Майк Тули - Справочное пособие по цифровой электронике

• Название: Справочное пособие по цифровой электронике
• Автор: Майк Тули
• Издательство: "Энергоатомиздат"
• Жанр: Справочники
• Год: 1990
• ISBN: 5-283-02492-Х (рус.); 1-87077-500-7 (англ.)

Систематизированы сведения по применению в микропроцессорной технике и микроЭВМ различного рода цифровых интегральных микросхем. Описаны схемотехника, назначение, методы использования и особенности конструирования цифровых микроэлектронных устройств. Рассмотрены варианты компоновки и печатного монтажа, обсуждена диагностика неисправностей цифровой техники. Для рассматриваемых микросхем приведены отечественные аналоги.

Для широкого круга читателей, не обладающих специальной подготовкой в области электроники и цифровой микропроцессорной техники.

---

Монтаж. Все компоненты прибора, за исключением находящихся на лицевой панели и держателя для батарей, монтируются на печатной плате с размерами 110x110 мм (40 полосок с 40 отверстиями). Монтажная схема платы представлена на рис. П2.28.

Рис. П2.28. Монтажная схема платы.

Всего необходимо сделать на плате 45 разрывов печатных проводников.

Рекомендуется следующая последовательность монтажа: гнезда для микросхем, пистоны, индикаторы, перемычки, резисторы, диоды и конденсаторы. После тщательной проверки платы можно вставить в гнездо микросхему. Монтажная схема компонентов на лицевой панели показана на рис. П2.29.

Рис. П2.29. Монтажная схема лицевой панели.

Отверстие с размерами 100x20 мм для индикатора следует тщательно разметить и аккуратно вырезать надфилем, а затем его края обработать тонкой шкуркой.

Сзади к лицевой панели эпоксидной смолой прикрепляется красный поляризованный фильтр. Постарайтесь, чтобы смола не выступала на видимую часть фильтра и весь индикатор имел аккуратный вид.

Закончив монтаж лицевой панели, прикрепите печатную плату с помощью четырех стоек длиной 28 мм к основанию корпуса. Затем соедините кусочком плоского кабеля лицевую панель с печатной платой. Желательно, чтобы соединения были прямыми и по возможности короткими. Несоблюдение этой рекомендации может привести к помехам, вызывающим хаотические показания индикаторов при работе от батарей с пониженным напряжением.

С помощью болтов М3 и гаек к основанию корпуса крепится футляр батарей, а на задней стороне корпуса монтируются зарядные гнезда SK3 и SK4. На рис. П2.30 показаны надписи, которые наносятся на лицевой панели прибора.

Рис. П2.30. Внешний вид лицевой панели.

Проверка. При работе прибора от сухих батарей убедитесь, что перемычка отсутствует (см. рис. П2.28), а затем вставьте четыре батареи типа С напряжением 1,5 В каждая в футляр. Если прибор будет работать от аккумуляторов, необходимо проверить наличие перемычки и вставить в футляр четыре заряженных никель-кадмиевых аккумуляторов типа С. Затем поставьте S5 во включенное положение и измерьте постоянное напряжение питания на конденсаторе С7. Оно должно находиться в диапазоне от 4,5 до 5,5 В, в противном случае проверьте монтаж S7.

Теперь поставьте переключатель в положение Контроль, а переключатель диапазона — в положение «0,1 с/1 Гц». Исправный прибор должен индицировать число 10000.0, что соответствует частоте внутренней синхронизации 10 000 кГц. Если на индикаторе такого показания нет, проверьте монтаж IC1, D11, D12, S5 и S6. Когда индикатор вообще ничего не показывает, т. е. ни один из сегментов не светится, следует сначала проверить напряжение питания на контакте 18 микросхемы IC1, а затем монтаж кварца XI, R15, ТС1 и С3. Получив на индикаторе показание 10000.0, при прежних положениях переключателей функции и диапазона нажмите кнопку S4. При нажатой кнопке S4 на индикаторе должен высвечиваться 0.

Отметим, что старшие нули, т. е. нули слева от десятичной точки, не индицируются. Затем отпустите кнопку S4 и нажмите кнопку фиксации S3. Показания индикатора 10000.0 при нажатой кнопке S3 не должны изменяться. После этого отпустите кнопку S3 и проверьте показания прибора на различных диапазонах измерения согласно данным табл. П2.4.

Отметим, что в последнем случае старшая цифра (1) переполняет индикатор слева и для смены показаний индикатора требуется 10 с.

Теперь вернитесь на диапазон «0,01 с/1 Гц» и поочередно при различных положениях переключателя функции убедитесь в том, что показания прибора полностью соответствуют данным, приведенным в табл. П2.5.

Если прибор ничего не индицирует, нужно тщательно проверить правильность монтажа переключателей S5 и S6.

Наконец, цифровой счетчик-частотомер следует проверить от реального источника TTЛ-сигналов, например от генератора импульсов, описанного в табл. П2.5. Подайте на вход прибора прямоугольный сигнал частотой 500 Гц с коэффициентом заполнения 0,5. Затем установите переключатели функции в положении Частота и диапазон «1 с/100 Гц». Проверьте, высвечивается ли на индикаторе число 500 при каждом положении переключателя S1, а затем верните его в положение ТТЛ. После этого убедитесь в том, что прибор индицирует в зависимости от положения переключателя функции показания согласно данным табл. П2.6.

На этом проверка прибора заканчивается, и он считается готовым к работе. Батарей хватает примерно на 8—12 ч работы. Прибор сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания примерно до 4,5 В. Если напряжение будет еще снижаться, то будет ухудшаться свечение индикатора и прибор начнет индицировать хаотические показания.

Компоненты. Резисторы (угольные, 0,25 Вт, 5 %): R1 = R3 = R9 = R14 = 1 кОм; R2 = R4 = R17 = R18 = 10 кОм; R5 = R10 = R8 = R13 = 47 кОм; R6 = R11 = 100 Ом; R7 = R12= 220 Ом; R15 (0,5 Вт) = 10 МОм; R16 = 22 кОм; R19 = 270 Ом; R20 (2,5 Вт) = 27 Ом; конденсаторы: С1 = С2 = 0,47 мкФ (полистироловый, 100 В); 7 пкФ (полистироловый); С4 = С5 = 68 пкФ (керамический); С6 = 100 мкФ (электролитический, 16 В); С7 = 10 мкФ (электролитический, 25 В); С8 = С9 = 0,1 мкФ (полистироловый); VC1 = 5,5÷65 пкФ (миниатюрный триммер); полупроводниковые приборы: IC1 — 7216А; D1 — красный светодиод (с линзой); D2, D3 —1 N4001; D11, D12 — 4-разрядный индикатор с общим анодом; TR1—TR4 — ВС548.

Дополнительные детали: S1, S2 — миниатюрный однополюсный тумблер со средним положением; S3, S4 — миниатюрная кнопка, нормально разомкнутая; S5 — поворотный однополюсный переключатель на 12 положений (упор зафиксирован на четыре положения); S6 — поворотный однополюсный переключатель на 12 положений (упор зафиксирован на шесть положений); S7 — миниатюрный двухполюсный тумблер на два положения; 28-контактное гнездо для микросхемы; корпус типа Verobox с размерами 205x140x75 мм (номер детали 202-21035F), необязательная подставка для фиксации наклонного положения прибора; односторонние пистоны диаметром 1 мм (23 шт.); кусок платы типа Veroboard; болты, гайки, стойки (по 4 шт.); гнездо типа BNC с креплением на шасси (2 шт.); гнездо диаметром 2 мм с креплением на шасси (2 шт.); ручка (2 шт.); футляр для четырех батарей типа С; кварц (X1) 10 МГц, типа HC18/U; красный поляризованный фильтр для индикатора с размерами 100X35X0,76 мм.

3. Осциллограф

Без сомнения, читателям уже знаком этот универсальный прибор, предназначенный для наблюдения цифровых и аналоговых сигналов. Поэтому нижеприведенные сведения рассчитаны на новичков и тех читателей, которые захотят приобрести осциллограф.

За последние 10–15 лет стоимость осциллографов значительно снизилась. Разрабатывать же самодельный осциллограф новичку не под силу, тем более что основные его компоненты (электронно-лучевая трубка и блок питания) довольно дороги. Затрудняет разработку осциллографа еще и необходимость точной калибровки.

Применения. Основное применение осциллографа — наблюдение сигналов в электронных схемах. Следует иметь в виду, что дешевые осциллографы не хранят входные сигналы и показывают только периодические сигналы. К сожалению, большинство цифровых сигналов не периодические. Например, сигнал в последовательной линии связи RS-232C будет периодическим только в том случае, если по линии все время передается один символ или последовательность символов. Аналогичная ситуация, возникает и с сигналами на линиях микропроцессорной системы. Для получения устойчивого изображения необходим периодический сигнал.

По-видимому, осциллограф оказывается одним из самых дорогих приборов в большинстве лабораторий и домашних мастерских, поэтому использовать, его нужно максимально эффективно. Приведем некоторые соображения, которые, возможно, неизвестны или малоизвестны читателю.

При наличии на экране сетки и с учетом соответствующих положений переключателей диапазонов можно довольно точно измерить напряжение и время. Конечно, прежде чем. производить измерение, нужно откалибровать сетку, переведя органы управления в положение CAL (калибровка). Несоблюдение этого простого правила может привести к получению неточных и просто неверных результатов.

Во всех современных осциллографах усилитель вертикального отклонения имеет вход по постоянному току, поэтому изменение уровня входного сигнала вызывает сдвиги изображения по вертикали. В реальных схемах переменный сигнал часто накладывается на постоянный уровень. Убрать этот уровень можно с помощью входного конденсатора, который подсоединяется к входу переключателем «Переменный ток — Земля — Постоянный ток». В положении «Переменный ток» конденсатор подключен, а в положении «Постоянный ток» — закорочен. В положении «Земля» на вход вертикального усилителя подается нулевой потенциал (конечно, при этом собственно вход отключается). Для измерения постоянного уровня входного сигнала переключатель «Переменный ток — Земля — Постоянный ток» вначале переводится в положение «Земля» и развертка смещается на центральную горизонтальную ось. Затем переключатель переводится в положение «Постоянный ток» и по вертикальному отклонению развертки измеряется уровень.