Генератор на к561ла7 кварцевый: Генератор на К561ЛА7 с регулировкой частоты

Содержание

Радиоконструктор 050 — Металлоискатель с кварцевой стабилизацией | Maks Puzanov

Вариант №050 «Металлоискатель на двух микросхемах К561ЛА7 с кварцевой стабилизацией». Работа устройства основана на биении частот двух генераторов, собранных на двух микросхемах К561ЛА7. Опорный и поисковый генераторы построены на логических элементах разных микросхем, что уменьшает влияние их друг на друга по цепям питания. Особенностью этой схемы является то, что частота опорного генератора, стабилизирована кварцевым резонатором ZQ1 с частотой 1МГц. Средняя частота поискового генератора около 100кГц. Чувствительность достигается десятикратной разностью частот, что заметно проявляется на слух по биениям частот на выходе смесителя. Питание 9 — 15 вольт, ток потребления около 25мА.

Представляемая в этом варианте набора схема металлоискателя по своему принципу похожа на схему металлоискателя в наборе №021. Работа устройства основана на биении частот двух генераторов, собранных на двух микросхемах К561ЛА7. Каждая микросхема состоит из четырёх логических элементов 2И-НЕ. Опорный и поисковый генераторы построены на логических элементах разных микросхем, что уменьшает влияние их друг на друга по цепям питания.

Особенностью этой схемы является то, что частота опорного генератора, собранного на элементах DD2.1, DD2.2, DD2.3, стабилизирована кварцевым резонатором ZQ1 с частотой 1МГц и остаётся неизменной независимо от напряжения источника питания и температуры окружающей среды. На элементах DD1.1, DD1.2, DD1.3 собран поисковый генератор, частота которого зависит от параметров контура, состоящего из поисковой катушки L1 и конденсатора С2.

Средняя частота поискового генератора около 100кГц. Его частоту в небольших пределах можно регулировать с помощью переменного резистора R2, изменяющего напряжение, подающееся на варикап VD1, в результате чего последний меняет свою ёмкость. Последовательно с конденсатором С3 варикап подключен к поисковой катушке, соответственно, влияет на частоту поискового генератора.

Элементы DD1.3 и DD2.3 выполняют функцию усиления и согласования генераторов со смесителем сигналов, выполненным на элементе DD2.4. Элемент DD1.4 усиливает выходной сигнал смесителя и согласует его выход с головными телефонами (наушниками).

Повышение чувствительности данного металлоискателя достигается тем, что частота опорного генератора отличается от поискового в 10 раз, и расстройка последнего всего на 10Гц приводит к изменению частоты биений на 100Гц, что значительнее заметнее на слух, чем в металлоискателе на одной микросхеме. Конденсаторы С1, С8, С9 выполняют роль фильтров высоких частот.

Капсюли головных телефонов подключены к выходу DD1.4 последовательно для улучшения согласования. Питается схема от батареи типа «Крона» напряжением 9 вольт. Исходя из параметров микросхем и конденсатора С8, напряжение питания можно увеличить до 15 вольт. Ток потребления около 25мА.

После установки и спайки всех элементов необходимо убедиться в отсутствии коротких замыканий припоем соседних контактных площадок. Далее подключаем наушники и питание, убедившись, что полярность соблюдена, иначе микросхемы выйдут из строя. При подключении питания в наушниках будет слышен характерный щелчок, при вращении ручки переменного резистора R2 должны прослушиваться биения гармоник генераторов. Поисковая катушка L1 содержит 50 витков медного провода типа ПЭТВ, ПЭВ диаметром 0,15 – 0,5 мм, намотанных на оправке диаметром 15 – 30см.

От диаметра катушки зависит чувствительность металлоискателя. Чем меньше диаметр поисковой катушки, тем больше становится чувствительность устройства, зато сужается площадь поиска металлических предметов. Настройка металлоискателя на рабочий режим заключается в настройке контура на частоту 100кГц. При намотанной катушке это достигается подбором конденсатора С2.

Без частотомера и осциллографа по звуку в наушниках можно настроить прибор таким образом: при правильно выбранной ёмкости конденсатора С2, при установке ручки переменного резистора примерно в среднее положение в наушниках должны прослушиваться «нулевые» биения генераторов (при отклонении ручки от этого положения в наушниках будет прослушиваться тональный сигнал с увеличивающейся частотой пропорционально отклонению ручки от «среднего» положения в любую сторону).

При поднесении к катушке металлических предметов в наушниках должно прослушиваться изменение частоты. Это изменение частоты и является определяющим при поиске металлических предметов. Надо для себя будет выбрать наиболее приемлемую частоту тона в наушниках и соответствующие биения – суммарные или разностные (ручка R2 вправо или влево от «нулевых» биений).

Соединение катушки с платой лучше сделать коаксиальным кабелем (антенным или экранированным), а катушку обмотать плотно изолентой и экранировать фольгой, соединив её с общим проводом. При намотке экранирующей фольги необходимо оставить разрыв около 1см в районе отводов катушки, иначе получится короткозамкнутый виток экрана, который не даст работать устройству. Сверху экран необходимо будет плотно обмотать изолентой для недопущения попадания воды в катушку.

Купить набор можно по ссылке:

Радиоконструктор 060 — Простая сигнализация на К561ЛА7 | Maks Puzanov

Основа схемы — генератор звуковой частоты на двух логических элементах микросхемы. На двух оставшихся элементах собран генератор низкой частоты (2Гц), управляющий работой звукового генератора и обеспечивающий прерывистый тревожный сигнал. В дежурном режиме этот генератор запрещает работу звукового генератора, ток потребления схемой составляет единицы микроампер. При размыкании контакта датчика генератор низкой частоты запускается и схема переходит в рабочий режим — пьезоизлучатель издаёт сигнал тревоги, ток потребления в этом режиме около 20 мА. Для усиления сигнала использован усилитель на двух транзисторах с трансформаторным выходом. В качестве датчика может быть использован любой размыкатель, кнопка, концевик, охранный контур, выполненный тонкой проволокой. при разрыве проволоки устройство выдаст сигнал тревоги. Напряжение питания может находиться в диапазоне 6 — 15 вольт.

Ниже вашему вниманию представлена схема простой и надёжной сигнализации на одной микросхеме К561ЛА7. Из четырёх логических элементов «2И-НЕ» собрано два генератора.

Генератор низкой частоты на элементах DD1.1 и DD1.2 управляет генератором звуковой частоты на элементах DD1.3 и DD1.4, формируя тревожный сигнал. Пьезоизлучатель можно подключить между 11 и 12 выводами микросхемы, тем самым упростив устройство, но в этом случае сигнал, издаваемый пьезоизлучателем QZ1 был бы слабым. Поэтому в схему добавлен усилитель на транзисторах VT1 и VT2, соединённых по двухтактной схеме эмиттерного повторителя образующих комплементарную пару.

Но и в этом случае тревожный сигнал был бы недостаточной силы, т.к. для работы пьезоизлучателя в полную силу требуется относительно высокое напряжение на его пластинах. Этого результата можно добиться подключив к выходу эмиттерного повторителя повышающий автотрансформатор Тр1, исполненный на ферритовом кольце.

С помощью этого автотрансформатора напряжение на входе пьезоизлучателя увеличивается в 10 раз и сигнал тревоги становится достаточно громким, чтобы его услышать с большого расстояния. Количество витков трансформатора около 900. Количество витков меньшей обмотки (выводы 1 и2) 80 витков.

После её намотки делается отвод сдвоенным проводом и вторая обмотка (выводы 2 и 3) доматывается до израсходования оставшегося провода. Рассмотрим работу схемы. После подачи питания на схему (напряжение питания может находиться в диапазоне 6 – 15 вольт) устройство переходит в дежурный режим.

На вывод 2 через нормально замкнутые контакты кнопки SA1 поступает логический ноль, дающий запрет на работу первого генератора. Соответственно на выводе 4 будет тоже логический ноль, не позволяющий работать второму генератору. Устройство в таком режиме потребляет очень незначительный ток в пределах нескольких микроампер.

Как только контакты размыкаются, через резисторы R1, R2 на 2 вывод подаётся логическая единица, что приводит к запуску первого генератора, работающего с частотой около 2Гц. В тот момент, когда на выводе 4 появляется логическая единица, поступающая на 8 вывод, включается второй звуковой генератор. Звуковая частота с вывода 11 поступает на вход повторителя на VT1, VT2.

Далее усиленный сигнал через конденсатор С4 поступает на обмотку (1,2) автотрансформатора Тр1. Ток, проходящий через эту часть обмотки трансформатора создаёт переменный магнитный поток в сердечнике (кольце), который в свою очередь индуцирует во всей обмотке электродвижущую силу, пропорциональную количеству витков. В результате на пьезоизлучатель поступает сигнал звуковой частоты с повышенным, относительно напряжения источника питания, напряжением.

В зависимости от задач, кнопку можно заменить на нормально разомкнутую, замкнув её в положение охраны или заменив кнопку тонким проводом по принципу растяжки на разрыв.

Купить набор можно по ссылке:

Простой метод исследования УНЧ. | Старый радиолюбитель

В этой статье я расскажу о простом визуальном способе проверки амплитудно-частотной характеристики усилителей низкой частоты с помощью колебаний прямоугольной формы, подаваемых на вход усилителя.

Этот метод испытания позволяет выявлять даже небольшие неравномерности усиления колебаний разливных частот, паразитную генерацию, фон переменного тока и прочие искажения Только надо помнить, что на практике в усилителе могут быть одновременно искажения нескольких видов и поэтому осциллограмма испытательного прямоугольного импульса будет сложной.

Как можно получить напряжение прямоугольной формы? Сформировать симметричные прямоугольные импульсы с очень малой длительностью фронтов (доли микросекунды) и горизонтальной плоской вершиной раньше было не просто При этом надо обеспечить возможность изменения частоты этих импульсов от 50Гц до 1 — 2 кГц. В промышленных генераторах импульсов применяются мультивибраторы или другие релаксационные генераторы. Можно собрать генератор прямоугольный импульсов на двух логических микросхемах и на это уйдет всего минут двадцать.хема генератора прямоугольных импульсов на микросхемах К561ЛА7 и К561ТМ2.

Схема генератора прямоугольных импульсов на микросхемах К561ЛА7 и К561ТМ2

На первых трех элементах И_НЕ микросхемы К561ЛА7 собран мультивибратор, частота которого зависит от емкости конденсатора С1 и резистора R2, с помощью которого эта частота может меняться в широких пределах. Так как микросхема содержит четыре элемента И-НЕ, то четвертый элемент используется как инвертор -повторитель и никаких особых функций не несет («не выбрасывать же, пусть будет»)

Цифровые микросхемы в генераторах взаимозаменяемы в большинстве случаев и можно использовать в одной и той же схеме как микросхемы с элементами «И-НЕ», так и «ИЛИ-НЕ», или же просто инверторы. Точно такую схему с сохранением всех параметров можно собрать и на К561ЛА7, и на К561ЛЕ5 (или серий К176, К564, К164). Нужно только соблюдать цоколевку микросхем, которая во многих случаях даже совпадает.

Вторая микросхема 561 содержит два D-триггера. Не буду останавливаться на деталях работы этого устройства (собираюсь посвятить этому отдельную статью). Если соединить вход D триггера С с его инверсным выходом (Q с черточкой) можно получить интересный эффект, — частота импульсов, поступающих на вход С будет делится триггером ровно на два, и на его выходе Q частота импульсов будет в два раза ниже чем частота импульсов поступающих на С. Работу D-триггеров я вам покажу на макете.

Чтобы расширить диапазон выходных частот, поставим два триггера друг за другом. Тогда, если частота импульсов на выходе мультивибратора будет меняться от 4000 Гц до 200Гц, то на выходе первого триггера будут частоты 2000 — 100Гц, а на выходе второго — 1000 -50 Гц. Т.е. общий диапазон изменения частоты будет от2000 до 50 Гц. А зачем нужны триггеры? Ведь можно просто переключать конденсаторы разной емкости в мультивибраторе! Да, можно. Но триггер имеет еще одно важное свойство: на его выходе импульсы имеют форму меандра. Посмотрим на два графика:

На графике «а» время, когда на выходе мультивибратора присутствует высокий логический уровень (t1) не равно времени, когда на выходе низкий логический уровень (t2). На графике «b» время t1 и t2 равны. Это и есть меандр. Кстати, это слово придумали древние греки. Так они называли рисунок, которым отделывали края одежды или посуды. Нам же важно, что колебания в виде меандра наиболее подходят для изучения характеристик УНЧ. На следующем фото осциллограммы прямоугольных импульсов: слева — на выходе генератора, справа — на выходе D — триггера, которые я сделал после сборки генератора на макетной плате.

Осциллограммы прямоугольных импульсов.

На осциллограмме А видно, что колебания не являются меандром и, кроме того, вершины импульсов с левой стороны завалены, т.е. они строго говоря не прямоугольные. На осциллограмме справа импульсы имеют крутые фронты, являются прямоугольными и имеют форму меандра. Ну а теперь давайте посмотрим, что может произойти с прямоугольным импульсом после прохождения через тракт УНЧ.

а) Ослабление усиления колебаний наиболее высоких частот , фронт импульса растянулся.

На графиках красным пунктиром показана идеальная форма прямоугольных импульсов на входе УНЧ, а синим — их форма на выходе УНЧ.

б)Результат ослабления усиления колебаний высоких частот

На графике б)тоже результат ослабления усиления колебаний высоких частот, но здесь фронт импульса удлинился настолько, что занял весь полупериод.

Искажения прямоугольного импульса при ослаблении усиления сигналов низких частот.Искажения при снижении усиления колебаний как низких, так и средних частот.Искажения, обусловленные подъемом усиления на низких частотах.Искажение при подъеме усиления на средних частотах.Искажения, свидетельствующее о наличии в усилителе резонирующих цепей и паразитных колебаний, частоты которых выше верхней граничной частоты испытываемого усилителя.

Так что, если у вас есть осциллограф или на компьютере установлена соответствующая программа, можете попробовать. Конечно, этот метод не является количественным. т.е. по осциллограммам нельзя получить значение завала или подъема характеристике в децибелах. Но если вы увидели завал низких частот, то значит, скорее всего, мала емкость переходных конденсаторов или емкость конденсаторов в цепях отрицательной обратной связи. Особенно хорошо виден подвозбуд усилителей.

Теперь еще немного о D- триггерах. Я собрал макет генератора, подключив к его выходам и выходу мультивибратора усилители тока со светодиодами вот по такой схеме:

Резистор R1 предотвращает перегрузку выходов микросхем, а резистор R2 ограничивает ток через светодиоды. На фото внешний вид модели генератора.

Макет генератора прямоугольных импульсов.

Слева микросхема 561ЛА7, на которой собран мультивибратор. Два желтеньких конденсатора, соединенных параллельно в верхней части фото — частотозадающий, общей емкостью 1,68 МкФ. Подстроечным резистором сопротивлением 270 кОм можно регулировать частоту импульсов. Справа — микросхема 561ТМ2, а вокруг нее — усилители тока на транзисторах КТ315 и три светодиода. Левый светодиод (красный) показывает частоту на выходе мультивибратора, средний (зеленый) — на выходе первого триггера, и правый (синий) — на выходе второго триггера. Ролик с работой этой схемы я выложу. Если вы посмотрите, то увидите, что синий светодиод мигает в два раза реже, чем зеленый и в четыре раза реже, чем красный.

Всем успехов!

Радиоконструктор 021 — Простой металлоискатель на микросхеме К561ЛА7 | Maks Puzanov

Эта схема металлоискателя из всех простых схем показала наилучшие результаты. С помощью данного устройства можно обнаруживать как чёрные металлы (арматуру в стенах помещений), так и металлические предметы в грунте (как чёрные, так и цветные). Глубина обнаружения зависит от размера металлического предмета (небольшие предметы обнаруживаются на глубине до 12 см).

Работа схемы основана на биении частот двух генераторов, собранных на базе отечественной микросхемы К561ЛА7, состоящей из четырёх логических элементов 2И-НЕ (К561ЛА7 можно заменить на К561ЛЕ5 или импортный аналог CD4011). Из схемы видно, что на элементах DD1.3 и DD1.4 собран образцовый генератор, с частотой которого будет сравниваться частота поискового генератора, собранного на элементах DD1.1и DD1.2. Рассмотрим, как работают элементы схемы: Частота образцового генератора определяется параметрами конденсатора С1 и общим сопротивлением переменных резисторов R1 и R2 и лежит в пределах 200 – 300КГц. Частота поискового генератора задаётся параметрами контура С2,L1 (находится в пределах 100КГц), то есть зависит от ёмкости конденсатора и индуктивности катушки и является постоянной (условно, т.к. стабильность частоты зависит во многом от изменения температуры, напряжения питания, влажности). При работе поискового генератора вырабатывается не только основная частота 100КГц, но и кратные ей гармоники 200КГц, 300КГц, 400КГц и так далее. Чем выше гармоника, тем ниже её уровень. При работе образцового генератора (ОГ) на частоте 300КГц «нужная» нам гармоника поискового генератора (ПГ) – третья, то есть тоже 300КГц. Если мы устанавливаем резисторами R2 и R3 частоту ОГ 305КГц, а частота ПГ равна 100КГц, то третья гармоника ПГ, равная 300КГц (частоты свыше 20КГц уже не определяются на слух), с выхода конденсатора С4 смешивается с частотой ОГ на выходе конденсатора С3.

Далее эти частоты поступают на диодный смеситель VD1, VD2, собранный по схеме удвоения напряжения (в один полупериод сигналы с выходов генераторов проходят через диод VD1 и заряжают конденсаторы С3 и С4, во второй полупериод напряжения с выходов генераторов складываются с напряжениями заряженных конденсаторов С3 и С4 и поступают через диод VD2 на головные телефоны Т. Диодный смеситель, выполняя роль детектора, выделяет разностную частоту 305КГц – 300КГц = 5КГц, которая в виде тонального сигнала слышна в наушниках.

Почему выбрано такое соотношение частот генераторов 300КГц к 100КГц? Это наиболее оптимальное соотношение. Более высокие гармоники значительно уступают в силе сигнала и уже не прослушиваются в наушниках, а более низкие гармоники не дают такой разницы в изменении частоты, — при попадании металлического предмета в зону приёмной катушки незначительно изменяется её индуктивность, что влияет на частоту ПГ. Например, частота стала не 100.000Гц, а 100.003Гц. Разница в 3 герца на слух мало уловима, но на третьей гармонике 100.003Гц будут равны 300.009Гц, и разница с частотой ОГ будет равна 9Гц, что более заметно на слух и увеличивает чувствительность прибора. Диоды VD1,VD2 могут быть любыми, но обязательно германиевыми. С6 служит для шунтирования высокочастотных составляющих сигнала на выходе смесителя. Наушники головных телефонов надо соединить последовательно (на фото показаны выводы телефонных гнёзд для последовательного подключения стандартных стереонаушников).

Все эти правила позволяют наиболее эффективно использовать выходной сигнал, не прибегая к дополнительным усилителям, усложняющим нашу конструкцию. В нашем случае громкость сигнала не влияет на чувствительность прибора. Главное в настройке – установить правильно частоту биений и ориентироваться на её изменение. Теперь к главному элементу нашей схемы – поисковой катушке.

От качества её изготовления будет зависеть способность прибора к обнаружению металлических предметов.

Поисковая катушка (ПК) состоит из 50 витков медного провода типа ПЭВ, ПЭЛ, ПЭЛШО диаметром 0,2 – 0,6 мм, намотанных на оправке диаметром 12 – 18см. Способов изготовления ПК несколько. Можно нарисовать окружность диаметром 12 – 18 см на фанере, доске, фанере и др., забить по окружности гвозди, затем намотать вокруг гвоздей катушку, связать её по кругу прочно нитками, потом выдернуть гвозди. Можно намотать катушку на любую соответствующего диаметра круглую пластиковую конструкцию (например, отрезок пластиковой канализационной трубы, нижнюю часть пластмассового ведёрка, которые выбрасываются магазинами после продажи сельди, солений.

Лишняя часть отрезается. Намотанную таким образом катушку желательно пропитать лаком или краской (только не нитро! Растворитель повредит лаковую изоляцию провода катушки) чтобы заполнить полости между витками, в которые может в дальнейшем попасть вода. После высыхания катушку необходимо плотно обмотать изолентой по всей поверхности. Для улучшения защитных свойств ПК и уменьшения влияния на неё внешних электрических полей, её необходимо экранировать. Можно сразу намотать катушку на согнутой в окружность и пропиленной по внешней стороне ножовкой по металлу или «болгаркой» с тонким диском медной или алюминиевой трубке, а проще взять алюминиевую фольгу для запекания, разрезать на полосы и этими полосами обмотать от начального до конечного отводов катушку, оставив не намотанным разрыв около 1 – 2 см. В противном случае получится короткозамкнутый виток, который не позволит работать катушке. Учитывая, что не у всех есть возможность припаять «земляной» провод к алюминиевому экрану, можно зачистить 3 – 8 см изоляции с провода, обмотав оголённым концом алюминиевый экран и примотав его плотно изолентой. Желательно изолированные соединительные провода от катушки до платы также экранировать алюминиевой фольгой, соединив её с тем же заземляющим проводом тем же методом, что и в катушке. Настройку прибора можно начинать уже после намотки ПК до её пропитки и экранирования. Всё остальное – это уже усовершенствование прибора.

Если всё собрано правильно, то после подключения ПК к схеме и подаче питания (соблюдайте полярность подключения источника питания и правильность установки микросхемы в панельку) в наушниках, при вращении переменного резистора R2 «Грубо», будут слышны биения частот генераторов. При отсутствии специальных приборов (осциллограф, частотомер) работу генераторов можно определить любым вольтметром, подключенным вместо наушников. Отпаяв от диодного смесителя конденсатор С4, вольтметр покажет работу ОГ в виде напряжения приблизительно равного напряжению питания схемы. И наоборот, отпаяв С3, мы увидим по аналогичным показаниям вольтметра работу ПГ. Работа обоих проявляется в прослушивании тона биений в наушниках. Резистор R2 позволяет перестраивать частоту ОГ в широком диапазоне, что проявляется в многократно появляющихся биениях в наушниках. Теперь надо внимательно проверить эти биения, выбрать наиболее «мощные» (резистор R3 должен находиться в среднем положении). При проверке каждой из гармоник, резистор R2 надо установить в такое положение, чтобы «звонкий» тон сигнала шёл на понижение тона. Дальнейшую настройку необходимо проводить резистором R3 «Точно» и добиться того, чтобы тон биений перешёл в хрип и щелчки. Это положение и есть рабочее с максимальной чувствительностью. Далее берём предмет из чёрного металла и подносим к катушке – тон сигнала должен увеличиться. При поднесении к катушке предмета из цветного металла (алюминий, медь, латунь), тон сигнала должен наоборот уменьшиться или полностью сорваться. Если это не происходит или происходит наоборот, необходимо перестроить ОГ на другую гармонику и проделать всё сначала. Как только вы нашли нужную» гармонику, необходимо запомнить положение R2 и в дальнейшем работать только с R3, максимально настраиваясь на рабочий участок биений. Чем точнее вы на него настроитесь, тем выше будут результаты поиска. После того, как вы поняли принцип работы, можно приступать к совершенствованию поисковой катушки.

При сборке схемы металлические части переменных резисторов R2, R3 необходимо соединить с общим (минусовым) проводом, иначе приближение руки к ручке будет влиять на частоту биений. Желательно, для уменьшения влияния внешних факторов, схему прибора поместить в металлический корпус, соединённый с общим проводом.

Купить набор можно по ссылке:

Радиосхемы. — Генераторы на КМОП микросхемах

Генераторы на КМОП микросхемах

категория

Цифровые микросхемы и их применение

материалы в категории

В. ПОЛЯКОВ, г. Москва
Журнал Радио 1998 год, номер 2

В экспериментах с широко распространенной КМОП микросхемой К176ЛА7 автору удалось реализовать два простых генератора, которые мы предлагаем читателям.

В радиолюбительской практике нередко возникает потребность в высокостабильном генераторе, а кварцевого резонатора с нужной рабочей частотой найти не удается. Если есть резонатор с более высокой частотой, то можно, например, сделать генератор с кварцевой стабилизацией частоты, а затем с помощью делителя понизить ее до нужной величины. Для такого устройства требуется обычно не менее двух микросхем. Между тем, когда в распоряжении радиолюбителя имеется резонатор с рабочей частотой в три раза выше требуемой, решить проблему можно гораздо проще. В генераторе, схема которого показана на рис. 1, автор использовал кварцевый резонатор на частоту 500 кГц, а прямоугольные колебания на выходе генератора имели частоту 166,(6) кГц. Можно взять резонаторы и на другие частоты (от десятков кГц до нескольких МГц), но при этом придется экспериментально подобрать конденсатор С1 и резистор R1. (Чем выше частота, тем номиналы должны быть меньше, и наоборот).

Но как же работает такой генератор, если на частотах ниже основной никаких резонансов у кварца нет? А дело в том, что в приведенном на рис. 1 RC-генераторе есть все условия для самовозбуждения. Действительно, параллельная емкость кварца и кварцедержателя образует цепь положительной обратной связи, а резистор R1 замыкает цепь ООС по постоянному току, которая обеспечивает линейный режим работы двух первых элементов микросхемы DDI. Подбирая резистор R1 и конденсатор С1, устанавливают частоту генератора чуть ниже, чем рабочая частота кварцевого резонатора, разделенная на три. Крутые фронты прямоугольных импульсов возбуждают резонатор на ого основной частоте. Возникающее на его выводах напряжение с частотой 500 кГц синхронизирует RC-генератор, причем очень жестко, с точностью до фазы.

Все это можно наблюдать с помощью осциллографа, подключив щуп с малой входной емкостью (чтобы не нарушить работу генератора) к правому по схеме выводу кварцевого резонатора. На экране видно, как на прямоугольные колебания с частотой 166,(6) кГц накладываются меньшие по амплитуде синусоидальные колебания с частотой 500 кГц. Полоса синхронизации описанного генератора довольно велика, поэтому такие дестабилизирующие факторы, как изменения в некоторых пределах напряжения питания, температуры и номиналов элементов, практически не влияют на его работу. Стабильность же его частоты целиком определяется использованным кварцевым резонатором.

Другой генератор, в отличие от только что описанного, обладает очень широким диапазоном перестройки, и здесь о стабильности частоты говорить уже не приходится — она полностью (зависимость от температуры не исследовалась) определяется стабильностью управляющего напряжения. Схема генератора приведена на рис. 2. В нем установлен только один блокировочный конденсатор, который препятствует проникновению колебаний генератора в цепь управления частотой и защищает ее от внешних наводок. В работе собственно генератора он не участвует. Все элементы микросхемы соединены последовательно, на трех первых из них собран генератор, а на четвертом -выходной буферный каскад.

Цепь обратной связи образована резистором R1, по постоянному току она отрицательная и поэтому обеспечивает линейный режим работы элементов генератора. В каждом из них сигнал задерживается на определенное время, причем длительность этой задержки сильно зависит от напряжения питания — чем оно выше, тем задержка меньше. Сдвиг фазы колебаний пропорционален произведению времени задержки на частоту. На достаточно высокой частоте сдвиг фазы в каждом элементе микросхемы достигает 60, а на всех трех — 180°. В результате ООС превращается в положительную и на этой частоте генератор возбуждается. При увеличении напряжения питания с 3 до 12 В частота генератора изменяется примерно от 300 кГц до 6 МГц, т. е. в 20 раз. Потребляемый ток возрастает при этом от долей миллиампера до 2 мА. Чтобы генератор перекрыл, например, средневолновый диапазон (500… 1600 кГц), напряжение питания должно измениться всего от 3,5 до 5 В. Диапазон частот можно изменить подбором резистора R1.

Достоинство описанного генератора -его исключительная простота, а основной недостаток — сильная зависимость выходного напряжения от частоты.

Генератор с регулировкой частоты на 561ла7. Функциональный генератор на К561ЛА7

В этой статье приводятся описания

генераторов на цифровых микросхемах ТТЛ-логики , таких как микросхемы серий К133, К155 и К555.

Схема одного из простейших генераторов с показана на рис. 1, а. Работа генератора, представлена на рис. 1, б.

Условимся, что на выходе «Выход 1» элемента D 1.1 высокий логический уровень. В это время на его входе «а» напряжение будет ниже порога переключения Uп (для микросхем серии К 155 это напряжение равно примерно 1,15 В), а на выходе элемента D1.2 «Выход 2» — низкий логический уровень.

По мере того как конденсатор С1 заряжается выходным током элемента D1.1, протекающим через резистор R2 (диод V2 в это время закрыт), напряжение в точке «в» несколько повышается, а в точке

«б» уменьшается. Как только напряжение на входе элемента D1.2 станет равным напряжению Uп, этот элемент изменит свое состояние и на его выходе «г» станет высокий логический уровень.

Cкачок напряжения (с логического 0 на логическую 1) через конденсатор С2 поступит на вход элемента D1.1 и переключит его в состояние с низким логическим уровнем на выходе. Конденсатор С2 начнет заряжаться с выхода элемента D1.2. Конденсатор же С1 выходным током элемента D1.1 через диод V2 будет разряжаться. Как только напряжение на входе элемента D1.1 уменьшится до порога переключения, устройство примет исходное состояние, и цикл повторится.

Длительность импульсов на каждом из выходов устройства определяется емкостью конденсатора.

Рис. 1 Схема простого генератора с перекрестной обратной связью (а)
и диаграммы его работы (б) при R1 = R2 и С1 = С2

Для устойчивой работы мультивибратора необходимо, чтобы разрядка конденсаторов проходила быстрее их зарядки. Это достигается включением диодов V1, V2. При сопротивлении резисторов, равном 1,8 кОм, и изменении емкости конденсаторов (С1 = С2) от 100 пФ до 0,1 мкФ частота колебаний мультивибратора изменяется от 300 Гц до 2 МГц. Подбирая резисторы, надо иметь в виду, что при отсутствии колебаний они должны обеспечить уровень логической 1 на выходе элементов D1.1 и D1.2 (при напряжении на входах логического элемента, равном нулю, входной ток составляет примерно 1 мА). Однако если сопротивление резисторов небольшое, то происходит значительный перекос вершины генерируемых импульсов. Исходя, из этого, в мультивибраторе на ТТЛ элементах используют резисторы сопротивлением от 100 Ом до 1,8 кОм (хотя в большинстве случаев генератор устойчиво работает и при сопротивлениях до 4 кОм)

При равенстве емкостей конденсаторов скважность выходных импульсов равна 2. Подбором соотношения Сl/С2 при сопротивлнии резисторов Rl и R2 по 1.8 кОм можно получить устойчивую генерацию при скважности до 10 (при сопротивлении резисторов по 4 кОм-до 20).

Входы «Упр.» служат для управления работой мультивибратора: генерация не возникает при напряжении на них меньше порога переключения Uп (от 0 до 1,15 В). Если управлять работой генератора не нужно, то входы

«Упр.» желательно соединить через резистор сопротивлением 1 кОм с плюсовым выводом источника питания (или их подключить параллельно используемому входу логического элемента, но в этом случае несколько возрастает входной ток).

Для улучшения формы импульсов и устранения влияния нагрузки мультивибратора к каждому выходу следует подключить дополнительный инвертор,D1.3, D1.4.

В подобном устройстве при включении питания оба логических элемента могут оказаться в закрытом состоянии (на выходах — логическая 1), и колебания не возникнут. Чтобы этого не произошло, вводят также дополнительный инвертор.

Частоту генератора на цифровых микросхемах , можно регулировать не только изменением емкости и сопротивления времязадающих цепочки, но и изменением напряжения, подаваемого на вход логических элементов. В таком генераторе (рис. 2) чем больше (по абсолютной величине) управляющее напряжение, тем больше частота генерации. При изменении управляющего напряжения от 0 до -5 В частота изменяется по закону, близкому к линейному. При использовании конденсаторов С1 и С2 емкостью по 1000 пФ диапазон регулировки частоты составляет 120-750 кГц, а при емкости по 0,1 мкФ — от 1 до 8 кГц.

Рис.2 Схема генератора, управляемого напряжением

Широкое распространение на практике получил простой генератор (рис. 3, а) , частота выходных импульсов которого определяется процессами перезарядки лишь одного конденсатора. Принцип его работы пояснен эрарами напряжений (рис. 3, б). Генератор вырабатывает импульсы в широком диапазоне частот — от единиц герц до нескольких мегагерц. Зависимость частоты f (в кГц) от емкости конденсатора С1 (в пФ) выражается приближенной формулой f =3*10 5 / С 1 . При уменьшении напряжения питания частота генерируемых импульсов уменьшается примерно на 20% на каждые 0,5 В), а при увеличении температуры окружающей среды — увеличивается (примерно вдвое при увеличении температуры на 100° С).


Рис.3 схема (а) и диаграмма напряжений (б)

В генераторе, собранном по схеме рис. 3, а, логические элементы имеют открытый коллектор. Скважность импульсного выходного напряжения практически равна двум.

В генераторе по схеме рис. 4 длительность импульсов можно регулировать резистором R2 (скважность изменяется от 1,5 до 3), а частоту-резистором R1. Например, при использовании конденсатора С1 емкостью 0,1 мкФ при отсутствии резистора R2 и изменении сопротивления резистора R1 от максимального значения до нуля частота генерируемых импульсов изменяется от 8 до 125 кГц. Для получения другого диапазона частот необходимо изменять номинал конденсатора С1.

Рис.4 Генератор с регулировкой частоты и скважности импульсов

Логические микросхемы позволяют собрать генератор без каких-либо других радиодеталей (конденсаторов, резисторов и т. п.). Принцип работы такого генератора основан на задержке переключения логических элементов.

Принципиальная схема одного из таких генераторов приведена на рис. 5, а. При подаче на управляющий вход логического 0 на выходе элемента D1.1 будет логическая 1 (на рис. 5, б время включения и выключения логических элементов принято одинаковым). При подаче на управляющий вход логической 1 все элементы поочередно изменяют свое состояние. Третий элемент (D1.3) переключится через промежуток времени, равный nt зд, где n — число логических элементов, а t зд — среднее время задержки переключения одного элемента, равное полусумме времен задержки включения и выключения. Скачок напряжения с выхода генератора через цепь обратной связи поступает на вход элемента D1.1 и переключает его в первоначальное состояние. Вслед за ним возвращаются в исходное состояние и другие элементы.

Рис.5 Схема (а) и диаграмма работы генератора(б)

Для микросхем серии К155 среднее время задержки составляет около 20 нс. Следовательно, генератор, собранный по схеме рис. 5 а, будет вырабатывать импульсы с частотой следования около 8 МГц. Если генератор сразу не заработает, необходимо несколько уменьшить напряжение питания. Для уменьшения частоты следует увеличить число логических элементов.

В рассмотренных здесь примерах входы «Упр.» служат для управления работой генератора.
Мультивибратор , схема которого изображена на рис. 6, а, в зависимости от периода входного сигнала работает или в ждущем или в автоколебательном синхронизируемом режиме. Запуск мультивибратора осуществляется низким логическим уровнем или замыканием, например кнопкой, управляющей цепи с общим проводом.

Рис. 6. Схема (а) и диаграмма напряжений (б) генератора, работающего в зависимости от
длительности управляющих импульсов или в ждущем (верхние диаграммы), или в
автоколебательном синхронизируемом (нижние диаграммы) режимах

Элементы D1.2 и D1.3 образуют RS-триггер , служащий электронным ключом — при отсутствии входного сигнала (что соответствует подаче на вход «Упр.» логической 1), он блокирует работу устройства. Если на управляющий вход подать логический 0, то триггер изменяет свое состояние. Элемент D1.2 при этом начинает работать как инвертор, образующий с элементами D1.1 и D1.4 импульсный генератор с автоматическим запуском. Если длительность отрицательного управляющего импульса Ти больше, чем постоянная времени цепи R1C1*3, то генерируются, по крайней мере, два выходных импульса с периодом, примерно равным 3R1C1 Причем начало первого из них совпадает с фронтом отрицательного входного импульса, а последний импульс независимо от момента окончания разрешающего сигнала имеет такую же длительность, что и предыдущие (равную R1 * C1).

При длительности управляющего импульса Ти меньшей, чем 3*R1C1 устройство генерирует импульс (Длительность которого равна R1C1) на каждый отрицательный управляющий импульс.

Сопротивление резистора R1 может быть в пределах 330 Ом-1,5 кОм, а емкость конденсатора С1 должна быть не меньше 50 пФ. Например, при сопротивлении резистора R = 1 кОм и емкости конденсатора С1 =100 мкФ генерируется импульс длительностью 100 мс или последовательность этих импульсов (в зависимости от периода входного сигнала).

Рис. 7. Схема генератора, в котором длительность последнего генерируемого
импульса не зависит от момента окончания управляющего сигнала

Генератор по схеме, приведенной на рис. 7, формирующий на выходе целое число периодов импульсов, также запускается фронтом отрицательного управляющего импульса. Элементы D1.2 и D1.3 образуют RC-генератор прямоугольных импульсов, частоту следования которых от 4 до 25 кГц можно регулировать переменным резистором R2. При поступлении логического 0 на вход элемента D1.1 с его выхода на все остальные элементы подается разрешающий сигнал — логическая 1. Поэтому перепад напряжения на выходе устройства формируется одновременно (не считая времени задержек переключения элементов) с фронтом отрицательного импульса на управляющем входе элемента D1.1. Даже если этот сигнал прекращается (т. е. на вход «Упр.» подается логическая 1) при низком логическом уровне на выходе генератора, то, благодаря цепи обратной связи, на выходе элемента D1.1 сохраняется логическая 1, и устройство генерирует последний импульс полной длительности. Поэтому период всегда будет равен предыдущему.

Обычно во времязадающйе цепи мультивибраторов включают конденсаторы большой емкости и резисторы малых сопротивлений, что ограничивает диапазон плавной регулировки частоты следования импульсов. В генераторе, схема которого изображена на рис. 8. а, подобный недостаток устранен включением на вход микросхемы транзисторного ключа с малыми входным током и порогом переключения. Частота такого мультивибратора может изменяться в 200 раз(!). Генерация происходит при подаче на вход «Упр.» логической 1.

Рис. 8. Схема (а) и диаграммы напряжений (б) генератора, частоту которого
переменным резистором можно изменять в 200 раз

Рассмотрим процесс генерации, начиная с момента начала зарядки конденсатора С1 (см. рис. 8, б). В этот момент транзистор V1 открыт и напряжение на его коллекторе близко к нулю. На другом входе элемента D1.1 — логическая 1, на выходе элемента D1.2 — логический 0. Конденсатор С1 заряжается выходным током элемента D1.1 через резистор R1 и параллельно соединенные входное сопротивление транзистора V1 и резисторы R2, R3. По мере зарядки конденсатора C1 напряжение на нем экспоненциально возрастает, а ток через него уменьшается по такому же закону. Коллекторный ток транзистора V1 при этом также уменьшается, и когда он станет равным входному току переключения элемента D1.1, на выходе этого элемента будет логический 0, который переключит элемент D1.2. Отрицательный перепад напряжения в точке а, закрывающий в этот момент транзистор, образуется за счет прохождения фронта импульса с выхода элемента D1.1 через конденсатор С1.

Дальше происходит разряд конденсатора через резисторы Rl — R3 выходным током логических элементов. Когда напряжение в точке а станет достаточным для открывания транзистора, то он откроется. При этом изменится состояние элемента D1.1, начнется зарядка конденсатора С1, и цикл повторится.

Рис. 9. Схема (а) и диаграммы напряжении (б) генератора с полевым транзистором

Время зарядки и время разрядки конденсатора, определяющие период и длительность выходных импульсов, при статическом коэффициенте передачи тока транзистора около 100 определяют по приближенным формулам t3 ≈ 3,5*10 -3 C 1, tp ≈ 6*10 -7 (R 2 + R 3)C 1 (емкость выражена в пикофарадах, сопротивление в омах, время в микросекундах).

При использовании элементов, указанных на принципиальной схеме, и суммарного сопротивления резисторов R2 и R3 20 кОм время зарядки составляет около 5,7 мкс, а время разрядки — около 18 мкс. Резистор R1 позволяет улучшить форму фронта импульсов. (В принципе, этого резистора может и не быть.)

Мультивибратор способен генерировать импульсы как с малой (меньше 2), так и с большой (больше 100) скважностью. При изменении емкости конденсатора С1 от 20 пФ до 10 мкФ частота выходных колебаний изменяется от 3 МГц до долей герца.

Частоту генератора, собранного по схеме, приведенной на рис, 9, а, можно изменять в 50 тысяч раз. Это достигнуто применением полевого транзистора. При относительно небольших емкостях конденсатора возможно получение ультранизких частот. Например, при максимальных значениях, указанных на схеме элементов, частота выходных импульсов генератора равна 0,5 Гц.

Принцип работы устройства иллюстрирует рис. 9, б. В моменты времени, когда элемент D1.3 переходит в состояние с логической 1 на выходе, отрицательный перепад напряжения с выхода элемента D1.2 проходит через конденсатор С1 и в точке а образуется отрицательное напряжение. Затем конденсатор начинает перезаряжаться через резистор R1 выходным током элементов D1.2 и D1.3 (входным током полевого транзистора можно пренебречь). Изменение напряжения на затворе приводит к соответствующему изменению напряжения в точке,б. Й когда это напряжение достигает порога переключения элемента D1.1, он изменяет свое состояние и тем самым переключает остальные логические элементы генератора.

Рис. 10. Схема генератора с кварцевой стабилизацией частоты

В периоды времени, когда на выходе устройства логический 0, конденсатор С1 разряжается до момента, когда напряжение в точке (б) уменьшится до порога переключения элемента D1.1, что вызывает последовательное переключение логических элементов (возврат их в исходное состояние).

Длительность выходных импульсов регулируют резистором R2. Резистор a служит для ограничения тока через транзистор. Частоту слеледования выходных импульсов можно опрееить по формуле f=1/ 2*R1*C1 .В частности, если емкость конденсатора С1= 0,01 мкФ и сопротивление резистора R1 — 1 МОм частота импульсов равна 50 Гц; при емкости 150 пФ и сопротивлении 120 кОм — 22,5 кГц. Верхняя граница частоты генератора около 10 МГц. Для плавной регулировки частоты целесообразно, чтобы переменный резистор R1 был многооборотным.

Как уже указывалось выше, частота колебаний генераторов на микросхемах при изменении напряжения Питания и температуры окружающей среды изменяется довольно значительно. Если необходима высокая стабильность частоты, в генераторы вводят кварцевые резонаторы. Примером может служить генератор, собранный по схеме рис. 10. Он генерирует импульсы в диапазоне частот 0,1-2 МГц (в зависимости от используемого резонатора В1). При соответствующем кварце возможна генерация импульсов частотой от 1 до 10 МГц. В этом случае конденсатор С1 надо исключить, емкость конденсатора С2 должна быть 0,01 мкФ, а сопротивления резисторов по 470 Ом. Скважность генерируемых импульсов около 2.

В таком устройстве резисторы R1 и R2 обеспечивают устойчивый режим генерации, а элемент D1.3 выполняет функцию буферного каскада. Конденсатор С2 осуществляет развязку по постоянному току. Конденсатор С1 предотвращает высокочастотные колебания на фронтах и спадах импульсов, обусловленные высшими гармониками.

С. Минделевич

Цифровые микросхемы и их применение

В. ПОЛЯКОВ, г. Москва
Журнал Радио 1998 год, номер 2

В экспериментах с широко распространенной КМОП микросхемой К176ЛА7 автору удалось реализовать два простых генератора, которые мы предлагаем читателям.

В радиолюбительской практике нередко возникает потребность в высокостабильном генераторе, а кварцевого резонатора с нужной рабочей частотой найти не удается. Если есть резонатор с более высокой частотой, то можно, например, сделать генератор с кварцевой стабилизацией частоты, а затем с помощью делителя понизить ее до нужной величины. Для такого устройства требуется обычно не менее двух микросхем. Между тем, когда в распоряжении радиолюбителя имеется резонатор с рабочей частотой в три раза выше требуемой, решить проблему можно гораздо проще. В генераторе, схема которого показана на рис. 1, автор использовал кварцевый резонатор на частоту 500 кГц, а прямоугольные колебания на выходе генератора имели частоту 166,(6) кГц. Можно взять резонаторы и на другие частоты (от десятков кГц до нескольких МГц), но при этом придется экспериментально подобрать конденсатор С1 и резистор R1. (Чем выше частота, тем номиналы должны быть меньше, и наоборот).

Но как же работает такой генератор, если на частотах ниже основной никаких резонансов у кварца нет? А дело в том, что в приведенном на рис. 1 RC-генераторе есть все условия для самовозбуждения. Действительно, параллельная емкость кварца и кварцедержателя образует цепь положительной обратной связи, а резистор R1 замыкает цепь ООС по постоянному току, которая обеспечивает линейный режим работы двух первых элементов микросхемы DDI. Подбирая резистор R1 и конденсатор С1, устанавливают частоту генератора чуть ниже, чем рабочая частота кварцевого резонатора, разделенная на три. Крутые фронты прямоугольных импульсов возбуждают резонатор на ого основной частоте. Возникающее на его выводах напряжение с частотой 500 кГц синхронизирует RC-генератор, причем очень жестко, с точностью до фазы.

Все это можно наблюдать с помощью осциллографа, подключив щуп с малой входной емкостью (чтобы не нарушить работу генератора) к правому по схеме выводу кварцевого резонатора. На экране видно, как на прямоугольные колебания с частотой 166,(6) кГц накладываются меньшие по амплитуде синусоидальные колебания с частотой 500 кГц. Полоса синхронизации описанного генератора довольно велика, поэтому такие дестабилизирующие факторы, как изменения в некоторых пределах напряжения питания, температуры и номиналов элементов, практически не влияют на его работу. Стабильность же его частоты целиком определяется использованным кварцевым резонатором.

Другой генератор, в отличие от только что описанного, обладает очень широким диапазоном перестройки, и здесь о стабильности частоты говорить уже не приходится — она полностью (зависимость от температуры не исследовалась) определяется стабильностью управляющего напряжения. Схема генератора приведена на рис. 2. В нем установлен только один блокировочный конденсатор, который препятствует проникновению колебаний генератора в цепь управления частотой и защищает ее от внешних наводок. В работе собственно генератора он не участвует. Все элементы микросхемы соединены последовательно, на трех первых из них собран генератор, а на четвертом -выходной буферный каскад.

Цепь обратной связи образована резистором R1, по постоянному току она отрицательная и поэтому обеспечивает линейный режим работы элементов генератора. В каждом из них сигнал задерживается на определенное время, причем длительность этой задержки сильно зависит от напряжения питания — чем оно выше, тем задержка меньше. Сдвиг фазы колебаний пропорционален произведению времени задержки на частоту. На достаточно высокой частоте сдвиг фазы в каждом элементе микросхемы достигает 60, а на всех трех — 180°. В результате ООС превращается в положительную и на этой частоте генератор возбуждается. При увеличении напряжения питания с 3 до 12 В частота генератора изменяется примерно от 300 кГц до 6 МГц, т. е. в 20 раз. Потребляемый ток возрастает при этом от долей миллиампера до 2 мА. Чтобы генератор перекрыл, например, средневолновый диапазон (500… 1600 кГц), напряжение питания должно измениться всего от 3,5 до 5 В. Диапазон частот можно изменить подбором резистора R1.

Достоинство описанного генератора -его исключительная простота, а основной недостаток — сильная зависимость выходного напряжения от частоты.

1.Введение 3

1.Обоснование выбора и описание работы схемы 4

1.1Анализ задания и разработка структурной схемы. 4

1.2Анализ возможных схемных решений 5

1.3 Описание работы выбранной схемы и назначение элементов. 10

2.Расчет и выборы элементов 11

2.1 Расчет RC-цепи задания частоты 11

2.2 Расчет усилителя мощности. 12

2.3 Расчет вторичного источника питания 13

3.Моделирование. 15

4.Заключение. 18

5.Литература. 19

  1. Введение

Неотъемлемой частью почти любого электронного устройства являются генераторы. Они используются в БРЭА в качестве модулированного сигнала, также как самостоятельная аппаратура для лабораторных исследований, для построение АЧХ. Генератором положительных прямоугольных импульсов называется устройство, с помощью которого энергия источника постоянного тока преобразуется в энергию переменного тока, изменяющегося во времени. В зависимости от области применения такого генератора, к нему могут быть предъявлены различные требования, скажем, стабильность заданной частоты, амплитуды, скважность, время фронта, точность.

  1. Обоснование выбора и описание работы схемы

    1. Анализ задания и разработка структурной схемы.

Согласно поставленной задаче принципиальная схема должна работать от сети переменного напряжения 220В и частотой 50 Гц. Электронные компоненты использующие такие параметры отсутствуют, поэтому необходим источник питания – ИП. Для создания прямоугольного сигнала из постоянного необходим генератор, который может быть выполнен на аналоговых или цифровых элементах. Для регулировки выходного напряжения необходим соответствующий блок. Также не стоит забывать о быстродействии генератора, которое обеспечит необходимое время фронта.

  1. Анализ возможных схемных решений Генератор на интегральном таймере 555 (кр1006ви1)

Схема имеет высокую стабильность (около 1 %), она может работать от единственного источника питания напряжением от 4,5 до 16 В, сохраняя стабильную частоту при изменении напряжения источника питания.

Недостатки – большой потребляемый ток.

Генератор на логических элементах


Автогенератор (рис. 1.2) собран на логических элементах D 1.1, D 1.2 и DJ .3, резисторе R/ и конденсаторе С1. При включении электропитания конденсатор С1 начинает заряжаться через рези­стор К1. По мере заряда конденсатора повышается напряжение на его обкладке, соединенной с выводами I, 2 логического элемента D 1.1. Когда оно достигнет 1,2… 1,5 В, на выводе 6 логического эле­мента D 1.2 появится сигнал «лог. 1» («4 В). а на выводе 8 логи­ческого элемента D 1.3 — сигнал «лог. О» («0,4 В). После этого конденсатор С1 начнет разряжаться через резистор R 1 и логиче­ский элемент D 1.3. В итоге на выводе 6 логического элемента D 1.2 будут формироваться прямоугольные импульсы. Такие же импульсы, но сдвинутые по фазе на 180°, будут на выводе 8 логи­ческого элемента D 1.3 (он выполняет роль инвертора).

Продолжительность заряда и разряда конденсатора С1, а зна­чит, и частота генерируемых импульсов, зависят от емкости кон­денсатора С1 и сопротивления резистора R 1.


Автогенератор (рис. 1.3) построен на трех инверторах микро­схемы D 1, времязадающем конденсаторе С1 и последовательном резисторе R 1 на входе частотоопределяющего инвертора D 1.3 .

По сравнению с аналогичными устройствами автогенератор об» ладает повышенной стабильностью. Кроме того, возможна под­стройка или регулировка частоты при изменении сопротивления резистора R 1 .

Однако, эти схемы на ТТЛ микросхемах имеет серьезные недостатки:

Низкое сопротивление хронирующих резисторов, и большая емкость конденсаторов

Ограниченный диапазон плавной регулировки частоты

Низкая стабильность при изменении питающего напряжение и температуры окружающей среды

Генераторы на КМОП логике по принципу построения ничем не отличаются от генераторов на ТТЛ микросхемах, но ввиду малого энергопотребления КМОП микросхемами и гораздо меньших рабочих токов (в частности входных) отличия все же имеются. Прежде всего, для генераторов КМОП логики характерны большие величины времязадающих резисторов (десятки и сотни кОм в отличие от сотен Ом для ТТЛ) и малые емкости конденсаторов. К примеру, классическая схема генератора (рис.1), собранная на 561 серии при сопротивлении резистора менее 1 кОм вообще не запустится.

Ниже у МОП генераторов получится и максимальная частота генерации, которая ограничена верхней частотой переключения МОП элементов (обычно до 2 МГц). Причем эта частота падает при снижении напряжения питания. Достоинством же генераторов на КМОП микросхемах можно считать широкий диапазон питающих напряжений (для 561 серии напряжение питания может лежать в диапазоне от 2 до 12 В, тогда как ТТЛ логика достаточно жестко привязана к напряжению питания 5В, 10% погрешность). Плюс малые величины, а значит и габариты времязадающих конденсаторов и, главное, очень малое энергопортебление (1 мА и менее).

Если требуется повысить стабильность частоты генерации, то имеет смысл применить схему на трех инверторах.

Ну и еще более стабильными получатся генераторы, в качестве частотозадающего элемента в которых используется индуктивность. В этом случае схема простейшего мультивибратора будет выглядеть так:


Из-за того, что переключение логического элемента не происходит ровно при половине питающего напряжения, длительность импульса простого КМОП генератора сильно отличается от длительности паузы. При необходимости получить четкий меандр со скважностью 2, придется использовать более сложную схему:


Здесь длительность паузы и длительность импульса можно изменять независимой подборкой сопротивлений R1 и R2.

Следующие две схемы позволяют оперативно регулировать либо длительности импульса и паузы раздельно (рисунок а), либо менять скважность (одновременное уменьшение одной характеристики с увеличением другой):

Вообще же для получения идеально четкой скважности 2 лучше использовать счетный триггер, подключенный к выходу мультивибратора, настроенного на частоту вдвое большую, чем необходимо получить.

Есть вариант получения скважности 2 или так называемого «меандра» и проще. Для этого придется собрать симметричный мультивибратор на микросхеме К561ТЛ1. При равенстве сопротивлений и емкостей в плечах, такой генератор будет выдавать четкий «прямоугольник» со скважностью 2.

Частоту генерации можно определить по следующей формуле: F=1.05/R1*C1, где F – частота в килогерцах, R – сопротивление резистора R1 = R2 в килоомах, С – емкость конденсатора C1=C2 в микрофарадах. Мультивибратор может быть собран и на микросхемах К561ЛЕ5 или К561ЛА7, однако фронт и спад импульсов в этом случае будет несколько завален.

А вот еще несколько схем симметричных мультивибраторов:

Ну и когда к стабильности частоты предъявляются совсем уже жесткие требования, то как и в случае с ТТЛ-генераторами, без кварцевого резонатора не обойтись:

Обратите внимание, что в частотозадающую цепь может быть подключен подстроечный конденсатор небольшой емкости, позволяющий слегка изменять частоту генерации. Стабильность же при этом будет все равно зависеть от стабильности кварцевого резонатора.

При конструировании устройств на цифровых микросхемах нередко возникает задача построения генератора прямоугольных импульсов с теми или иными характеристиками. Данная статья призвана помочь конструктору-любителю подобрать схему задающего генератора той или иной степени сложности и необходимых характеристик.

Схема, представленная на рисунке 1 собрана на трех элементах микросхемы 155 ЛА3 и работает в режиме автогенератора благодаря задержке распространения сигнала через элементы. Для простой логики серии 155 время задержки одного элемента равно 20 нс, следовательно частота генератора, собранного на трех элементах будет примерно равна 8 МГц.

Рис.1

Для уменьшения частоты генерации число элементов нужно увеличить, учитывая, что количество их должно быть нечетным. Вход Упр. служит для управления работой генератора (высокий уровень разрешает работу схемы, низкий запрещает). Если управление генерацией не требуется, то управляющий вывод нужно подключить к плюсу источника питания через резистор 1 Ком или соединить его со вторым входом этого же элемента (по схеме нижний вход D1.1).

Классическая схема простейшего генератора с времязадающей цепью изображена на рис.2. Собрать его можно практически на любых элементах с инверсией (НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ), частота следования выходных импульсов зависит от емкости конденсатора С1 и сопротивления R1. Стоит учитывать, что при увеличении сопротивления R1 более 470 Ом, генерация будет неустойчивой. При номиналах R1= 300 Ом и С1=0.047 мкФ частота генерации будет составлять примерно 10 кГц.

Рис.2

Схема, изображенная на рис.3 содержит еще два элемента, один из которых (D1.3) служит для более устойчивой работы генератора, а другой (D1.4) используется в качестве буферного для улучшения формы выходного сигнала. При указанных на схеме номиналах R1 и емкости конденсатора 0.047 мкФ частота следования импульсов будет равна 10 КГц.


Рис.3

Частоту генерации мультивибратора на ТТЛ микросхемах несложно изменять не только номиналами сопротивления и емкости, но и изменением напряжения. На схеме, представленной на рис.4 управляющее напряжение подается на вход Упр. и может изменяться от нуля до напряжения питания микросхемы. При увеличении напряжения на входах у элементов быстрее наступает порог срабатывания в процессе перезаряда конденсаторов, а значит и увеличивается частота генерации.

Рис.4

Во всем диапазоне изменения напряжения зависимость «управляющее напряжение/частота» практически линейная. При емкости частотозадающих конденсаторов С1 и С2 равной 0.1 мкФ, частоту мультивибратора можно регулировать в диапазоне 1-8 кГц, а при 1000 пФ – 120 – 750 кГц. Скважность сигнала несложно изменять разницей в номиналах конденсаторов. Сигалы на выходах 1и 2 будут в противофазе, здя улучшения формы сигнала имеет смысл добавить на выходы еще по одному инвертору (к примеру, неиспользуемые элементы D1.3 и D1.4).

Схема генератора, частоту и скважность которого можно оперативно менять с помощью переменных резисторов, изображена на рис. 5. При указанных на схеме номиналах резисторов и емкости конденсатора С1=0.1 мкФ скважность можно изменять от 1.5 до 3 (резистором R2), а частоту от 8 до 25 кГц (R1). Для другого диапазона частот придется изменить емкость конденсатора С1.

Рис.5

Особенность управляемого генератора импульсов, изображенного на рис.6 состоит в том, что длительность последнего генерируемого импульса не зависит от времени окончания управляющего сигнала. Когда бы сигнал Упр. не исчез, генератор в любом случае отработает период до конца. Достигнуто это тем, что один из входов управляющего элемента D1.1 подключен к выходу мультивибратора, собранного на элементах D1.2 – D1.4.

Рис.6

Запускается мультивибратор низким уровнем на входе Упр. и если в процессе работы генератора этот сигнал пропадет (станет высоким), то благодаря обратной связи (выход D1.4 – вход D1.1) мультивибратор остановится только тогда, когда отработает период полной длительности и уровень на его выходе не станет низким. В дополнение частоту генератора можно плавно изменять переменным резистором R2 (при указаных на схеме номиналах от от 4 до 25 кГц).

Обычно при построении генераторов на ТТЛ микросхемах используются резисторы небольшого номинала и потому емкости времязадающих конденсаторов получаются относительно большими, а диапазон регулировки частоты невелик. Увеличить диапазон регулировки до 200 раз можно, включив во времязадающую цепь транзистор с достаточно большим входным сопротивлением, как изображено на рис.7. При изменении емкости времязадающего конденсатора от 10 мкФ до 20 пФ, среднюю частоту генератора можно изменять от долей герца до нескольких МГц.

Рис.7

Еще одна схема, но уже с полевым транзистором, позволяет с помощью резистора R1 изменять частоту генератора в 50 000 раз (рис.8). Кроме того, высокое входное сопротивление затвора полевого транзистора позволяет получать низкую частоту генерацию при относительно небольшой емкости времязадающего конденсатора. К примеру, при указанных на схеме номиналах и максимальном значении R1 частота генерации составит примерно 0.5 Гц. Вполне очевидно, что для плавного изменения частоты в таком большом диапазоне, желательно, чтобы резистор R1 был многооборотным.


Рис.8

Все вышеописанные мультивибраторы не отличаются высокой стабильностью частоты, которая зависит от напряжения питания, температуры окружающей среды и еще целого ряда факторов, поэтому в случаях, когда к стабильности генерируемой частоты предъявляются высокие требования, в схему вводятся кварцевые резонаторы, работающие на необходимой частоте (рис.9). Строя подобные генераторы, следует иметь в виду, что приближение генерируемой частоты к граничной частоте переключения элементов, ухудшает форму сигнала, приближая ее форму к синусоидальной.


Конструкции на 561ИЕ8. | Старый радиолюбитель

В статье о коммутаторах на реле я упомянул очень интересную микросхему 561ИЕ8. Ведь эта микросхема имеет много других применений. О некоторых — в этой статье.

Самое простое применений — это бегущие огни.

Рис.1 Схема бегущих огней.

Импульсы с мультивибратора, собранного на первых двух элементах И-НЕ (его частота, а следовательно и скорость бега огней, зависит от емкости С2 и сопротивления R4- чем они больше, тем медленнее бегут огни) поступают на буферные элементы (в микросхеме 4 элемента, не оставлять же два безработными), а оттуда на счетчик. Он их считает, последовательно, по кругу, изменяя свое состояние от 0 до 9. Для того чтобы ограничить счет до 9-ти вывод 9 (выход числа «8») соединен с входом обнуления счетчика (с выводом 15) Как только счет достигает числа «8». происходит моментальный сброс счетчика в нулевое положение. Затем, счет повторяется снова, и снова. Можно таким образом, выбрать любое количество управляющих выводов. А можно ничего такого не делать, и тогда счет будет до 10, а потом — по кругу. Если нужно больше 10-ти управляющих выводов, берем еще одну микросхему 561ИЕ8 и подсоединяем ее вход СР с выходом переноса Р (12) первой микросхемы.
К выходам счетчика подключены транзисторные ключи, а в их коллекторы — три последовательно включенных светодиода HL1-HL3. Резистор R3 — токоограничивающий. Тип транзистора зависит от тока через светодиоды. Две тройки включенных параллельно, потянет КТ315, если больше — то КТ815. В генераторе можно применить микросхемы 561ЛА7 или 561ЛЕ5. Можно генератор собрать на таймере 555, а можно и на транзисторах. Но самым простым быдет генератор на мигающем диоде:

Рис. 2. Схема бегущих огней с генератором на мигающем светодиоде.

Светодиоды можно располагать не только линейно, но и в виде окружность, шара, снежинки — в общем полное поле для творчества. Тем более, что Новый год не за горами :).

Простым движением извилин можно превратить мирные бегущие огни в полицейскую мигалку:

Рис. 3. Схема полицейской мигалки.

Думаю, схема понятна. Высокие логические уровни с выходов ИЕ8 через диоды подаются на электронные ключи, в коллектор одного включены синие диоды, а другого — красные. Так как выводы ИЕ8 подключены через один, то светодиоды будут вспыхивать. Остается подобрать частоту вспышек. Проще всего это сделать заменив резистор R1 на подстроечный сопротивлением 680 кОм. Подстраиваем его до нужной частоты, а затем измеряем его сопротивление и заменяем постоянным резистором.

Для тех, кто делает что-то тайное и не хочет, чтобы это стало явным, следующая схема. ис. 4. Антипрослушка для окна.

Рис. 4. Антипрослушка для окна.

«Большой брат», да и «братья» поменьше, иногда хотят услышать наши рассуждения на кухне о том, стоит ли голосовать за изменения конституции :). Они с помощью лазерной указки и кое-чего еще снимают колебания стекол наших квартир. Для того, чтобы помешать им, нужно собрать не сложную схему. К выходам ИЕ8 через диоды подключены резисторы разного сопротивления (от 10 кОм до 1 МОм). При каждом импульсе генератора, собранного на двух инвертора микросхемы 561ЛН2, конденсатор С3 заряжается заряжается через один из этих резисторов и резистор R12. При достижении на конденсаторе С2 напряжения, достаточного для открывания транзистора VT1 типа КТ315, последний открывается, и на выходе элемента INV4 появляется уровень логического нуля. Конденсатор С2 быстро разряжается через диод VD11 типа КД522. Транзистор VT1 закрывается, и процесс заряда конденсатора С2 возобновляется по той же зарядной цепи. Частота импульсов на выходе этого управляемого генератора увеличивается. Прямоугольные импульсы поступают на пьзопреобразователь ZQ1, который прижат или приклеен к стеклу. Теперь никто не узнает, за что мы будем голосовать!

И еще одна весьма полезная схема для тех, кто занимается импульсными блоками питания и преобразователями напряжения. Несмотря на обилие готовых интегральных драйверов найдется место и такому:

Рис. 6. Схема преобразователя напряжения автомобильного аккумулятора.

Достоинством этой схемы, кроме простоты, является отсутствие сквозного тока через транзисторы. Такой ток может возникнуть, когда транзистор одного плеча преобразователя не полностью закрылся, а транзистор другого плеча уже начал открываться. В этой схеме высокий логический уровень через диоды VD1 — VD4 открывает один транзистор, а через диоды VD5 — VD8 — другой. Но между открытием этих транзисторов есть паузы, так как с выводов 3 и 1 высокий логический уровень не подается ни на один из транзисторов. За время этой паузы транзисторы успеют закрыться. Следует учитывать, что частота импульсов генератора должна быть в 10 раз больше, чем частота преобразования. Например, при частоте преобразования 50 Гц частота генератора должна быть 500 Гц.

На 561ИЕ8 можно сделать еще много чего.

Всем удачи и здоровья!

Регулятор яркости фар на микросхеме К561ЛА7

Что-то не так?
Пожалуйста, отключите Adblock.

Портал QRZ.RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны, если вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям. Отключив Adblock, вы поможете не только нам, но и себе.Спасибо.

Как добавить наш сайт в исключение AdBlock

Сигнализация об неисправности ламп может быть и звуковой, для этого надо собрать звуковой генератор и подключить его к указателю по схеме рис. 116.

Его принципиальная схема приведена на рис.1.17, монтажная схема — на рис. 118. На элементах DD1.1 и DD1.2 собран генератор с регулируемой скважностью импульсов, который можно усилить резисторами R1 в пределах от 1 до 50. Эти импульсы в итоге на транзисторы, а с них — на лампы накаливания. Изменяя скважность импульсов, можно изменить время включения транзистора ѴТЗ, т. е. большая яркость свечения ламп ELI, EL2. Транзистор ѴТЗ работает в ключевом режиме, поэтому потери энергии на нем невелики. Конденсатор СЗ уменьшает помехи, создаваемый регулятором, выключатель питания SA1, совмещенный с резисторами R1, служит для включения регулятора.Для включения фар на полную мощность, без регулятора, используют штатный -выключатель автомобиля SA2.

Регулятор яркости фар на микросхеме К561ЛА7

Рис. 117. Схема регулятора яркости фар

Этот регулятор можно использовать для регулирования яркости переносной низковольтной лампы, или мощности паяльника.

Регулятор яркости фар на микросхеме К561ЛА7

Рис. 118. Монтажная плата регулятора яркости фар

Литература: И. А. Нечаев, Массовая Радио Библиотека (МРБ), Выпуск 1172, 1992 год.

.

К561ЛА7

Цифровая микросхема серии КМОП.
Микросхемы К561ЛА7 представляют собой четыре логических элемента 2И-НЕ.
Аналоги: HEF4011BP, HCF4011BE.

Основные параметры К561ЛА7 :

Напряжение питания: 3..15V
Напряжение макс питания: 18V
Напряжение питания лог. 0: <0,05V
Напряжение лог.1:> Uпит-0,05V
Типовая задержка (при Uпит = 5V): 60 нс
Типовая задержка (при Uпит = 15 В): 20 нс
Тепературный диапазон: -40.. + 85 ° С

Назначение выводов :
1 — вход X2;
2 — вход X1;
3 — выход Y1;
4 — выход Y2;
5 — вход X3;
6 — вход X4;
7 — общий;
8 — вход X6;
9 — вход X5;
10 — выход Y3;
11 — выход Y4;
12 — вход X7;
13 — вход X8;
14 — напряжение питания.

Электрические параметры :
Напряжение питания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3… 15 В
Выходное напряжение низкого уровня при воздействии помехи:
при Uп = 10 В.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≤ 2,9 В
при Uп = 5 В. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≤ 0,95 В
Выходное напряжение высокого уровня при воздействии помехи
при Uп = 10 В. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≥ 7,2 В
Ток потребления при Uп = 15 В. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≤ 5 мкА
Входной ток низкого (высокого) уровня при Uп = 15 В.. . . . . . . . . . . . .≤ 0,3 мкА
Выходной ток низкого уровня:
при Uп = 10 В. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≥ 1,3 мА
при Uп = 5 В. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≥ 0,51 мА
Выходной ток высокого уровня:
при Uп = 10 В. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≥ 1,3 мА
при Uп = 5 В; Uвых = 4,6 В. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≥ 0,51 мА
при Uп = 5 В; Uвых = 2,5 В. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≥ 1,6 мА
Время задержки распространения при включении (выключении):
при Uп = 10 В. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≤ 80 нс
при Uп = 5 В. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≤ 160 нс
Входная емкость. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ≤ 11 пФ

Таблица истинности элементов К561ЛА7:

А Б Из
л л H
H л H
л H H
H H л

L — низкий уровень (0), H — высокий уровень (1).


Содержат 64 интегральных элемента.
Корпус типа 2102Ю.14-В, масса не более 1 г.
Технические условия: бК0.348.457-11 ТУ.

.

К561ЛА9

Цифровая микросхема серии КМОП.
Микросхемы К561ЛА9 представляют собой три трехвходовых 3 логических элемента «3И-НЕ».

Основные параметры К561ЛА9:

Напряжение питания: 3..15V
Напряжение макс питания: 18V
Напряжение питания лог. 0: <0,05V
Напряжение лог.1:> Uпит-0,05V
Типовая задержка (при Uпит = 5V): 60 нс
Типовая задержка (при Uпит = 15 В): 20 нс
Температурный диапазон: -40.. + 85 ° С

Аналоги: CD4023BE

Назначение выводов :
1 — вход X1;
2 — вход X2;
3 — вход X4;
4 — вход X5;
5 — вход X6;
6 — выход Y1;
7 — общий;
8 — вход X3;
9 — выход Y2;
10 — выход Y3;
11 — вход X7;
12 — вход X8;
13 — вход X9;
14 — напряжение питания.

Электрические параметры :
Напряжение питания. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3… 15 В
Выходное напряжение низкого уровня. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ≤ 0,01 В
Выходное напряжение высокого уровня. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ≥ 9,99 В
Максимальное выходное напряжение низкого уровня. . . . . . . . . . .≤ 2,9 В
Минимальное выходное напряжение высокого уровня. . . . . . . . . . ≥ 7,2 В
Ток потребления. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .≤ 5 мкА
Входной ток низкого уровня. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ≤ | -0,05 | мкА
Входной ток высокого уровня. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≤ 0,05 мкА
Выходной ток низкого уровня. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≥ 0,25 мА
Выходной ток высокого уровня. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≥ | -0,3 | мА
Время задержки распространения входного сигнала
при включении (выключении).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ≤ 125 нс

Таблица истинности элементов 3И-НЕ К561ЛА9 :

Входы Выход
А В С Из
л L L H
H L L H
л H L H
л L H H
H H H L

L — низкий уровень (0),
H — высокий уровень (1).

Содержат 54 интегральных элементов.
Корпус типа 2102Ю.14-В, масса не более 1 г.
Технические условия: бК0.348.457-01 ТУ.

.

FNR-07K561 / FENGHUA Advanced Technology Co.Ltd.

FENGHUA Advanced Technology Co.Ltd.

Технические характеристики

Корпус показать свернуть

2 900
Классификационное напряжение варистора
Максимальное рабочее напряжение AC
Максимальное рабочее напряжение DC
Рабочая температура

Нашли ошибку? Выделите её курсором и нажмите CTRL + ENTER

.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *