Файл: Гутников, В. С. Интегральная электроника в измерительных приборах.pdf

дешифраторов десяти ячеек «И» с общим количеством входов, равным тридцати.

Двоичные символы, подчеркнутые в табл. 13, 15—22, пока­ зывают состояния триггеров, которые необходимо контролиро­ вать в счетчике для выявления соответствующего десятичного числа.

Пример дешифратора двоично-десятичного кода приведен на рис. 47. Отличительной особенностью этого дешифратора яв­ ляется возможность использования его со счетчиками, работаю­ щими как в коде 8—4-

ное появление сигналов на двух выходах. При любых комбина­ циях входных сигналов, в том числе и при тех, которые не ис­ пользуются в соответствующих счетчиках (табл. 13 и 15), сиг­ нал единица будет только на одном выходе дешифратора.

Цепи индикации с цифровыми газоразрядными лампами ха­ рактеризуются наличием усилительных каскадов, позволяющих получить перепады напряжений порядка 40—100 в, необходимые для управления этими лампами.

На рис. 48, а показана схема цепи индикации состояний счет­ чика, работающего в коде 8—4—2—1, в которой напряжения на катоды лампы ИН-12 (ИН-1, ИН-8) подаются с выходов усили­ телей, выполненных на транзисторах КТ315И. Эмиттеры этих транзисторов присоединены к двум шинам, потенциалы на кото­ рые поданы непосредственно с выходов первого триггера счет­ чика. Базы усилительных транзисторов через смещающие диоды Д2 соединены с выходами ячеек «И», включающих в себя диоды

97

ДЗ и резисторы R4. Подобные ячейки могут быть построены, например, на основе логических расширителей 2ЛП173, входя­ щих в серию K2I7. Резисторы R2 сопротивлением 33 ком слу­ жат для ограничения напряжения на коллекторах усилитель-

Рис. 48. Схемы индикации состояний десятичного счетчика (код 8—4—2—1) на основе цифровой газоразрядной лампы

пых транзисторов на уровне не выше 50 в. Подобное ограниче­ ние обеспечивает надежную работу транзисторов, в то время как перепад напряжения на катодах порядка 40—50 в вполне достаточен для четкого управления цифровой лампой.

Дешифратор по схеме рис. 48, а в целом работает следую­ щим образом. Напряжение около 6 в, существующее на выходе одной из диодных ячеек «И», создает предпосылки для откры­ вания соответствующей пары усилительных транзисторов. Од­

98

нако откроется только один из них, а именно тот, на1эмиттер которого подан нуль с выхода первого триггера. В индикаторе будет высвечиваться цифра, соответствующая состоянию счет­ чика. Остальные девять транзисторов будут надежно закрыты благодаря наличию смещающих диодов Д2, а также резисто­ ров R3, соединяющих базы транзисторов с нулем источника пи­ тания.

Источники анодного напряжения лампы и коллекторного на­ пряжения транзисторов К.Т315И представляют собой в данном случае однополупериодные выпрямители переменного напряже­ ния. Такое питание обеспечивает меньшее потребление энер­ гии при надежной работе индикатора. Необходимо лишь про­ следить за тем, чтобы полупериоды питающего напряжения по­ являлись одновременно и на аноде лампы, и на коллекторных резисторах транзисторов, т. е. выпрямляемые переменные на­ пряжения должны быть синфазны.

Рис. 48,6 иллюстрирует способ использования в дешифра­ торе ячеек «И — НЕ». Для управления цепью индикации по схеме рис. 48, б достаточно только прямых выходов с триггеров счетчиков, работающих в коде 2—4—2—1 или 8—4—2—1. Как и в дешифраторе по схеме рис. 47, здесь также исключается од­ новременная индикация двух цифр.

Упрощение цепи индикации возможно в случае использова­ ния двуханодных цифровых ламп (например, типа ИН-4). На рис. 49 приведена схема цепи индикации с такой лампой. В этой цепи содержатся лишь пять усилительных транзисторов, с кол­ лекторов которых поданы напряжения на попарно соединенные катоды цифровой лампы. На аноды ламп поступают сдвинутые на полпериода однополупериодные выпрямленные напряжения. На входы ячеек «И» дешифратора наряду с сигналами тригге­ ров подаются также импульсы с выхода схемы равнозначности,

реализующей логическую функцию QiP + Qip, где р — напряже­ ние, снимаемое с дополнительного однополупериодного выпря­ мителя.

На базах четырех из пяти усилительных транзисторов де­ шифратора на схеме рис. 49 напряжение равно нулю, а на базе пятого транзистора напряжение пульсирует с частотой сети. В зависимости от состояния первого триггера (Qt) изменяется фаза этого пульсирующего напряжения. Таким образом, на пару катодов цифровой лампы подается пульсирующее с частотой сети напряжение. Однако высвечивается цифра, соответствую­ щая только одному из этих катодов, а именно тому, который находится против анода, напряжение на который подается в тот полупериод, когда открыт соответствующий усилительный тран­ зистор.

Цепи индикации с другими типами индикаторов отличаются от рассмотренных выше только схемами усилительных каскадов.

99

Так, например, для зажигания лампочек накаливания, как правило, требуется усиливать не напряжение, а ток. Вследст­ вие этого в цепях индикации с лампочками накаливания усили­ тельные каскады обычно содержат эмиттерные повторители.

Исключение составляют индикаторы на светодиодах. Напря­ жения порядка нескольких вольт и токи порядка нескольких единиц или десятков миллиампер, требуемые для нормального свечения светодиодов, очень хорошо согласуются с параметрами

~ 2 2 0 в

Рис. 49. Схема индикации состояний двоично-десятичного счетчика (код 8—4—2—1) с помощью двуханодной цифро­ вой лампы

большинства логических ИС. Цепь индикации со светодиодами может содержать лишь простейшие усилительные каскады, пи­ таемые от того же источника, что и логические ИС. Более того, в отдельных случаях возможно непосредственное включение ма­ ломощных светодиодов вместо нагрузок инверторов логических ИС, что позволяет обходиться вообще без специальных усили­ телей.

Для индикации состояний счетчиков на ИС разработаны цифро-синтезирующие индикаторы на светодиодах. Такие инди­ каторы содержат набор светодиодов, зажигаемых в комбина­ циях, обеспечивающих высвечивание контуров цифр. Например, индикатор типа КЛ104А содержит восемь светящихся сегментов (напряжение 5,5 в, ток одного сегмента 10 ма), позволяющих синтезировать десятичные цифры [47]. Яркость свечения индика­

100

тора 20—50 нт, габаритные размеры (не включая выводов) 016X15 мм. Цифры, высвечиваемые таким индикатором, хо­ рошо различимы на расстоянии до 3 м.

21. Динамическая индикация состояний десятичных счетчиков

Динамическая индикация состояний счетчиков основывается на кратковременном периодическом высвечивании соответствую­ щей цифры в индикаторе, так что при достаточно высокой ча­ стоте повторения этого процесса глаз человека не замечает мер­ цаний, цифра в индикаторе представляется оператору высвечи­ вающейся непрерывно.

~220в

Рис. 50. Структуры устройств динамической индикации с поочеред­ ным опросом десятичных разрядов для многоразрядного (а) и двухразрядного (б) счетчиков и пример реализации набора ключей (НК) на ячейках «И—ИЛИ—НЕ» (а)

Динамическая индикация с поочередным опросом декад счет­ чика может быть построена так, как, например, для случая трехразрядного счетчика показано на рис. 50, а. Она включает в себя три цепи переписи ЦП 1—ЦПЗ, позволяющие по коман­ дам с коммутатора опроса КО производить поочередную пере­ пись информации с декад счетчика СТ10-1 — СТ10-3 в регистр памяти RG. К регистру присоединен дешифратор DC, который подает напряжения одновременно на катоды всех трех цифро­ вых ламп. На аноды этих ламп напряжение подается с форми­ рователей F1—F3, также управляемых коммутатором опроса.

Работает цепь индикации по схеме рис. 50, а следующим об­ разом. Импульсы частоты /0 непрерывно переключают коммута­ тор опроса КО. По сигналу с коммутатора опроса в регистр па­ мяти RG заносится информация с одной из декад счетчика, и одновременно с выхода возбужденного формирователя из числа F1—F3 подается напряжение на анод одной из цифровых ламп.

101

Несмотря на то, что напряжения с дешифратора подаются па­ раллельно на одноименные катоды всех ламп, свечение возни­ кает в одной из них, а именно в той, на анод которой в этот момент подается положительное напряжение. При очередном переключении коммутатора в регистр RG перепишется инфор­ мация с другой декады счетчика, откроется следующий анодный ключ, и в соответствующей цифровой лампе будет высвечена цифра, относящаяся к очередному десятичному разряду счет­ чика.

Если частота опроса каждой декады счетчика будет не ниже 30—50 гц, то оператор будет видеть непрерывно светящиеся цифры во всех трех лампах. Подобным образом можно пооче­ редно опрашивать до десяти счетных декад. Естественно, что чем больше разрядов опрашивается, тем выше скважность им­ пульсов тока в каждой лампе и тем больше должно быть мгно­ венное значение тока в импульсе, необходимое для поддержания нужной величины среднего тока. Это положение должно учиты­ ваться при расчете дешифратора и анодных формирователей.

Возможно построение цепи индикации по схеме рис. 50, а и без применения регистра памяти. Действительно, если вместо цепей переписи применить наборы потенциальных ключей (схем совпадения), управляемых коммутатором опроса и обеспечиваю­ щих поочередную подачу на дешифратор DC потенциалов с де­ кад счетчика, то вся цепь индикации будет работать аналогично тому, как только что было рассмотрено.

Схемная реализация выходных усилителей дешифратора и анодных формирователей будет рассмотрена ниже.

Для двухразрядных десятичных счетчиков возможно построе­ ние подобных цепей индикации без применения анодных клю­ чей. Соответствующая схема приведена на рис. 50, б. На аноды двух цифровых ламп подаются сдвинутые на полпериода два однополупериодных выпрямленных напряжения (аналогично тому, как это было сделано в двуханодном индикаторе рис. 49). В такт с этими напряжениями переключаются наборы ключей НК1 и НК2, пропускающие на дешифратор DC сигналы то с од­ ной, то с другой декады счетчика. В результате одним дешифра­ тором обеспечивается высвечивание цифр двух десятичных раз­ рядов счетчика.

Наборы ключей, условно показанные на рис. 50, б\, в дейст­ вительности могут представлять собой единую логическую цепь, построенную, например, на ячейках «И — ИЛИ — НЕ». Пример подобной цепи приведен на рис. 50, в. Инверсные сигналы с триг­

геров первой декады QE—Q41 и второй декады Qi2—Q42 по­ даются на входы схем «И — ИЛИ — НЕ», на вторые входы ко­

102