О схемах управления полупроводниковыми

Тип схемы управления	функциональное назначение	Вид шкальных индикаторов	Число инфор­маци­онных входов	Число выходов	IВЫХ.МАКС каждого выхода, мА
133ИД15	Дешифратор двоичного или двоично-десятичного кода в код управления шкальными индикаторами	С числом элементов 10, 8, 4, 2 красного цвета свечения с общим анодом
133ИД16	То же	То же для желтого и зеленого цвета свечения с общим катодом
133ИД20	»	Набор индикаторов с перекрестной коммутацией красного цвета свечения с общим анодом1
133ИД21	»	Набор индикатора с перекрестной коммутацией желтого и зеленого цветов свечения с общим катодом '

¹ При совместном использовании ИМС 133ИД20 и 133ИД21 обеспечивается управле­ние наборами шкальных индикаторов красного, желтого и зеленого цветов свечения.

Рис. 2.21. Принципиальная схема управления десятиэлементными шкальными индикаторами красного цвета свечения микросхемой 133ИД15:

1 — генератор широтно-модулированных импульсов прямоугольной формы; 2 — источник питающих напряжений; DC — дешифратор 133ИД15; ШИ — шкальный десятиэлементный индикатор красного цвета свечения с общим анодом; Е₁ — E₅ — условные ячейки из двух светоизлучающих элементов с общим катодом

 

Схема работает следующим образом. В соответствии с ко­довой информацией, поступающей на информационные входы 2 дешифратора D1, последний перекоммутацией своих выход­ных ключей обеспечивает протекание тока через подключенные к ним светодиодные элементы 6, обеспечивая их свечение. При необходимости осуществления проверки исправности элементов ШИ на вход дешифратора «контроль» от внешнего устройства подается управляющий сигнал 3, обеспечивающий свечение всех элементов ШИ. При подаче управляющего сигнала 4 на вход дешифратора «Запрет» (Г) независимо от состояния ДДК на входах дешифратора светодиодные элементы ШИ не воз­буждаются. Регулирование яркости свечения элементов ШИ осу­ществляется подачей широтно-модулированного сигнала на вход 5 дешифратора. Регулирование яркости осуществляется измене­нием времени протекания тока через светоизлучающий элемент ШИ, т. е. за счет снижения среднего прямого тока светодиода. Применение указанной микросхемы позволяет в качестве широтно-модулированных импульсов использовать сигналы с частотой от 50 до 1000 Гц при скважности от 1 до 10.

На рис. 2.21 представлена принципиальная электрическая схема управления десятиэлементной шкалой красного цвета свечения с общим анодом.

Функционирует схема управления следующим образом. На информационные входы дешифратора поступает от внешнего источника двоично-десятичный код.

Зависимость логических уровней на выходах дешифратора от состояния уровней на его входах (таблица истинности) представлена в табл. 2.3.

 

Таблица 2.3. Таблица истинности ИМС 133ИД15

20

21

22

23

K

Г

РЯ

А

B

E1

E2

E3

E4

Е5

Выводы микросхемы

4*

5*

3*

6*

7*

]

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Примечания; 1. X -безразличное состояние логических уровнен на инфор­мационных входах микросхемы.

2. Низкий логический уровень на выходах 3*—7* микросхемы соответствует свечению элемента шкалы; высокий логический уровень на выходе соответствует пога­шенному состоянию элемента шкалы.

3. К, Г. РЯ входы ИМС, обеспечивающие свечение всех элементов ШИ (при нулевом уровне сигнала на входе К), lanieime всех элементов (при нулевом уровне сигнала на входе Г) и регулировку яркости (широтно-модулиронанным сигналом на входе РЯ).

 

При наличии высокого логического уровня в первом разря­де входного кода (на входе 15 дешифратора) на его выходе 1 в соответствии с таблицей истинности формируется высокий ло­гический уровень. Этот сигнал, подключая через свои ключи пер­вый вход шкального индикатора к источнику питания, обеспечи­вает возможность возбуждения светодиодов ШИ, соединенных анодами с этим входом. При низком логическом уровне на входе 15 микросхемы 133ИД15 источник питания подключается на вход 2 ШИ, обеспечивая возможность возбуждения элементов, соединенных своими анодами с этим входом индикатора. В за­висимости от состояния логических уровней на входах 12 — 14 на выходах 3 — 7 в соответствии с таблицей истинности появ­ляются высокий или низкий логические уровни. Низкий уровень обеспечивает прохождение постоянного тока через элементы ШИ, возбуждая их свечение.

При необходимости проведения контроля исправности ШИ на вход 11 микросхемы подается сигнал логического нуля, на выходах 3 — 7 появляется низкий логический уровень — все эле­менты ШИ светятся, если индикатор исправен. При низком ло­гическом уровне на входе «Запрет» 10 дишифратора состояние логических уровней на информационных входах микросхемы без­различно — на выходах 3 — 7 высокие логические уровни, элемен­ты ШИ не светятся.

Если индикатор состоит из 2, 4, 8 элементов или их общее количество не кратно 10, то соответствующие выходы дешифра­тора не задействуются, а на его входы подаются только ДДК задействованных элементов.

Для управления шкальными индикаторами зеленого и желто­го цветов свечения разработан дешифратор 133ИД16. На рис. 2.22 представлена принципиальная электрическая схема управления десятиэлементным ШИ с применением указанной микросхемы. Индикаторы зеленого и желтого цветов свечения имеют обратную по отношению к индикаторам красного цвета схему включения (индикаторы соединены по схеме с общим катодом), т. е. для возбуждения светодиодов необходимо созда­вать на выходах 1 и 2 дешифратора низкий, а на выходах 3 — 7 высокий логический уровни.

Рис. 2.22. Принципиальная схема управления десятиэлементными шкальными индикаторами зеленого и желтого цветов свечения микросхемой 133ИД16: 1 — генератор широтно-модулнрованных импульсов прямоугольной формы; 2- источ­ники питающих напряжений; D₁ — дешифратор 133ИД16; ШИ — шкальный десятнэлементный индикатор красного цвета свечения с общим катодом; Е₁ — E₅ — условные ячейки из двух светоизлучающих диодов с общим анодом

 

Эта особенность схемы соединения ШИ зеленого и желтого цветов свечения нашла воплощение в схеме дешифратора 133ИД16 и отражена в таблице истинности (табл. 2.4). Работа схемы управления (рис. 2.22) с учетом указанного аналогична работе схемы рис. 2.21.

Схемы входных и выходных каскадов микросхем (с генерато­ром тока) представлены на рис. 2.23.

Необходимо отметить, что данные схемы исключают опас­ность короткого замыкания по выходам и обеспечивают возмож­ность параллельного подключения нескольких микросхем в па­раллель (с соответствующим увеличением выходного тока).

При разработке устройств отображения информации, в состав которых входит большое количество индикаторных элементов (50 — 100 и более), использование дешифраторов типа 133ИД15 и 133ИД16 для управления ШИ в соответствии с приведенными схемами становится малоприемлемым в связи со значительным ростом общего объема аппаратуры. Уменьшение ее объема обес­печивается при совместном использовании дешифраторов с мик­росхемами 133ИД20 и 133ИД21. В частности, могут быть рассмотрены следующие варианты совместного использования ИМС: К133ИД20 (133ИД20) совместно с К133ИД15 (133ИД15) для управления набором ШИ красного цвета свечения с числом элементов до 80;

К133ИД21 (133ИД21) совместно с К133ИД16 для управле­ния набором ШИ зеленого и желтого цветов свечения и коли­чеством светящихся элементов до 80;

К133ИД20 (133ИД20) совместное К133ИД21 (133ИД21) для управления набором ШИ красного, зеленого и желтого цветов свечения с количеством светящихся элементов до 160. При этом ток нагрузки, определяемый ИМС К133ИД21 (133ИД21), может быть увеличен до 20 мА.

Совместное включение вышеуказанных микросхем обеспечи­вает перенос одной светящейся точки вдоль шкалы в зависи­мости от кодовой комбинации на входах микросхем, при этом обеспечивается увеличение количества управляемых элементов, уменьшение объема оборудования и повышение яркости свече­ния элементов.

Структурная схема управления многоэлементным набором ШИ приведена на рис. 2.24. В данной схеме от внешнего источ­ника ДДК требуется выдача двух типов информации: информации о номере ШИ и информации о номере ячейки внутри ШИ, в кото­рой находится светодиод. Одноименные ячейки всех восьми ШИ имеют один и тот же код, электрически они соединены парал­лельно. Каждый вид информационных посылок обрабатывает отдельный дешифратор.

 

Таблица 2.4. Таблица истинности микросхем 133ИД16

 

Входы Выходы

20

21

22

23

K

Г

РЯ

А

B

E1

Е2

ЕЗ

Е4

Е5

Выводы микросхемы

4*

5*

3*

6*

7*

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Примечания: 1. X — безразличное состояние ДДК входных сигналов.

2. Высокий логический уровень на выходах 3*— 7* микросхем соотвстств нию элемента шкалы; низкий логический уровень соответствует погашенному элемента шкалы.

 

Рис. 2.23. Схемы входных (а) и выходных (б) каскадов ИМС 133ИД15 и 133ИД16

Рис. 2.24. Структурная схема управ­ления набором шкальных индика­торов:

1 — внешний датчик двоично-десятич­ного кода; 2 — дешифратор номера шкального индикатора; 3 — дешифра­тор номера ячейки индикатора; 4 — набор шкальных индикаторов 5 — N

 

Дешифратор номера ШИ подключает один из N ШИ, а де­шифратор номера ячейки по коду источника ДДК подключает одноименные ячейки всех ШИ, замыкая контур протекания тока только через один светодиод.

В качестве дешифратора номера ячейки ШИ при управлении индикаторами с общим анодом может быть использована мик­росхема 133ИД20.

Рис. 2.25. Схема управления набором шкальных индикаторов с общим анодом микросхемами типа 133ИД15 и 133ИД20:

D₁ — внешний датчик двоичного кода, D₂ D₃— источники постоянного напряжения 5,5 и 4.0 В соответственно; D₄ - микросхема 133ИД15; D₅ — микросхема 133ИД1Ю; 6 — 13 набор ШИ

 

Рис. 2.26. Схема управления набором шкальных индикаторов с общим катодом микросхемами типа 133ИД16 и 133ИД21:

D₁ - внешний датчик двоичного кода; D₂ ИМС 133ИД21; D₃ ИМC 133ИД16; 4 — 11 - набор ШИ

 

Пример совместного включения микросхем 133ИД20 и 133ИД15 при управлении набором шкальных ППИ красного цвета свечения с количеством элементов до 80 приведен на рис. 2.25. Для индикатора с 80 элементами необходимо иметь восемь десятиэлементных ШИ, т. е. необходимо обеспечить подключение одного из 16 анодных входов ШИ. Для этого достаточно одной тет­рады двоичного кода (ДК), выдаваемой внешним источником на входы дешифратора номера ШИ (в данном случае 133ИД20). Для параллельного подключения одноименных ячеек всех ШИ (одной из пяти ячеек каждого ШИ) достаточно трех разрядов ДДК, которые подаются в дешифратор номера ячейки (на входы микросхемы 133ИД15). Приведенная на рис. 2.25 схема функ­ционирует следующим образом. Тетрада ДК, поступившая на информационные входы микросхемы 133ИД20, в соответствии с ее таблицей истинности преобразуется в высокий логический уровень на одном из выходов микросхемы, подключая к источнику тока первый или второй вход одного из ШИ. Каждый из двух входов ШИ соединен с анодами пяти элементов шкалы, таким образом дешифратор номера ШИ со стороны анодов под­готавливает к возможности возбуждения по пять светодиодов, расположенных в одном ШИ. Одновременно с подачей ДК на вход 133ИД20 источник данных выдает на информационные входы дешифратора номера ячейки три разряда кода. На одном из выходов микросхемы 133ИД15 в соответствии с ее таблицей истинности (см. табл. 2.3) появится низкий логический уровень, параллельно поступающий на катоды одноименных ячеек всех ШИ. Однако засвечен будет только тот светодиод ШИ, который находится в группе элементов, подготовленных к работе с микросхемой 133ИД20. Таким образом, приведенная схема реализует матричную структуру управления шкальными индикаторами.

Подробнее принцип работы будет рассмотрен ниже, при опи­сании схемы управления шкальными индикаторами типа ИПТ08Б-10Л.

Рис. 2.27. Схема устройства управления шкальными индикаторами типа ИПТ08Б-10Л:

U_ип= +5 В ± 10%; U I может быть равно U_ип или U₂(или любому значению между ними); U₂ выбирается от 6 до 1 1 В; R* выбирается исходя из значений U₁ и требуемого I_вых, R* = 9 (U₁ — I)/I_ВЫХ (R* в килоомах, U₁ - в вольтах, I_вых — в миллиамперах)

 

Принципиальная электрическая схема управления набором ШИ зеленого и желтого цветов свечения приведена на рис. 2.26. В качестве дешифратора номера ШИ использована микросхема 133ИД21. Работа схемы с учетом примечаний к таблицам истин­ности микросхем в части изменения полярности выходных сигна­лов аналогична работе схемы управления ШИ с общим анодом.

Устройства управления шкальными индикаторами ИПТ08Б-10Л. С целью сокращения объема электронного оборудования для управления ШИ типа ИПТ08Б-10Л с большим (до 160) количеством светящихся элементов рационально использовать ИМС типов 133ИД20 и 133ИД21. Совместное включение двух указанных ИМС обеспечивает включение любого светодиода шкалы, состоящей из 16 шкальных индикаторов Н₁ — Н₁₆ типа ИПТ08Б-10Л (рис. 2.27). Схема построена таким образом, что микросхема D₂ подключает выбранные аноды светодиодов к источнику питания, а микросхема D₁ — катоды соответствующих светодиодов к корпусу источника питания.

Как видно из приведенной схемы, в шкальном индикаторе ИПТ08Б-10Л аноды объединены попарно, т. е. имеют пять выхо­дов, а катоды объединены в группы по пять и имеют два выхода.

Рассмотрим работу схемы. На входы дешифраторов D₁ и D₂ для управления 16 индикаторами Н₁ — Н₁₆ подается восьми­разрядный код данных. На входы дешифратора di подаются 1, 5, 6 и 7-й разряды данных, на входы дешифратора D₂ — 2, 3, 4 и 8-й разряды данных. При нулевом коде данных на входах di и D₂ выходы 5 di и D₁ будут соответственно подключены к источнику питания и к корпусу источника питания, следова­тельно, первый светодиод индикатора Н₁ засветится.

Далее, по мере нарастания кода появится единичный уро­вень в младшем разряде данных, следовательно, теперь выход 6 D₁ будет подключен к корпусу, а выход 5 di отключится от корпуса, при этом первый светодиод в индикаторе Н₁ погаснет, а второй засветится. При нарастании кода единичный уровень появится на втором разряде кода данных, а в первом разряде нулевой уровень. Теперь выход 6 D₂ будет подключен к источ­нику питания, при этом выход 5 D₂ отключится, а у D₁, наобо­рот, выход 5 подключится к корпусу источника питания, а 6 отключится, при этом загорится третий светодиод в индикаторе Н₁ и т. д. по мере нарастания кода будет загораться последую­щие светодиоды индикатора Н₁.

При формировании входных данных надо учесть, что код дан­ных 2, 3 и 4-го разрядов должен быть сформирован по модулю 5, т. е. досчитывать только до 5, а затем опять начинать сначала. Далее, при единичном уровне в пятом разряде кода данных и нулевых уровнях на всех остальных разрядах данных выход 7 di подключится к корпусу источника питания, а выход 5 D₂ — к источнику питания, теперь засветится первый светодиод Hi- Таким образом, изменяя код данных, можно выбрать и засветить любой из 160 светодиодов в шкале из 16 индикаторов типа ИПТ08Б-10Л.

 

Глава 3