plik


ÿþ117 A6 O[la Bczka Zamienniki [ Informacje dotyczce zestawu EdW-A06 do  O lej Bczki UkBady 40106 i 4093 rea-  znajduj si na stronie z Ofert AVT. lizuj funkcje logiczne NOT i NAND. Od po- znanych wcze[niej ko- wiczenie 7 (Dyskotekowy) stek 4069 i 4011 ró|ni si budow obwodów wej[ciowych. Obwody BaDcuch [wietlny wej[ciowe s bardziej rozbudowane i wystpuje Rysunki 17a, 17b pokazuj schemat |esz doda bufory 4049, poBczy wiele tam zjawisko histerezy. i przebiegi czasowe sterownika BaDcucha diod LED szeregowo/równolegle Mówimy, |e s to ukBady [wietlnego. Dziki inwerterom  ze szmi- i zwikszy ich prd. z wej[ciem Schmitta tem mo|na byBo genialnie upro[ci taki Przy ni|szych napiciach zasilania (czytaj: szmita), a na ich ukBad. ukBad na pewno bdzie wytwarzaB prze- symbolu wystpuje upro- Generator z inwerterem U1A co pe- biegi jak na rysunku 17b  w dowolnej szczony rysunek symbo- wien czas pobudza BaDcuch piciu uni- chwili bdzie za[wiecona co najwy|ej lizujcy histerez. UkBady wej[ciowe  ze wibratorów, czyli przerzutników mono- jedna dioda. Przy wy|szych napiciach szmitem , jak je potocznie nazywany, s bar- stabilnych. Ka|dy pobudzony uniwibra- (ponad 9V) by mo|e zaobserwujesz dzo po|yteczne i s czsto wykorzystywane. tor wytwarza impuls o czasie zale|nym dziwne zjawisko  BaDcuch bdzie dzia- W praktyce, w zdecydowanej wikszo[ci od elementów RC. Gdy ten impuls si BaB, ale w danej chwili mog by za[wie- przypadków zamiast prostych  zwykBych skoDczy, opadajce zbocze pobudza ko- cone dwie lub nawet trzy diody. W efek- bramek z kostki 4011, znacznie cz[ciej wy- lejny uniwibrator. W ten sposób za[wie- cie przez linijk diod nie bdzie  prze- korzystujemy bramki  ze szmitem z kostki cane s kolejne diody LED. StaBe czaso- biegaB pojedynczy punkt [wietlny, tylko 4093. Tak samo zamiast inwerterów 4069, we RC poszczególnych ogniw mog by swego rodzaju fala. Mo|e nawet uznasz bardzo czsto stosujemy bardziej uniwersal- ró|ne, przez co mo|na uzyska dodatko- to za zalet. ne inwertery z ukBadu 40106. we efekty, na przykBad zwalniania. Nie gwarantuj Ci, |e takie dziwne Oprócz ukBadu 40106, w rodzinie CMOS Efekt jest wrcz rewelacyjny, na- zjawisko wystpi. Ja przygotowujc wi- jest jeszcze jedna niemal identyczna kostka prawd warto zbudowa taki ukBad! czenie sprawdziBem kilka egzemplarzy z sze[cioma  inwerterami szmita  4584. W podstawowej wersji, której realizacj kostek ró|nych producentów i uzyska- Funkcje i ukBad wyprowadzeD s takie same, widzisz na fotografii 7 elementami wy- Bem ró|ne wyniki: niektóre kostki dawa- ró|nica jest niewielka: ukBad 4584 ma o poBow konawczymi s pojedyncze diody LED, By efekt  fali ju| przy napiciu zasilania mniejsz histerez ni| 40106. Inwertery z ukBa- sterowane niezbyt du|ym prdem ogra- 6,5V, inne przy 16V pracowaBy dokBa- du 40106 s stosowane nieporównanie cz[ciej, niczonym przez rezystory R7...R12. Mo- dnie wedBug rysunku 17b. Zale|y to od ni| 4584. Tabelka pokazuje typowe warto[ci hi- sterezy przy ró|nych napiciach zasilania. ukBad typowa warto[ histerezy zasilanie 5V 10V 15V 40106 1,1V 1,7V 2,1V 4584 0,6V 0,7V 1,1V Do tej pory w ogóle nie zajmowali[my si cyfrowymi ukBadami, wywodzcymi si z ro- dziny TTL 74xx. Tym razem zrobi wyjtek. UkBad 74HC14 ma funkcje i ukBad wyprowa- dzeD identyczny, jak kostka 40106. Ró|nice dotycz zakresu napi zasilania i wydajno- [ci prdowej. Kostka 40106 mo|e by zasila- na napiciem 3...18V, a 74HC14 napiciem 2...6V. Przy tak niskim napiciu zasilania ukBad 74HC14 ma kilkakrotnie wiksz wy- dajno[ prdow wyj[ ni| ukBad 40106. Rys. 17 dzina jak najbardziej [cisBa, wszystko dziaBa tu wszystko - wcale nie s to zwyczajne diody i rezy- Dziwne zjawiska wedBug niezmiennych praw i wszystko da si opi- story. UkBad scalony to nie zBo|enie  zwykBych sa matematycznie. Problem w tym, |e w codzien- tranzystorów, diod i rezystorów - to skomplikowa- W wiczeniu 7 mo|esz natkn si na dziwne zjawi- nej praktyce upraszczamy co tylko mo|na i zapo- ny twór, produkowany na powierzchni pBytki krze- sko, którego na pozór nie sposób wytBumaczy - nie minamy (albo nic nie wiemy) o szczegóBach budo- mowej przez selektywne nakBadanie, usuwanie wiadomo skd i dlaczego na poszczególnych wyj- wy wewntrznej ukBadów scalonych. Tak jest i modyfikowanie wielu warstw o ró|nych wBa[ci- [ciach pojawia si bd dodatkowe impulsy. Zale|- i w przypadku dziwnych przebiegów w wiczeniu 7. wo[ciach. PowstaBe w tych warstwach skBadniki nie od pewnych wBa[ciwo[ci ukBadu scalonego mog DaBy o sobie zna dodatkowe struktury w ukBadzie tworz nie tylko po|dane elementy, ale te| caBy pojawi si dziwne przebiegi, których pochodzenia scalonym. Na poprzedniej wyprawie, w wicze- szereg paso|ytniczych struktur. PrzykBadowo nie sposób wytBumaczy w oparciu o poznane do- niach 7 i 8 (EdW 10/2001 str. 47, 11/2001 str. 39) w ukBadach CMOS, oprócz po|danych tranzysto- tychczas zasady. przekonali[my si naocznie, |e na wej[ciach ukBa- rów polowych powstaj struktury, które okazuj Pocztkujcy, którzy niestety do[ czsto na- dów CMOS umieszczone s obwody ochronne, si... tranzystorami bipolarnymi i, co najgorsze potykaj takie zaskakujce zjawiska, skBonni s zawierajce diody i rezystory. Zaznacza si je tyl- wBczone s w sposób tworzcy struktur tyrysto- uzna, |e elektronika to dziedzina z pogranicza ko na nielicznych rysunkach, a w konsekwencji row, która w szczególnych sytuacjach mo|e za- magii, gdzie niektóre zjawiska nie podlegaj pra- czsto o nich zapominamy. Ale to jeszcze nie dziaBa jak tyrystor. Ilustruje to w uproszczeniu wom fizyki. Prawda jest inna. Elektronika to dzie- E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h Lipiec 2002 39 ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz T E C H N I K A L I A O[la Bczka A6 118 Napicia progowe wBa[ciwo[ci u|ytego egzemplarza ukBa- 6...7V. Aby skutecznie usun wspo- raz jeszcze du scalonego 40106. Ró|ni producenci mniany efekt  fali wystarczy doda re- Podobnie, jak w przypadku zwykBych bramek, buduj swoje kostki w nieco odmienny zystory na wej[ciach bramek wedBug ry- tak|e i w bramkach z wej[ciem Schmitta trze- sposób. Ka|da kostka oznaczona 40106 sunku 17c. Nieco wicej informacji na ba si liczy ze znacznym rozrzutem napi zawiera sze[ inwerterów  ze szmitem temat przyczyn takiego nieoczekiwane- progowych oraz ich (niezbyt du|, ale jednak) i sposób ich dziaBania w typowych ukBa- go zachowania ukBadu znajdziesz zale|no[ci od temperatury. W rezultacie okna dach jest taki sam. Jednak kostki ró|- w Technikaliach. histerezy poszczególnych egzemplarzy nie nych producentów mog si ró|ni bu- Aby sterowa prawdziwym BaDcuchem tylko bd mie ró|n szeroko[, ale te| bd dow wej[ciowych obwodów zabezpie- [wietlnym z wieloma |arówkami, mo|esz wzajemnie przesunite w osi poziomej. Tabe- czajcych i pewnymi maBo istotnymi pa- wykorzysta wersj z sze[cioma tranzy- la poni|ej pokazuje dopuszczalne granice dla rametrami nie udokumentowanymi storami MOSFET na przykBad wedBug inwerterów kostki 40106 przy napiciach zasi- w katalogu. I wBa[nie te drobne ró|nice rysunku 18a lub 18b, przy czym ukBad lania 5V, 10V i 15V. Jak wida szeroko[ p- we wBa[ciwo[ciach spowoduj, |e w na- musi by zasilany z akumulatora lub od- tli, czyli wielko[ histerezy, zale|y od napicia szym troch nietypowym ukBadzie jedne powiednio wydajnego zasilacza siecio- zasilania i co najgorsze, nie s to zmiany pro- kostki bd wytwarza  kanoniczne wego. W razie potrzeby dodaj rezystory porcjonalne do napicia zasilania. przebiegi z rysunku 17b nawet przy na- wedBug rysunku 17c. Zbudujesz w ten piciu 18V, a inne zaczn wytwarza sposób najprawdziwszy w| [wietlny Wielko[ histerezy 40106 wspomnian  fal ju| przy napiciu nadajcy si do domu czy do dyskoteki. min typ. max 0,3V 1,1V 2,0V 5V 1,2V 1,7V 3,4V 10V 1,6V 2,1V 5,0V 15V Z kolei Tabela na nastpnej stronie poka- zuje dopuszczalny zakres napi progowych inwerterów 40106. Tak wida ró|nice pomi- dzy egzemplarzami mog by du|e  ilustruje to rysunek IX pokazujcy przykBadowe cha- rakterystyki dwóch ró|nych kostek 40106. Rys. IX Rys. 18 Fot. 7 Fot. 7 Pamitaj, |e nigdzie nie znajdziesz informa- cji, jak wielko[ ptli histerezy bdzie mie konkretny egzemplarz ukBadu scalonego przy danym napiciu zasilania (musiaBby[ to zmie- rzy). WBa[nie z tych powodów nie sposób po- da wzoru na czstotliwo[ prostego generato- ra z jedn bramk Schmitta. Czstotliwo[ drgaD zale|y bowiem bardzo silnie od wielko- [ci histerezy, a ta z kolei od napicia zasilania. rysunek B. Kolorami zaznaczyBem tranzystory B MOSFET. Nie musisz wgBbia si w szczegóBy - podczas normalnej pracy takie dodatkowe obwody nie ma- j wpBywu na dziaBanie ukBadu. Rysunek ten ma Ci jednak pokaza, dlaczego w pewnych nietypo- wych sytuacjach urzdzenie mo|e sprawia niespodzianki. Analizujc problem jeszcze dokBadniej, nale|aBo- by uwzgldni fakt, |e [cie|ki na pBytce i wszystkie poBczenia maj te| jak[ niewielk rezystancj, a tak|e indukcyjno[. WypadaBoby te| uwzgldni wszystkie pojemno[ci monta|owe (midzy elemen- tami i [cie|kami), które te| mog by przyczyn przykrych niespodzianek. Tych i jeszcze innych E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h Lipiec 2002 40 ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz T E C H N I K A L I A 119 A6 O[la Bczka Dolne napicie progowe Górne napicie progowe wiczenie 8 Wirujce kóBko 40106 min typ. max min typ. max 0,9V 1,9V 2,8V 2,2V 2,9V 3,6V 5V 2,5V 3,9V 5,2V 4,6V 5,9V 7,1V 10V Bramki  ze szmitem oprócz typowych Warto wtedy zamiast kostki 4,0V 5,8V 7,4V 6,8V 8,8V 10,8V 15V zastosowaD, mog by wykorzystywane 40106 zastosowa ukBad na wiele sposobów. 74HC14, który te| zawiera Progi wyj[ciowe? PrzykBad pokazany jest na rysunku 19. sze[ inwerterów  ze szmitem i ma Z wyj[ciami nie ma problemu  nie ma  wyj- Przy odpowiednim rozmieszczeniu diod identyczny ukBad wyprowadzeD, a za- [ciowego napicia progowego. Wntrze ukBa- LED uzyskasz wirujce [wietlne kóBko. pewni wiksz wydajno[ prdow du cyfrowego jest tak zbudowane, |e w nor- Efekt jest naprawd interesujcy, musisz wyj[ przy ni|szych napiciach. malnych warunkach powinny si tam pojawia tylko umie[ci diody kolejno D1, D2, Na fotografii 8 pokazany jest model  czyste stany logiczne: potencjaB masy albo D3, D4, D5, D6. Prdko[ wirowania próbny zmontowany na pBytce stykowej. dodatniej szyny zasilania. I tak zwykle jest  zale|y oczywi[cie od elementów Co prawda w tym prostym modelu diody o ile tylko wyj[cie nie jest nadmiernie obci|o- R1...R3, C1...C3. A elementy te nie mu- nie s uBo|one w kóBeczko, ale efekt te| ne. Je[li z wyj[cia ukBadu logicznego nie jest sz by jednakowe. jest interesujcy. Podobny ukBad zreali- pobierany prd wikszy ni| kilka miliampe- Na pierwszy rzut oka trudno uchwy- zowany z pomoc miniaturowych ele- rów, wystpuj tam  czyste stany logiczne. ci zasad dziaBania. Mo|esz potrakto- mentów do monta|u powierzchniowego Wyjtkiem s sytuacje, gdy do takiego wyj[cia wa ukBad jako zamknity BaDcuch blo- (SMD) opisany byB w EdW 9/1999. podBczone jest nietypowe obci|enie, na przy- ków opózniajcych, podobnych jak na kBad dioda LED. Wtedy pByn znaczne prdy, rysunku 17, co tworzy niecodzienny ge- a napicia nie odpowiadaj poziomom logicz- nerator. Teoretycznie ukBad zBo|ony nym. Cho zazwyczaj w takich nietypowych z trzech identycznych stopni nie powi- sytuacjach ukBadom CMOS nie grozi uszko- nien  ruszy i nale|aBoby doda obwód dzenie, trzeba unika nadmiernego obci|enia startowy, choby w postaci przycisków i pamita o rezystancji wyj[ciowej bramek. zwierajcych kondensatory. W praktyce generator zawsze  rusza ze wzgldu na Generatory drobne ró|nice parametrów u|ytych ele- i ukBady czasowe mentów. Je[li chcesz, mo|esz samo- W wiczeniu trzecim przekonaBe[ si, |e naj- dzielnie przeprowadzi bli|sz analiz prostszy generator mo|na zrealizowa za po- tego interesujcego ukBadu, ale mo|esz moc jednej bramki (inwertera)  ze szmitem . te| spokojnie pomin te szczegóBy. Cho generatory z bramkami (inwerterami) Je[li zmontujesz ten ukBad w postaci z wej[ciem Schmitta s czsto stosowane, ich solidnego pajka albo na kawaBku pBytki czstotliwo[ silnie zale|y od zmian napicia uniwersalnej, uzyskasz atrakcyjny gad|et zasilania, a tak|e od temperatury. Ponadto dyskotekowy. Mo|esz go zasila z popu- z uwagi na znaczny rozrzut parametrów trud- larnej baterii 9-woltowej (nie alkalicz- no przewidzie, jaka dokBadnie bdzie czsto- nej), ale ukBad powinien te| pracowa za- tliwo[ drgaD przy danych elementach R, C. Fot. 8 Fot. 8 silany z jednej baterii litowej 3-woltowej. Nic wic dziwnego, |e nie wyparBy one  kla- sycznych generatorów dwubramkowych, Rys. 19 poznanych na poprzedniej wyprawie. Gdy czstotliwo[ ma by stabilna, nale|y stoso- wa klasyczny ukBad z dwiema bramkami (4011, 4001, 4069, 4049). Okazuje si, i| ta- kie klasyczne dwubramkowe generatory s te| cz[ci specjalizowanych ukBadów scalo- nych rodziny CMOS 4000, na przykBad bar- dzo po|ytecznych kostek 4541 czy 4060. Tak- |e uniwersalny ukBad czasowy 4047, wbrew pozorom, opiera swe dziaBanie na konfiguracji klasycznego generatora dwubramkowego.  paso|ytów prawie nigdy nie zaznacza si na sche- matach, ale one nie tylko istniej, ale te| mog da o C sobie zna. W ukBadach CMOS uaktywni si zwBa- szcza wtedy, gdy przez obwody wej[ciowe przepBywa prd o znacznej warto[ci. AwBa[nie w wiczeniu 7 ma miejsce taka sytuacja. Ilustruje to rysunek C. Czym wy|sze napicie zasilania, tym wikszy prd pBynie przez chwil przez obwody wej[ciowe. W momen- cie zmiany stanu w punkcie X z niskiego na wyso- ki, naBadowany wcze[niej kondensator Cx zostaje  podrzucony do góry i zaczyna si gwaBtownie rozBadowywa. Przez rezystor Rx pBynie niewielki prd, ale poniewa| rezystancje Rwy i RA maj ma- B warto[ rzdu dziesitek, najwy|ej setek omów, prd pByncy przez wej[cie mo|e mie warto[ E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h Lipiec 2002 45 ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz T E C H N I K A L I A O[la Bczka A6 120 wiczenie 9 Tester tranzystorów Wykonajmy teraz po|yteczny przyrzd niczenie to wynika z faktu, |e zBcze ba- tranzystora przebieg o czstotliwo[ci do Twojej pracowni elektronicznej. Od za-emiter tranzystora bipolarnego za- rzdu 1kHz lub wicej  w rezultacie wielu lat w literaturze mo|na znalez chowuje si jak... dioda Zenera o napi- sprawny tranzystor daje na kolektorze schemat testera tranzystorów o schema- ciu 5...6V, wic przy wy|szych napi- przebieg o amplitudzie kilku woltów. cie jak na rysunku 20. My zbudujemy ciach efekty bd inne). W testerze ma- Je[li po doBczeniu badanego tranzy- nowocze[niejszy ukBad wedBug rysun- my dwa generatory. Jeden, powolny, stora do punktów E (emiter), B (baza), C ku 21. Model zmontowany na pBytce zmienia okresowo biegunowo[ napi- (kolektor), nie [wieci |adna dioda, ozna- stykowej pokazany jest na fotografii 9. cia podawanego na punkty E, C, co po- cza to, |e tranzystor jest uszkodzony Napicie zasilania nie powinno by zwala sprawdzi zarówno tranzystory (przerwa). zbyt du|e: 5V do, co najwy|ej 9V, (ogra- PNP, jak i NPN. Drugi podaje na baz Rys. 21 Rys. 20 Je[li na przemian migaj diody D1, D2  tranzystor te| jest uszkodzony  zwarty. W takich przypadkach membra- na bdzie jedynie cicho stuka. Nato- miast pisk membrany [wiadczy, |e tran- zystor jest sprawny, przy czym pulsowa- nie tylko jednej diody LED pokazuje po- laryzacj tranzystora (PNP/NPN). Przekonasz si, jak ukBad dziaBa, je[li sprawdzisz kilka tranzystorów. Archa- iczny pierwowzór przeznaczony jest dla tranzystorów bipolarnych, czyli mówic potocznie  zwykBych. Je[li masz MO- SFET-y z kanaBem P i N, mo|esz spraw- dzi, czy tester nadaje si do ich spraw- dzania. Zawsze pamitaj o wBa[ciwym podBczeniu koDcówki bazy (bramki). Piotr Górecki Fot. 9 Fot. 9 Cig dalszy w nastpnym numerze EdW. rzdu kilkudziesiciu miliamperów. Warto zauwa- Trzeba przy tym jasno powiedzie, |e przy na- |y, |e w czasie takiego rozBadowania kondensatora, piciach do 5...6V prdy s niewielkie i wspo- D napicie na wej[ciu bramki (w punkcie X) bdzie mniane szkodliwe struktury nie zostan uaktyw- wy|sze ni| dodatnie napicie zasilania (VDD). nione. Natomiast przy wy|szych napiciach zasi- W wikszo[ci katalogów ró|nych producentów lania, gdy dodatkowo wiksza jest wydajno[ pr- podana jest informacja, |e taki prd wej[ciowy nie dowa wyj[, a prd wej[ciowy przekracza mo|e nawet na chwil przekroczy 10mA czy w szczytach 20mA, wej[cia mog przez krótkie 20mA. Kostki niektórych producentów wytrzymuj uBamki sekund zachowywa si jak... wyj[cia. bez jakiejkolwiek szkodliwej reakcji prdy wej[cio- SzczegóBowe wyja[nienie zjawiska niewtpliwie we rzdu 50...70mA, inne s gorsze - paso|ytnicze przekracza ramy niniejszego cyklu. Warto nato- struktury uaktywni si przy prdzie wej[ciowym miast pamita o tym problemie, a w ukBadach niewiele wikszym od 10mA. I wBa[nie od takich czasowych i generatorach na wszelki wypadek subtelnych wBa[ciwo[ci, nie okre[lonych dokBadnie ogranicza prd wej[ poni|ej dopuszczalnej war- w katalogu, zale|y poprawna praca niektórych ukBa- to[ci 20mA przez zastosowanie szeregowych re- dów, w tym BaDcucha [wietlnego z wiczenia 7. zystorów (1...10k&!) wedBug rysunku D. E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h Lipiec 2002 46 T E C H N I K A L I A

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Ośla łączka Wyprawa szusta A6 część 1
Ośla łączka Wyprawa szusta A6 część 2
Ośla łączka Wyprawa szusta A6 część 4
2001 04 Ośla łączka
2001 12 Ośla łączka
2000 12 Ośla łączka

więcej podobnych podstron