Счетчик импульсов. Принципиальная электрическая схема

В последнее время цифровые счетчики импульсов по­лучили широкое распространение при конструировании цифровых измерительных приборов, дисплеев, электронных часов, электронных игр и т. д.

На рисунке 4, 5 показа­ла принципиальная схема счетчика.

На микросхемах D1 — D4 собраны декадные счетчики, соединенные последовательно друг с другом. Микросхема {(155ИЕ2 состоит из триггера со счетным входом С1 и счет­чика с коэффициентом пересчета 5 со входом С2. Если вы­ход триггера соединить со входом счетчика (т. е. соединить выводы 12 и 1 микросхемы), получится последовательный двоично-десятичный счетчик, работающий в коде 1 — 2 — 4 — 8. Здесь цифры обозначают «вес» каждого выхода; допус­тим, если на выходах счетчика 1, 2, 4 и 8 имеются соответ­ственно логические уровни 1 1 1 0, то в счетчике записано число «7» (1X1 + 1X2 + 1X4 + 0X8 = 7). Вре­менная диаграмма работы такого счетчика показана на рис. 3. Триггеры счетчиков устанавливают в состояние «0», од­новременно подавая положительные импульсы на входы R0. Полярность входных счетных импульсов, подаваемых на входы С1 и С2, — положительная. Триггеры переклю­чаются спадом входных импульсов. Максимальная частота импульсов, подаваемых на вход счетчика, составляет 10 МГц. Выходное сопротивление устройства, к которому может быть подключен вход 4-разрядного счетчика, долж­но быть не более 2 кОм. Уровень логической 1 в импульсе должен быть не менее 2,4 В, логического 0 — не более 0,4 В. Импульсы должны иметь крутые фронты.

На микросхеме D10 собран генератор тактовых импуль­сов, частота следования которых составляет 2 — 3 кГц. Эти импульсы поступают на счетчик с коэффициентом пере­счета 4, собранный на двух D-триггерах микросхемы D11. D-триггер работает следующим образом: после при­хода синхронизирующего импульса на вход С на выходе триггера устанавливается такой логический уровень, ко­торый был на входе D до прихода импульса. Если вход D соединить с инверсным выходом этого же триггера, то со­стояние триггера будет меняться на противоположное после прихода каждого очередного импульса на вход С, т. е. триггер будет работать в счетном режиме. Соединив два таких счетных триггера последовательно, получим счетчик с ко­эффициентом пересчета 4. Дешифратор состояний этого счетчика выполнен на микросхемах D12, D13. Во время работы генератора тактовых импульсов на выходах логи­ческих элементов D12.2, D12A, D13.2, D13A появляется последовательно логическая 1. Работа генератора на микро­схеме D10, счетчика на микросхеме D11 и дешифратора на микросхемах D12, D13 поясняется рис. 4.

Микросхемы D5 — D8 представляют собой логические элементы 2 — 2 — 2 — ЗИ — 4ИЛИ — НЕ. Это означает, что ес­ли логические 1 имеются на всех входах хотя бы одного из элементов И (например, на выводах 9, 10), то на выходе микросхемы будет низкий логический уровень. Подключе­нием к выходам микросхем инверторов D9A — D9A и объе­динением выводов 5, 6 в каждой из микросхем D5 — D8 логическая операция 2 — 2 — 2 — 2И — 4ИЛИ — НЕ сведена к операции 2 — 2 — 2 — 2И — 4ИЛИ, т. е. если хотя бы на одной паре входов одного из четырех элементов И есть две логи­ческие 1, то на выходе микросхемы также будет логическая 1.

Выходы инверторов D9.1 — D9A подключены ко входам микросхемы D14. Она содержит дешифратор, преобразу­ющий двоичный код в десятичный, и высоковольтные тран­зисторные ключи, управляющие зажиганием цифр газо­разрядных индикаторов HI — Н4.

Выход логического элемента D12.2 соединен со входами логических элементов И (выводы 10) каждой из микросхем D5 — D8. Ко вторым входам этих логических элементов (выводы 9) подключены выходы микросхемы D1. Когда на выходе D12.2 имеется логическая 1, логические уровни на выходах элементов D9A, D9.2, D9.3, D9A повторяют соот­ветственно логические уровни на выходах 1, 2, 4, 8 микро­схемы D1, т. е. происходит считывание информации, запи­санной в счетчике D1. Когда логическая 1 имеется на выхо­де элемента D12.4, информация считывается из счетчика D2 и т. д. Таким образом, за время выработки генератором четырех тактовых импульсов на входы дешифратора D14 поочередно поступает информация о состоянии счетчиков Dl, D2, D3, D4.

Рисунок 4 - Принципиальная схема счетчика

Рисунок  5 - Схема включения индикаторов

Рисунок 6. Временные эпюры напряжений одного двоично-деся­тичного счетчика

Рисунок  7 - Эпюры напряжений устройства

Рисунок  8 - Принципиальная схема блока питания

Когда логическая 1 имеется на выходе логического эле­мента D12.2, то транзистор А1Л закрыт, а А1.2 — АН открыты, на анодах ламп Н2 — Н4 низкий потенциал, и они не светятся; светится только одна из цифр лампы HI, При поступлении следующего импульса с генератора так­товых импульсов оказывается закрытым только транзис­тор А1.2, поэтому под напряжением находится только лам­па Н2, и т. д. при поступлении следующих импульсов. Таким образом, лампа HI индицирует состояние счетчика Dl, H2 — D2, H3 — D3 и H4 — D4. Так как частота так­товых импульсов достаточно велика, создается впечатле­ние непрерывной работы каждой газоразрядной лампы. Источник питания для 4-разрядного счетчика можно собрать по схеме, приведенной на рисунке 8. Дроссели L1, L2 и конденсаторы СЗ, Сообразуют фильтр, уменьшающий проникновение помех из сети и устраняющий возможные сбои в работе счетчика. Газоразрядные индикаторы пита­ются от отдельной обмотки трансформатора 77 в целях обес­печения безопасности при работе с устройством.

Устройство собрано на плате из гетинакса размерами 112 X 95 мм. Здесь расположены только те элементы, которые обозначены на рис. 2. Все соединения выполнены проводами. Конденсаторы C1, C2 КМ-6, КЛС. МБМ и др.; С5, С6 К50-3, К50-6, ЭГЦ и др.; СЗ, С4 БМ-2, МБМ, БМТ-2 на номинальное напряжение 400 В, Диод VI можно заменить на Д7Ж, Д205, КД202К — КД202Р. Вместо диодов V2 — V5 можно применять любые полупроводни­ковые диоды, у которых прямой ток допускается не ме-L_ee0,2 А. Транзистор V6 можно заменить на КТ807, КТ603, П701. В устройстве могут быть использованы аналогичные микросхемы серии К133, имеющие такую же нумерацию Кхех выводов. Вместо микросхем D5 — D8, D9, D10, D12, Q13 могут быть использованы аналоги из серий К131, К158, имеющие такую же нумерацию выводов. Вместо микросбор­ки транзисторов А1 можно применить транзисторы типа КТ605А. В качестве ламп HI — Н4 можно использовать (индикаторы ИН-1, ИН-8, ИН-12Б и ИН-18.

Трансформатор Т1 намотан на магнитопроводе [U20X25. Обмотка I содержит 2200 витков провода ПЭВ-1 0,14, обмотка II — 2000 витков провода ПЭВ-1 0,1, обмотка III — 80 витков провода ПЭВ-1 0,41. Дроссели Др1, Др2 намотаны на ферритовых кольцах М2000НМ (типоразмер К17Х8Х5) и имеют по 200 витков провода ПЭВ-1 0,31. Возможно также использование сердечников от малогабаритных трансформаторов для транзисторных приемников.

Если все детали исправны и монтаж выполнен без оши­бок, устройство начинает работать сразу. В этом случае настройка его сводится к подбору резисторов R4 — R7 таким образом, чтобы сила тока через анод каждой из ламп составляла 1 — 1,5 мА. Для надежной работы необходимо, чтобы длина провод­ника, через который поступают импульсы на вход счетчика, не превышала 0,2 — 0,3 мм.

Приложение А

Приложение Б

Приложение С