Digitale integrierte Schaltung. Schema, Beschreibung

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Digitaler integrierter Schaltkreis. Radio – für Einsteiger

Radio - für Anfänger

Was ist ein moderner digitaler integrierter Schaltkreis? Eine elektronische Miniatureinheit, die in ihrem Gehäuse Transistoren, Dioden, Widerstände und andere aktive und passive Elemente enthält, die nach einem bestimmten Schema elektrisch verbunden sind und deren Gesamtzahl mehrere Zehntausend oder sogar Hunderttausende erreichen kann! Abhängig von dieser Anzahl werden Mikroschaltungen mit kleinem und mittlerem Integrationsgrad, große und extragroße Mikroschaltungen unterschieden. Digitale Mikroschaltungen mit geringem Integrationsgrad können bis zu 100 und besonders große Mikroschaltungen 100 oder mehr aktive und passive Elemente enthalten.

Eine Mikroschaltung kann die Funktion eines ganzen Blocks eines Messgeräts, eines Mikrorechners, einer automatischen Steuervorrichtung für den Produktionsprozess, eines Knotens eines elektronischen Computers (Computer) übernehmen. So besteht beispielsweise der "Mechanismus" einer elektronischen Armbanduhr, die die aktuelle Zeit in Stunden, Minuten und Sekunden, Wochentagen und Monaten anzeigt und gleichzeitig als Stoppuhr, Wecker und manchmal auch als Mikrorechner fungiert, nur aus eine speziell entworfene große Mikroschaltung. Dank digitaler Mikroschaltungen sind moderne Computer, wie Computer zunehmend genannt werden, im Vergleich zu ihren "Vorfahren" 300 Mal kleiner, aber sie arbeiten 10 Mal schneller, außerdem sind sie zuverlässiger und verbrauchen viel weniger Energie.

Die Beschreibung und Logik der Funktionsweise digitaler Mikroschaltungen basiert auf dem Binärzahlensystem, das nur auf zwei Ziffern basiert – Eins (1) und Null (0). Daher der verallgemeinerte Name für logische Elemente, Trigger, Impulszähler und viele andere integrierte Schaltkreise sowie alle Arten von Instrumenten und Geräten, die auf ihrer Basis erstellt wurden – digital. Mit diesen beiden Ziffern des binären Zahlensystems können Sie nahezu jede Zahl schreiben und „merken“. Beispielsweise sieht die Zahl 25 des uns bekannten dezimalen Zahlensystems, binär geschrieben, so aus: 11001. Dabei entspricht jede Position der Zahl, die als elektrische Impulse dargestellt werden kann, einem von zwei logischen Zuständen – logisch 1 oder logisch 0. Ein solches System zur Kodierung von Informationen erwies sich als besonders praktisch für die Programmierung und den Betrieb von Computern.

In Bezug auf elektrische Signale, die diese oder jene digitale Information tragen, entspricht das Binärzahlensystem auch zwei Zuständen bzw. zwei bedingten elektrischen Pegeln: hoch, also positiver, und niedrig – weniger positive (oder sogar negative) Spannung. Wenn die Spannung mit hohem Pegel als logisch 1 und die Spannung mit niedrigem Pegel als logisch 0 betrachtet wird, wird diese Logik als positiv bezeichnet. Bei der negativen Logik hingegen wird ein hoher Spannungspegel als logisches O und ein niedriger Spannungspegel als logische 1 betrachtet. In diesem Buch werden nur Mikroschaltungen mit positiver Logik betrachtet.

In der Praxis ist es jedoch unmöglich, die Bedingung zu erfüllen, dass alle digitalen Signale die gleichen Spannungspegel hätten. Unter Berücksichtigung der möglichen Toleranzen sind die Eigenschaften digitaler Mikroschaltungen und elektrische Impulse, die Informationen übertragen, daher durch bestimmte Spannungsintervalle gekennzeichnet. So beträgt beispielsweise bei Mikroschaltungen der Serien K155, K133 bei einem niedrigen Pegel, der der logischen 0 entspricht, die Signalspannung 0 bis 0,4 V, also nicht mehr als 0,4 V, und bei einem hohen Pegel, der dem Pegel von entspricht logisch 1, - nicht weniger als 2,4 V und nicht mehr als die Versorgungsspannung, für die sie ausgelegt sind - 5 V. Bei Mikroschaltungen anderer Serien können diese Pegelgrenzen etwas kleiner oder umgekehrt groß sein, sind aber für jede Serie unverändert.

Die meisten der in diesem Buch beschriebenen Experimente, Experimente, verschiedenen Geräte und Geräte sind darauf ausgelegt, sie hauptsächlich mit Mikroschaltungen der Serien K155 und K176 zu verwenden - es sind ihre Funkamateure, die am häufigsten in den von ihnen entworfenen Generatoren, Spiel- und Signalmaschinen verwendet werden , elektronische Uhren, Messinstrumente, auch mit digitaler Zählung von Messergebnissen oder Zeit. Sie müssen ähnliche Geräte und Geräte entwerfen.

Das praktische Kennenlernen der Grundlagen der Digitaltechnik sollte jedoch unserer Meinung nach mit den Mikroschaltungen der K155-Serie beginnen, die für Funkamateure am leichtesten zugänglich sind und, was nicht weniger wichtig ist, bei der Arbeit mit ihnen keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen erfordern.

Die K155-Serie umfasst etwa 100 Mikroschaltkreise mit unterschiedlichen Integrations- und Funktionalitätsgraden. Dies sind verschiedene Trigger, Impulszähler, digitale Codekonverter, Decoder usw. Viele von ihnen basieren auf den sogenannten Logikelementen - elektronischen Geräten, die die einfachsten Funktionen der logischen Algebra implementieren. Von ihnen aus beginnen wir, Sie mit dem Gerät und dem Betrieb digitaler Mikroschaltungen vertraut zu machen.

Siehe andere Artikel Abschnitt Anfänger Funkamateur.

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