Как проектировать электронные схемы

При таком подходе программирование состоит в замене некоторых единиц двоичного кода нулями. Поэтому можно перепрограммировать некоторые байты, не стирая полностью всю память. Например, можно заменить 99Н на 89Н, 19Н или 81Н и т. д.

Другая ситуация возникает, когда ППЗУ входит в состав микроконтроллера. Эти устройства в незаполненном состоянии обычно содержат код ООН вместо FFH. В некоторых случаях имеет смысл предварительно заполнить незанятые ячейки ППЗУ кодом ООН, чтобы выиграть время при перепрограммировании микроконтроллера. Предварительная проверка состояния ячеек позволит найти наиболее рациональный способ выполнения данной процедуры.

ЛОГИЧЕСКИЙ ВЕНТИЛЬ ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

Логическая функция Исключающее ИЛИ (EXOR) используется в схемотехнике довольно редко. Она совпадает с функцией ИЛИ во всех случаях, кроме одного, когда все входы вентиля находятся в состоянии логической единицы. Можно также сказать, что выход вентиля EXOR переходит в состояние логической единицы в том случае, если только на одном из его входов возникает соответствующий сигнал логической единицы.

Условное обозначение вентиля показано на рис. 2.35.

Данный специфический тип вентиля используется в системах фазовой автоподстройки частоты (см. раздел «Фазовая автоподстройка частоты»), где он применяется для определения совпадения во времени двух сигналов, один из которых является эталонным, а другой должен совпадать с ним по частоте. Микросхема CD4070 семейства КМОП содержит четыре вентиля рассмотренного типа, а модель CD4046 — один вентиль и некоторые дополнительные элементы.

ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ, УПРАВЛЯЕМЫЕ ФРОНТОМ ИМПУЛЬСА

Многие логические схемы в том числе и КМОП типа реагируют не на состояние входа, а на его изменение. Например, счетчик может срабатывать в тот момент, когда на его тактовом входе возникает перепад напряжения от высокого уровня к низкому. В этом случае говорят о логическом элементе, управляемом фронтом сигнала. Одни схемы реагируют на положительный фронт, то есть на переход от логического нуля к единице (для устройств «положительной логики»), а другие — на отрицательный. Эти характеристики всегда приводятся в технической документации микросхемы. Вход, рассчитанный на управление отрицательным фронтом, имеет в документации название с чертой сверху, обозначающей отрицание, например

В некоторых случаях, в частности для микросхемы CD4042 (счетверенная защелка), пользователь может сам выбрать тип запуска, подключая определенный вход к напряжениям Vss или Vcc. Во избежание возможных ошибок перед разработкой любой схемы необходимо выяснить тип запуска логических элементов. Например, это относится к счетчикам, где неправильное управление может привести к десинхронизации или потере данных. Часто, чтобы получить требуемый результат, приходится включать дополнительную RC-цепочку и использовать снимаемые с ее выхода короткие импульсы нужной полярности. Типичный вариант такого подключения к тактовому входу микросхемы CD4013 (двойной триггер) приведен на рис. 2.36.

ПРЕДОХРАНИТЕЛИ

К выбору предохранителя следует отнестись со всей серьезностью, особенно если он находится в цепи питания, соединенной с сетью.

Когда первые испытания схемы проведены, необходимо определить ток, потребляемый устройством, и умножить его на коэффициент, который в значительной степени определяется типом используемого трансформатора. При выборе значения коэффициента следует помнить, что всплеск тока при включении может в 10 раз превышать ток, потребляемый в стационарном рабочем режиме. Сказанное относится к трансформаторам, имеющим значительную мощность.

Если нет уверенности, стоит пожертвовать несколькими предохранителями и провести серию экспериментов по включению устройства, постепенно понижая номинальное значение тока предохранителя до выхода его из строя.

Для защиты низковольтных цепей (например, питающих реле) можно обратиться к предохранителям автомобильного типа, небольшим, недорогим и несложным в монтаже. Подобный предохранитель нетрудно смонтировать на основание в виде вилочной части стандартного двухконтактного разъема, розеточную часть которого можно припаять непосредственно к печатной плате (рис. 2.37).

ГЕНЕРАТОР ТОКА

Генератор тока — это устройство, обеспечивающее нужный ток (по возможности точно задаваемый и стабилизированный) в нагрузке с переменным сопротивлением. Среди областей его применения можно отметить перезаряд батареи, введение тока с медицинскими целями или электролиз химического раствора. В промышленности генераторы тока находят широкое применение для передачи информации, получаемой при измерении различных физических величин.

Аналоговые сигналы характеризуются высокой устойчивостью к помехам любого происхождения. Режим передачи данных с помощью аналоговых сигналов регулируется специальным стандартом.

Для многих датчиков рабочим параметром является сопротивление, которое изменяется в зависимости от определяемой величины. Примером может служить датчик температуры типа РТ100, имеющий сопротивление 100 Ом при температуре 0 °C. Варьирование сопротивления датчика обычно стараются свести к изменению уровня напряжения, которое проще обрабатывать с помощью операционных усилителей (имеется в виду усиление, определение порога, аналого-цифровое преобразование и т.д.). Такая трансформация осуществляется при пропускании через датчик калиброванного тока.

Есть несколько способов построения генератора тока, в том числе с применением специализированных схем. В простых схемах, представленных на рис. 2.38, используются стандартные компоненты (транзистор или операционный усилитель), но качество их работы заслуживает высокой оценки.

При проектировании генератора тока сначала следует определить верхний предел изменения сопротивления нагрузки, от которого зависит требуемое напряжение источника питания. Например, чтобы получить ток 10 мА через резистор 100 Ом, необходимо напряжение не менее 1 В. Если сопротивление увеличивается до 1000 Ом, потребуется уже 10 В и т. д. Генератор, работающий при напряжении питания 24 В, сможет обеспечить ток 10 мА при коротком замыкании на выходе или при подключении резистора с максимальным сопротивлением 2,4 кОм.

ГЕНЕРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ДВОИЧНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Иногда в цифровом устройстве нужно получить плавно изменяющееся напряжение, при этом высокая точность не требуется.

Посредством такого напряжения можно, например, управлять устройством, предназначенным для постепенного зажигания ламп, или обеспечить плавное увеличение скорости вращения двигателя до максимального значения.

Получить изменение потенциала в заданных пределах удастся и без помощи цифро-аналогового преобразователя. Простая схема, представленная на рис. 2.39, может выполнить эту функцию.