Оглавление
Часть 1 (Часть 2) Часть 3

Применение микросхем серии К176

 

Микросхемы  К176ПУ1-К176ПУЗ (рис. 10, а — в) служат для сог­ласования относительно маломощных выходов логических устройств серии К 176 с выходами микросхем ТТЛ. Пер­вые две из них (К176ПУ1    и К176ПУ2) содержат только инверторы, а элементы третьей (К176ПУЗ) сиг­налы не инвертируют.

Напряжения источников питания этих микросхем — +9 и +5 В. Напря­жение +9 В подают на выводы 14 (К176ПУ1) и 16 (К176ПУ2, К176ПУЗ), а напряжение +5 В — на вывод 1, К общему проводу подключают выводы 7 (К176ПУ1) и 8 (К176ПУ2, К1761ПУЗ).

При указанных напряжениях пита­ния выходные сигналы имеют уровни 0 и 1 микросхем ТТЛ.

Паспортная нагрузочная способность элементов этих микросхем — один логический элемент серии К155, реаль­ная — существенно выше (4—6 эле­ментов). При напряжении на выходе 0,5 В (уровень 0) втекающий ток может достигать 6...10 мА, а при нап­ряжении 2,4 В (уровень 1) вытека­ющий ток равен 3...6 мА. Если на выход элемента, находящегося в состоя­нии 0. подать напряжение +5 В, выходной ток повысится до 35...50 мА. При замыкании выхода элемента, нахо­дящегося в состоянии 1, с общим проводом ток короткого замыкания до­стигает 6...9 мА.

Следует указать, что для обоих источников питания технические усло­вия допускают напряжение от +5 до 4-10 В, реально микросхемы работо­способны при напряжении питания от +4 до +15 В. Однако необходимо помнить, что напряжение, подаваемое на вывод питания с меньшим номе­ром, не должно превышать второго напряжения питания.

На рис. 11,а приведен пример согла­сования счетчика К176ИЕ2 с дешиф­ратором К155ИД1 с помощью микро­схемы К176Г1УЗ. При отсутствии такой микросхемы их можно согласовать че­рез эмиттерные повторители на транзисторах структуры p-n-p (рис. 11, б)

Сопротивление резисторов R1—R4 мо­жет быть в пределах 2...5,1 кОм. Ес­ли ухудшение быстродействия и поме­хоустойчивости не играет роли, то резисторы в эмиттерных повтори­телях не обязательны.

Большой выходной ток микросхем К176ПУ1—К176ПУЗ позволяет исполь­зовать их для согласования счетчи­ков К176ИЕЗ и К176ИЕ4 с полу­проводниковыми семисегментными ин­дикаторами с общим анодом АЛ305А, АЛС342Б (рис. 12). При этом, кроме напряжения 4-9 В на вывод 16, на вывод 1 микросхем DD2, DD3 и на индикатор HQ1 подают напряжение в пределах +5...9, В. Сопротивление ре­зисторов R1—R7 должно быть в пре­делах от 200 (для +5 В) до 510 Ом (для +9 В).

Интегральная микросхема К176ПУ5 (рис. 10,г) предназначена для согла­сования выходов микросхем ТТЛ с вхо­дами логических устройств серии К176. При напряжениях питания -+5 В на выводе 15 и +9 В на выводе 16 на входы микросхемы можно непосредст­венно подавать сигналы с выходов микросхем ТТЛ.

Естественно, микросхемы К176ПУ1- К176ПУЗ, К176ПУ5 при одинаковых напряжениях обоих источников питания могут быть использованы в качестве инверторов или буферных каскадов,

Интересной микросхемой, не имею­щей аналогов среди устройств ТТЛ, можно назвать микросхему К176КТ1 (рис. 13,а). Она содержит четыре ана­логовых ключа, каждый из которых имеет три вывода; два информацион­ных (А и выходной) и один управ­ляющий (С). Информационные выводы между собой равноправны, т. е. сиг­нал можно подать на любой из них, а снять с другого. При подаче на вход С уровня 0 информационные вы­воды А и выходной разомкнуты, и паспортный ток утечки между ними не превышает 2 мкА (реально значи­тельно меньше). При подаче на этот вход уровня 1 сопротивление ключа уменьшается до 100...500 Ом. Это сопротивление нелинейно и зависит от напря­жения между информационным выво­дом, на который поступает входной сиг­нал, и общим проводом. Максимальное сопротивление ключ имеет при напряже­нии сигнала, близком к половине на­пряжения питания, а минимальное — при напряжении, близком к 0 или к напряжению источника питания.

Микросхему К176КТ1 можно исполь­зовать для коммутации как цифровых, так и аналоговых сигналов. Напряже­ние питания, подаваемое на вывод 14 (с общим проводом соединяют вывод 7), может быть согласно тех­ническим условиям в пределах от +5 до +10 В, а фактически — от +4 До +15 В. Для получения малых нелинейных искажений при коммута­ции аналоговых сигналов сопротивле­ние нагрузки должно быть не менее 100 кОм. В любом случае необхо­димо, чтобы напряжение на входе не превышало напряжения источника питания и не становилось отрицательным.

Интегральная микросхема К176ИД2 (рис. 13,б) содержит преобразователь сигналов двоично-десятичного кода в сигналы управления семисегментным индикатором. Она включает в себя также триггеры, позволяющие запом­нить сигналы входного кода. Микро­схема имеет четыре информационных входа для подачи сигналов в коде 1-2-4-8 и три управляющих входа:

S, К и С. Вход S, как и в мик­росхемах К176ИЕЗ и К176ИЕ4, опре­деляет полярность выходных сигналов: при уровне 1 на этом входе для зажигания сегментов используют уро­вень 0 на выходах, а при уровне 0 — уровень 1. Уровень 1 на входе K га­сит индицируемый знак индикатора, а уровень 0 разрешает индикацию. Вход C управляет работой триггеров памяти:

при уровне 1 на нем триггеры прев­ращаются в повторители, и измене­ние входных сигналов на входах 1, 2, 4, 8 соответственно изменяет выход­ные сигналы. Если же на входе С — уровень 0, то сигналы, имевшиеся на входах 1, 2, 4, 8 перед этим, за­поминаются, и микросхема на измене­ние сигналов на этих входах не реа­гирует.

Напряжение питания +9 В подают на вывод 16 микросхемы, а с общим проводом соединяют вывод 8.

С семисегментными индикаторами микросхему К176ИД2 можно согласо­вать так же, как и счетчики К176ИЕЗ и К176ИЕ4. Ток короткого замыкания микросхем К.176ИД2 больше, чем у счет­чиков, и численно (в миллиамперах) примерно равен напряжению питания (в вольтах). Это позволяет подклю­чать выходы микросхемы К176ИД2 не­посредственно к выводам полупроводниковых семисегментных индикаторов серий АЛ305, АЛС321, АЛС324. Сле­дует, однако, учесть, что разброс яркости свечения сегментов при этом весьма заметен, а сама яркость может быть меньше номинальной.

Вариант согласования выходов мик­росхем К176ИЕЗ, К176ИЕ4, К176ИД2 с вакуумными люминесцентными инди­каторами иллюстрирует рис. 14. Для согласования использованы МОП- тран­зисторы с индуцированным каналом p-типа, входящие в состав коммута­торов К168КТ2В, К190КТ1, K190KТ2. На катод индикатора подают напря­жение —15... 20 В. Резисторы R1— R7 и источник напряжения — 27 В. необходимы лишь в случае динамиче­ской индикации.

Микросхема К176ИДЗ имеет ту же цоколевку и логику работы, что и К176ИД2. Отличие заключается лишь в том, что ее выходные каскады выпол­нены с «открытым» стоковым выхо­дом, поэтому их можно подключать непосредственно к анодам вакуумных люминесцентных индикаторов по схе­ме на рис. 14 (без микросхем DA1, DA2). Управляющий вход S микросхе­мы К176ИДЗ должен быть при этом соединен с общим проводом.

Десятичный счетчик, совмещенный с дешифратором, К176ИЕ8 (рис. 13,в) имеет вход R для установки исход­ного состояния и входы для подачи счетных импульсов отрицательной (CN) и положительной (CP) полярности. На­пряжение питания +9 В. подают на вывод 16 микросхемы, а общий провод соединяют с выводом 8. В нулевое состояние счетчик устанавливается при подаче на вход R уровня 1. При этом на выходе 0 появляется 1, а на выходах 1—9 — уровень 0. Пе­реключение счетчика происходит по спадам импульсов на входе CN (при уровне 0 на входе CP) или на вхо­де CP (при уровне 1 на входе CN). Временная диаграмма работы микросхемы после снятия с   входа R напряжения установки в исходное состояние приведена на рис. 15.

Дешифратор микросхемы К176ИЕ8 можно подсоединить к цифровым газо­разрядным индикаторам через ключи на n-p-n транзисторах сборок К1НТ661 и серий П307—П309, КТ604, КТ605 по рис. 16. При ограничении коллектор­ного напряжения (например, по схеме на рис.15 в статье С. Бирюкова «Счетчики на микросхемах» в «Радио», 1976, № 3, с. 37) можно использо­вать любые кремниевые n-p-n транзи­сторы с допустимым напряжением кол­лектор — эмиттер не менее 30 В.

На рис. 17 изображен фрагмент схе­мы таймера с использованием микро­схем К176ИЕ8. После включения тай­мера на вход CN микросхемы DD1 начи­нают поступать счетные импульсы. В момент,    когда    микросхемы DD1—DD4 установятся в состояния, соответствующие положениям переклю­чателей SA1—SA4, на всех входах эле­мента DD5.1 появятся уровни 1. Та­кой же уровень возникнет и на выходе инвертора .DD6.1, сигнализируя об окончании временного интервала. Если выход устройства соединить со вхо­дом Уст. О, то получится делитель ча­стоты с изменяемым коэффициентом де­ления в зависимости от положения пе­реключателей.

Интегральная микросхема К176ИЕ12 (рис. 18) специально разработана для использования в электронных часах. В ее состав входит генератор, рассчи­танный на работу с внешним кварце­вым резонатором на частоту 32 768 Гц, и два делителя частоты с коэффициен­тами деления 2¹⁶=32768 и 60. Сопро­тивление резистора R 1 может находить­ся в пределах 10...33 МОм. Конден­сатор СЗ служит для грубой подстройки частоты, а C2 — для точной. В боль­шинстве случаев конденсатор C4 может быть исключен. Напряжение питания +9 В. подают на вывод 16 микросхемы, а с общим проводом соединяют вывод 8.

При подключении кварцевого резона­тора по схеме на рис. 18 микросхема выдает набор сигналов различной ча­стоты. Импульсы с частотой следования 128 Гц и скважностью 4 формируют­ся на выходах T1—T4; они сдвинуты между собой на четверть периода и не­обходимы для коммутации разрядов ин­дикатора в часах при динамической ин­дикации. Импульсы с частотой повторе­ния 1/60 Гц подают на счетчик ми­нут. Сигнал частотой 1 Гц можно ис­пользовать в качестве секундного и для зажигания разделительной точки. Уста­навливать показания часов удобно им­пульсами с частотой следования 2 Гц. Сигнал с выхода F (1024 Гц) подают на звуковой сигнализатор будильника и используют для опроса разрядов счет­чиков при динамической индикации. Выход К (32 768 Гц) —контрольный. Фазовые соотношения импульсов на вы­ходах микросхемы после снятия сигнала сброса показаны на рис. 19 (времен­ные масштабы диаграмм здесь раз­личны).

Особенность микросхемы К176ИЕ12 в том, что первый спад на выходе ми­нутных импульсов M появляется спустя 59 с после снятия сигнала сброса. Это требует при включении часов отпускать кнопку, подающую сигнал сброса, спу­стя одну секунду после шестого сигнала поверки времени.

Микросхема К176ИЕ13 предназначе­на для электронных часов с будиль­ником. Она содержит счетчики минут и часов, регистр памяти будильника, цепи сравнения и включения звукового сигнала, цепи формирования сигналов цифр в двоичном коде при динамиче­ской индикации для подачи на индика­торы. Обычно микросхему К176ИЕ13 применяют совместно с К176ИЕ12. Их типовое соединение представлено на рис. 20. Основные выходные сигналы в этом устройстве возникают на вы­ходах T1—T4 и 1, 2, 4, 8. При уровне 1 на выходе T1 на выходах 1, 2, 4, 8 присутствуют сигналы, соответствую­щие в двоичном коде цифре единиц минут, при таком же уровне на вы­ходе T2 — сигналы цифры десятков минут и т. д. На выходах S и C фор­мируются соответственно импульсы ча­стотой 1 Гц для зажигания раздели­тельной точки и импульсы для записи сигналов цифр в триггеры памяти ми­кросхем К176ИД2 и К176ИДЗ. Напря­жение с выхода K используют для га­шения индикаторов во время коррекции показаний часов. С выхода HS сни­мают сигнал будильника.

Напряжение питания +9 В. подают на вывод 16 микросхемы, а общий про­вод подключают к выводу 8.

При подаче питания счетчики часов и минут, а также регистр памяти ав­томатически устанавливаются в нулевое состояние. Для установки счетчика ми­нут в необходимое состояние нажимают на кнопку SB1. При этом показания разрядов минут в индикаторе начинают изменяться с частотой 2 Гц от 00 до 59 (далее снова 00 и т. д.). В момент перехода от числа 59 к 00 показание счетчика часов увеличится на единицу. Если нажать на кнопку SB2, то с той же частотой будут изменяться показания разрядов часов (от 00 до 23). При нажатой кнопке SB3 на индикаторе появится время включения сигнала бу­дильника. Если одновременно нажать на кнопки SB1 и SB3, то показание разрядов минут включения будильника будет изменяться, как и при нажатии на кнопку SB1, однако в разрядах часов переключении не будет. При одновре­менно нажатых кнопках SB2 и SB3 устанавливают показание разрядов ча­сов включения будильника (при перехо­де из состояния 23 в 00 происходит установка в нулевое показание разря­дов минут). Можно нажать сразу на три кнопки, в этом случае изменяют­ся показания разрядов как минут, так и часов.

Кнопка SB4 служит для включения и коррекции хода часов в процессе экс­плуатации. Если нажать на кнопку SB4 и отпустить ее спустя секунду после шестого сигнала поверки времени, то установится нулевое показание разря­дов минут. После этого можно устано­вить показания разрядов часов в инди­каторе, нажав на кнопку SB2. При этом ход минут не будет нарушен. Следует помнить, что при показаниях в пределах от 00 до 39 состояние счетчика часов при нажатии и отпускании кноп­ки SB4 не изменяется. Если же пока­зание минут находится в интервале от 40 до 59, то после отпускания кноп­ки показание разрядов часов увеличи­вается на единицу.

Показанное на рис. 20 включение кно­пок установки времени обладает тем недостатком, что при случайном нажа­тии на кнопки SB1 и SB2 происходит сбой показаний часов. Если в устрой­ство добавить диод и еще одну кноп­ку (рис. 21), то показания индикатора можно будет изменить, лишь нажав сразу на две кнопки: SB5 и SB1 (или SB2), что случайно сделать мало­вероятно.

Если текущее время и время вклю­чения сигнала будильника не совпа­дают, на выходе HS (см. рис. 20) при­сутствует уровень 0. При совпадении показаний на выходе HS появляются импульсы положительной полярности с частотой повторения 128 Гц и скваж­ностью 16. Если их подать через эмиттерный повторитель на какой-либо излу­чатель, то зазвучит сигнал, напоминаю­щий звук обычного механического бу­дильника. Сигнал прекращается, как только текущее время перестанет совпа­дать с временем включения будильника (т. е. через 1 мин).

Схема согласования    микросхем К176ИЕ12 и К176ИЕ13 с индикаторами зависит от их типа. Для примера на рис. 22 показано подключение этих мик­росхем к полупроводниковым семисег­ментным индикаторам с общим анодом. Как катодные (VT8—VT14), так и анод­ные (VT3, VT4, VT6, VT7) ключи вы­полнены по схеме эмиттерного по­вторителя.

Резисторы R5—R11 ограничивают импульсный ток через сегменты индика­торов. При номиналах резисторов, ука­занных на схеме, импульсный ток через каждый сегмент достигает примерно 35 мА, что соответствует среднему току около 9 мА. При таком токе инди­каторы АЛ305А, АЛС321Б, АЛС324Б и им подобные светятся достаточно яр­ко. В качестве катодных ключей (VT8—VT14) можно использовать лю­бые p-n-р транзисторы с максимально допустимым током коллектора не ме­нее 35 мА.

Импульсный ток через транзисторы анодных ключей достигает 245 мА (7х35), поэтому здесь можно исполь­зовать лишь транзисторы, рассчитанные на такой ток, с коэффициентом пере­дачи тока h_21Э не менее 120 (серий КТ3117, KT503, KT815). Если таких транзисторов нет, используют составные транзисторы (например, серий КТ315+ +КТ503 и КТ315+КТ502). Транзистор VT5 — любой маломощный структу­ры n-p-n.

Транзисторы VT1 и VT2 — эмиттерные повторители, согласующие вы­ход HS со звуковым излучателем HA1 будильника. Излучателем могут слу­жить любые телефоны, в том числе ма­логабаритные от слуховых аппаратов, а также динамические головки, подклю­ченные через выходной трансформатор от транзисторного радиоприемника. Подбором конденсатора C1 получают необходимую громкость звукового сиг­нала. С этой же целью можно уста­новить переменный резистор сопротив­лением 200...680 Ом, включив его по­тенциометром между конденсатором C1 и излучателем HA1. Выключателем SB6 включают и выключают сигнал бу­дильника.

Если необходимо применить индика­торы с общим катодом, эмиттерные по­вторители, подключаемые к анодам (VT8—VT14), выполняют на n-p-n транзисторах (серии КТ315 и др.), вход S микросхемы DD3 соединяют с об­щим проводом, а коллекторы транзи­сторов — с источником питания +9 В. Для подачи импульсов на катоды инди­каторов следует собрать ключи на n-p-n транзисторах по схеме с общим эмитте­ром. Их базы соединяют с выхода­ми T1—T4 микросхемы DD1 (см. рис. 20) через резисторы сопротивле­нием 3,3 кОм. Требования к этим тран­зисторам те же, что и к транзисто­рам анодных ключей в случае приме­нения индикаторов с общим анодом.

Схема подачи импульсов на сетки вакуумных люминесцентных индикато­ров приведена на рис. 23. Сетки C1, C2, C4, С5 — соответственно сетки разрядов единиц и десятков минут, еди­ниц и десятков часов, СЗ — сетка раз­делительной точки. Аноды индикаторов соединяют с выходами микросхемы К176ИД2 через ключи, подобные клю­чам на элементах VT4—VT8, R3—R12, или в соответствии с рис. 14. На вход S микросхемы К176ИД2 подают напряже­ние +9 В. Возможно использование микросхемы К176ИДЗ без ключей, как было указано выше. Следует помнить, что отрицательное напряжение на об­щих выводах резисторов R8—R12 (и R1—R7 на рис. 14) должно быть на 5...10 В. больше отрицательного напря­жения на катодах индикаторов.

Индикаторами могут служить любые одноразрядные вакуумные люминес­центные индикаторы, а также четырех­разрядные индикаторы с разделитель­ными точками ИВЛ 1-7/5 и ИВЛ2-7/5, специально предназначенные для часов. В качестве инверторов входных сигна­лов (DD4) можно использовать любые инвертирующие логические элементы серии К176 с объединенными входами.

На рис. 24 представлена схема со­гласования устройства, собранного по схеме на рис. 20, с газоразрядными индикаторами.    Анодные    ключи (VT4—VT11) могут быть выполнены на транзисторах серий КТ604 и KТ605, а также на транзисторах сборок К1НТ661. Неоновая лампа HG5 служит для индикации разделительной точки. Одноименные катоды индикаторов сле­дует объединить и подключить к вы­ходам дешифратора DD7. Для упро­щения можно исключить инвертор DD4.1, обеспечивающий гашение инди­каторов на время нажатия кнопки кор­рекции.

Окончание

Назад