульса триггер DD10.2 переключается в нулевое состояние и напря-
жение высокого уровня на его инверсном выходе (вывод 8) разре-
шает работу триггера DD10.1. И если тактовый импульс образцовой
частоты поступит на вход С этого триггера в промежуток времени,
когда сигнал обнуления еще не закончен, то триггер DD10.1 переклю-
чится в единичное состояние, начнется счет входных импульсов, на
что триггер DD10.2 своевременно не среагирует, так как после та-
кого цикла работы сигнала обнуления не будет. В итоге индикаторы
будут фиксировать сумму значений частоты измеряемого сигнала и
показания «внепланового» цикла работы управляющего устройства.
Оба эти недостатка нетрудно устранить введением в устройство
управления еще одного D-триггера DD10.1', выделенного на рис. 86
утолщенными линиями. Теперь с появлением сигнала «Обнуление»
работа триггера DD10.1 еще запрещена напряжением низкого уров-
ня, поступающим на его вход R с выхода триггера DD10.1'. Раз-
решение на его работу дает дополнительный триггер по окончании
импульса, приходящего на его вход С. Период следования этих
Рис. 86. Схема устройства управления с дополнительным
D-триггером
Ш
ймйульсов Должен быть таким, чтобы во время пауз между нимй
конденсатор СЗ успевал полностью разрядиться. Эта задача решает-
ся подачей на вход С триггера DD10.1' импульсов частотой следо-
вания 10 Гц, снимаемых с вывода 5 счетчика DD8 блока образцо-
вой частоты.
Блок цифровой индикации частотомера трехразрядный, что, ко-
нечно, создает некоторые неудобства пользования прибором, о чем
мы уже говорили ранее. Но это сделано исключительно с целью уп-
рощения прибора, уменьшения числа используемых микросхем и зна-
ковых индикаторов. Чтобы частотомер стал четырехразрядным, его
надо дополнить комплектом микросхем и индикаторов, соответствую-
щим одному разряду, как показано на схеме рис. 87. Счетчик DD18,
Рис. 87, Схема деполнительног® счетного разряда частото-
мера
дешифратор DD19 и индикатор HG4, образующие четвертый раз-
ряд (теперь он будет старшей счетной ступенью и на табло будет
крайним левым), соединяют между собой так же, как детали дру-
гих разрядов. Вход С1 счетчика этого разряда соединяют с выходом
8 счетчика DD16 третьего разряда, а его входы R0 (выводы 2 и 3) —
с аналогичными входами всех других счетчиков блока индикации.
Питание на анод индикатора HG4 подают, как и на аноды других
индикаторов, через ограничительный резистор R18 такого же но-
минала.
При желании и наличии деталей частотомер можно дополнить еще
одной счетной ступенью с блоком цифровой индикации. Прибор
станет пятиразрядным. Но, как показывает радиолюбительская прак-
тика, в этом особой необходимости нет.
Следующий вопрос, который мы предвидим: какие знаковые ин-
дикаторы, кроме ИН8-2, подойдут для частотомера? Любые другие
индикаторы тлеющего разряда, например, ИН2, ИН14, ИН16. Над^
112
только при монтаже учитывать соответствующую им цоколевку. Рас-
познать же или уточнить цоколевку используемого индикатора не-
трудно опытным путем, подавая на выводы его электродов постоян-
ное или пульсирующее напряжение 150...200 В (через ограничи-
тельный резистор сопротивлением 3d... 47 кОм). За исходный
удобно принять вывод анода — он хорошо просматривается через
стеклянный баллон индикатора. Соединив с ним плюсовой проводник
источника напряжения, отрицательным проводником источника касай-
тесь поочередно других выводов. При этом будут светиться цифры,
соответствующие цоколевке проверяемого индикатора.
И еще один вопрос, касающийся кварцевого резонатора. Гене-
ратор блока образцовой частоты — «сердце» частотомера, от ста-
бильности которого зависит точность измерений. Поэтому его часто-
та стабилизирована кварцевым резонатором. Принципиально в ка-
честве тактовой можно использовать весьма стаоильную частоту
переменного напряжения электроосветительной сети (как это сде-
лано в описанном выше реле времени;. Но, к сожалению, частота
напряжения электросети в разное время суток может отличаться
от оО Гц на 0,5...! Гц. Соответственно будет «плавать» частота
генератора и, следовательно, погрешность измерений. В результате
цифровой частотомер утратит свои довольно высокие качества. По-
этому-то без резонатора не обойтись.
А как быть, если резонатора на частоту 8 МГц, использованного
в описанном частотомере, нет.^ Можно подобрать другой подходящий
кварцевый резонатор. Конечно, лучше использовать резонатор на ча-
стоту 1 М1ц. В этом случае отпадает надобность в счетчике UD6
первой ступени делителя, так как сигнал генератора можно будет
подавать сразу на вход счетчика DD4. Подойдет также кварцевый
резонатор на частоту 100 кГц — тогда можно исключить и счет-
чик DD4. Во всех случаях делитель блока образцовой частоты уп-
ростится.
А если и таких кварцевых резонаторов нет? Тогда используйте
любой другой с резонансной частотой от 0,1 до 10 Ml ц. При исполь-
зовании практически любого кварцевого резонатора надо лишь из-
менить построение первых ступеней делителя частоты. В этом вам
поможет соответствующая справочная литература.
НА МИКРОСХЕМАХ СЕРИИ К176
Этот вариант частотомера — пятиразрядный, что позволяет без
какой-либо дополнительной коммутации измерять частоту электри-
ческих колебаний от нескольких десятков до 99 999 Гц (100 кГц).
Амплитуда сигнала, подаваемого на вход прибора, должна быть не
менее 0,5 В и не более 30 В.
Принципиальная схема частотомера представлена на рис. 88. Сиг-
нал, частоту которого надо измерять, через гнезда XS1, XS2 «Вход»
и конденсатор С1 поступает на вход формирователя, ооразованного
полевым транзистором VT1 и биполярными транзисторами VT2, VT3.
Непосредственная связь биполярных транзисторов разной структуры
с истоковой и стоковой цепями полевого транзистора обеспечивает
формирователю триггерный режим работы. В результате на коллек
торе транзистора VT3 этого узла формируются импульсы прямо-
угольной формы, частота следования которых точно соответствует
частоте входного сигнала. Входное сопротивление формирователя —
8—7065
ИЗ
2
С2 0,0i7tin
XS1
□«w
v\Rtf
k|/A
Mi	Иб1
2
BB3.i
СТ2
ВС
а
b
9
10________
tt	10
'2_____L
13_____5
8 7
BBi~BB8
K176HEi
10
HGZ
9
8 7
2
КТ361Б
ВВ6
HG3
Б В 3.3
ВШ
СТ2
2ZL
ВБ2.1
ВП1 К176//Б5
ВВ2 К175ТН2
ВВЗ X 176 В Б 5
СТ2
ВС
HG1-HG5
//В6
а
i
а
b
с
d
е
R3
3,3к
VT1
КП305Д
JS >" ‘и
9
Ж___-
Л___L
13_5_
Л___L
d___L
2
BB5
CT2
BC
СГ2
К5 10/1
SB1
9
8 7
d
е
X быв. 7
DB1-BB8
а
Ь
R6
560к
101 32768 Гц
сь
О,/К7нк
8 ’
C~2
J3L
IL
12
JL
8
BB8
072
BC
Я
11
11
13
С1
0,1 ы
W/f
ВВГВВ8
В.В2.2
33
5... 30
R9 1/1 Hh ”ВР™Я и
OB 3.1 Ц~| BB3.2
1.5 В
£
10
L
io
HGi
HG5
ГГ^Ч-з
8
I I
! J
Рис. 88. Схема цифрового частотомера на микросхемах се-
рии К176
около 10 МОм, частотная полоса — от единиц герц до 30 МГц, ко-
эффициент усиления — около 10.
С выхода формирователя сигнал поступает на верхний по схеме
вход элемента 2ИЛИ-НЕ DD3.4, выполняющего функцию электрон-
ного клапана. И, если этот клапан открыт (при напряжении низ-
кого уровня на нижнем входе), то на его выходе, а значит, на
114
входе пятиразрядного счетчика, образованного микросхемами
DD4—DD8, появляются импульсы преобразованного сигнала. Логи-
ческое состояние микросхем счетчика импульсов отображают со-
ответствующие им семиэлементные люминесцентные индикаторы
HG1—HG5.
Нижний вход электронного клапана подключен к выходу форми-
рователя измерительного временного интервала, равного 1 с. Поэто-
му цифровые индикаторы высвечивают число импульсов, прошедших
за это время через клапан к счетчику, то есть входную частоту в
единицах герц.
Функцию генератора импульсов и делителя частоты до значения
1 Гц, необходимого для формирования временных интервалов и им-
пульсов обнуления счетчика по окончании времени индикации резуль-
тата измерения, выполняет знакомая вам микросхема К176ИЕ5 DD1.
Исходная частота генератора (32 768 Гц) определяется собственной
частотой кварцевого резонатора ZQ1 и конденсаторами СЗ, С4. Ча-
стота импульсов 1 Гц, формируемых на выходе 15 (вывод 5) этой
микросхемы, и служит образцовой.
Узел управления цикличной работой частотомера образуют
D-триггеры DD2.1 и DD2.2 и логические элементы 2ИЛИ-НЕ DD3.1,
DD3.2. Эти элементы работают в генераторе импульсов запуска вре-
мени индикации, длительность которых можно регулировать перемен-
ным резистором R9. Элемент DD3.3 используется в качестве ключа в
цепи обнуления счетчика. Напомним логику действия элемента
2ИЛИ-НЕ: при напряжении высокого уровня на любом из его входов
на выходе будет напряжение низкого уровня.
Работу устройства управления иллюстрируют временные диаграм-
мы, показанные на рис. 89. С выхода 15 микросхемы DD1 на вход
С триггера DD2.2 непрерывно поступают импульсы образцовой ча-
стоты (диаграмма а), а на такой же вход триггера DD2.1 — импульсы
генератора запуска, собранного на элементах DD3.1 и DD3.2 (диа-
грамма б). За исходный примем момент, когда оба триггера нахо-
дятся в нулевом состоянии. В это время напряжение высокого уровня
с инверсного выхода триггера DD2.2 поступает на нижний вход эле-
ктронного клапана DD3.4 и закрывает его. С этого момента пре-
кращается прохождение через клапан импульсов сигнала измеряе-
мой частоты на вход счетчика DD4—DD8.
С появлением на входе С триггера DD2.1 импульса генератора
запуска этот триггер переключается в единичное состояние и на-
пряжением высокого уровня на прямом выходе подготавливает к
дальнейшей работе триггер DD2.2. Одновременно на верхнем входе
элемента DD3.3, соединенном с инверсным выходом триггера DD2.1,
появляется напряжение низкого уровня. Очередной импульс гене-
ратора образцовой частоты переключает в единичное состояние
триггер DD2.2. Теперь на инверсном выходе этого триггера и на
нижнем входе элемента DD3.4 будет напряжение низкого уровня,
которое открывает электронный клапан и тем самым разрешает
прохождение через него импульсов сигнала измеряемой частоты.
Но прямой выход триггера DD2.2 соединен с входом R триггера
DD2.1. Следовательно, когда триггер DD2.2 оказывается в единич-
ном состоянии, он напряжением высокого уровня на прямом выходе
переключает триггер DD2.1 в нулевое состояние и удерживает его
в нем до тех пор, пока длится измерительный интсфвал. Очередной
импульс образцовой частоты переключает триггер DD2.2 по входу С
8*
115

UK
Bb&iZ I
DD3.it
a)
Вы6. 5
DD1
Ui
Bbt6.it
DD3. 2 L
U\\
Вы 6.8
DD3.3
0)
Ui,
Выб.Ю
DD3.3
tee#
u
Bbt8.it
BD2.1
г)
8)


i

t
t
t
t
u
Выв.П
DD3.lt
e)
Рис. 89. Временные диаграммы, иллюстрирующие работу
управляющего устройства частотомера на микросхемах серии
К176
в нулевое состояние, и напряжение высокого уровня с инверсного
выхода триггера закрывает электронный клапан. В результате пре-
кращается прохождение импульсов сигнала измеряемой частоты к
счетчику и начинается цифровая индикация результатов измерения
(диаграммы д, ж).
Каждому интервалу измерительного времени предшествует по-
явление на входе R счетчиков DD4—DD8 кратковременного импуль-
са высокого уровня (диаграмма г), переключающего счетчики в ну-
левое состояние. Именно с этого момента и начинается цикл счет —
индикация работы частотомера. Импульс обнуления формируется на
выходе элемента DD3.3 в момент совпадения на его входах сигналов
низкого уровня.
Длительность времени индикации результата измерения в преде-
лах 2... 5 с можно (по желанию) устанавливать переменным резис-
тором R9 генератора запуска.
Счетчик-дешифратор DD4 и индикатор HG1 образуют младший
счетный разряд, а счетчик-дешифратор DD8 и индикатор HG5—
старший разряд частотомера. Поэтому в цифровом табло прибора
116
Рис. 90. Конструкция и детали корпуса (а) и размещение
в нем монтажных плат и источников питания (б)
117
индикатор HG5 нужно располагать первым слева, a HG1 — послед-
ним справа в ряду индикаторов.
Внешний вид этого варианта частотомера и размещение деталей
в его корпусе показаны на рис. 90. Через прямоугольное окно в ли-
цевой панели, прикрытое изнутри пластиной из зеленого прозрачно-
го органического стекла, видны светящиеся цифры индикаторов. На
правой половине лицевой панели — ручка переменного резистора R9
генератора импульсов запуска и кнопочный выключатель питания
SB1. Входные гнезда XS1 и XS2 расположены слева внизу. Все
другие детали прибора смонтированы на двух печатных платах
размерами 115X60 мм из фольгированного стеклотекстолита толщи-
ной 1 мм. На одной из них (рис. 91) смонтированы все детали, от-
носящиеся к формирователю импульсного напряжения, источнику об-
разцовой частоты и устройству управления, на другой (рис. 92) —
счетчики DD4—DD8 и цифровые индикаторы HG1—HG5. Проволоч-
ные выводы индикаторов, баллоны которых размещены вертикально,
припаяны к контактным площадкам у выходов счетчиков (на рис. 92
выводы обозначены стрелками). На первой из этих плат расстояние
между рядами отверстий микросхемы DD3 увеличено до 12 мм. Кро-
ме деталей, на этой плате надо установить пять проволочных пере-
мычед (на рис. 91 они показаны штриховыми линиями).
Рис. 91. Плата формирователя импульсного напряжения, ис-
точника образцовой частоты и устройства управления
118
Рис. 92. Плата блока цифровой индикации
Все постоянные резисторы — МЛТ, переменный резистор R9 —
СП1-1. Конденсаторы С2 и С6, блокирующие цепь питания микро-
схем, могут быть КЛС или К73-17, СЗ — керамический КТ-1 или КМ,
подстроечный С4 — КПК-МП. Неполярный конденсатор С5 — К53-1А
(его можно заменить набором конденсаторов К73-17 суммарной ем-
костью 1... 1,5 мкФ). Выключатель питания SB1—П2К с возвра-
том кнопки повторным напряжением.
Полевой транзистор (VT1) может быть с буквенными индексами
Д, Е или Ж. Его можно заменить транзистором КП306А, соединив
его второй затвор с выводом истока через резистор сопротивлением
100 кОм.
Микросхему К176ИЕ5 (DD1) можно заменить на подобную ей
К176ИЕ12 — она использовалась в секундомере, — для чего придется
скорректировать рисунок печатных проводников в соответствии с ее
цоколевкой.
Для питания прибора можно использовать аккумуляторную бата-
рею 7Д-0,1 (GB1) или батарею «Корунд» и один элемент 373 (G1).
После сборки прибора, прежде всего, надо тщательно сверить
монтаж с принципиальной схемой, прочистить и промыть спиртом
или бензином участки плат между соседними проводниками, то-
конесущими площадками выводов микросхем, транзисторов (осо-
бенно полевого) формирователя импульсов. При безошибочном
монтаже и правильном соединении между собой монтажных плат
при налаживании может потребоваться лишь подстройка частоты
генератора на микросхеме DD1. Грубо частоту генератора под-
страивают подборкой конденсатора СЗ, а точно — подстроечным
конденсатором С4. Точность установки контролируют по образ-
цовому (промышленному) частотомеру, подключенному к выводам
11 и 12 микросхемы DD1. А для контроля логических уровней на
выходах микросхем устройства управления можно пользоваться
описанным выше «Дисплеем» или подобными ему пробниками-
индикаторами.
119
ДИНАМИЧЕСКАЯ ИНДИКАЦИЯ
Общее число проводников, связывающих между собой микро-
схемы индикатора, резко возрастает с увеличением числа индика-
торов, используемых в приборах цифровой техники. Поэтому циф-
ровые индикаторы чаще стали изготовлять многоразрядными бло-
ками, у которых в едином корпусе может быть от четырех до
16 цифровых знаков (например, индикатор ИВЛ1-7/5, см. рис. 66).
С целью сокращения числа выводов в многоразрядном индикаторе
все одноименные аноды-элементы соединены вместе и имеют один
общий вывод. Чтобы управлять свечением какой-либо цифры, в
люминесцентных индикаторах имеется управляющая сетка, а у
светодиодных индикаторов каждое знакоместо (цифра) имеет об-
щий вывод, который может быть общим анодом либо общим ка-
тодом светодиодов-элементов.
скольких одноразрядных индикаторов используют так называемую
динамическую, то есть непрерывную индикацию. Какой бы по
своему техническому воплощению она ни была, суть ее заключает-
ся в том, что информация со счетчиков прибора поступает не на
несколько дешифраторов, как было, например, в описанных нами
120
частотомерах, а на общий для всех дешифратор порциями. Этот
дешифратор, а точнее преобразователь кода, своими выходами
подключен ко всем элементам сразу. Сигнал же засветки опреде-
ленного знакоместа поступает синхронно с тем счетчиком, от кото-
рого в этот момент поступает информация. Иными словами, в си-
стеме динамической индикации как бы работает быстродействую-
щий бесконтактный переключатель на много положений. В одном
из его положений все выводы какого-либо счетчика (разряда) под-
ключены к соответствующим входам дешифратора. И в этот же
момент через переключатель поступает сигнал управления засвет-
кой элементов того знакоместа, который соответствует этому раз-
ряду.
Схема устройства, в котором использован один из вариантов
динамической индикации, показана на рис. 93. Оно представляет
HGf-HGk А Л305А
DD1-B1M К155НЕ2', ВВ5-ВЛЮ,ВВ12, ВВ73 Н155ЛАЗ;	02	5.
П11 К755ТН2	0,0^7nk	-
К SbiSJO ВВ1’ВВЬ,
К' Surf. 7 BB5~BBff
Рис. 93. Схема информационного блока динамической инди-
кации (микросхема К514ИД2—DD14)
121
собой информационный блок, который может быть использован,
например, в частотомере на микросхемах серии К155 или другом
измерительно -информ ационн ом приборе.
Микросхемы DD1—DD4 образуют четырехразрядный счетчик им-
пульсов. На элементах DD10.1, DD10.2 собран тактовый генератор
импульсов, задающий ритм переключения информации от одного
счетчика к другому и, следовательно, скорость переключения знако-
мест. Частоту этого генератора обычно выбирают в пределах от 1
до 10 кГц.
Импульсы, формируемые на выходе тактового генератора, управ-
ляют четырехтактным распределителем, образованным D-триггерами
DD1I.I и DD11.2 и элементами 2И-НЕ DD12.1—DD12.4. Импульсы
управления с выходов этих элементов поступают (через резисторы
R9, Rll, R13, R15) на транзисторные ключи VT1—VT4 и на ключи,
выполненные на логических элементах микросхем DD5—DD8.
Инверторы DD13.1—DD13.4 изменяют фазу сигналов, чтобы уро-
вень управляющих импульсов, поступающих на входы элементов
микросхем DD5—DD8, был высоким.
В тот момент, когда на нижние по схеме входы элементов
микросхемы DD5 поступает с распределителя сигнал высокого
логического уровня, информация с выходов счетчика DD1 посту-
пает (через инверторы DD9.I—DD9.4) на входы дешифратора
DD14. В этот же момент импульс низкого уровня открывает тран-
зисторный ключ VT4, в результате чего засвечиваются элементы
индикатора HG1, отображая информацию с выхода счетчика DD1.
При следующем такте динамической системы информация с выхода
счетчика DD2 через свои ключи — элементы микросхемы DD6 — по-
ступает на входы того же общего дешифратора DD14. Теперь от-
крывается транзисторный ключ VT3, тем самым обеспечивая за-
светку элементов индикатора HG2. Далее информация снимается
с выходов счетчиков DD3, DD4, снова с выходов счетчика DD1
и т. д. Проходя через ключи, функцию которых выполняют эле-
менты микросхем DD5—DD8, эта информация инвертируется. Для
восстановления ее прежней фазы перед дешифратором включены
общие для всех разрядов инверторы микросхемы DD9.
На передней панели информационного блока индикаторы HGI —
HG4 располагают так, чтобы индикатор HG1 был крайним пра-
вым, а все остальные слева от него в порядке возрастания номера.
В системе динамической (индикации при использовании свето-
диодных индикаторов в качестве преобразователя в семиэлемент-
ный код применяют дешифраторы К514ИД1, К514ИД2. Дешифратор
К514ИД1 применяют для совместной работы с индикаторами с об-
щим катодом, а К514ИД2— с общим анодом. Дешифратор
К514ИД1 содержит встроенные ток-оограничивающие резисторы,
которых нет в К514ИД2.
Для увеличения числа информационных разрядов в таком бло-
ке надо добавить нужное число счетчиков импульсов, выполнить
распределитель на необходимое число знакомест, соответственно
увеличить число одноразрядных цифровых индикаторов или заме-
нить их многоразрядным индикатором, например, АЛС318, АЛС311.
Как такой блок можно состыковать с частотомером на. микро-
схемах серии К155 (по схеме на рис. 75). Для этого его такто-
вый генератор на элементах DD10.1 и DD10.2 надо исключить,
а для синхронизации работы всех микросхем использовать импуль-
122
сы частотой 1 или 10 кГц, которые снимают с делителя блока
образцовой частоты частотомера и подают на вход С (вывод 3)
триггера DD11.1. А вход «Обнуление» информационных счетчиков
блока соединяют е выводом 8 элемента DD11.3, откуда снимается
сигнал обнуления в 'блпче управления частотомера.
ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ
Нет, пожалуй, радиолюбителя-конструктора, который, овладев
«азами» цифровой техники, не принялся бы за постройку электрон-
ных часов. Нет таких, уверены, и среди наших читателей.
Электронные часы, ставшие сегодня постоянными спутниками
нашей жизни, весьма разнообразны по внешнему виду и конструк-
тивному выполнению: наручные, настольные, настенные, уличные
и вокзальные общественного пользования, с календарем, сигналь-
ными и другими дополнительными устройствами. Что же касается
самой электронной основы, то для всех разновидностей часов она
принципиально одинакова, что и иллюстрирует структурная схема,
представленная на рис. 94.
Рис. 94. Структурная схема элек-
тронных часов
«Сердцем» электронных часов любой разновидности служит
генератор импульсов, задающий им требуемый ритм работы. Час-
тота импульсов задающего генератора стабилизирована, как пра-
вило, кварцевым резонатором. За генератором следует делитель
частоты, обычно многоразрядный, делящий частоту генератора не
менее чем до 1 Гц. По принципу построения и работы этот узел
электронных часов подобен аналогичной части частотомера на мик-
росхемах серии К155.
Импульсы частотой 1 Гц, соответствующие секундам времени,
поступают на вход счетчиков секундных, минутных и часовых
импульсов. Кодовые состояния счетчиков дешифраторы преобра-
123
зуют в сигналы управления цифровыми индикаторами текущего
времени. Весь этот узел электронных часов, регулируемый элемен-
тами установки текущего времени, работает принципиально так же,
как счетчики импульсов с блоками цифровой информации описан-
ных нами секундомера и частотомеров.
Такова, повторяем, структурная схема всех электронных часов.
Различаются же они главным образом типом используемых в них
микросхем и индикаторов.
Предлагаем вашему вниманию три варианта электронных ча-
сов: на микросхемах серии К155, на микросхемах серии К176 и
часы-будильник из набора деталей «Старт». Первый и третий вари-
анты предлагаем для конструирования, а второй — для знакомства
с устройством и работой одной из моделей настольных часов,
выпускаемых нашей электронной промышленностью.
Итак...
НА МИКРОСХЕМАХ СЕРИИ К155
Принципиальная схема этого варианта электронных часов по-
казана на рис. 95. Элементы DD1.1—DD1.3 и кварцевый резонатор
ZQ1 образуют задающий генератор импульсов, частота следования
которых определяется собственной частотой резонатора—100 кГц.
Эту частоту импульсов, формируемых на выходе генератора, при
настройке часов устанавливают грубо — подборкой конденсатора
С1, а точно — подстроечным конденсатором СЗ. Через элемент
DD1.4, включенный инвертором, импульсы генератора поступают на
вход пятиступенного делителя частоты, образованного микросхема-
ми DD2—DD6. Каждая из ступеней представляет собой декадный
счетчик. Это значит, что первый из них делит частоту генератора1
на 10, второй — еще на 10, третий — еще на 10 и т. д. В резуль-
тате на выходе делителя (вывод 5 микросхемы DD6) формируются
импульсы, следующие с частотой 1 Гц, что соответствует секунд-
ным импульсам, которые далее поступают на вход шестиразряд-
ного счетчика на микросхемах DD7—DD12.
Микросхемы DD7, DD9 и DD1I действуют как двоично-деся-
тичные последовательные счетчики, работающие в коде 1-2-4-8,
то есть являются счетчиками единиц секундных, единиц минут-
ных и единиц часовых импульсов. Микросхемы DD8 и DD10 рабо-
тают как делители частоты на 6, поэтому на их выходах форми-
руются импульсы десятков секунд и десятков минут. Микросхема
DD12 вырабатывает импульсы десятков часов (0, 1, 2). Когда ин-
дикаторы HG1—HG6 показывают 23 ч 59 мин 59 с и затем на
вход С1 микросхемы DD7 поступает очередной секундный импульс,
в этот момент на входах R0 микросхем DD11 и DD12 появляется
напряжение высокого уровня, которое переключает эти микросхемы
в нулевое состояние, и индикаторы часов покажут 00.00.00. С этого
момента начинается отсчет времени следующих суток.
Показания текущего времени устанавливают кнопками SB1,
SB2 и SB3. При нажатии на кнопку SB1 «Часы» с. выхода счет-
чика DD3 делителя частоты генератора на вход С1 счетчика
DD7 поступают импульсы частотой 1 кГц, тысячекратно ускоряю-
щие «ход» часов. Показание текущих минут времени устанавлива-
ют нажатием на кнопку SB2 «Минуты». При этом с выхода счет-
чика DD4 на тот же вход счетчика DD7 поступают импульсы час-
124
тотой 100 Гц, стократно ускоряющие «ход» часов. Счетчиком сё*
кунд управляют нажатием на кнопку SB3 «Секунды», при этом
показания секунд обнуляются.
После сборки часов по показаниям индикаторов HG1 и HG2
в момент шестого сигнала при поверке времени по радио опре-
деляют неточность хода часов и производят соответствующую кор-
ректировку частоты задающего генератора. Если часы отстают,
это значит, что собственная частота резонатора, а значит, и час-
тота импульсов на выходе задающего генератора, оказалась не-
сколько меньше номинальной. В этом случае емкость подстроечного
конденсатора СЗ уменьшают. Если, наоборт, часы спешат, частоту
генератора подстраивают тоже конденсатором СЗ, но включив его
параллельно резонатору.
Для питания этого варианта часов можно использовать сете-
вой блок питания частотомера на микросхемах серии К155 (см.
рис. 77).
Печатная плата часов, выполненная из фольгированного стек-
лотекстолита, и монтаж деталей на ней показаны на рис. 96.
Чтобы уменьшить число пересечений печатных проводников, про-
вода цепи питания микросхем DD7—DD18 размещены на плате
со стороны деталей. К ним же припаяны и блокировочные конден-
саторы С4, С5. Все резисторы, кроме R6—R11, могут быть
МЛТ-0,25. Подстроечный конденсатор СЗ — КПК-1, кнопочные пере-
ключатели SB1—- SB3 — П2К»
Индикаторы HG1—HG6 вместе с резисторами R6—R11, ограни-
чивающими анодный ток индикаторов, можно смонтировать на от-
дельной плате и соединить ее с выходами дешифраторов DD13—
DD18. Но гибкие выводы индикаторов, предварительно надев на
них изолирующие трубки, можно припаять и непосредственно к со-
ответствующим им выходам дешифраторов. В этом случае на мон-
тажной плате вдоль передней кромки следует предусмотреть кон-
тактные площадки для пайки резисторов R6—R11.
Конструкция корпуса часов произвольная. Индикатор HG6 на
табло должен быть крайним слева, a HG1—крайним справа.
Табло снаружи следует прикрыть пластиной органического стек-
ла синего или зеленого цвета. Кнопочные переключатели можно
разместить на верхней или одной из боковых стенок корпуса.
Какие дополнения или изменения можно внести в электронные
часы такого варианта?
Для того чтобы зрительно было легче отделить показания
часов, минут и секунд, между парами индикаторов HG6 и HG5,
HG4 и HG3, HG2 и HG1 можно разместить коммутаторные лампы
КМ24-35 или КМ24-90 торцами баллонов вперед и питать их нити
накала переменным напряжением, снимаемым с обмотки трансфор-
матора сетевого блока, предназначаемой для выпрямителя пита-
ния микросхем (на рис. 77 — обмотка II). Постоянное свечение
этих ламп (с некоторым недокалом) будет указывать на включе-
ние питания. Впрочем, функцию разделительных точек могут вы-
полнять знаки запятых, имеющиеся в индикаторах ИН8-2. Для
этого надо лишь соединить соответствующие выводы индикаторов
HG6 и HG4 с общим проводом часов.
Индикаторы ИН8-2 можно заменить другими газоразрядными
из серии ИН, например, индикаторами ИН8, ИН14, учтя, конечно,
разницу в их цоколевке. С целью же упрощения часов индикаторы
125
Рис. 95. Схема электронных часов
126
на микросхемах серии К155
127
Рис. 96. Печатная плата часов и монтаж деталей на ней
секунд HG1 и HG2 можно исключить; вместе с ними оказываются
излишними и дешифраторы DD13, DD14.
Вообще же, в этом варианте часов вместо высоковольтных
газоразрядных цифровых индикаторов можно использовать индика-
торы семиэлементные — полупроводниковые или люминесцентные,
заменив при этом и высоковольтные дешифраторы К155ИД1 на
низковольтные К514ИД1 или К514ИД2. О таких вариантах блока
цифровой индикации мы уже рассказывали ранее (см. с. 87).
«ЭЛЕКТРОНИКА 6.15»
Внешний вид этой модели настольных электронных часов, вы-
пускаемых нашей промышленностью, показан на рис. 97. Часы по-
казывают текущее время суток в часах и минутах и могут быть
использованы для подачи звукового сигнала в заранее установлен-
ный момент, то есть как будильник. Уверены, такими часами поль-
Рис. 97. Электронные часы «Элек-
троника 6.15»
зуются и многие из наших читателей, поэтому знать их и даже
суметь обнаружить и устранить в них хотя бы простейшую неис-
правность— дело не только интересное, но и весьма полезное.
Принципиальная схема часов «Электроника 6.15> показана на
рис. 98*. Собственно часы образуют микросхемы DD1—DD3 се-
рии К176 и пятиразрядный люминесцентный индикатор ИВ Л1-7/5
HG1, работающий в режиме динамической индикации (см. с. 120).
Кнопки SB1 «Ч» и SB2 «М» служат для установки часов и ми-
нут текущего времени, а кнопка SB4 «К» — для коррекции хода
* По сравнению со схемой, прилагаемой к руководству по эксплуатации
фирменных часов, она несколько перестроена, чтобы упростить прослежи-
вание электрических цепей.
9—7065
26
129

•Tj SB5 .. Выл л. Вуд "
звь„х‘
G
US
HS
ВВ1
K176UE16
К быв. 16 BB1-OB3
C6
98
0,и68мк
0,068мк
X/
Рис. 98. Схема
п
81
Т1
Т2
сз
33
К дыб. 8
\Oni-BD3
73
00нк*16В
0,068нА7П7 №522i
-м-
ГВ6
Юмк^КВ
10
11
JL^
13
15
5 7 Ш КД522Б
2ХЛШГ-ЮН КШ056
DD2
K176UE13
47
CT2
С
12
7
и
И
П1
z
Ь
с
B11 \R12\R73
RH> —
1L
ij_
12
13
Л
15
6 !б
HG1
ИВЛ 1-7/S
Катод
К-тоала
Сетка 5 разр.
Элементы у
Зое ленты f
Сетка k разр.
Зленекты е
Элененты 6
Сетка 3 разр.
Л-/почка
Сетка 2 разр.
Элементы с
Элементы b
Сетка 1 разр
Элементы а
R1 20/1
ZQ1 32768Гц
R7
1КТ361Е
6830л
2 иЗИеВ
(О
- W .
] IJlSnr-r- ?
юте я пю
и Ъдвьд
6^- Колю?
77
§
~220B
НН
0,25А
GB1 9B
часов «Электроника 6.15»
часов по радиосигналам точного времени. Кнопки SB3 «Б», SB5
«Выкл. б уд.» и транзисторы VT1—VT3 с пьезокерамическим зву-
ковым излучателем НА1 относятся к будильнику.
Часы рассчитаны на питание от электроосветительной сети
напряжением 220 В через встроенный блок питания, обеспечиваю-
щий часам и сигнальному устройству необходимое напряжение пе-
ременного и постоянного тока. Этот блок образуют сетевой транс-
форматор Т1, двуполупериодный выпрямитель на диодах VD11—
VD14, включенных по мостовой схеме, оксидный конденсатор С9,
сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения, и стабили-
затор напряжения на стабилитронах VD8—VD10, соединенных по-
следовательно. Обмотка III трансформатора, понижающая пере-
менное напряжение сети до 5 В, служит для накала нити катода
пятиразрядного вакуумного люминесцентного индикатора ИВ Л1-7/5
HG1.
Переменное напряжение обмотки II трансформатора (около
37 В) выпрямляется мостом VD11—VD14 и сглаживается конден-
сатором С9. В результате на этом конденсаторе действует посто-
яннное напряжение 35... 37 В. Часть выпрямленного напряжения
(около 4 В) падает на резисторе R22, включенном в цепь стаби-
литронов, которое через резистор R23 подается на средний вывод
обмотки III трансформатора, являющийся для индикатора HG1 и
узла динамической индикации управления его элементами общей
минусовой точкой.
Постоянное напряжение 9В, необходимое для питания микро-
схем DD1—DD3 часов, снимается со стабилитрона VD8. Конден-
саторы С6—С8 — блокировочные.
Батарея GB1 («Корунд») выполняет функцию резервного ис-
точника питания часов. Пока часы подключены к электросети и
работает выпрямитель, батарея отключена от цепей питания мик-
росхем, так как диод VD6 в это время закрыт отрицательным на-
пряжением на его аноде. В случае пропадания напряжения в сети
снижается напряжение на конденсаторе С8 и открывается диод VD6.
В это время диод VD7 закрывается и питающее напряжение на
выводы микросхем поступает с батареи, а элементы индикатора
гаснут. В таком режиме часы могут работать в течение нескольких
суток за счет разрядки батареи. При появлении напряжения сети
вновь включается индикатор, а батарея автоматически отключается
от цепи питания микросхем. Без батареи GB1 часы допускают
пропадание переменного напряжения сети лишь на несколько ми-
нут. В этом случае микросхемы питаются постепенно убывающей
энергией, запасенной оксидными конденсаторами 08 и С9 при ра-
боте выпрямителя.
Теперь, познакомившись с сетевым блоком, цепями питания
микросхем и цифрового индикатора, рассмотрим работу самих
часов и их сигнального устройства.
Основой часов является микросхема К176ИЕ18 (DD1), спе-
циально разработанная для электронных часов с динамической
индикацией текущего времени. Она, как и микросхема К176ИЕ12,
знакомая вам по простейшему секундомеру (см. с. 92), содер-
жит генераторный узел, рассчитанный на совместную работу с
внешним кварцевым резонатором ZQ1 на частоту 32 768 Гц, и
два делителя частоты генератора с коэффициентами деления
32 768 и 60, т. е. до 1 Гц и 1/60 Гц. Конденсатор СЗ служит
9*
6
131
для грубой подстройки генератора, а С1 — для точной. Счетчика
секунд в часах нет. Соответствующие же им импульсы частотой
повторения 1 Гц, формируемые на выходе S1 (вывод 4) микросхемы,
подают на вывод 10 разделительной точки Л индикатора HG1,
а минутные импульсы (частотой 1/60 Гц), формируемые на выходе
М (вывод 10) DD1—на одноименный вход (вывод 5) микро-
схемы DD2.
Сигналы с другой частотой, формируемые на остальных выхо-
дах микросхемы DD1, используются для управления работой часов
и сигнального устройства. В частности, на выходах Т1—Т4 (выво-
ды 3, 2 и 1 и 15 соответственно) формируются импульсы с час-
тотой следования 128 Гц, сдвинутые между собой на четверть
периода, которые поступают на сетки 1, 2, 4 и 5-го разрядов
индикатора (выводы 14, 11, 6 и 10) и тем самым коммутируют
его разряды. Сигнал частотой 1024 Гц, снимаемый с выхода F
(вывод 11), подают на одноименный вход (вывод 10) микросхемы
DD2 для динамической индикации текущего времени. Сигнал на
выходе HS (вывод 7), представляющий собой пачки отрицатель-
ных импульсов с частотой заполнения 2048 Гц, появляющихся
лишь при импульсе высокого уровня на входе HS (вывод 9), ис-
пользуется для формирования звукового сигнала будильника.
Микросхема К176ИЕ13 (DD2), предназначенная для работы
в электронных часах с будильником, содержит счетчики импуль-
сов минут и часов, регистр памяти будильника, цепи сигналов
динамической индикации. На ее выходах 1, 2, 4 и 8 (выводы 13,
10, 15 и 1) формируются сигналы, соответствующие в двоичном
коде цифрам единиц и десяткам минут и часов, которые посту-
пают на входы 1-2-4-8 (выводы 5, 3, 2 и 4) микросхемы DD3,
представляющей собой преобразователь сигналов двоично-десятич-
ного кода в сигналы управления семиэлементными индикаторами.
При этом элементы цифр первого и второго знаков индикатора
HG1 высвечивают минуты, а четвертого и пятого разрядов — часы
текущего времени.
Через резисторы R15—R21 в цепи связи между микросхемой
DD3 и группами элементов индикатора подают отрицательное На-
пряжение, гасящее при динамической индикации ненужные эле-
менты. Аналогичную функцию выполняют и резисторы R11—R14
в цепях сеток знаков индикатора.
При подключении часов к электроосветительной сети на ин-
дикаторе появляются произвольные (случайные) показания ча-
сов и минут, начинают мигать разделительные точки третьего
разряда. Кнопкой SB2 «М» устанавливают значение минут, а кноп-
кой SB1 «Ч» —значение часов текущего времени. Коррекцию по-
казаний времени производят по радиосигналам поверки времени
предварительным нажатием на кнопку SB4 «К», чтобы установить
нулевое значение минут, и отпускают ее по шестому радиосигналу
точного времени. При этом информация разряда часов сохраняется
или увеличивается на 1, если до нажатия на эту кнопку в разряде
минут была информация 40 и более.
Кнопкой SB3 «Б» пользуются для перевода часов в режим
установки подачи звукового сигнала. При нажатии на нее на
индикаторе появляется информация «00 ч 00 мин>, но счет те-
132
кущего времени продолжается. В таком режиме кнопками SBI «Ч»
и SB2 «М» устанавливают на индикаторе необходимое время по-
дачи звукового сигнала и повторным нажатием на кнопку SB3 «Б»
переводят часы в режим показания текущего времени. При сов-
падении текущего времени с установленным на выходе HS (вы-
вод 7) микросхемы DD2 возникает напряжение высокого уровня,
которое воздействует и на вход HS (вывод 9) микросхемы 'DD1.
При этом на одноименном выходе (вывод 7) микросхемы DD1
формируются пачки импульсов уровня 0 с частотой заполнения
2048 Гц. Длительность этих импульсов равна 0,5 с, а период по-
вторения — 1 с. Этот сигнал звуковой частоты поступает на вход
двухступенного усилителя на транзисторах VT1—VT3, в результате
чего громко звучит пьезокерамический излучатель НА1. Звуковой
сигнал длится 1 мин — до окончания очередного минутного им-
пульса на выходе М (вывод 10) микросхемы DD1 и одноименном
входе микросхемы DD2.
Кнопка SB5 «Выкл. буд.» служит для принудительного отклю-
чения звукового сигнала. При нажатии на нее нижние (по схеме)
ее контакты, размыкаясь, разрывают коллекторные цепи питания
транзисторов усилителя, а верхние — гасят разделительную точку
К на индикаторе. В таком положении контактов этой кнопки
звуковое устройство оказывается отключенным. Чтобы вновь вклю-
чить его, еще раз нажимают на кнопку SB5.
Конструкция часов «Электроника 6.15» показана на рис. 99.
Все детали, кроме предохранителя и резервной батареи питания,
смонтированы на печатной плате размерами 155x70 мм, выпол-
ненной из двустороннего фольгированного стеклотекстолита. Дер-
жатель с плавким предохранителем находится на съемной пласт-
Рцс, 99. Конструкция электронных часов «Электроника 6.15»
133
массовой задней стенке корпуса; там же, <в специальном отсеке,
размещают резервную батарею «Корунд». Прямоугольное отверстие
в передней стенке корпуса, через которое видны светящиеся цифры
и разделительные точки индикатора, прикрыто светофильтром из
прозрачного органического стекла зеленого цвета.
Кнопочные выключатели SB1—SB4 (П2К) смонтированы не-
посредственно на печатной .плате, a SB5 (тоже П2К) — на пласт-
массовых стойках и управляется клавишей, находящейся на верх-
ней панели корпуса. Подстроечный конденсатор С1 (КПК-MH) на-
ходится снизу платы. Против него в дне корпуса просверлено
отверстие, через которое отверткой можно вращать ротор этого
конденсатора, корректируя при необходимости точность хода часов.
Под прямоугольными отверстиями в задней стенке корпуса,
через которые выступают кнопки выключателей SB 1—SB4, выштам-
пованы буквы, указывающие на функциональное назначение этих
выключателей. Их расположение следует запомнить, чтобы всякий
раз при корректировке текущего времени или установке времени
срабатывания сигнального устройства не поворачивать часы задней
стенкой вперед, а делать это наощупь.
Описанный здесь экземпляр часов «Электроника 6.15» у одного
из нас, авторов этой книги, работают бесперебойно с октября 1985 го-
да. После нескольких построек частоты тактового генератора мик-
росхемы DD1 (конденсатором С1) точность хода часов оказалась
не хуже ±1 с за неделю. Все это говорит о надежности и высокой
точности цифровых приборов времени, ставших сегодня предметом
первой необходимости в нашем быту.
ЧАСЫ-БУДИЛЬНИК ИЗ НАБОРА «СТАРТ 7176»
«Старт 7176»—условное название набора деталей, предназначен-
ного для самостоятельной сборки электронных часов в домашних
условиях. В торговле такой набор называют еще «Радиоконструкто-
ром «Старт». Для радиолюбителей-конструкторов он представляет
особый интерес, так как позволяет на практике познакомиться с
большой интегральной микросхемой (БИС) и ее возможностями.
Основой часов-будильника служит БИС К145ИК1901, представля-
ющая собой так называемый микроконтроллер, обладающий широки-
ми функциональными возможностями. Ее можно использовать не
только в качестве часов или секундомера, но и как электронное реле
выдержки времени, то есть как таймер с максимальным временем
счета 59 мин 59 с. В этом режиме устройство не прекращает счета
текущего времени, так как информация о нем сохраняется в памя-
ти БИС. При возврате же его в режим «Часы» на индикаторе вновь
появляется текущее время в часах и минутах. Режим «Будильник»
позволяет в заранее установленное время включать сигнальное уст-
ройство и даже отключать какое-либо исполнительное устройство.
Электронные часы, собранные из радиоконструктора «Старт 7176»,
имеют точность хода не хуже ±0,5 с в сутки.
Принципиальная схема электронных часов «Старт 7176» с неко-
торыми изменениями и дополнениями, внесенными с учетом возмож-
ностей используемой в них БИС, показана на рис. 100. Индикатор
часов HG1 — пятиразрядный вакуумный люминесцентный ИВЛ1-7/5
(такой же, как в часах «Электроника 6.15»). Пульт управления ча-
сами (клавиатуру) образуют кнопки SB1—SB8. Кнопками SB1
134
DD1
KP1k5 UK1901
£__________________
_7_______
0________
6 KI IOOk
	В к кд.
	Вых. кб
	Вх. СТ2
	Вх. СТЗ
	Вх. СТ1
	Сброс Ф2
	Вых. Yk
	Вых. Uk
	Вых. 3k
	Вых.35
	ВыхЛЗ
	Вых. Тб
	Вых.37
	Вых.РеР
	Вх. РгР
	Вых.Л2
	Вых.Тз
	Вых. Г2
	Вых.Л1
	Вых 31
	Вх.РгН
	Вых. Ре/1
	Bx.KI
	Вх К2
	Вх.КЗ
	Bx.Kk
	Влит
	^ииа
	Вх L
	Bx.L
	Общий
	Ваа/5
	Вых. Y6
k
26'
k7
17
18
k6
19
20
3J
3
k5
16
Ik
kk
13
33
3
39
kO
k1
k2
ZQ1 РВ~76
32768 Га
a
5разр. kразр 3разр. 2разр 1разр.
Н61 ИВЛ 1-7/5
С1
0,01мк
2
3
k
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1k
15
16
ЗВ2] SB3
лЧ „К"
SBk
„С"
SB5
„О"
SB6
SB7
„В"
SB8
„В"
\К5
\1ООк 06 5мк*25В
С7 О,ОЗЗм к в в
и	К быв. 1k
К6Ъ\
100к VA
К1\
1ООк\
0D2.2
DD2.3
ПЛ2.1
DB2.k
12
КТ315Б
DD2 К176ЛА7
&
3
0,01 пн
К быв 7 DD2
Катод
к-точка
Сетка 5 разр.
Элементы р
Элементы б
Сетка k разр.
Элементы е
Элементы О
Сетка 3 разр.
л-точка
Сетка 2 разр.
Элементы с
Элементы 6
Сетка 1 разр.
Элементы а
Катод
ХР1
П
VB1
КД521А
Л 2 к VDZ КДЮ26^ 7
-27 В
КД521А
С9
20мк*50В'
Св
ГО
увз-ш
7В5Ц ddlkS
4
Б
Ш
Рис. 100. Схема часов-будильника из деталей набора
«Старт 7176»
«М.» и SB2 «Ч» пользуются для установки минут и часов в режиме
отсчета текущего времени, времени срабатывания будильника и ус-
тановки минут и секунд в режиме таймера. Кнопкой SB3 «К» кор-
ректируют показания часов по радиосигналам точного • времени.
Кнопкой SB4 «С» вызывают на индикатор показания минут и се-
кунд текущего времени — для использования часов в качестве се-
кундомера, а кнопкой SB5 «0» фиксируют показания индикатора
135
(во всех режимах работы устройства). Кнопкой SB6 «Т» запускают
таймер, кнопкой SB7 «Б» вызывают на индикатор время срабатыва-
ния будильника. Кнопкой SB8 «В» восстанавливают на индикаторе
показания часов и минут текущего времени (прекращение подачи
управляющих сигналов будильника и таймера).
Часы-будильник питаются от сети переменного тока напряжени-
ем 220 В через трансформатор' Т1. Обмотка III трансформатора, по-
нижающая напряжение сети до 5 В, предназначена для накала нити
катода индикатора HG1. Вывод от середины этой обмотки соединен
с обмоткой II, образующей с диодом VD6 однополупериодный вы-
прямитель. Выпрямленное напряжение сглаживает оксидный конден-
сатор С9 и стабилизирует три стабилитрона VD3—VD5, включенные
последовательно. Стабилизированное напряжение подается на выво-
ды 1 и 48 питания микросхемы DD1 (1}пит) и ее устройства динами-
ческой индикации (иинд).
Элементы DD2.1—DD2.4 и транзистор VT1 с излучателем НА1
в коллекторной цепи образуют сигнальное устройство будильника.
Питается оно напряжением 9 В, снимаемым со стабилитрона VD5.
Принципиально этот вариант часов работает так же, как
«Электроника 6.15» и многие другие подобные электронные ча-
сы промышленного производства. Но здесь задающий генератор,
делители частоты, счетчики секундных, минутных и часовых им-
пульсов, преобразователя кода, регистры памяти текущего времени
и некоторые другие элементы цифровой техники сосредоточены в
БИС DDI. Генератор, как в часах «Электроника 6.15», работает
совместно с внешним резонатором ZQ1. Эту исходную частоту
генератора, определяющую точность хода часов, устанавливают (в
случае необходимости) подборкой конденсаторов СЗ, С4 и под-
строечным конденсатором С5. На выходах Л—J7 (выводы 13, 14,
16—20) микросхемы формируются сигналы, управляющие элемен-
тами знаков 1, 2, 4 и 5-го разрядов, а на выходах D1—D4 (выво-
ды 44—47) —сетками знаковых разрядов индикатора. На раздели-
тельные точки К и Л третьего разряда индикатора поступают с
выхода Y4 (вывод 26) импульсы частотой 1 Гц, в результате чего
они мигают один раз в секунду, сигнализируя о работе часов.
При совпадении текущего времени с установленным временем
срабатывания будильника на выходах Y5 и Y6 (выводы 27 и
28), соединенных вместе, появляется напряжение высокого уровня,
которое запускает двутональный генератор, образованный взаимо-
связанными генераторами на элементах 2Й-НЕ микросхемы DD2.
Транзистор VT1 усиливает сигнал генераторов, а излучатель НА1
преобразует его в звуковой сигнал. Спустя 1 мин на выводах 27 и
28 микросхемы вновь появляется сигнал низкого уровня, который
останавливает работу сигнального устройства будильника. Принуди-
тельно остановить его работу можно нажатием на кнопку SB8 «В».
Для перевода часов в режим секундомера надо нажать на
кнопку SB4 «С» и тем самым подать на вход К4 (вывод 42)
БИС сигнал с выхода D2. С этого момента на индикаторе на-
чинают индицироваться секунды и минуты текущего времени, зна-
чения которых и используют для отсчета измеряемого времени.
К сожалению, их начальные значения будут не нулевыми.
Таймер запускают кратковременным нажатием на кнопку SB6
«Т». С этого момента начинается обратный отсчет заранее уста-
136
новленного времени с выдачей управляющего сигнала по его исте-
чению с максимальной выдержкой 59 мин 59 с.
В набор «Старт 7176» входят: БИС КР145ИК1901, индикатор
ИВЛ1-7/5, резонатор РВ-72 (или РК-724А), диоды и стабилитро-
ны блока -питания, два микропереключателя МПЗ-1, используемых
в качестве кнопок, конденсаторы, резисторы и печатная плата,
рассчитанная на монтаж деталей электронных часов. Сетевой транс-
форматор Т1, также входящий в набор, заключен в пластмассовую
коробку с штепсельской вилкой для подключения к электроосвети-
тельной сети и трехпроводным кабелем, соединяющим вторичные
обмотки трансформатора с монтажной платой. Для использования
часов в качестве секундомера, таймера и будильника потребуются
дополнительные микропереключатели МПЗ-1 (или МП1-1, МП5,
МП9), микросхема К176ЛА7 (DD2), резисторы и конденсаторы
двутонального (генератора, транзистор из серии КТ315 и звукоизлу-
чатель НА1 от высокоомных головных телефонов или телефонный
капсюль ДЭМ-4м.
Целесообразно, считаем, сначала смонтировать часы в том
виде, в каком они рекомендованы в инструкции, прилагаемой к
радиоконструктору. Для этого набор деталей придется дополнить
лишь одним микропереключателем МПЗ-1 (его надо использовать
для коррекции — на схеме кнопка SB3 «К»). Печатная плата этого
варианта электронных часов и монтаж деталей на ней показаны
на рис. 101. Штриховыми линиями обозначены дополнительные
проволочные перемычки монтажа. Показаны и проводники, которые
должны быть соединены с кнопками SB4—SB8 для использования
часов в качестве секундомера, таймера, будильника.
При монтаже кварцевого резонатора надо иметь в виду, что
его выводы изготовлены из металла, плохо поддающегося луже-
нию с использованием канифоли и не обеспечивающего надежного
электрического контакта с печатными' проводниками платы, и,
кроме того, легко ломаются. Для начального обслуживания вы-
водов резонатора можно использовать в качестве флюса лимон-
ную кислоту в порошке, после чего их следует облудить еще
раз в канифольном флюсе, чтобы удалить остатки кислоты. А
чтобы предохранить выводы от обламывания, под резонатор сле-
дует установить прокладку из толстого гетинакса или текстолита,
выпиленную по периметру его корпуса.
Особой осторожности требуют установка и монтаж БИС на
плате. Дело в том, что ее основой служат полевые транзисторы,
которые могут выйти из строя при воздействии на ее выводы
электрического заряда напряжением более 30 В. А ведь даже
в обычных условиях на одежде и теле человека накапливается
электрический заряд, в несколько раз превышающий это предельно
допустимое напряжение. Поэтому при монтаже БИС необходимо
соблюдать правила, о которых мы говорили выше, применительно
к микросхемам серии К176 (см. с. 73).
В наборе «Старт 7176» БИС КР145ИК1901 завернута в метал-
лическую фольгу, обеспечивающую замыкание между всеми выво-
дами и защиту их от воздействия электростатических зарядов.
В развернутом виде ее надо брать за корпус, не касаясь выво-
дов. Чтобы не перегреть БИС при лужении и пайке, время каса-
ния паяльником каждого ее вывода не должно превышать 3 с.
Выводы индикатора припаивают непосредственно к соответ-
137
К Т1
130
К5В8
К SB7
К $B<f,
SB5
Рис. 101. Печатная плата и монтаж деталей на ней
Во

качество паек и отсут-
Плата
HG1
Проволочный
держатель^»
Рис. 102. Вид на мон
тажную плату сбоку,
контоольным часам vc
по
ствующим им контактным площадкам платы, после чего верхнюю
часть корпуса индикатора фиксируют к плате- двумя согнутыми
буквой Г отрезками монтажного провода длиной 20... 25 мм, как
показано на рис. 102.
После окончания (сборки часов необходимо внимательно про-
верить монтаж по принципиальной схе&
ствие случайных перемычек припоя
между печатными проводниками платы.
Только после этого можно подключить
к плате соединительные проводники се-
тевого трансформатора и приступить к
испытанию часов.
При подключении трансформатора Т1
часов к сети на индикаторе должно
высветиться показание «00 00», что ука-
жет на исправную работу блока пита-
ния. Затем надо кратковременно на-
жать на кнопку SB1 или SB2. Теперь
на индикаторе должны в такт секунд-
ным импульсам включаться раздели-
тельные точки К и Л, значит, часы за-
работали — начался счет времени. Пос-
ле этого можно нажать на кнопку
SB1, чтобы проследить за показанием
минут от 00 до 50, затем на кнопку
SB2, чтобы проследить за показаниями
минут от 00 до 59. Этими же кнопками
танавливают текущее время, которое кнопкой SB3 корректируют
по радиосигналам точного времени.
Если на индикаторе светят случайные цифры —это признак
значительного разброса параметров стабилитронов VD3—VD5.
Устраняют эту ненормальность в работе часов подборкой резистора
R8, в пределах 910 Ом... 1,1 кОм.
Если знаки на индикаторе светят с малой яркостью, мига-
ют и даже гаснут, это указывает на то, что оксидный конденсатор
С9 выпрямителя имеет значительный ток утечки. Устраняют это
явление тренировкой конденсатора непрерывной работой часов не
менее суток, а, если не помогает, то и заменой конденсатора.
Точность хода часов регулируют подстроечным конденсатором
С5 после каждой корректировки текущего времени по радиосиг-
налам точного времени. При отставании показаний часов емкость
этого конденсатора уменьшают, а при опережении, наоборот, уве-
личивают. Если, однако, точность хода не устанавливается, то
постоянный конденсатор С4 удаляют и регулировку периодически
продолжают подстроечным конденсатором С5.
В таком виде часы можно подвесить над рабочим столом их
конструктора и заняться подбором деталей для сигнального устрой-
ства, продумыванием их будущей конструкции. Целесообразно,
считаем, сигнальное устройство будильника и сетевой трансформа-'
тор блока питания смонтировать на одной общей плате и разме-
стить ее в корпусе сзади основной платы. Дополнительные микро-
переключатели SB4—SB8, пользуясь которыми часы переводят в
режим секундомера, таймера, устанавливают время срабатыва^-
ния будильника, можно разместить на верхней или на одной
139
из боковых стенок корпуса. Сам же корпус, подобный, например,
корпусу часов «Электроника 6.15», может быть фанерным или скле-
енным из пластин листового оргалита. Уверены: вам, уже теперь
не начинающим радиолюбителям-конструкторам устройств цифровой
техники, решение подобных практических задач — дело вполне по-
сильное.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Интегральные микросхемы: Справочник / Под ред. Б. В. Та-
рабрина.— М.: Радио и связь, 1983.
2.	Бирюков С. А. Цифровые устройства на интегральных микро-
схемах.— 2-е изд., перераб. и доп.— Радио и связь, 1987.
3.	Бирюков С. А. Цифровые устройства на МОП-интегральных
микросхемах.— М.: Радио и связь, 1990.
4.	Мальцева Л. А., Фромберг Э. М., Ямпольский В. С. Основы
цифровой техники.— М.: Радио и связь, 1986.
5.	Пономарев Л. А., Евсеев А. Н. Конструкции юных радиолю-
бителей.— 2-е изд., перераб. и доп.— Радио и связь, 1989.
ПРИЛОЖЕНИЯ К ЖУРНАЛУ «РАДИО»
Малое предприятие «Символ-P» совместно с редакцией журна-
ла «Радио» приступили к выпуску брошюр и книг в помощь радио-
любителям и специалистам.
В ближайших планах следующие издания:
ИВАНОВ Б. С. Две брошюры, объединенные общим названием, —
«Осциллограф — ваш помощник».
Первая брошюра — «Как работать с осциллографом».
Объем 6 а. л., цена 3 р. 40 к.
Это —рассказ о приемах работы с осциллографом в различных
случаях радиотехнической практики. Осциллограф — весьма универ-
сальный прибор. Возможность с его помощью визуально наблюдать
процессы в электрических цепях позволяет существенно ускорить
налаживание различных радиотехнических устройств и поиск не-
исправностей.
Вторая брошюра — «Приставки к осциллографу».
Объем 6 а. л., цена 3 р. 40 к.
Описание достаточно простых дополнительных устройств, при-
менение которых значительно расширяет возможности использования
осциллографа. Описываемые приставки вполне доступны для само-
стоятельного изготовления.
БОРИСОВ В. Г., ПАРТИН А. С. Практикум радиолюбителя
по цифровой технике.
Объем 9 а. л., цена 4 р. 20 к.
Цифровая техника — это не завтрашний, а уже сегодняшний
день радиоэлектроники, в том числе бытовой. Предлагаемая кни-
га оригинальна по форме подачи материала, она позволяет радио-
любителям овладеть основами знаний в области цифровой техники и
самостоятельно изготовить ряд цифровых устройств.
СПРАВОЧНАЯ БИБЛИОТЕКА ЖУРНАЛА «РАДИО»
БИРЮКОВ С. А. Применение интегральных микросхем
ТТЛ-серий.
Объем 8 а. л., цена 5 р. 10 к.
В книге рассказывается о функционировании и применении
большинства выпускаемых микрохем ТТЛ серий К155, К555, КР1533,
КР531. Приведены данные по выходным и входным токам, потреб-
ляемой мощности, быстродействию. Рассматриваются схемы соеди-
нения этих активных радиокомпонентов для увеличения разрядности
приводятся фрагменты схем цифровых устройств с использованием
микросхем ТТЛ-серий.
141
БЕЛЬКОВ А. К., ЗИНЬКОВСКИИ А. И., ПЕРЕЛЬМАН В. Л.
Новые полевые и биполярные транзисторы.
Объем 6 а. л., цена 3 р. 40 к.
Приводятся основные параметры новых полевых и биполярных
транзисторов, не вошедших в справочники 1989 г. и последующих
лет издания. Даются габаритные чертежи и указания выводов, ус-
ловные графические обозначения, рекомендации по применению
вместо зарубежных аналогов.
МСТИСЛАВСКИЙ А. Л., ФРОЛОВ В. В. Путеводитель по жур-
налу «Радио» 1986—1990 гг.
Объем 10 а. л., цена 5 р. 10 к.
Путеводитель представляет собой библиографический указатель,
в котором журнальные публикации сгруппированы по тематике и
снабжены краткими аннотациями, дающими представление об их со-
держании. Путеводитель окажет незаменимую помощь в поисках
нужных материалов среди сотен журнальных статей и заметок.
Предыдущее подобное издание охватывало 1980—1985 гг.
Выпуски Приложения к журналу «Радио» будут распространять-
ся через книготорговую сеть.
Принимаются также предварительные заказы на выпуски При-
ложений, которые будут выполняться (наложенным платежом) по
мере выхода изданий.
Заказы следует направлять по адресу: 123458, Москва, аб. ящ.
453 МП «Инфор» или 103045, Москва, Селиверстов пер., 10, журнал
«Радио» с пометкой «Приложение».
Название заказываемой книги или брошюры, обратный адрес
заказчика с указанием фамилии, имени и отчества (полностью)
просьба писать на обратной стороне открытки печатными буквами.
На каждое издание должна быть выслана отдельная открытка.
К ЧИТАТЕЛЯМ
Откликаясь на многочисленные пожелания радиолюбителей ре-
дакция журнала «Радио» совместно с малым предприятием «Сим-
вол-Р», изыскав организационные и материальные возможности,
приступила к изданию Приложения к журналу.
Тематика брошюр и книг Приложения будет весьма разнообраз-
ной. В формировании тематического плана Приложений редакция
будет учитывать и ваши предложения. Это поможет в подготовке и
выпуске наиболее полезных для вас изданий.
В ваших руках один из первых выпусков Приложения к жур-
налу «Радио». Надеемся эти издания станут настольными книгами
радиолюбителей-конструкторов и радиоспециалистов.
В ближайших планах издателей — выпуск пособий для техничес-
кого творчества, подготовленных популярными среди радиолюбите-
лей авторами. Среди них книги Б. Иванова — «Осциллограф—ваш
помощник» в двух выпусках, один из которых посвящен устройству
осциллографа и работе с ним, а во втором — описываются пристав-
ки к этому универсальному прибору, значительно расширяющие его
возможности; В. Борисова и А. Партина — «Практикум радиолюби-
теля по цифровой технике»; несколько брошюр В. Борисова из серии
«Юному радиолюбителю-конструктору» и другие.
Приложения к журналу «Радио» — не подписное издание. Они
будут распространяться через книготорговую сеть. О выходе каждой
из книг и брошюр вы узнаете из рекламы в журнале «Радио».
Дорогие читатели! Не удивляйтесь, если книги и брошюры
Приложений окажутся дороже самого журнала. Они издаются на
основе коммерческих и договорных цен на бумагу, типографские ра-
боты и услуги по распространению.
Редакция журнала «Радио»
и МП «Символ-Р»
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие..............................................
Цифровая интегральная микросхема.........................
Логические элементы и их электрические аналоги
Практическое знакомство с цифровой микросхемой
Автоколебательный мультивибратор........................
Одновибратор ............................................
Устройства на логических элементах.......................
Простой частотомер.......................................
Блок питания с генераторами импульсов....................
Триггеры...............................................
RS-триггер...............................................
Игровой автомат на RS-триггерах..........................
D-триггер.............................................	.
JK-триггер...............................................
Триггеры в ключевых и счетных устройствах .
«Красный или зеленый?»...................................
Модель светофора ........................................
Автомат для формирования световых эффектов .	.	.	.
«Дисплей»................................................
Автоматический телеграфный ключ..........................
Счетчики импульсов и делители частоты....................
О двоичной системе и кодах ..............................
Реле времени ............................................
Микросхемы серии К176....................................
Знакосинтезирующие индикаторы и блоки цифровой индика-
ции ....................................................
Цифровые индикаторы и дешифраторы в простых конструк-
циях ...	.................................
Цифровой частотомер......................................
На микросхемах серии К155	...........................
На микросхемах серии К176 .  ............................
Динамическая индикация ..................................
Электронные часы	....................
На микросхемах серии К155................................
«Электроника 6.15»	.	.	...........................
Часы-будильник из набора «Старт 7176»	.................
Литература...............................................
стр.
3
4
5
28
34
38
39
41
43
46
48
50
51
52
54
55
61
64
68
72
81
89
96
97
113
120
123
124
129
134
140