Разработка принципиальной схемы устройства
При разработке принципиальной схемы делителя частоты с переменным модулем счета используются цифровые интегральные микросхемы, построенные на базе транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Микросхемы серий К155 и К555 широко применяются при построении различных цифровых схем, работающих на частотах следования импульсов до 20…25 МГц.
Принцип работы делителя частоты основан на подсчёте импульсов входного сигнала с помощью цифрового счётчика и выдаче на выходе схемы последовательности импульсов с частотой, разделенной на число равное заданному модулю счёта (коэффициент деления частоты). Простейшим делителем частоты может служить триггер D- или JK-типа. На его выходе частота сигнала будет вдвое меньше входной. Таким образом, с помощью цифровых схем с памятью, на основе триггеров, можно построить делитель частоты практически на любое заданное целое число.
Блок индикации
На блоке индикации выводиться информация о модуле счета: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22. Для такой схемы понадобятся 2 дешифратора КР514ИД2 и 2 индикатора с объединенными анодами сегментов с красным цветом свечения типа АЛС324Б.
Выходы дешифраторов КР514ИД2 (открытые коллекторы) подключаются к катодам индикаторов через резистор, величина которого определяется по формуле:
,
где Uип – напряжение источника питания,
U’ – падение напряжения на светодиоде (1,5…2,5 В);
Iс – ток через один сегмент.
Ток через светодиоды зададим близкий к максимально допустимому – 15 мА (для повышенной яркости), напряжение источника питания Uип = 5 В, падение напряжения на светодиоде U’ = 2 В, тогда:
Ом.
Так как число модуля счёта по условиям задания не превышает 32 – на входы «4» и «8» дешифратора DD1 подан нулевой уровень.
Конденсаторы С1...С3 необходимы в схеме для фильтрации помех на шине питания. Конденсатор С1 подавляющий низкочастотные помехи, располагается около входного разъёма и выбирается ёмкостью 0,1 мкФ. Конденсаторы С2...С3 подавляющие высокочастотные помехи, располагаются около выводов питания микросхем и выбираются ёмкостью 51 пФ. Количество этих конденсаторов равно количеству корпусов используемых микросхем. Принципиальная электрическая схема блока индикации модуля счета представлена на рисунке 2.
Рис. 2. Принципиальная схема блока индикации.
Блок задания модуля счета
Схема блока задания модуля счета состоит из двух независимых каналов формирования двоично-десятичного кода: для единиц и десятков. Принципиальная схема блока задания модуля счета представлена на рисунке 3.
В устройстве задействованы два кнопочных переключателя – по одному на каждый десятичный разряд. Для защиты от эффекта дребезга контактов в схему включены RS-триггеры на логических элементах 2И-НЕ.
Логические уровни на выходах триггеров меняются при нажатии на кнопку и с каждым отрицательным перепадом увеличивают на единицу содержимое соответствующего двоично-десятичного счетчика К155ИЕ2. После десяти нажатий на одну кнопку счетчик возвравщается в первоначальное состояние.
Рис. 3. Принципиальная схема блока задания кода.
Так как по условию количество импульсов в формируемой последовательности изменяется от 2 до 22, то на выходы Q2 и Q3 второго счетчика поданы логические «0».
С выходов двоично-десятичных счётчиков сигнал подаётся на блок индикации, состоящий из дешифраторов – преобразователей двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора и, далее, на семисегментные индикаторы для отображения числа, а также на вход преобразователя кода.