Рис. 7.9.Внешний вид и УГО микросхемы K155ЛA3
Конструктивно она представляет собой пластмассовый корпус прямоугольной формы с 14 пластинчатыми выводами (некоторые микросхемы этой серии имеют по 16 и даже 24 вывода), расположенными вдоль обеих длинных сторон корпуса. Сверху на корпусе есть условный ключ - небольшая круглая метка, означающая местоположение вывода 1. От него ведут отсчет остальных выводов. Если смотреть на микросхему сверху - со стороны маркировки, - то отсчитывать выводы нужно против движения часовой стрелки, а если снизу - по часовой стрелке. Такое правило распространено на все микросхемы.
Микросхема К155ЛАЗ состоит из 4 логических элементов 2И-НЕ (цифра 2 указывает число входов каждого элемента), питающихся от общего внешнего источника напряжения постоянного тока. Каждый ее логический элемент работает самостоятельно.
Выделить элементы нетрудно по номерам выводов, проставленным на графическом схемном обозначении микросхемы. Так, входные выводы 1, 2 и выходной вывод 3 относятся к одному из ее элементов, например, первому, входные 4, 5 и выходной 6 - ко второму элементу и т. д. Необозначенные на рис. 7.9, б выводы 7 и 14 микросхемы служат для подачи питания на все элементы. Эти выводы не принято изображать на схеме, чтобы ее не загромождать линиями питания, а также потому, что элементы обычно располагают на принципиальной электрической схеме устройства не слитно, как на рис. 7.9, б, а раздельно в разных участках. Цепи же питания элементов остаются общими. Причем для микросхемы K155ЛA3 вывод 14 должен быть соединен с плюсовым, а вывод 7 - с минусовым полюсами источника питания.
Микросхема K155ЛA3, как и все другие микросхемы этой серии, рассчитана на питание от источника постоянного тока напряжением 5 В ±5 %. Можно использовать и батарею гальванических элементов, например, 3336, но в процессе опытов ее напряжение будет уменьшаться, что, естественно, скажется на режиме работы микросхемы, а при определенной разрядке батареи микросхема вообще перестанет нормально работать. Поэтому желательно использовать блок питания, обеспечивающий стабильное напряжение 5 В.
Макетную панель, необходимую для проведения опытов, можно сделать из стеклотекстолита, гетинакса или другого листового изоляционного материала толщиной 1,52 мм - это будет линия питания. По всей оставшейся площади через каждые 10 мм насверлите отверстия диаметром 0,81 мм, в которые по мере надобности будете вставлять отрезки луженого провода. Снизу по углам панели прикрепите невысокие ножки-подставки и приступайте к опытам.
Микросхему разместите в любом месте макетной панели выводами вниз, предварительно отогнув их узкие концы так, чтобы они плотно прилегали к панели. Отрезками монтажного провода вывод 14 микросхемы соедините с плюсовой, а вывод 7 - с минусовой (общей) линиями питания. Чтобы при пайке не перегреть микросхему, мощность паяльника не должна превышать 40 Вт, а продолжительность пайки выводов - 2–3 с.
Подключите источник питания. Вольтметром постоянного тока с относительным входным сопротивлением не менее 5 кОм/В (авометром) измерьте напряжение на всех логических выводах элементов. Для этого минусовый щуп вольтметра соедините с общей линией, а плюсовым поочередно коснитесь входных выводов 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13, а затем выходных выводов 3, 6, 8, 11. При напряжении источника питания 5 В вольтметр должен показать на входных выводах элементов около 1,4 В, а на выходных - около 0,3 В. Если это не так, значит микросхема неисправна.
Опытную проверку логики действия элементов 2И-НЕ микросхемы можно начать с любого из них, предположим, с первого - DD1.1 с выводами 1–3 (рис. 7.10).
Рис. 7.10, а, б, в. Опытная проверка логики действия элемента 2И-НЕ (К155ЛАЗ)
Сначала один из входных выводов, например вывод 2, соедините с общей минусовой линией, а вывод 1 - с плюсовой, но через резистор сопротивлением 11,5 кОм (на рис. 7.10, а - R1). К выходному выводу 3 элемента DD1.1 подключите вольтметр PV1. Вольтметр покажет напряжение, равное примерно 3,54 В, т. е. соответствующее высокому уровню.
Затем измерьте вольтметром напряжение на входном выводе 1, он также покажет высокий уровень напряжения. Отсюда вывод: когда на одном из входов элемента 2И-НЕ высокий уровень напряжения, а на другом низкий, на выходе будет высокий уровень напряжения.
Теперь и входной вывод 2 элемента соедините через резистор сопротивлением 11,5 кОм с плюсовой линией и одновременно проволочной перемычкой - с общей (рис. 7.10, б). Измерьте напряжение на выходном выводе. На нем, как и в предыдущем случае, будет высокий уровень напряжения. Следя за стрелкой авометра, удалите проволочную перемычку, чтобы и на втором входе элемента появился высокий уровень напряжения. На выходе элемента будет напряжение около 0,3 В, соответствующее низкому уровню. Следовательно, элемент из единичного состояния переключился в нулевое.
Той же проволочной перемычкой замкните первый вход на общую линию. На выходе при этом сразу появится высокий уровень напряжения. А если любой из входных выводов периодически замыкать на общую линию, как бы имитируя подачу на него напряжения низкого уровня, с такой же частотой следования на выходе элемента будут появляться электрические импульсы и будет колебаться стрелка вольтметра.
О чем говорят проведенные опыты? Они подтверждают логику действия элемента 2И-НЕ, проверенную ранее на его электрическом аналоге: при подаче напряжения высокого уровня на оба входа на выходе элемента появляется напряжение низкого уровня.
Еще один опыт: отключите оба входных вывода элемента от других деталей и проводников. На выходе будет низкий уровень напряжения. Так и должно быть, потому что неподключение входных выводов равнозначно подаче на них высокого уровня напряжения и, следовательно, установке элемента в нулевое состояние.
Не забывайте в будущем об этой особенности логических элементов ТТЛ микросхем!
Следующий опыт - проверка действия того же логического элемента 2И-НЕ при включении его инвертором, т. е. как элемент НЕ. Замкните между собой оба входных вывода и через резистор сопротивлением 11,5 кОм соедините их с плюсовой линией питания (рис. 7.10, в). Вольтметр покажет низкий уровень напряжения. Не отключая резистора от этой линии, замкните объединенный вход на минусовую линию (показано штриховыми стрелками) и одновременно проследите за реакцией вольтметра. Он покажет высокий уровень напряжения. Таким образом, вы убедитесь, что сигнал на выходе инвертора всегда противоположен входному.
Теперь давайте рассмотрим принципиальную электрическую схему логического элемента 2И-НЕ. Он состоит из четырех транзисторов структуры n-р-n, трех диодов и пяти резисторов (рис. 7.11).