Справочное пособие - микросхемы и их применение (1086445), страница 39
Текст из файла (страница 39)
УЗЛЫ ИНДИКАЦИИДля визуального определения состояния логических устройств, снятия цифровой информации со счетчикови многих других целей широко используют световую индикацию. Согласование между выходамимикроэлектронных устройств и элементами индикации по уровням сигналов и кодам осуществляют с широкимиспользованием цифровых микросхем.
В качестве индикаторов в микроэлектронной аппаратуре применяют:миниатюрные лампы накаливания и накальные знакосинтезирующие индикаторы; газоразрядные индикаторныелампы; вакуумные люминесцентные индикаторы; светодиодные индикаторы; жидкокристаллическиеиндикаторы.Миниатюрные лампы накаливания, например НСМ 6,3 — 20, включаются непосредственно на выходымикросхем. Пример включения лампы накаливания на выход микросхемы приведен на рис. 7.1,а.Накальные знакосинтезирующие индикаторы (ИВ-9, 10, 13, 16, 19, 20 и др.) работают при напряжении 3 — 5В, что обусловливает удобство их согласования с микроэлектронными устройствами.
Однако для управлениясегментами (нитями накаливания) при синтезе цифр требуется специальная схема управления. При выборемикросхем для этой цели следует учитывать сравнительно большой ток потребления рассматриваемыхиндикаторов (17 — 22 мА на знак) и то, что нить накала в холодном состоянии имеет сопротивление во многораз меньше, чем в рабочем. Поэтому накальные индикаторы включают на выход микросхем через ограничительные резисторы.Рнс.
7.1. Включение ламп накаливания и макальных индикаторов на выход микросхемыК155ЛА7:а — включение лампы накаливания; б — включение одного сегмента индикатора ИВ-9Схема включения одного сегмента индикатора ИВ-9 приведена на рис. 7.1,6. При управлениисемисегментным накалышм индикатером от счетчика необходим преобразователь кодов. Пример подобногопреобразователя будет рассмотрен далее.Газоразрядные индикаторные лампы (ИН-1, 2, 4, 8, 14, 16, 17, 18 и др.) имеют повышенное напряжениепитания (до — 220 В), поэтому при работе с микросхемами они требуют специальных согласующих устройствуровня сигналов.Пример счетчика с устройством индикации на двуханодной цифровой индикаторной лампе ИН-4 приведенна рис.
7.2,а. Устройство включает двоично-десятичный счетчик на триггерах 217TKL дешифратор намикросхемах 155ЛА1 и 155ЛАЗ, устройство согласования высоковольтного цифрового индикатора с низковольтными микросхемами, выполненное на транзисторных сборках — микросхемах К166. Цифровойиндикатор питается от схемы удвоения напряжения, что исключает превышение предельно допустимыхнапряжений транзисторов (300 В) и в то же время обеспечивает нормальную работу ИН-4.В исходном состоянии один из транзисторов T1, T2 закрыт, а другой — открыт (в зависимости от состояниятриггера Tг1). Через открытый транзистор, резистор R2 и диод заряжается конденсатор С. В момент поступленияна управляющий вход отрицательного импульса открытый транзистор закрывается и к одному из двух анодовиндикатора через резистор R1 прикладывается сумма напряжения питания и напряжения, накопленного наконденсаторе.
При любой комбинации состояний триггеров Тг2 — Tг4 только на одном выходе дешифраторабудет потенциал, равный нулю, что обеспечит подачу через один из транзисторов Т3 — Т7 нулевого потенциалана два катода. Однако светиться будет только тот из них, который связан с анодом, находящимся поднапряжением (в зависимости от состояния Тг1). Таким образом, на индикаторе высвечивается цифра,соответствующая числу импульсов, записанному в счетчике. Время свечения индикатора определяется емкостью конденсатора С и при указанных на схеме параметрах элементов составляет 10 мс. Для устранениямелькания цифр частоту управляющих импульсов берут равной 50 Гц или выше. Сопротивления резисторов Riи R2 выбирают таким образом, чтобы ток через транзисторы не превышал допустимого.
Резисторы R3 устраняютподсветку неработающей группы катодов, обеспечивая совместно с конденсатором неработающего анодаснижение потенциала анода во время поступления высокого напряжения на другой анод.Счетчик может согласоваться с газоразрядным индикатором с помощью преобразователя двоичнодесятичного кода в десятичный, выполненного в виде микросхемы К155ИД1. На выходе ми-коосхемывключены транзисторы с открытыми коллекторами, имеющие рабочее напряжение более 60 В. Примеруправления газоразрядным индикатором от счетчика с использованием преобразователя К155ИД1 приведен нарис. 7.2,6.
Выходы счетчика подключаются к четырем входам преобразователя, десять его выходовнепосредственно подсоединяются к катодам лампы. Анод индикатора через ограничительный резистор 22 — 91кОм подключается к источнику постоянного или пульсирующего напряжения. Подбором этого резистораустанавливают номинальный анодный ток.Вакуумные люминесцентные знакосинтезирующие индикаторы (ИВ-3 6, 12, 17, 22 и др.) работают принапряжениях 10 — 30 В, что также требует специальных мер согласования с микроэлектроннымиустройствами.Пример управления семисегментным люминесцентным индикатором показан на рис. 7.3,а. В этой схемедиоды Д1 — Д12 представляют собой преобразователь десятичного кода в код, необходимый для формированияцифр. Другой вариант схемы управления вакуумным люминесцентным индикатором с помощью низковольтного преобразователя кодов К514ИД2 приведен на рис.
7.3,6. Уровни 0 на выходе микросхемы закрываюттранзисторы, что вызывает свечение соответствующих сегментов индикатора.Рис 7.2. Устройства управления цифровыми индикаторными лампами:а — с использованием дешифратора на микросхемах и высоковольтных транзисторов; б —с применением микросхемы К155ИД1Рис. 7.3. Устройстваиндикаторами:управлениясемисегментнымивакуумнымилюминесцентнымиа — с использованием диодного дешифратора; б — с применением микросхемы К514ИД2Светодиодные индикаторы применяют в виде отдельных диодов (АЛ 101, 102, 301, 306 и др.) исемисегментных индикаторов (АЛ 104А, 105, 113, 305 и др.). Эти индикаторы имеют низкие напряженияпитания 1,5 — 3 В.
Устройства их управления подобны соответствующим устройствам для накальныхиндикаторов. Схемы включения отдельных диодов на выходы микросхем показаны на рис. 7.4,а, б.Для управления светодиодными индикаторами может быть использована микросхема К514ИД2 (дляиндикаторов с общим анодом) и К514ИД1 (для индикаторов с общим катодом). Эти же микросхемы могутприменяться как преобразователи кодов для вакуумных накальных индикаторов.
Схема управления светодиодным индикатором приведена на рис. 7.4,в. Подбором резисторов R1 — R7 можно добиться необходимой яркостисвечения индикатора.Жидкокристаллические индикаторы (1.5ЖКИЦ18; 5.5ЖКИЛ12; 5,5ЖКИУ18 и т. п.) также имеютнизковольтное питание (3 В и более). Они характеризуются очень низким потреблением энергии ииспользуются обычно с автономными источниками питания. Поэтому для управления этими индикаторамиобычно используют микросхемы на КМДП-структурах.Более подробно сведения об устройствах индикации можно получить в [28, 31, 32].Рис. 7.4. Устройства управления светоизлучающими диодами:а.
б — с включением светодиода соответственно от высокого и низкого уроп-нейнапряжения с выхода микросхемы К.155ЛА7; в — устройство управления семисегментныминдикатором с помощью микросхемы К514-ИД2.7.3. ФОРМИРОВАТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВФормирователи предназначены для получения импульсов определенной формы и длительности.Формирователи типа триггера Шмитта, с помощью которых получают прямоугольные импульсы, могутвыполняться как на готовых микросхемах, содержащихся в некоторых сериях (см. § 4.3), так и на базеэлементов И — НЕ и ИЛИ — НЕ с использованием навесных элементов. На рис.
7.5,а приведен примерподобного устройства, преобразующего синусоидальный сигнал в прямоугольные импульсы. Положительнаяобратная связь, создающая крутые фронт и срез выходных импульсов, вводится включением резистора междувыходом второго и входом первого инвертора. Входное напряжение в этом формирователе подается черездополнительный резистор сопротивлением 470 Ом.
Диоды, подключенные ко входу первого инвертора,ограничивают значение входного напряжения.Вариант построения триггера Шмитта без дополнительных резисторов показан на рис. 7.5,6. Устройствосодержит предварительный усилитель (левые инверторы) и RS-триггер (правые инверторы). Предварительныйусилитель улучшает фронт и срез формируемого напряжения и управляет триггером, с выхода которогоснимают прямоугольные импульсы.Формирователь коротких импульсов на элементах И — НЕ приведен на рис. 7.5,0.
На входы элемента 4поданы взаимно-инверсные сигналы со входа и выхода цепи инверторов. Сигнал 0 на выходе элемента 4появляется только в том случае, когда сигнал на входе элемента 1 переходит из 0 в 1. При этом, пока пеоеключаются элементы 1 — 3, на оба входа элемента 4 будут поданы единичные сигналы. Длительностьвыходного импульса формирователя можно изменять числом последовательно включенных инверторов (ихчисло обязательно должно быть нечетным).Формирователь длинных импульсов на элементах ИЛИ — НЕ показан на рис.
7.5,г. В исходном положениисигнал на выходе элемента 2 равен 0, так как на его вход через открытый транзистор эмиттерного повторителяподается положительный потенциал. При подаче на вход элемента 1 кратковременного положительногоимпульса отрицательный скачок напряжения передается через конденсатор на эмиттерный повторитель и далеена вход элемента 2. На его выходе установится сигнал 1, который по цепи обратной связи будет удерживатьэлемент 1 в состоянии 0, даже если входной импульс закончится.
Формирователь будет в таком состоянии дотех пор, пока напряжение на конденсаторе не достигнет порога срабатывания транзистора. После этоговыходной сигнал элемента 1 станет равным 1, а сигнал элемента 2 — 0. Рассмотренная схема позволяетполучить длительность выходного импульса более 10 с.Рис 7.5. Формирователи импульсов на микросхемах:a, б — формирователи прямоугольных импульсов; в — формирователь копоткихимпульсов; г - формирователь длинных импульсов; д, е«-формирователи с запуском отмеханических переключателейДля радиолюбительской практики представляют интерес формирователи с запуском от механическихконтактов, например кнопки. Особенностью управления от механического переключателя является появление вмомент переключения дребезга контактов (многократного перехода в течение малого промежутка времени отзамкнутого состояния к разомкнутому и обратно).
Это может вызвать появление вместо необходимогоодиночного импульса пачки импульсов, приводящих к сбою в работе устройства.Простейший формирователь перепада потенциала, построенный на элементах И — НЕ показан на рис. 7.5ДНулевой потенциал, прилагаемый с помощью переключателя к одному из входов триггера, опрокидывает его.Причем при каждом срабатывают переключателя триггер реагирует только, на первое замыкание соответствующей контактной пары и последующий дребезг уже не изменяет его состояния.Для ликвидации дребезга может использоваться конденсатор, который при замыкании кнопки быстрозаряжается и при последующем дребезге контактов практически не пропускает тогс из-за большой постояннойвремени. На рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
