1.4 Выбор и обоснование схемы электрической принципиальной

Главная цель тестера логических микросхем ­­– это, естественно, проверка их на работоспособность. Для этого на каждый вход логического элемента необходимо подать поочерёдно логический высокий и низкий уровень, а на выходах соответствующих элементов считывать получившиеся значения. Для этого необходимо:

- двенадцать двухцветных светодиодов для индексации логических уровней (восемь на входах и четыре на выходах соответствующих логических элементов);

- восемь тактовых кнопок для подачи этих восьми сигналов. Кнопки могут быть как с фиксацией, так и без неё;

- сокет DIP-14 для установки тестируемой микросхемы;

- двадцать четыре интегральных инвертора логических сигналов;

- входной диод для защиты схемы от неправильного подключения напряжения питания;

- тумблер для включения/выключения всей схемы;

- электролитический конденсатор большой ёмкости на входе для защиты схемы от скачков напряжения низкой частоты;

- и несколько керамических конденсаторов, стоящих на входах микросхем инверторов для шунтирования их по высоким частотам.

Большого разнообразия нет в выборе элементов, только насчёт логических инверторов можно задуматься. Можно использовать зарубежные микросхемы с двадцатью выводами где в корпусе сразу восемь элементов. В таком случае в проектируемой схеме понадобится только три элемента, но эти микросхемы немного дороже и менее доступные. А можно воспользоваться отечественными инверторами с шестью элементами-инверторами. В таком случае их необходимо шесть штук и печатная плата станет немного сложнее. В нашем устройстве будем использовать зарубежные микросхемы.

2 Расчётно-конструкторская часть

2.1 Технико-экономическое обоснование выбора элементной базы

Исходными данными при выборе радиоэлементов для проектируемого изделия являются следующие требования:

- назначение радиоэлемента;

- электрические показатели, параметры;

- режим и назначение цепи, в которую включен элемент;

- габаритные размеры элемента;

- условия эксплуатации проектируемого устройства.

При выборе того или иного элемента, необходимо руководствоваться следующими критериями:

- электрические параметры выбираемого элемента должны удовлетворять данной схеме;

- технические условия на выбираемый элемент должны соответствовать условиям проектируемого изделия, указанным в техническом задании;

- надёжность выбранного элемента должна быть максимальной;

- стоимость выбранного элемента должна быть минимальной;

- при прочих равных условиях предпочтение следует отдать миниатюрным элементам.

Выбор резисторов

Резисторы предназначены для создания в электрической цепи требуемой величины сопротивления, обеспечивающий перераспределение и регулирование электрической энергии между элементами схемы.

Резисторы делятся на три большие группы: проволочные, непроволочные и металофольгированные.

Непроволочные делятся на: тонко-, толсто- плёночные и объёмные.

Непроволочные резисторы менее стабильны, имеют значительные шумы, не обладают идеальной ВАХ, но имеют высокую механическую прочность, их сопротивление меньше зависит от частоты, они значительно дешевле. В проектируемой схеме можно выбирать из: С1-4, С2-23, С2-29, С2-33М и некоторых других [1].

Из них выберем С2-23, с мощностью рассевания 0,125Вт. Эти резисторы имеют следующие достоинства: малые габариты, теплостойкость, высокое качество, хорошую сохраняемость, и большую наработку на отказ. Уровень шумов выбранного типа резисторов не критичен и равен уровню шумов всех остальных резисторов этого типа.

Рисунок 1

Температурный коэффициент сопротивления приведён в таблице 1.

Таблица 1

Диапазон номинальных сопротивлений, Ом	ТКС* 1/°C, в интервале температур , °C		Обозначение группы ТКС
	От -60 до +20	От +20 до +155
10…10* 10…10* 10…10* 0,51* и выше	±300 ±500 ±800 ±1200	±100 ±200 ±500 ±1000	В Г Д Е

Технические данные для С2-23-0,125Вт:

Уровень собственных шумов, мкВ/В 5

Температура окружающей среды, °C от -60 до +70

Предельное рабочее напряжение, В 200

Минимальная наработка, ч 30000

Масса, г 0,15

Срок сохранности, лет 20

Выбор конденсаторов

Конденсаторы делятся на: постоянные, переменные, построечные.

В зависимости от вида использованного диэлектрика подразделяют на следующие группы: с твёрдым неорганическим диэлектриком, твёрдый органический диэлектрик, с оксидным диэлектриком, газообразным диэлектриком, жидким диэлектриком.

Исходными данными для выбора постоянных конденсаторов являются: номинальная величина емкости, указанная в схеме и допуск на ей отклонение, назначение цепи, в которой устанавливается конденсатор, режим цепи, конструктивное оформление [1].

Для проектируемого тестера выбираем конденсатор постоянной ёмкости типа К10-17Б. Они имеют большую рассеиваемую мощность, малые потери, высокое сопротивление изоляции и широкий диапазон температур стабильности.

Рисунок 2

При больших номиналах ёмкости используют электролитические конденсаторы, в частности алюминиевые, так как они имеют широкий диапазон номинальных ёмкостей. Выбираем К52-1Б.

Рисунок 3

На рисунке 2 изображён конденсатор К10-17Б, на рисунке 3 изображён конденсатор К52-1Б.

Выбор светодиодов

Светодиоды, излучающие в видимом диапазоне (λ: 450-700 нм), широко применяются для визуального отображения информации. Необходимые данные для выбора светодиодов:

- яркость свечения;

- цвет свечения;

- сила света;

- максимальное «прямое» и «обратное» напряжение.

Для индикации логических состояний на входах и выходах тестируемой логической микросхемы будем использовать светодиоды китайской фирмы BetLux Electronics – BL-L519 (двухцветный красно-зелёный светодиод с тремя выводами) [7].

Рисунок 4

Выбор микросхем

Микросхема это конструктивно законченное устройство, выполняющее в проектируемом тестере функции инверсии.

Устройства, построенные на интегральных микросхемах, имеют следующие преимущества: меньшие размеры, низкую ёмкость, повышенную надёжность, меньшую стоимость, чем дискретная схема [2].

Различают три вида микросхем: пп монолитные интегральные, гибридные, совмещённые.

Основные критериями при выборе используемых серий микросхем являются их номенклатура, представленная в данной серии, так же учитываются параметры: назначение, напряжение питания , ток потребления, быстродействия, и др.

К конструкции корпуса микросхем предъявляют следующие требования: корпус должен быть герметичен для эксплуатации в сложных климатических условиях, должен иметь достаточную механическую прочность, чтобы выдерживать нагрузки, габариты корпуса должны быть миниатюрны, корпус должен обеспечивать хорошую теплоотдачу, конструкция корпуса должна позволять легко и надёжно соединять элементы.

В разрабатываемом устройстве для уменьшения габаритов и увеличения надёжности используем микросхемы M74HC540B1R. На рисунке 5 внешний вид и расположение выводов микросхемы M74HC540B1R.

Рисунок 5