Цифровые микросхемы — начинающим (занятие 9) — счетчики-дешифраторы к561ие8

(К)1ЛБ551, 1ЛБ551А, К155ЛА1

Асинхронные счётчики

Данные типы счётчиков состоят из цепочёк JK-триггеров, которые работают в счётном режиме, когда выход предыдущего триггера служит входом для следующего. В такой схеме триггеры включаются последовательно, а, следовательно, и выходы счётчика также переключаются последовательно, один за другим (отсюда второе название асинхронных счётчиков – последовательные счётчики). Так как переключение разрядов происходит с некоторой задержкой, поэтому и сигналы на выходах счётчика появляются не одновременно с входным сигналом и между собой, то есть асинхронно.

Микросхемы асинхронных счётчиков применяются не очень часто, в качестве примера можно привести микросхемы типа ИЕ2 (четырёхразрядный двоично-десятичный счётчик), ИЕ5 (четырёх разрядный двоичный счётчик) и ИЕ19 (сдвоенный четырёхразрядный счётчик).

Асинхронные счётчики: слева направо ИЕ2, ИЕ5, ИЕ19.

Данные типы счётчиков имеют входы сброса в нуль (вход R), вход установки в 9 (вход S у ИЕ2), счётный или тактовый вход (вход С) и выходы, которые могут обозначаться как номера разрядов (0, 1, 2, 4) или как вес каждого разряда (1, 2, 4, 8).

Микросхема К555ИЕ2 относится к двоично-десятичным счётчикам, то есть счёт у неё идет от 1 до 9, а потом выводы обнуляются и счёт идёт сначала. Внутренне данный счётчик состоит из четырёх триггеров, которые разделены на две группы: один триггер (вход С1, выход 1) и три триггера (вход С2, выходы 2, 4, 8). Такая внутренняя организация позволяет значительно расширить применение данного типа микросхемы, например данную микросхему можно использовать в качестве делителя на 2, на 5 или на 10. Счётчик ИЕ2 имеет два входа для сброса в нуль объединенных по И, а так же два входа для установки в 9 тоже объединённых по И.

Для реализации счёта необходимо сбросить счётчик подачей на входы R высокого логического уровня, а на один из входов S сигнал низкого уровня. В таком режиме счётчик будет «обнулён» и последовательный счёт заблокирован. Чтобы восстановить функцию счета необходимо установить на входы R низкий уровень сигнала.

Для организации делителя на 2 необходимо подавать сигнал на С1, а снимать с выхода 1; делитель на 5 подавать сигнал на С2, а снимать с выхода 8; делитель на 10 выход 8 соединяют с С1, сигнал подают на С2, а снимают с выхода 1.

Микросхема К555ИЕ5 представляет собой двоичный счётчик, в отличие от ИЕ2 считает до 16 и сбрасывается в нуль. Также как и ИЕ2 состоит из двух групп триггеров со входами С1 и С2, а выходы 1 и 2,4,8. В отличии от ИЕ2 имеет только два входа сброса в нуль, а входов установки нет.

Микросхема К555ИЕ19 практически идентична двум микросхемам К555ИЕ5 и представляет собой два чётырёхразрядных двоичных счётчика, каждый счётчик имеет свой счётный вход С и вход сброса R. Если объединить выход 8 первого счётчика и вход С второго счётчика, то можно получить восьмиразрядный двоичный счётчик.

К1ЛБ55хИ

Изредка встречаются микросхемы с буквой «И» в конце
обозначения. Их выпускала запорожская «Гамма» (в то время Запорожский завод полупроводниковых
приборов); это единственные встреченные
мной микросхемы этого типа (..ЛБ.. или ..ЛА..) 155ой серии этого завода.
Это довольно необычные микросхемы, на них были выпущены даже отдельные ТУ.
155ая серия с индексом «И» выполнена по технологии КСДИ (с окисной изоляцией),
в отличии от обратно-смещенного перехода обычной 155 серии. Основной ТТЛ продукцией
«Гаммы» в те годы была как раз «окисная»
106 серия и, вероятно, какое-то краткое время
по единому с ней технологическому процессу выпускали и 155ую.
Кристалл содержит избыточное количество элементов для снижения затрат на производство.

(фото Сергея Брылева)

КМ155ИД8А, КМ155ИД9, К155ИД9

Без сомнений, эта пара (в керамическом корпусе) держит с большим
отрывом первое место в номинации «Самая красивая микросхема серии»

Просто какое-то
волнение в душе, когда держишь их в руке, это произведение искусства
и не только лишь инженерного.
Причём, обратите внимание, корпус весьма архаичен, явный привет из 70-х годов.
Он называется «Тур» и был разработан в НИИТТ в 1970-72 гг.
Форма ног, крышка корпуса — всё это отголоски древних времён, когда DIP
был ещё молод… Причем, насколько я знаю, это вообще чуть ли не единственные наши микросхемы в таком корпусе!
Вспоминается ещё разве что К507РМ1.
Опять же, золочение для микросхем невоенного применения (не отбраковки от «войны», а изначально гражданских)
вещь исключительная.
Впрочем, есть и вариант в обычном скучном пластике

Немного подробностей. Обе эти микросхемы представляют собой
дешифраторы для управления матрицей из светодиодов. 155ИД8 работает
на матрицу 7х5 точек, с возможностью индицировать цифры от 0 до 9, знаки
«-» и переполнение «Е». 155ИД9 управляет матрицей 7х4 точек;
справочный листок на неё.

Производитель, а, полагаю, и разработчик —
НИИ «Мион», г.Тбилиси (Грузия).
Как нередко было у «Миона», микросхемы эти не имеют зарубежного аналога, а представляют
собой чисто отечественные разработки.

Не могу отказать себе в удовольствии отснять их во всех
возможных ракурсах…

Двоично-десятичный четырехразрядный счетчик К155ИЕ2

Рис. 2.1 К155ИЕ2

Быстродействующий декадный счетчик представляет собой асинхронный делитель частоты на триггерах типа JK.

Функциональная схема счетчика содержит четыре триггера:

Рис. 2.2 К155ИЕ2 Функциональная схема

Первый триггер, имеющий тактовый вход С1 и изолированный от других триггеров прямой выход 1, представляет собой счетчик-делитель на два. Три остальных триггера образуют счетчик-делитель на 5. Счетные импульсы при этом должны подаваться на вход С2, частота, деленная на 5, снимается с выхода 4.

Счетчики работают самостоятельно, однако установка их производится одновременно с помощью четырех установочных входов R1-R4, которые обеспечивают три режима работы счетчиков.

Значения сигналов на установочных входах для различных режимов работы счетчиков приведены в таблице 1.

Переключение триггеров происходит по каждому заднему фронту входных тактовых сигналов:

Рис. 2.3 Временные диаграммы работы

Путем внешнего соединения выхода 1 со входом С2 образуется двоично-десятичный счетчик-делитель на 10. Счетные импульсы при этом подаются на вход С1, а частота, деленная на 10, снимается с выхода 4. В режиме счета состояния выходов триггеров меняются в последовательности двоично-десятичного счета.

Путем внешнего соединения выхода 4 со входом С1 образуется счетчик-делитель на 10 со скважностью, равной 2.Счетные импульсы при этом должны подаваться на вход С2, а частота, деленная на 10, снимается с выхода 1:

Рис. 2.4 Двоично-десятичный счетчик-делитель на 10

Рис

2.5 Cчетчик-делитель на 10 со скважностью, равной 2

В режиме счета состояния выходов триггеров меняются в последовательности двоичного счета от 0 до 4 и далее от 8 до 12.

К155ИЕ2 и КМ155ИЕ2 (7490)

Микросхемы К155ИЕ2 и КМ155ИЕ2 (7490) четырехразрядный десятичный асинхронный счетчик пульсаций. Внутренняя схема его показана на рисунке. Первый триггер счетчика DD1.3 может работать самостоятельно. Он служит делителем входной частоты в 2 раза, Тактовый вход этого делителя C0 (вывод 14), а выход QO (вывод 12). Остальные три триггера DD1.4 — DD1.6 образуют делитель на 5. Тактовый вход здесь C1 (вывод 1). Для обоих тактовых входов запускающий перепад отрицательный, т. е. от высокого уровня к низкому.

Счетчик имеет два входа R для синхронного сброса (выводы 6 и 7), а также два синхронных входа S (выводы 2 и 3) для предварительной загрузки в счетчик двоичного кода 1001, соответствующего десятичной цифре 9. Поскольку счетчик К155ИЕ2, КМ155ИЕ2 (7490) асинхронный, состояния на его выходах Q0 — Q3 не могут изменяться одновременно. Если -после данного счетчика выходной код, требуется дешифрировать, т. е. перевести его в десятичное число, дешифратор должен стробироватьея на время этой операции. Иначе из-за неодновременности переключения выходных уровней четырех триггеров могут дешифроваться импульсные помехи (клыки).

Входы синхронного сброса RI и R2 (двухвходовой элемент И) запрещают действие импульсов по обоим тактовым входам и входам установки S. Импульс, поданный на вход R, дает сброс данных по всем триггерам одновременно. Подачей напряжения на входы S1 и S2 запрещается прохождение на счетчик тактовых импульсов, а также сигналов от входов R1 и R2. На выходах счетчика Q0 — Q3 (выводы 12, 9, 8, и 11) устанавливаются напряжения выходных уровней ВННВ, что соответствует коду 1001, т. е. цифре 9.

Чтобы получить на выходах счетчика К155ИЕ2, КМ155ИЕ2 (7490) двоично-десятичный код с весом двоичных разрядов 8-4-2-1, необходимо соединить выводы 12 и 1 (т. е. выход Q0 и вход С1. Входная последовательность подается на тактовый вход С0 (вывод 14). Симметричный счетчик-делитель входной частоты в 10 раз получится, если соединить вывод 11 (выход QЗ) с выводом 14 (вход C0). Симметричный способ деления в зарубежной литературе называется bi-quinary, т. е. в переводе — две пятерки. Выходная последовательность при счете двумя пятерками имеет вид симметричного меандра с уменьшенной в 10 раз частотой. Снимается она с выхода Q0 (вывод 12) микросхемы К155ИЕ2 КМ155ИЕ2 (7490).

Для деления частоты на два используется тактовый вход С0 (вывод 14) и выход QО (вывод 12). Для деления частоты в 5 раз подаем входную последовательность на вывод 1. Выходной сигнал получаем на выходе Q3 (вывод 11), Внешние перемычки для этих простых делителей не нужны. Счетчик К155ИЕ2, КМ155ИЕ2 (аналог 7490 ) имеет ток потребления 53 мА и максимальную тактовую частоту 10 МГц. Аналогичная схема варианта 74LS 90 потребляет ток 15 мА и имеет тактовую частоту до 30 МГц.

Режим работы счетчика К155ИЕ2, КМ155ИЕ2 (7490) можно выбрать из таблицы (сброс выходных данных в ноль, установка, т.е. загрузка девятки, счет). В таблице показана последовательность смены напряжений высоких и низких уровней на выходах счетчика К155ИЕ2 и КМ155ИЕ2 (7490) в режиме двоично-десятичного счета, когда требуется соединить внешней перемычкой выход Q0 и вход С1 (т. е. выводы 1 и 12).

Зарубежным аналогом микросхемы КМ155ИЕ2 является микросхема 7490.

R1

R2

S1

S2

Qo

Q1

Q2

Q3

В

В

Н

х

Н

Н

Н

Н

В

В

х

Н

Н

Н

Н

Н

х

х

В

В

В

Н

Н

В

Н

х

Н

х

Счет

х

Н

х

Н

Счёт

Н

х

х

Н

Счёт

х

Н

В

х

Счёт