На микросхемах серии K155ЛA3 можно собирать низкочастотные и высокочастотные генераторы небольших размеров, которые могут быть полезны при проверке, ремонте и налаживании различной радиоэлектронной аппаратуры. Рассмотрим принцип действия ВЧ генератора, собранного на трех инверторах (1).
Структурная схема
Конденсатор С1 обеспечивает положительную обратную связь между выходом второго и входом первого инвертора необходимую для возбуждения генератора.
Резистор R1 обеспечивает необходимое смещение по постоянному току, а также позволяет осуществлять небольшую отрицательную обратную связь на частоте генератора.
В результате преобладания положительной обратной связи над отрицательной на выходе генератора получается напряжение прямоугольной формы.
Изменение частоты генератора в широких пределах производится подбором емкости СІ и сопротивления резистора R1. Генерируемая частота равна fген = 1/(С1 * R1). С понижением питания эта частота уменьшается. По аналогичной схеме собирается и НЧ генератор подбором соответствующим образом С1 и R1.
Рис. 1. Структурная схема генератора на логической микросхеме.
Схема универсального генератора
Исходя из вышеизложенного, на рис. 2 представлена принципиальная схема универсального генератора, собранная на двух микросхемах типа K155ЛA3. Генератор позволяет получить три диапазона частот: 120...500 кГц (длинные волны), 400...1600 кГц (средние волны), 2,5...10 МГц (короткие волны) и фиксированную частоту 1000 Гц.
На микросхеме DD2 собран генератор низкой частоты, частота генерации которого составляет примерно 1000 Гц. В качестве буферного каскада между генератором и внешней нагрузкой используется инвертор DD2.4.
Низкочастотный генератор включается выключателем SA2, о чем свидетельствует красное свечение светодиода VD1. Плавное изменение выходного сигнала генератора НЧ производится переменным резистором R10. Частота генерируемых колебаний устанавливается грубо подбором емкости конденсатора С4, а точно — подбором сопротивления резистора R3.
Рис. 2. Принципиальная схема генератора на микросхемах К155ЛА3.
Детали
Генератор ВЧ собран на элементах DD1.1...DD1.3. В зависимости от подключаемых конденсаторов С1...СЗ генератор выдает колебания соответствующие КВ, СВ или ДВ.
Переменным резистором R2 производится плавное изменение частоты высокочастотных колебаний в любом поддиапазоне выбранных частот. На входы инвертора 12 и 13 элемента DD1.4 подаются колебания ВЧ и НЧ. В результате чего на выходе 11 элемента DD1.4 получаются модулированные высокочастотные колебания.
Плавное регулирование уровня промодулированных высокочастотных колебаний производится переменным резистором R6. С помощью делителя R7...R9 выходной сигнал можно изменить скачкообразно в 10 раз и 100 раз. Питается генератор от стабилизированного источника напряжением 5 В, при подключении которого загорается светодиод VD2 зеленого свечения.
В универсальном генераторе используются постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, переменные — СП-1. Конденсаторы С1...СЗ — КСО, С4 и С6 — К53-1, С5 — МБМ. Вместо указанной серии микросхем на схеме можно использовать микросхемы серии К133. Все детали генератора монтируют на печатной плате. Конструктивно генератор выполняется исходя из вкусов радиолюбителя.
Настройка
Настройку генератора при отсутствии ГСС производят по радиовещательному радиоприемнику, имеющему диапазоны волн: КВ, СВ и ДВ. С этой целью устанавливают приемник на обзорный КВ диапазон.
Установив переключатель SA1 генератора в положение КВ, подают на антенный вход приемника сигнал. Вращая ручку настройки приемника пытаются найти сигнал генератора.
На шкале приемника будет прослушиваться несколько сигналов, выбирают наиболее громкий. Это будет первая гармоника. Подбирая конденсатор С1, добиваются приема сигнала генератора на волне 30 м, что соответствует частоте 10 МГц.
Затем устанавливают переключатель SA1 генератора в положение СВ, а приемник переключают на средневолновый диапазон. Подбирая конденсатор С2, добиваются прослушивания сигнала генератора на метке шкалы приемника соответствующей волне 180 м.
Аналогично производят настройку генератора в диапазоне ДВ. Изменяют емкость конденсатора СЗ таким образом, чтобы сигнал генератора прослушивался на конце средневолнового диапазона приемника, отметка 600 м.
Аналогичным способом производится градуировка шкалы переменного резистора R2. Для градуировки генератора, а также его проверки, должны быть включены оба выключатели SA2 и SA3.
Литература: В.М. Пестриков. - Энциклопедия радиолюбителя.
У каждого радиолюбителя где-то «завалялась» микросхема к155ла3. Но зачастую они не могут найти им серьезного применения, так как во многих книгах и журналах присутствуют только схемы мигалок, игрушек и др. с этой деталью. В этой статье будут рассмотрены схемы с применением микросхемы к155ла3.Для начала рассмотрим характеристики радиодетали.
1. Самое главное - это питание. Оно подается на 7(-) и 14(+) ножки и состовляет 4.5 - 5 В. Более 5.5В подавать на микросхему не следует(начинает перегреваться и сгорает).
2. Далее надо определить назначение детали. Она состоит из 4 элементов по 2и-не(два входа). То есть, если подавать на один вход 1, а на другой - 0, то на выходе будет 1.
3. Рассмотрим цоколевку микросхемы:
Для упрощения схемы на ней изображают раздельные элементы детали:
4. Рассмотрим расположение ножек относительно ключа:
Паять микросхему надо очень аккуратно, не нагревая ее(можно спалить).
Вот схемы с применением микросхемы к155ла3:
1. Стабилизатор напряжения(можно использовать как зарядку телефона от прикуривателя автомобиля).Вот схема:
На вход можно подавать до 23Вольт. Вместо транзистора П213 можно поставить КТ814, но тогда придется ставить радиатор, так как при большой нагрузке может перегреваться.
Печатная плата:
Еще один вариант стабилизатора напряжения(мощный):
2. Индикатор заряда автомобильного аккумулятора.
Вот схема:
3. Испытатель любых транзисторов.
Вот схема:
Вместо диодов Д9 можно поставить д18, д10.
Кнопки SA1 и SA2 есть переключатели для проверки прямых и обратных транзисторов.
4. Два варианта отпугивателя грызунов.
Вот первая схема:
С1 – 2200 мкФ, С2 – 4,7 мкФ, С3 – 47 - 100 мкФ, R1-R2 – 430 Ом, R3 – 1 ком, V1 – КТ315, V2 - КТ361. Также можно поставить транзисторы серии МП. Динамическая головка - 8...10 ом. Питание 5В.
Второй вариант:
С1 – 2200 мкФ, С2 – 4,7 мкФ, С3 – 47 - 200 мкФ, R1-R2 – 430 Ом, R3 – 1 ком, R4 - 4,7 ком, R5 – 220 Ом, V1 – КТ361 (МП 26, МП 42, кт 203 и т.п.), V2 – ГТ404 (КТ815, КТ817), V3 – ГТ402 (КТ814, КТ816, П213). Динамическая головка 8...10 ом.
Питание 5В.
Знакомимся с цифровой микросхемой
Во второй части статьи было рассказано об условных графических обозначениях логических элементов и о функциях выполняемых этими элементами.
Для объяснения принципа работы были приведены контактные схемы выполняющие логические функции И, ИЛИ, НЕ и И-НЕ. Теперь можно приступить к практическому знакомству с микросхемами серии К155.
Внешний вид и конструктивное исполнение
Базовым элементом 155-й серии считается микросхема К155ЛА3. Она представляет собой пластмассовый корпус с 14-ю выводами, на верхней стороне которого нанесена маркировка и ключ, обозначающий первый вывод микросхемы.
Ключ представляет собой небольшую круглую метку. Если смотреть на микросхему сверху (со стороны корпуса), то отсчет выводов следует вести против часовой стрелки, а если снизу, то по часовой стрелке.
Чертеж корпуса микросхемы показан на рисунке 1. Такой корпус называется DIP-14, что в переводе с английского означает пластмассовый корпус с двухрядным расположением выводов. Многие микросхемы имеют большее число выводов и поэтому корпуса могут быть DIP-16, DIP-20, DIP-24 и даже DIP-40.
Рисунок 1. Корпус DIP-14.
Что содержится в этом корпусе
В корпусе DIP-14 микросхемы К155ЛА3 содержится 4 независимых друг от друга элемента 2И-НЕ. Единственное, что их объединяет это лишь общие выводы питания: 14-й вывод микросхемы это + источника питания, а вывод 7 - отрицательный полюс источника.
Чтобы не загромождать схемы лишними элементами, линии питания, как правило, не показываются. Не делается это еще и потому, что каждый из четырех элементов 2И-НЕ может находиться в разных местах схемы. Обычно на схемах просто пишут: «+5В подвести к выводам 14 DD1, DD2, DD3…DDN. -5В подвести к выводам 07 DD1, DD2, DD3…DDN.». отдельно расположенные элементы обозначаются как DD1.1, DD1.2, DD1.3, DD1.4. На рисунке 2 показано, что микросхема К155ЛА3 состоит из четырех элементов 2И-НЕ. Как уже говорилось во второй части статьи слева расположены входные выводы, справа - выходы.
Зарубежным аналогом К155ЛА3 является микросхема SN7400 и ее смело можно использовать для всех описанных ниже экспериментов. Если сказать точнее, то вся серия микросхем К155 является аналогом зарубежной серии SN74, поэтому продавцы на радиорынках предлагают именно ее.
Рисунок 2. Цоколевка микросхемы К155ЛА3.
Для проведения опытов с микросхемой понадобится на напряжение 5В. Проще всего такой источник сделать, применив микросхему стабилизатора К142ЕН5А или ее импортный вариант, который называется 7805. При этом вовсе необязательно мотать трансформатор, паять мостик, ставить конденсаторы. Ведь всегда найдется какой-нибудь китайский сетевой адаптер с напряжением 12В, к которому достаточно подсоединить 7805, как показано на рисунке 3.
Рисунок 3. Простой источник питания для опытов.
Для проведения опытов с микросхемой понадобится сделать небольших размеров макетную плату. Она представляет собой кусок гетинакса, стеклотекстолита или другого похожего изоляционного материала размерами 100*70 мм. Подойдет для подобных целей даже простая фанера или плотный картон.
Вдоль длинных сторон платы следует укрепить облуженные проводники, толщиной около 1,5 мм, через которые к микросхемам будет подаваться питание (шины питания). Между проводниками по всей площади макетной платы следует просверлить отверстия диаметром не более 1 мм.
При проведении опытов в них будет можно вставлять отрезки луженого провода, к которым будут припаиваться конденсаторы, резисторы и прочие радиодетали. По углам платы следует сделать невысокие ножки, это даст возможность размещать провода снизу. Конструкция макетной платы показана на рисунке 4.
Рисунок 4. Макетная плата.
После того, как макетная плата будет готова, можно приступать к опытам. Для этого на ней следует установить хотя бы одну микросхему К155ЛА3: выводы 14 и 7 припаять к шинам питания, а остальные выводы согнуть так, чтобы они прилегали к плате.
Прежде, чем начинать опыты следует проверить надежность пайки, правильность подключения питающего напряжения (подключение напряжения питания в обратной полярности может вывести микросхему из строя), а также проверить, нет ли замыкания между соседними выводами. После этой проверки можно включать питание и приступать к опытам.
Для проведения измерений лучше всего подойдет , входное сопротивление которого не менее 10Ком/В. Такому требованию вполне удовлетворяет любой тестер, даже дешевый китайский.
Почему лучше стрелочный? Потому, что, наблюдая за колебаниями стрелки, можно заметить импульсы напряжения, конечно достаточно низкой частоты. Цифровой мультиметр такой способностью не обладает. Все измерения должны проводиться относительно «минуса» источника питания.
После того, как питание включено, померяйте напряжение на всех выводах микросхемы: на входных выводах 1 и 2, 4 и 5, 9 и 10, 12 и 13 напряжение должно быть 1,4В. А на выходных выводах 3, 6, 8, 11 около 0,3В. Если все напряжения находятся в указанных пределах, то микросхема исправна.
Рисунок 5. Простые опыты с логическим элементом.
Проверку работы логического элемента 2И-НЕ можно начать, например, с первого элемента. Его входные выводы 1 и 2, а выход 3. Для того, чтобы подать на вход сигнал логического нуля достаточно этот вход просто подсоединить к минусовому (общему) проводу источника питания. Если же на вход требуется подать логическую единицу, то этот вход следует подключить к шине +5В, но не напрямую, а через ограничительный резистор сопротивлением 1…1,5КОм.
Предположим, что мы соединили вход 2 с общим проводом,- тем самым, подав на него логический нуль, а на вход 1 подали логическую единицу, как только что было указано через ограничительный резистор R1. Это соединение показано на рисунке 5а. Если при таком подключении измерить напряжение на выходе элемента, то вольтметр покажет 3,5…4,5В, что соответствует логической единице. Логическую же единицу даст измерение напряжения на выводе 1.
Это полностью совпадает с тем, что было показано во второй части статьи на примере релейно - контактной схемы 2И-НЕ. По результатам проведенных измерений можно сделать следующий вывод: когда на одном из входов элемента 2И-НЕ высокий уровень, а на другом низкий, на выходе обязательно присутствует высокий уровень.
Далее проделаем следующий опыт - подадим единицу на оба входа сразу, как указано на рисунке 5б, но один из входов, например 2, соединим с общим проводом с помощью проволочной перемычки. (Для подобных целей лучше всего использовать обычную швейную иголку, припаянную на гибкий проводок). Если сейчас померить напряжение на выходе элемента, то, как и в предыдущем случае, там будет логическая единица.
Не прерывая измерения, уберем проволочную перемычку, - вольтметр покажет высокий уровень на выходе элемента. Это полностью соответствует логике работы элемента 2И-НЕ, в чем можно убедиться, обратившись к контактной схеме во второй части статьи, а также посмотрев в таблицу истинности, показанную там же.
Если теперь этой перемычкой замыкать периодически на общий провод любой из входов, имитируя подачу низкого и высокого уровня, то с помощью вольтметра на выходе можно обнаружить импульсы напряжения - стрелка будет колебаться в такт касаниям перемычкой входа микросхемы.
Из проведенных опытов можно сделать следующие выводы: напряжение низкого уровня на выходе появится лишь в том случае, когда на обоих входах присутствует высокий уровень, то есть по входам выполняется условие 2И. Если же хоть на одном из входов присутствует логический нуль, на выходе имеется логическая единица, можно повторить, что логика работы микросхемы полностью соответствует логике работы контактной схемы 2И-НЕ, рассмотренной во .
Вот тут уместно проделать еще один опыт. Смысл его в том, чтобы отключить все входные выводы, просто оставить их в «воздухе» и померить выходное напряжение элемента. Что там будет? Правильно, там будет напряжение логического нуля. Это говорит о том, что неподключенные входы логических элементов эквивалентны входам с поданной на них логической единицей. Об этой особенности забывать не следует, хотя неиспользуемые входы, как правило, рекомендуется куда-нибудь подключать.
На рисунке 5в показано как логический элемент 2И-НЕ можно превратить просто в инвертор. Для этого достаточно соединить вместе оба его входа. (Даже если входов будет четыре или восемь, подобное соединение вполне допустимо).
Чтобы убедиться в том, что сигнал на выходе имеет значение противоположное сигналу на входе, достаточно входы с помощью проволочной перемычки соединить с общим проводом, то есть подать на вход логический нуль. При этом вольтметр, присоединенный к выходу элемента, покажет логическую единицу. Если же перемычку разомкнуть, то на выходе появится напряжение низкого уровня, что как раз противоположно входному.
Этот опыт говорит о том, что работа инвертора полностью эквивалентна работе контактной схемы НЕ, рассмотренной во второй части статьи. Таковы в целом чудесные свойства микросхемы 2И-НЕ. Чтобы ответить на вопрос, как же все это происходит, следует рассмотреть электрическую схему элемента 2И-НЕ.
Внутреннее устройство элемента 2И-НЕ
До сих пор мы рассматривали логический элемент на уровне его графического обозначения, принимая его, как говорят в математике за «черный ящик»: не вдаваясь в подробности внутреннего устройства элемента, мы исследовали его реакцию на входные сигналы. Теперь настало время изучить внутреннее устройство нашего логического элемента, которое показано на рисунке 6.
Рисунок 6. Электрическая схема логического элемента 2И-НЕ.
Схема содержит четыре транзистора структуры n-p-n, три диода и пять резисторов. Между транзисторами существует непосредственная связь (без разделительных конденсаторов), что позволяет им работать с постоянными напряжениями. Выходная нагрузка микросхемы условно показана в виде резистора Rн. На самом деле это чаще всего вход или несколько входов таких же цифровых микросхем.
Первый транзистор многоэмиттерный. Именно он выполняет входную логическую операцию 2И, а следующие за ним транзисторы выполняют усиление и инвертирование сигнала. Микросхемы, выполненные по подобной схеме, называются транзисторно-транзисторной логикой, сокращенно ТТЛ.
В этой аббревиатуре отражен тот факт, что входные логические операции и последующее усиление и инвертирование выполняются транзисторными элементами схемы. Кроме ТТЛ существует еще диодно-транзисторная логика (ДТЛ), входные логические каскады которой выполнены на диодах, расположенных, конечно внутри микросхемы.
Рисунок 7.
На входах логического элемента 2И-НЕ между эмиттерами входного транзистора и общим проводом установлены диоды VD1 и VD2. Их назначение защитить вход от напряжения отрицательной полярности, которое может возникнуть в результате самоиндукции элементов монтажа при работе схемы на высоких частотах, либо просто подано по ошибке от внешних источников.
Входной транзистор VT1 включен по схеме с общей базой, а его нагрузкой служит транзистор VT2, который имеет две нагрузки. В эмиттере это резистор R3, а в коллекторе R2. Таким образом, получается фазоинвертор для выходного каскада на транзисторах VT3 и VT4, что заставляет работать их в противофазе: когда закрыт VT3, открыт VT4 и наоборот.
Предположим, что на оба входа элемента 2И-НЕ подан низкий уровень. Для этого достаточно просто соединить эти входы с общим проводом. В этом случае транзистор VT1 будет открыт, что повлечет за собой закрытие транзисторов VT2 и VT4. Транзистор же VT3 окажется в открытом состоянии и через него и диод VD3 ток течет в нагрузку - на выходе элемента состояние высокого уровня (логическая единица).
В том случае, если на оба входа подать логическую единицу транзистор VT1 закроется, что приведет к открытию транзисторов VT2 и VT4. За счет их открытия транзистор VT3 закроется и ток через нагрузку прекратится. На выходе элемента устанавливается нулевое состояние или напряжение низкого уровня.
Напряжение низкого уровня обусловлено падением напряжения на переходе коллектор - эмиттер открытого транзистора VT4 и согласно техническим условиям не превышает 0,4В.
Напряжение высокого уровня на выходе элемента меньше, чем напряжение питания на величину падения напряжения на открытом транзисторе VT3 и диоде VD3 в том случае, когда транзистор VT4 закрыт. Напряжение высокого уровня на выходе элемента зависит от нагрузки, но не должно быть менее 2,4В.
Если на входы элемента, соединенные вместе, подать очень медленно изменяющееся напряжение, меняющееся от 0…5в, то можно проследить что переход элемента из высокого уровня в низкий происходит скачкообразно. Этот переход выполняется в тот момент, когда напряжение на входах достигает уровня примерно 1,2В. Такое напряжение для 155 - й серии микросхем называется пороговым.
Борис Алалдышкин
Продолжение статьи:
Электронная книга -
Микросхема К155ЛА3 является, по сути, базовым элементом 155-ой серии интегральных микросхем. Внешне по исполнению она выполнена в 14 выводном DIP корпусе, на внешней стороне которого выполнена маркировка и ключ, позволяющий определить начало нумерации выводов (при виде сверху — от точки и против часовой стрелки).
В функциональной структуре микросхемы К155ЛА3 имеется 4 самостоятельных логических элементов . Одно лишь их объединяет, а это линии питания (общий вывод — 7, вывод 14 – положительный полюс питания) Как правило, контакты питания микросхем не изображаются на принципиальных схемах.
Каждый отдельный 2И-НЕ элемент микросхемы К155ЛА3 на схеме обозначают DD1.1, DD1.2, DD1.3, DD1.4. По правую сторону элементов находятся выходы, по левую сторону входы. Аналогом отечественной микросхемы К155ЛА3 является зарубежная микросхема SN7400, а все серия К155 аналогична зарубежной SN74.
Таблица истинности микросхемы К155ЛА3
Опыты с микросхемой К155ЛА3
На макетную плату установите микросхему К155ЛА3 к выводам подсоедините питание (7 вывод минус, 14 вывод плюс 5 вольт). Для выполнения замеров лучше применить стрелочный вольтметр, имеющий сопротивление более 10 кОм на вольт. Спросите, почему нужно использовать стрелочный? Потому, что, по движению стрелки, можно определить наличие низкочастотных импульсов.
После подачи напряжения, измерьте напряжение на всех ножках К155ЛА3. При исправной микросхеме напряжение на выходных ножках (3, 6, 8 и 11) должно быть около 0,3 вольт, а на выводах (1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, и 13) в районе 1,4 В.
Для исследования функционирования логического элемента 2И-НЕ микросхемы К155ЛА3 возьмем первый элемент. Как было сказано выше, его входом служат выводы 1 и 2, а выходом является 3. Сигналом логической 1 будет служить плюс источника питания через токоограничивающий резистор 1,5 кОм, а логическим 0 будем брать с минуса питания.
Опыт первый (рис.1): Подадим на ножку 2 логический 0 (соединим ее с минусом питания), а на ножку 1 логическую единицу (плюс питания через резистор 1,5 кОм). Замерим напряжение на выходе 3, оно должно быть около 3,5 В (напряжение лог. 1)
Вывод первый
: Если на одном из входов лог.0, а на другом лог.1, то на выходе К155ЛА3 обязательно будет лог.1
Опыт второй (рис.2): Теперь подадим лог.1 на оба входа 1 и 2 и дополнительно к одному из входов (пусть будет 2) подключим перемычку, второй конец которой будет соединен с минусом питания. Подадим питание на схему и замерим напряжение на выходе.
Оно должно быть равно лог.1. Теперь уберем перемычку, и стрелка вольтметра укажет напряжение не более 0,4 вольта, что соответствует уровню лог. 0. Устанавливая и убирая перемычку можно наблюдать как «прыгает» стрелка вольтметра указывая на изменения сигнала на выходе микросхемы К155ЛА3.
Вывод второй: Сигнал лог. 0 на выходе элемента 2И-НЕ будет только в том случае, если на обоих его входах будет уровень лог.1
Следует отметить, что неподключенные входы элемента 2И-НЕ («висят в воздухе»), приводит к появлению низкого логического уровня на входе К155ЛА3.
Опыт третий (рис.3): Если соединить оба входа 1 и 2, то из элемента 2И-НЕ получится логический элемент НЕ (инвертор). Подавая на вход лог.0 на выходе будет лог.1 и наоборот.
Главная особенность этой схемы радиожука так это то что в ней в качестве генератора несущей частоты применена цифровая микросхема К155ЛА3 .
Схема состоит из простого микрофонного усилителя на транзисторе КТ135 (можно в принципе любой импортный с похожими параметрами. Да, кстати, у нас на сайте программа справочник имеется по транзисторам! Причем совершенно бесплатная! Если кому интересно, то подробности ), далее идет модулятор-генератор собранный по схеме логического мультивибратора , ну, и сама антенна- кусок провода скрученный в спираль для компактности.
Интересная особенность данной схемы: в модуляторе (мультивибраторе на логической микросхеме) отсутствует частотозадающий конденсатор. Вся особенность в том что элементы микросхемы имеют свою собственную задержку срабатывания которая и является частотозадающей. При введении конденсатора мы потеряем максимальную частоту генерации (а при напряжении питания 5V она будет порядка 100 мГц).
Однако здесь есть интересный минус: по мере разряда батареи частота модулятора будет снижаться: расплата, так сказать, за простоту.
Но зато есть и существенный "плюс"- в схеме нет ни одной катушки!
Дальность работы передатчика может быть по-разному, но по отзывам до 50 метров он работает стабильно.
Рабочая частота в районе 88...100 мГц, так что подойдет любое радиоприемное устройство работающее в FM диапазоне- китайский радиоприемник, автомагнитола, мобильный телефон и даже китайский радиосканер.
Напоследок: рассуждая логически, для компактности вместо микросхемы К155ЛА3 можно было-бы установить микросхему К133ЛА3 в SMD корпусе, но какой будет результат сказать сложно пока не попробуешь... Так что если есть желающие по-экспериментировать- можете сообщить об этом у нас на ФОРУМЕ , будет интересно узнать что из этого вышло...