Лабораторная работа № 4 триггеры и схемы на их основе

Оборудование: макетная панель, блок питания 5 В, цветные гибкие проводники с наконечниками.

Цель работы – изучение микросхемы К155ТМ2 как отдельного элемента, так и в составе различных электронных устройств.

На рис. 26 показана блок-схема макетной панели. Рассмотрим её отдельные компоненты.

Б лок питания подключается к макетной панели через стандартный разъем. Блок питания может быть любым, позволяющим получить на выходе пос-тоянное стабилизированное напряжение 5 В ± 5 % при токе около 1 А. Выходные цепи блока питания должны быть защищены от перегрузок и коротких замыканий.

В любительской и технической литературе довольно часто приводятся различные схемы зада-ющих генераторов на логических элементах И-НЕ (интегральная микросхема К155ЛА3). Принцип действия генератора прямоугольных импульсов поясняет рис. 9 (из лабораторной работы № 1). На трех инверторах собран мультивибратор. Частоту генератора можно изменять в широких пределах подбором емкости конденсатора и сопротивления резистора. Генерируемая частота обратно пропорциональна произведению номиналов этих деталей, т.е. постоянной времени цепи обратной связи. Частота зависит и от напряжения питания – с его понижением частота падает.

Частота генератора определяется формулой f  1/(2RC). Пользуясь этим соотношением, легко определить номиналы R и C для получения заданной частоты.

Для наших целей частота генератора должна быть в пределах 0,5–5 Гц, следовательно, R = 100 – 1100 Ом, и C = 1000 мкФ.

В схеме задающего генератора прямоугольных импульсов дополнительно задействован четвертый логический элемент И-НЕ микросхемы К155ЛА3, включенный инвертором, к выходу которого подключен светодиодный индикатор тактовых импульсов. Предназначен он для инвертирования сигнала, подаваемого на светодиод. Это необходимо для синхронизации включения индикатора с переключением управляемого генератором триггера. Такая необходимость вызвана тем, что D-триггер, входящий в состав микросхемы К155ТМ2, реагирует не на фронт импульса, а на его спад, т.е. на изменение сигнала с высокого уровня на низкий.

Блок индикации. Для индикации состояний триггеров использованы светодиоды. Смысл индикации состоит в том, чтобы визуально регистрировать уровень логической 1 на выходе триггера. Для этой цели можно использовать ту же микросхему, что и в генераторе К155ЛА3, но лучше применить специально созданную для работы с индикаторами микросхему К155ЛА8 с открытым коллектором и повышенной нагрузочной способностью. Схема такого индикатора приведена на рис. 21.

М онтажный блок. Этот блок состоит из двух интегральных микросхем К155ТМ2, содержащих в себе по два D-триггера каждый. Эти четыре триггера и являются изучаемыми приборами, которые используются в ходе лабораторной работы для сборки на их основе различных схем. Микросхемы установлены внутри макетной панели и соединены только с источником питания, остальные выводы (входы и выходы) выведены на лицевую часть панели в виде разъемов. Разъемы расположены таким образом, что вместе с условным изображением триггера образуют удобную монтажную колодку, на которой с помощью проводников ведется сборка, причем выглядит она так же, как и на схеме, что облегчает сборку и уменьшает вероятность возможных ошибок.

Блок формирования управляющих сигналов. В ходе выполнения лабораторной рабо-ты различные схемы требуют подачи определенных сигналов на входы триггеров. Например, для сброса счетчика необходимо подать на установочный вход R сигнал логического 0 или для записи 1 в регистр сдвига нужно подать на информационный вход сигнал логической 1. Для реализации этой цели использован кнопочный микропереключатель и RS-триггер дополнительной микросхемы К155ТМ2 (рис. 27). При поочередном соединении кнопкой входов R и S с нулевым полюсом источника питания на выходе получают перепад уровней напряжения, соот-ветствующий сигналам 0 и 1. Более простую схему подачи управ-ляющих импульсов использовать нельзя. В момент переключения из-за плохого контакта может возникнуть несколько импульсов, или, как говорят, появляется "дребезг контактов". Использование триггера приводит к тому, что по первому же отрицательному импульсу триггер перебрасывается и на выходе возникает перепад напряжения. Этот кнопочный переключатель триггерной схемы ручной подачи импульсов будем в дальнейшем называть "кнопкой".

Для подачи уровней логических 0 и 1 в схеме имеются 2 тумблера "0–1" и 7 постоянных контактных гнезд, подключенных либо к общему проводу, либо (через резистор 1 кОм) к положитель-ному полюсу источника питания 5 В.

Выключатель питающего напряжения со светодиодным индикатором позволяет отключать питание макетной панели во время монтажа схемы или внесения изменений в схему, не отсоединяя блок питания.

Монтаж прибора произведен в корпусе со съемной нижней крышкой, что позволяет легко вскрывать корпус для ремонта и профилактики монтажной панели. Все разъемы и светодиоды жестко закреплены на лицевой части корпуса с помощью клея, остальные элементы схемы (интегральные микросхемы, резисторы и т.д.) расположены внутри корпуса навесным монтажом на внутренних выводах разъемов. Лицевая панель прикрыта бумажным листом с условными обозначениями и органическим стеклом.