Пробник для проверки цифровых микросхем (стр. 2 из 3)

Таблица 2.1.1

Нажата клавиша
SB1	SB1	SB1	SB1	Клавиши отпущены
К155ЛА1К155ЛА6К155ЛА7К155ТЛ1К531ЛА1К531ЛА16К531ЛА7	К155ЛА4К155ЛА10К555ЛА4К555ЛА10К531ЛА4КР1531ЛА4	К155ЛА2К555ЛА2К531ЛА2	К155ЛИ1К155ЛЛ1К555ЛИ1К555ЛИ2К555ЛИ6КР1531ЛИ1	К155ЛА3К155ЛА9К155ЛА13К155ТЛ3К531ЛА9К155ЛП5К531 ЛП5К555ЛА3К555ЛП5К555ЛЛ3

Светодиоды VD1-VD4, как уже говорилось, индуцируют состояние выходов логических элементов. Они расположены на схеме и на монтажной плате в той последовательности, в какой мы видим выходы этих микросхем на их условном- обозначении (см.рисунок 2.1.2).

Рис. 2.1.2

Переключателям SB1-SB3 в пробнике отводится пассивная роль. В их задачу входит гашение незначащих светодиодов. Допустим, проверке подлежит микросхема К155ЛА1. Нажатием на клавишу SB1 замыкают входы логических элементов DD1.1 и DD1.4 на корпус. Светодиоды VD1 и VD4 гаснут, и в дальнейшем участие в проверочном процессе принимать не будут. Подавая логический диаметр на входы проверяемой микросхемы, следят за состоянием ее выходов по зажиганию светодиодов VD2 и VD3. При проверке микросхем с логикой "И" (без инверсии) переключатель SB4 отключает все светодиоды от DD1 и соединяет их с выходами проверяемой микросхемы. В остальном весь процесс проверки не отличается от изложенного.

Пробник собран на плате (рис. 3.1.3) из стеклотекстолита методом навесного монтажа, за исключением разводки шин питания. Они выполнены печатным способом. Переключатель SB1-SB4 — с зависимой фиксацией типа П2К. К выбору остальных деталей никаких жестких требований не предъявляется.

Микросхема DD1 может быть заменена на аналогичные из серии К155, К531, К1531 и др. Розетка Х2 — типа УК, PC с 14-ю выводами. Светодиоды VD1... VD4 — любые светоизлучающие.

Рис.2.1.3

Пробник позволяет проверять и другие микросхемы, не указанные в таблице. Так, если одновременно нажать на клавиши SB2 и SB4, то можно проверить микросхемы К155ЛИ4, К555ЛИЗ и производные от них. Подпаяв параллельно розетке Х2 еще одну — типа УКУ1-1 для микросхем в плоском металлическом корпусе с гибкими выводами, можно проверять микросхемы серий К133, К1533. А применив в качестве ХТ2 многоштырьковый щуп, можно проводить и проверку на годность некоторых микросхемам с логикой "И — ИЛИ". Вариантов расширения возможностей описанного пробника много.

2.2 Принцип устройства и работа интегральной микросхемы (ИМС)-DD1 (К155ЛА3)

Интегральная микросхема представляет собой электронный «мини-кирпичик», содержащий в небольшом объеме транзисторы, диоды, резисторы и другие активные и пассивные элементы, общее число которых может достигать нескольких десятков, сотен, тысяч, десятков тысяч и более.

Аналоговые микросхемы — это усилители колебаний различных частот, преобразователи, операционные усилители, предназначенные для работы в устройствах с непрерывными во времени электрическими сигналами. Характерным для аналоговых микросхем является то, что их входные и выходные электрические сигналы могут иметь любые значения в заданном диапазоне напряжения. Для цифровых, или логических, микросхем входные и выходные сигналы могут быть лишь в одном из двух условных уровней: низком или высоком или, что эквивалентно, в состоянии логического 0 или логической 1.

Так, для микросхем серии К155 за низкий уровень, соответствующий логическому 0, приняты напряжения от 0 до 0,4 В, то есть не более 0,4 В, а за высокий, соответствующий логической 1,— не менее 2,4 В и не более напряжения источника питания — 5 В, а для микросхем серии К176, рассчитанных на питание от источника, напряжением 9 В, соответственно 0,02...0,05 и 8,6...8,8 В. Большая часть аналоговых и цифровых микросхем представляет собой пластмассовый корпус прямоугольной формы с гибкими пластинчатыми выводами (рис.2.2.1 а), расположенными вдоль обеих длинных сторон корпуса. Сверху на корпусе есть условный ключ — круглая или иной формы метка, от которой ведется нумерация выводов. Если на микросхему смотреть сверху, то отсчитывать выводы нужно против движения часовой стрелки, а если снизу — то в направлении движения часовой стрелки. Микросхемы широкого применения имеют 14 или 16 выводов.

Рис.2.2.1

Внешний вид (а) и условное графическое обозначение (б) микросхемы К155ЛА3.

В одном корпусе может быть несколько микросхем. Для примера на рис. (2.2.1 б) приведено условное графическое обозначение цифровой микросхемы К155ЛА3. Её образуют четыре логических элемента 2И-НЕ, питающихся от одного общего источника постоянного тока, но каждый из них работает, как самостоятельная микросхема малой степени интеграции. Выводы 7 и 14, которых нет на условном графическом обозначении микросхемы, служат для подачи питания на все её элементы. Но эти выводы обычно не показываются на схемах конструируемых устройств, так как элементы, составляющие микросхемы, чертят не слитно, как на рис.(2.2.1 б), а раздельно в разных участках принципиальной схемы устройства.

Транзисторно-транзисторная логика- это способ преобразования дискретной информации( в частности логических операций) с помощью электронных устройств, построенных на основе биполярных транзисторов и резисторов. Название ТТЛ возникло из-за того, что транзисторы используются как для выполнения логических функций (например И, ИЛИ), так и для усиления выходного сигнала ( в отличие от резисторно- транзисторной и диодно- транзисторной логики). ТТЛ получила широкое распространение и применяется в компьютерах, автоматизированных системах управления технологического процесса, электронных музыкальных инструментах, а также в контрольно- измерительной аппаратуре. Благодаря широкому распространению ТТЛ входные и выходные цепи электронного оборудования часто выполняются совместимыми по электрическим характеристикам с ТТЛ.

Причина появления ТТЛ - это появление интегральных микросхем. она стала популярной среди разработчиков электронных систем после того, как в 1962 году фирма «Техас Инструменты» представила серию интегральных микросхем 7400. Данная серия микросхем стала промышленным стандартом, но ТТЛ- микросхемы производятся и другими компаниями. Важность ТТЛ заключается в том, что ТТЛ- микросхемы стали первыми приборами, применение которых позволило внедрить цифровые методы обработки информации для задач, ранее решавшихся исключительно аналоговыми методами.

2.3 Устройство и принцип работы светодиода (VD1-VD4)

Светодиод- полупроводниковый прибор, излучающий некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра, его цветовые характеристики зависят от химического состава использованного в нем полупроводника. Как и в нормальном полупроводниковом диоде, в светодиоде имеется р-n переход. При пропускании электрического тока в прямом направлении, носители заряда – электроны и дырки- рекомбинируют с излучением фотонов из- за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой.

Чтобы кванты энергии – фотоны, освободившееся при рекомбинации соответствовали квантам видимого света, ширина запрещенной зоны исходного полупроводника должна быть относительно большой. Исходя из этого ограничения, для изготовления светодиодов используются следующие полупроводниковые материалы: фосфид галлия, карбид кремния, твердые растворы: галлий- мышьяк- фосфор, а также нитрид галлия, который имеет наибольшую ширину запрещенной зоны, что позволяет получать излучение в коротковолновой части видимого спектра вплоть до фиолетового.

Путем добавления в полупроводниковый материал атомов веществ- активаторов можно изменять в некоторых пределах цвет излучения светодиода. Например, на основе фосфида галлия, легированного определенным количеством цинка, кислорода или азота, получают светодиоды зеленого, желтого и красного цветов свечения. Обычно излучение светодиодов является монохроматическим с оговоренной для каждого типа максимальной длиной волны, имеющий незначительный разброс внутри каждого типа. Светодиоды с управляемым цветом свечения изготавливаются на основе двух светоизлучающих переходов, один из которых имеет резко выраженный максимум спектральной характеристики в красной полосе, другой- в зеленой. При совместной работе цвет результирующего излучения зависит от соотношения токов через переходы. Одним из основных параметров светодиодов является : яркость- величина, равная отношению силы света к площади светящейся поверхности( измеряется в канделах на квадратный метр). Основные параметры светодиодов зависят от окружающей температуры. С увеличением температуры яркость (сила света), а также падение напряжения на светодиоде уменьшается. Промышленные светодиоды имеют сравнительно большой разброс параметров и характеристик от образца к образцу.