Bir devre tahtasına neler monte edilebilir? Lehimsiz devre tahtalarının kullanımına ilişkin faydalı ipuçları. Baskılı devre tahtaları

Cihazların güvenilir montajı için ayrı baskılı devre kartları oluşturulmuştur. Bunları kendiniz yaparsanız, çok zaman alacaktır ve sizi kimyasallar ve havya ile uğraşmaya zorlayacaktır. Sipariş üzerine endüstriyel kurulumlu bireysel panolar küçük miktarlarda son derece pahalıdır.

İçin hızlı montaj Lehimsiz ve sorunsuz elektrik devreleri mevcut ekmek tahtası. Ayrıca devre tahtası, devre tahtası veya devre tahtası olarak da adlandırılır. ekmek tahtası om.

Çalışma prensibi

Plastik tabakanın altında basit bir prensibe göre düzenlenmiş gizli bakır plakalar-raylar vardır:

Kullanım örneği

Bir devre tahtası üzerindeki aynı devre birçok şekilde monte edilebilir. Aşağıdaki şema için konfigürasyonlardan birinin örneğine bakalım:

Breadboard'da fiziksel düzenlemesi şu şekilde yapılabilir:

Dikkat etmeniz gerekenler:

Tellerin renkleri elbette önemli değil. Ancak, güç hattı için kırmızı kabloların, toprak hattı için ise siyah veya mavi kabloların kullanılması iyi bir uygulamadır.

Güç kaynağını uzun yan raylara bağladık. Bu sizin ona kapılmamanızı sağlar çok sayıda devrenin farklı kısımlarından gelen kablolar ve onu değiştirme veya taşıma görevi büyük ölçüde basitleştirilmiştir

Tüm devrenin devre tahtası üzerindeki konumu o kadar da önemli değil. Önemli karşılıklı konum bileşenlerin birbirine göre

Bu türden bir fabrika geliştirme kurulumuz hizmetimizdedir:

Onu iki nedenden dolayı sevmiyorum:

1) Parçaları takarken, önce radyo bileşenini takmak ve ardından iletkeni lehimlemek için sürekli ileri geri dönmeniz gerekir. Masanın üzerinde dengesiz davranıyor.

2) Söktükten sonra delikler lehimle dolu kalır; kartın bir sonraki kullanımından önce bunları temizlemeniz gerekir.

İnternette arama Farklı türde kendi ellerinizle ve yapabileceğiniz ekmek tahtaları mevcut malzemeler, birkaç tanesine rastladım ilginç seçenekler, bunlardan biri tekrarlamaya karar verdi.

Seçenek 1

Forumdan alıntı: « Mesela ben bu ev yapımı ekmek tahtalarını uzun yıllardır kullanıyorum. Bakır pimlerin perçinlendiği bir fiberglas parçasından monte edilmiştir. Bu tür pinler ya radyo pazarından satın alınabilir ya da kendiniz yapılabilir. bakır kablo 1,2-1,3 mm çapında. Daha ince pinler çok fazla bükülür ve daha kalın pinler lehimleme sırasında çok fazla ısı harcar. Bu "breadboard" en eski radyo elemanlarını yeniden kullanmanızı sağlar. Floroplastik izolasyon MGTF'de tel ile bağlantı yapmak daha iyidir. Daha sonra, bir kez yapıldıktan sonra, sonlar bir ömür boyu sürecek.

Bu seçeneğin bana en uygun olacağını düşünüyorum. Ancak fiberglas ve hazır bakır pimler mevcut olmadığından biraz farklı yapacağım.

Telden çıkarılan bakır tel:

Yalıtımı çıkardım ve basit bir sınırlayıcı kullanarak aynı uzunlukta pimler yaptım:

Pim çapı - 1 mm.

Tahta kalın kontrplağa dayanıyordu 4mm (Ne kadar kalın olursa pimler o kadar güçlü tutulur.):

İşaretleme konusunda endişelenmemek için çizgili kağıdı kontrplak üzerine bantladım:

Ve artışlarla delikler açıldı 10 mm matkap çapı 0,9 mm:

Eşit sıralı delikler elde ediyoruz:

Şimdi pimleri deliklere sürmeniz gerekiyor. Deliğin çapı pimin çapından küçük olduğundan bağlantı sıkı olacak ve pim kontrplağa sıkıca sabitlenecektir.

Kontrplağın tabanının altına pimleri sürerken, yerleştirmeniz gerekir. bir metal levha. Pimler hafif hareketlerle çakılır ve ses değiştiğinde pim saca ulaşmış demektir.

Tahtanın kıpırdamasını önlemek için bacaklar yapıyoruz:

Zamk:

Ekmek tahtası hazır!

Aynı yöntemi kullanarak yüzeye monte bir tahta yapabilirsiniz (İnternetten, radyodan fotoğraf):

Aşağıda resmi tamamlamak için internette bulunan birkaç uygun tasarımı sunacağım.

Seçenek No.2

Metal başlı raptiyeler tahtanın bir bölümüne çakılır:

Geriye kalan tek şey onları kalaylamak. Bakır kaplama düğmeler sorunsuz bir şekilde kalaylanabilir, ancak çelik olanlarla kalaylanabilir.

Bunu neden yapıyorlar? Bu, eksiklikleri belirlemenize, devreyi değiştirmenize ve ardından cihazda hata ayıklandığında onu boşanmış bir cihaza aktarmanıza olanak tanır. baskılı devre kartı Folyo PCB'den yapılmıştır. Çünkü kazınmış bir tahtaya lehimlenmiş bir cihazda hata ayıklamak ve değişiklik yapmak her zaman çok daha zordur. Tabi bu durumda bazı parçaları kesip lehimleyerek devreyi değiştirebilirsiniz. Duvara monte basın tarafından vb., ancak bu aşırı bir durumdur.

Şu anda piyasada, özellikle kabloları bağlamadan satın alırsanız, düşük fiyatlarla çok sayıda harika pens tipi devre tahtası var. Böyle bir kart üzerine monte edilmiş bir cihazın bir örneği aşağıda görülebilir:

Pens prototipleme panolarının nasıl tasarlandığına bakalım. Yaylı kontaklar kullanıyorlar, kalay kontaklarla arka arkaya 5 parça bağlılar, genellikle dikey olarak yerleştirilmişler:

Kartta ayrıca güç kaynağı için (genellikle yatay olarak yerleştirilmiş), artı ve eksi sıraları sırasıyla (+) ve (-) olarak işaretlenmiş delikler bulunur. Kart üzerindeki bir deliğe bir tel takıldığında sabitlenir, kartın içine bağlanan aynı grup delik içine ikinci bir tel sokulursa aralarında temas olur. Breadboard'lar yukarıda tartıştığımız pensli veya lehimsiz tahtalara ve lehimlenmesi gereken tahtalara bölünmüştür. Lehimleme için tasarlanmış fabrika devre tahtalarında deliğe bir tel sokun ve bunu tahtadaki bir kontağa lehimleyin. Böyle bir tahtanın bir örneği aşağıdaki fotoğrafta yer almaktadır:

Bu tür kartlardaki tüm bağlantılar, kullanılan kontaklara lehimlenen esnek bir montaj teli ile yapılır. Böyle bir tel çıplak olabilir ve daha sonra kısa devreleri önlemek için aşağıdaki fotoğrafta görebileceğimiz gibi tüm uzunluk boyunca karttaki kontaklara lehimlenir:

Ayrıca kontakları bağlayan tel yalıtılabilir ve daha sonra yalnızca bağlanması gereken kontaklara lehimlenebilir. Örneğin aşağıdaki resimdeki gibi:

Yalıtımlı tel ile lehimleme bağlantısı için devre tahtası

Cihaz, bir devre tahtası üzerine monte edilmiş parçalar tarafından şöyle görünüyor:

Lehimleme için tasarlanmış bir tahtadaki (ve aynı zamanda bir halka prototipleme panosundaki) deliklerin aralığı yaklaşık 2,5 mm'dir ve bir Dip paketinde yapılan mikro devreler üzerindeki bacakların aralığına karşılık gelir. Görünüşe göre bazı yetenekli radyo amatörleri, prensip olarak, fabrika panolarına benzer bir şeyi kendi elleriyle yapıyorlar:

Böyle bir tahta yapılırken, bir işaretleyici veya kullanılarak gelecekteki temas yerlerine aşındırmaya karşı koruyucu bir desen uygulanır ve kazınır her zamanki gibi ve ardından delindi. Cihazda kendiniz hata ayıklamak ve daha fazlası için geliştirme panoları oluşturabilirsiniz. basit bir şekilde, bir folyo PCB parçasını bir kesici ile bölümlere ayırmak:

İÇİNDE Sovyet zamanı Fabrikada üretilmiş devre tahtaları satışta olmadığında ve folyo PCB bile herkesin kullanımına sunulmadığında, radyo amatörleri aşağıdaki devre tahtalarını yaptı:

Folyo olmayan PCB'ye veya bir kontrplak parçasına preslenmiş kalay yapraklarından böyle bir devre tahtası yaptılar - kontaklar, daha sonra kalaylandı ve radyo bileşenleri zaten bu yapraklara lehimlenmişti ve bağlantı telleri. AKV tarafından hazırlanan materyal.

LJ, gönderinin ikinci bölümünü de tamamen yutmadı, bu yüzden onu iki parçaya daha bölüyorum. İşte Bölüm 3 - İlki laboratuvar işi , .

Yani ilk laboratuvar dersi “Basit montaj elektronik devreler düşük entegrasyonlu mikro devrelere dayalı" - dijital mantığın temellerini tanımak için birkaç pratik alıştırma:
- devre tahtalarına ve temel devre elemanlarına (LED'ler, diyotlar, kapasitörler vb.) aşinalık,
- Boole cebirinin fiziksel uygulamada temel işlemleri,
- mantıksal öğeler (kapılar),
- basit bir zamanlayıcı biçimindeki dinamikler,
- temel çıkış cihazları (LED ekran)

ilk tanıdıktan itibaren tetikleyiciler (parmak arası terlik) düştü ve daha iyi zamanlara bırakıldı.

Öğrenme nesnelerine ilişkin girdi varsayımları:
- dersten elektrodinamiğin temellerine dair belirsiz anılarım var Okul müfredatı(gerilim artı veya eksi, akım akışı, direnç eklenebilir)
- en azından ayrık matematiğin (Boole cebiri) ve programlamanın (prosedürel düşünme) temellerini iyi anlayacaklar, böylece giriş egzersizlerini tamamladıktan sonra mantığın sunulan basit fiziksel öğelerinden bunun mümkün olduğunu sezgisel olarak hissedebilecekler. büyük inşa etmek ayrık sistemler Mantık dilinde formüle edilebilecek zaten karmaşık soyut fikirlerin gerçekleştirileceği herhangi bir karmaşıklık derecesi.

Aslında laboratuvar çalışması

1. Ana ayrıntılar— devre tahtası, diyotlar ve LED'ler

Bir devre tahtası, bir havya kullanmadan herhangi bir konfigürasyonda elektronik devreler oluşturmanıza olanak tanır - yalnızca devre elemanlarının bacaklarını tahtadaki deliklere yapıştırarak. Bu, bu deliklerin plastiğin altında iletkenlerle birbirine bağlanma şekli nedeniyle mümkündür. Kenarlar boyunca, kartın tüm uzunluğu boyunca artı ve eksi olan yatay şeritler vardır - herhangi bir yerdeki deliklerden birine bir pilden (örneğin bir artı) bir tel takarsanız, artı tüm uzunluk boyunca beslenecektir Bu şeridin herhangi bir deliğine teli yerleştirerek "güç" sağlayabilirsiniz.

Kartın temeli, her birinin üzerinde beş delik bulunan bir dizi dikey (aşağıdaki fotoğrafa bakarsanız) iletken şeritlerdir. İki kabloyu aynı dikey şeridin üzerindeki iki deliğe sokarsanız, bunlar bir devreye bağlanacaktır (bacaklarını doğrudan birbirine bükmekle aynı şey). İki bitişik şerit hiçbir şekilde bağlanmaz, bu nedenle, elemanların bazı uçlarını bir dikey şeride yapıştırarak ve aynı elemanların diğer uçlarını diğerlerine yapıştırarak, herhangi bir konfigürasyonda sıralı devreler oluşturabilirsiniz. Bundan sonra, artılı yatay şeritten, teller aracılığıyla dikey şeritlerden birine bir artı verilir ve eksi olan yatay şeritten, başka bir tel aracılığıyla devrenin diğer kısmına bir eksi verilir ve tüm devre çalışmaya başlar.

Şimdi çok net olmasa da LED ile yapılacak ilk denemeden sonra her şey daha da netleşecek.

Diyagramlarda akımın yönünü artıdan (+) eksiye (-) almak gelenekseldir.

Not: akımın "geleneksel" yönünü (artıdan eksiye) elektronların eksiden artıya doğru giden fiziksel akış yönüyle karıştırmayın - yani. ters yönde - bazı literatürde (ilk resimlerden birinde tron.ix kitabında dahil - dolayısıyla açıklama) - elektronların akış yönü kullanılır, diğerinde - akımın “geleneksel” yönü kullanılır - bunun nedeni gelenekler ve diğer bazı nüanslardır - elektrik devreleri“Geleneksel” artı->eksi yönünü kullanarak okumak daha uygundur, bu yüzden onu her yerde kullanacağız.

Diyot, akımı artıdan (+) eksiye (-) yalnızca bir yönde geçiren, ancak eksiden (-) artıya (+) geçmeyen bir iletkendir. Diyagramlarda diyot, dikey bir çizgi üzerinde duran bir okla gösterilir; ok, diyotun izin verdiği akımın yönünü gösterir. Akım geçirme modunda pozitife bağlanması gereken diyotun bacağına denir. anot, hangisi eksi - katot.

Bir LED aynı diyottur, yalnızca akım geçme modunda (anoda bir artı ve katoda bir eksi uygulandığında) bir ampul gibi parlar, ancak pasif olmayan modda parlamaz. Diyagramda LED, normal bir diyotla aynı şekilde gösterilmiştir, yalnızca ok daire içine alınmıştır. LED'in anodu uzun bir bacaktır (artıya bağlarız), katot ise kısa bir bacaktır (genellikle eksiye bağlarız). Laboratuvardaki tüm diyagramlarda (fotoğraflarda ve videolarda) uzun bacak solda, kısa bacak ise sağdadır.

2. Devrenin seçilen bölümündeki DOĞRU/YANLIŞ Boolean değerlerinin belirlenmesi — Mevcut değer göstergesi olarak LED

Boolean değişkenleri devrenin değer aldığımız bölümündeki voltaj düzeyine göre belirlenir. DOĞRU=1=YÜKSEK için artı (+) (“YÜKSEK voltaj”) değerini alırız, YANLIŞ=0=DÜŞÜK için eksi (-) veya toprak (“DÜŞÜK voltaj”) değerini alırız.

Seçilen bir alandaki mevcut Boole değerini kişisel olarak kontrol etmek için bir LED kullanabilirsiniz - anotu (uzun bacak) değerin alındığı noktaya ve katodu (kısa bacak) eksiye bağlayın. Anot bağlantı noktasına artı (+) uygulanırsa; okunan değer DOĞRU olmalıdır, LED üzerinden anottan katoda akım akacak ve ışığı yanacaktır. Anot bağlantı noktasında eksi veya toprak varsa akım akmaz, ampul yanmaz - alınan değer YANLIŞ olur.

Not: LED'in ara direnç olmadan veya bağlı direnç çok küçükse doğrudan aküye bağlanması önerilmez, çünkü aksi takdirde tasarlanmamış olan çok fazla akım nedeniyle yanabilir (bir süre parlayacak, ancak çok ısınacak ve sonunda yanacaktır). 500 Ohm'luk dirençle (daha önce "zayıf" olarak seçilmişti) LED'in tehlikesi yoktur.

Sınıf ödevi: Tahtaya bir LED bağlantı şeması çizin ve gruptan bunu devre tahtalarına uygulamasını isteyin. Şu anda sınıfta çalışmaya özgü bir nüans hemen ortaya çıkıyor. Tron.ix kitabında her egzersiz için iki resim vardır - biri mantıksal bağlantı şemasını gösterir, ikincisi delikleri olan bir devre tahtası ve gerekli tüm unsurları gösterir, böylece hangi bacakların nereye sıkıştığını vs. görebilirsiniz. Evde bir kitapla otururken ikinci resme bakmak ve kitaptaki çizimi canlı bir devre tahtası üzerinde tekrarlamak daha kolaydır. Seyirciler arasında büyük miktar insanlar bu numarayı yapamaz - bir tahtanın tüm delikleri ve tüm elemanları tahtadaki bir yığına bir işaretleyiciyle sıkışmış net bir fotogerçekçi görüntüsünü çizmek oldukça zordur, bu yüzden çizmek daha kolaydır şematik diyagram ve öğrenciler bunun fiziksel düzenlemesinin bir devre tahtası üzerinde nasıl oluşturulacağını kendileri buluyorlar. Basit bir LED ve dirençle yapılan ilk görev yaklaşık 10 dakika sürdü çünkü... bu, devre tahtasının tasarımıyla ilk tanışmaydı (bu arada, ilk görev sırasında tahtanın içindeki deliklerin bağlantı şemasının tahtadan silinmesine gerek yok) ve sonrasında elektrodinamiğin temelleriyle yeniden karşılaşmaydı. uzun bir ayrılık - örneğin, birisi ilk önce LED bacaklarını güç kaynağı için doğrudan şeritlerin deliklerine yerleştirmeye karar verdi (ve her ikisi de bir artı), ancak bazı açıklamalardan ve açıklamalardan sonra herkes konuya ve sonraki görevlere girdi. mantıksal bir devreyi fiziksel bir devreye dönüştürme süreci çok daha eğlenceliydi.

3. Doğruluk tablosu ve OR operatörü
Önceki alıştırmada gösterildiği gibi, değişkenler DOĞRU/YANLIŞ Boole değerlerini alabilen devrenin belirli bölümlerini alabiliriz - çünkü V farklı koşullar aynı bölgedeki voltaj YÜKSEK (+) veya DÜŞÜK (-) olabilir - dolayısıyla " terimi değişken" - bir değer atama yeteneği.

Ayrıca, devrenin iki bölümü arasına bazı elektriksel elemanların (diyotlar, dirençler vb.) bir kombinasyonunu kurarsak, bu ara kombinasyon (veya devre), devrenin üçüncüsünde (çıkış bölümü) hangi değerin okunacağını etkileyebilir. devrenin 1. (giriş) bölümündeki akım değerine bağlı olarak devre. Onlar. bu ara devre esasen gelen devredeki bir veya daha fazla değeri belirli bir kurala göre giden devrede yeni bir değere dönüştürür. Çünkü tüm bölümlerdeki (gelen ve giden) değerler DOĞRU/YANLIŞ değerini alabilir, yani. onlar boolean değişkenler ara dönüştürücü devresini normal bir devre olarak alabiliriz boolean Şebeke (yani fiziksel uygulaması için).

Ayrık matematikte, herhangi bir operatör, parametre değişken değerlerinin tüm olası kombinasyonlarını (iki giriş değişkeni için: 11, 10, 01, 00) listeleyen ve operatör eyleminin sonucunun değerini gösteren doğruluk tablosuyla belirtilir. kombinasyonların her biri (iki giriş değişkeni için bu, birler ve sıfırlardan oluşan 4 değer olacaktır).

Başlangıçta belirtildiği gibi, izleyicinin en azından doğruluk tablolarını içeren ayrık matematiğin temel kavramlarına aşina olması gerektiği varsayılmaktadır - bu varsayım izleyiciler tarafından doğrulanmıştır - uzun süre açıklamaya gerek yoktu. doğruluk tablosu şu; bu konuda zaten bilinen tek şey bu.

İlk örnek olarak, temel Boole operatörünün fiziksel uygulamasını düşünün. VEYA. Devre şeması şuna benzer:

Bu operatörün tanımını ayrık matematik ders kitabında bularak veya yukarıdaki devreyi bir devre tahtasına monte ederek doğruluk tablosunun neye benzediğini öğrenebilirsiniz - giriş parametresi değişkenleri A ve B'nin değerlerini ayarlamak için şunları yapabilirsiniz: karşılık gelen A ve B kablolarını (+) bölmelere (DOĞRU= 1) veya (-) (YANLIŞ=0) takın, bu durumda operatörün Q devresi bölümündeki eyleminin sonucu, cihazın mevcut durumundan görülebilecektir. kırmızı LED (yanıyor - operatör Q=TRUE=1 sonucunu verdi, kapalı - Q=FALSE=0). Elbette ikinci seçeneği kullanacağız.

Yorum: Bu durumda bunun fiziksel olarak neden gerçekleştiğini anlamak oldukça basittir - giriş diyotlarından herhangi birinin anotunu pozitife (A=1 veya B=1) bağladığınızda, devre kapatılır ve sıfır olmayan bir voltaj uygulanır. Q noktası (LED'in anodunun da bağlı olduğu) - ampul yanıyor - Q=YÜKSEK=DOĞRU. A ve B anotlarından hiçbiri pozitif (+) kutba bağlı değilse (yani A=0=YANLIŞ ve B=0=YANLIŞ), devrede voltaj alacak hiçbir yer yoktur çünkü artı alanı tamamen yalıtılmıştır - dolayısıyla ışık yanamaz ve Q=LOW=FALSE. Ancak sınıftaki derslerde bu mekanizmaya dikkat etmenin burada ve aşağıdaki diyagramlarda yoğunlaşmasının gerekli olduğunu düşünmüyorum, çünkü Şu anda öğrencilerin beyinleri, ayrık matematik ve programlamadan aşina oldukları Boole operatörlerinin, birkaç kablodan yeni birleştirdikleri bir devre üzerindeki canlı ampullerle aynı şekilde davranabileceği bilgisini emmek ve özümsemekle meşgul; aynı doğruluk tablolarını verin. Bu nedenle, dikkati tam olarak “elektrodinamik biçiminde fizik” -> “ayrık matematiğin soyutlanması” geçiş noktasının varlığının temel olasılığının gözlemlenmesine odaklamak daha önemlidir. Elektrodinamiğe daha fazla dalmak, bu sürece zarar verebilir veya sonuçta amaçlandığı gibi algılanmayabilir; bu sürecin mekanizmasının ayrıntılarının açıklaması, geleceğe bırakılabilir. bağımsız iş, daha sonra ayrı bir ders için veya dinleyicilerden gelecek ek sorular olması durumunda akılda tutmak için (biri aniden yeni bilgiyi yeterince hızlı öğrenirse ve ek açıklamalar isterse).

4. VE Operatörü
Önceki alıştırmayla karşılaştırıldığında neredeyse yeni hiçbir şey yok; yalnızca bir operatör geliştiriyoruz VEşemaya göre.

Yorum: Psürecin fiziği hakkında - katotlardan (A veya B) birini eksiye (-) kapatırsak, akım doğrudan ağ bölümü boyunca karşılık gelen diyot aracılığıyla artıdan eksiye ve ağ bölümüne Q akacaktır ( bu konfigürasyonda diyota paralel olarak bağlandığı ortaya çıkar) akım, ampulü yakmak için basitçe "yeterli değildir" (yani Q=DOĞRU atayın), çünkü Devrenin bölümleri paralel bağlandığında akım, değerle ters orantılı olarak dağıtılır. iç dirençler bu bölümler (örneğin, diyotlardan birini ayrı bir dirençle bağlarsanız, odaklama çalışmayacaktır - akım her iki kanaldan da akacaktır).

Yorum: sınıfta - bir devre oluştururken devre tahtasının sol yarısına yerleştirilmesi tavsiye edilir, çünkü ayrıca bunu bileşik NAND operatörü için kullanacağız.

Giriş-çıkış arayüzleri ve kara kutular arasındaki benzetmelere dönecek olursak, bir transistör, yapısı temelde bizim için bilinmeyen böyle bir kutunun sadece bir örneğidir. Dirençler veya diyotlarla ilgili her şey az çok sezgisel olarak açıksa, bunların çalışmaları örneğin aşağıdakilere dayanabilir: fiziksel ve kimyasal özellikler Yapıldıkları malzemelerin iletkenliği göz önüne alındığında, transistörün davranışının mantığının daha kurnaz mekanizmalar ve malzeme kombinasyonları yoluyla uygulanması gerektiği açıktır. Ancak bunu kursun bir parçası olarak kullanmak için genel olarak bu cihazı derinlemesine incelememize gerek yok (ve bunu yapmayacağız) - toplayıcıya bir artı verilmesi gerektiğini bilmek yeterli. Eksi ile verici ve iletkenlik tabanda artı veya eksi olarak açılıp kapatılabilir.

Yorum: Psürecin fiziği hakkında - neredeyse AND'li bir devreye benzer - eğer taban negatifse (A=FALSE), transistör kapalıdır, akım yalnızca diyot - Q=TRUE ile Q bölümünden akabilir. Baz pozitife (A=DOĞRU) bağlıysa, akım transistörden akmaya başlar; gücü artık paralel bağlanan Q bölümü için yeterli değildir - Q=YANLIŞ elde ederiz.

Yorum: seyirciler arasında - pDEĞİL VE devresini kurarken, önceki alıştırmadaki devreyi sökmeyiz - DEĞİL'i devre tahtasının sağ tarafına kurarız çünkü bir sonraki alıştırmada bunları bileşik NAND operatörü haline getireceğiz.

6. Mantıksal öğeleri mantıksal bir devrede birleştirmek — AND+NOT olarak NAND operatörü
Teknik ve kavramsal açıdan çok basit, önemli bir alıştırma, bir operatörün çıktısını diğerinin girdisine besleyerek iki operatörü tek bir bileşikte birleştirmektir. NOT operatöründen gelen "A" kablolarını, AND operatörünün "Q" çıkış alt ağındaki deliğe (kırmızı AND LED'in katodu) yerleştiriyoruz - NAND operatörünü aldık - giriş parametreleri - "A" ve "B" kabloları AND operatöründen gelen çıktı sonucu, NOT operatörünün yeşil LED'i "Q" olur. Netlik sağlamak için ara kırmızı LED göstergesini AND operatöründen bırakıyoruz - A ve B giriş parametrelerinin değerlerini değiştirirken, kırmızı ve yeşil LED'ler her zaman antifazda olmalıdır (bunlardan yalnızca biri yanıyor).

(Sınıfta VEYA ve DEĞİL'i NOR'da birleştirdiler, ancak 4011 modülüyle bir sonraki alıştırmaya sorunsuz bir geçiş için NAND yapmak daha iyidir)

Burada biraz mola verebilirsin.

7. Dijital mantık modüllerine giriş — İçeride 4 NAND operatörü modül 4011
Yeni ve önemli bir kavramsal öğe, 4 NAND dijital mantıksal operatör içeren kapı 4011 örneğini kullanan bir dijital mantık modülüdür (mantık kapısı) - bu sefer gerçek anlamda bir kara kutudur - her tarafı siyah dikdörtgen paralel yüzlüdür (hariç) gümüş yazı için ) devre tahtasına mükemmel şekilde uyan, dışarı doğru çıkıntı yapan tırnaklara sahip (DIP gövdesindeki nüansı unutmadıysanız) - bazıları bir giriş arayüzü, bazıları bir çıkış arayüzüdür.

Açıkçası, bu tür mantıksal modüller bir devre tasarımcısının hayatını çok daha kolay hale getirmelidir çünkü soyutlamaları basitleştirme hiyerarşisinde onu bir seviye daha yükseğe yükseltin - buna ikna olmak için, 4011 öğesinin boyutunu (4 NAND operatörü içerir) ve yukarıda elle birleştirdiğimiz bir NAND operatörünün devresini karşılaştırmak yeterlidir. Hazır bir mantık modülünü kullanmak için devre şemasına bakmanız ve hangi bacakların neden sorumlu olduğunu bulmanız yeterlidir.

4011 durumunda, örneğin mevcut 4 NAND operatöründen ilkini kullanmak için, giriş kabloları A ve B'yi sırasıyla pin 1 ve 2'ye ve çıkış kablosu Q'yu pin 3'e (kuyu ve besleme gücü - pin 7'ye eksi (-), pin 14'e artı (+) - Q'nun doğruluk tablosu, NAND operatörünün eylemini tam olarak önceki örnekte olduğu gibi gösterecektir.

(videonun sonunda küçük bir leke var - son satırda “1, 1, 1” yerine “0, 0, 1” yazılmalıdır)

Tüm durumlar için (temel mantıksal operatörlerden 555 tipi puls üreteçlerine veya 7 bölümlü ekran sürücüsü 4511'e kadar) çok sayıda benzer mantıksal öğenin - 4011 durumunda olduğu gibi, bunları kullanmak için yaratıldığı açıktır. İçeride nasıl düzenlendiklerini bilmek özellikle önemli değil - neyin beslenebileceğine, hangi koşullar altında ve bacaklarından nelerin çıkarılabileceğine dair belgelere bakın. Genel olarak, programlama dünyasındaki hazır fonksiyon veya nesne kütüphaneleriyle neredeyse tam bir benzetme vardır.

(AND+NOT egzersizinden NAND'ı söküp 4011'den NAND'ı yanına yerleştirirseniz her iki NAND'ın ampullerinin aynı olduğundan emin olabilirsiniz. giriş değerleri aynısını vermelihafta sonudeğerler, yani şema elle toplanan dirençlerin, diyotların ve transistörlerin siyah 4011 modülünün içine dikilmiş devre ile aynı sonucu verir).

8. İki NAND elemanı ve bir kapasitörden oluşan zamanlayıcı
Ve yine önemli bir yeni unsur - periyodik bir sinyal üreteci - bir zamanlayıcı (Saat). Bu noktaya kadar, birleştirilmiş tüm mantık devreleri statikti; giriş alt ağlarına (A ve B) gerekli sinyaller uygulandığında, bunların değerleri, sıralı bir mantıksal operatörler zinciri aracılığıyla benzersiz bir şekilde, Q çıkış sinyalinin değerine dönüştürüldü; giriş sinyallerinin (A ve B) değerlerini manuel olarak değiştirmeden (örneğin, kabloyu manuel olarak pozitiften negatife değiştirmek) hiçbir şekilde değişmeyecektir. "Zamanlayıcı" öğesi (veya "saat" - tron.ix'te buna Saat denir ve ek bir özel Zamanlayıcı öğesi vardı) bu sürece dinamikler ekler - zamanlayıcı çıkış sinyalinin değeri bağımsız olarak YÜKSEK'ten (DOĞRU)'ya değişir. DÜŞÜK (YANLIŞ) ve belirli bir frekansla geri döner ve kişi bu sürece hiçbir şekilde katılmaz (ellerinizle teli artıdan eksiye itmeye gerek yoktur).

Tetikleyicilerle (flip-flop'lar - değerlerini "hatırlayabilen" öğeler) birlikte, bu gelecekte zamanlayıcının her "tiklemesi" için bir durumdan diğerine sırayla geçiş yapacak sonlu durum makinelerinin inşa edilmesini mümkün kılacaktır.

Zamanın her anında YÜKSEK/DÜŞÜK çıkış değerlerinin sırası, özel bir grafik üzerinde kesikli bir çizgi olarak gösterilir - gelecekte bu tür grafikler, sonlu durum makinelerinin davranışını simüle ederken aşağıdaki laboratuvarlarda daha yakından tanınacaktır.

Zamanlayıcı, 2 NAND elemanından (mantık elemanı 4011'den alınmıştır) ve kapasitör C1'den (diyagramdaki yeni bir eleman - aşağıdaki nota bakın) birleştirilebilir. Kapasitörün iki bacağı vardır - biri daha uzundur (koşullu artı), ikincisi daha kısadır (koşullu eksi), ancak görünüşe göre kapasitörün hangi tarafa takılacağı, en azından bu devrede özel bir rol oynamaz çünkü titreşim süreci sırasında kutupları hala değişmektedir (tüm mesele budur).

Yorum: süreç fiziğinde - yeni elektrik elemanı zamanlayıcının onsuz çalışamayacağı devre - bir kapasitör - içerideki yapı oldukça basittir - birbirinden izole edilmiş iki plaka - bunlardan birinde bir yük (+) birikmişse ve üzerinde bir eksi (-) kalmışsa ikinci (yani kapasitör ücretlendirildi) ve ardından bacakları birbirine bağlayın farklı bölgeler devrede, yükler eşitlenene kadar akım devre boyunca artıdan eksiye akacaktır (kondansatör dışarı koş). Boşaldıktan sonra kondansatör bir plakaya artı, diğer plakaya eksi uygulanarak tekrar şarj edilebilir. Bu devrede, iki NAND elemanı kullanılarak, kapasitörün belirli bir periyodiklikle sürekli olarak şarj edilip boşaltılacağı ve böylece periyodik bir darbe oluşturacağı bir işlem düzenlenir. R1 direnci aracılığıyla 1. NAND elemanının 3. çıkışına devrede bağlanan kapasitör C1'in yarısı pozitif (+) ile yüklendiğinde, 1. NAND elemanının 1. ve 2. girişleri TRUE (+) ve TRUE değerine sahiptir. (+), çıkış 3'te YANLIŞ (-) değerini verir (NAND doğruluk tablosuna bakın) ve dolayısıyla kapasitör şu özelliğe sahiptir: deşarj artısını (+) R1 direnci aracılığıyla devrenin bu negatif bölümüne aktarın. Kondansatörün pozitif (+) yükü tamamen boşaldıktan sonra bunlar. eksi (-) olur, 1. NAND elemanının giriş 1 ve 2'si mantıksal olarak YANLIŞ (-) ve YANLIŞ (-) değerlerini alır, bu da buna göre çıkış 3'ün değerini DOĞRU (+) - değerine değiştirir. Sonuç olarak, akımın zaten kapasitöre ters yönde olduğunu anlıyoruz. ücret alacak artıya geri dön (+) - yani orijinal duruma dönüyoruz. Ve böylece bir daire içinde - işlemin frekansı, kapasitörün kapasitansına (bu onun fiziksel özelliğidir) ve direnç kuvveti R1'e (F=1/R1*C1) bağlı olacaktır. Ek bir deney olarak R1'i farklı değerde bir dirençle değiştirebilir ve ampulün yanıp sönme sıklığının değişmesini sağlayabilirsiniz.

Yorum: Devrelerde periyodik bir sinyal oluşturmak için özel bir mantıksal modül 555 kullanabilirsiniz, ancak bununla ilgili deneyler laboratuvara dahil edilmemiştir.

9. Çıkış cihazı — yedi segmentli diyot ekranı
Son bir rahatlatıcı egzersiz olarak, ilk "insan" çıkış cihazı olan yedi bölümlü diyot ekranıyla tanışalım. Esasen aynı LED ampuller, ancak ekranın gerekli bölümlerine akım sağlayarak, üzerine 0'dan 9'a kadar tüm sayıları ve bazı harfleri "çizebilirsiniz".

Cihaz hakkında söylenecek özel bir şey yok - ortak bir anot ekranı için, tüm bölümler için ortak olan ayağa (anot) bir artı ve gerekli bölümlerin bacaklarına bir eksi uygulamanız gerekir; ortak bir katot ekranı için - aksine, tüm bölümler için ortak olan bacakta (katot) bir eksi ve gerekli bölümlerin bacaklarında bir artı.

Ancak bence asıl etki, ekranın ilk kez bir şeyi aktarmanın bir yolunu göstermesi gerçeğinden kaynaklanıyor. iç durum Bir kişiye tanıdık bir biçimde (okunabilir sayılar ve harfler) derlenmiş diyagram, yani. sonuçta, monte edilmiş herhangi bir devrenin başarması gereken hedefi belirler - bir çıkış cihazıyla bir şeyler yapmak (çıkış cihazı olmayan bir kara kutu "kendi başına bir şeydir", bunun ne işe yaradığı ve neden gerekli olduğu açık değildir) .

Herkes yedi bölümlü ortak anot diyot ekranlarını gerçekten beğendi. Hatta uzun bir dersten sonra ayrılmak yerine, kendiliğinden bir kararla “10-PM” grubunun adını onlardan oluşturmaya karar verildi (Uygulamalı Matematik, 2010'da girildi - “M” harfi sayı şeklinde yapıldı) “3” yan çevrilmiş) ve fotoğrafa çekin.

10. Not- tetik bırakıldı
Alıştırmaların listesi, kavramsal olarak önemli olan son unsuru - bir flip-flop - kendisine ayarlanan son değeri hatırlayabilen bir devre elemanını içermiyordu. Bu unsur olmadan sonlu durum makineleri (özellikle işlemciler) oluşturmak imkansız olurdu. Başlangıçta, bir RS tetikleyici örneğini kullanarak tetikleyici kavramına bir giriş eklenmesi planlanmıştı (çünkü oldukça basit devre), ancak ders ilerledikçe sayının açık olduğu ortaya çıktı. yeni bilgi Bir anda algılanan şey zaten asimilasyon sınırına ulaşmış durumda. Bu nedenle, tetikleyicilerle (basit bir RS tetikleyicisi ve daha önemli bir D tetikleyicisi) aşinalık, özellikle sonlu durum makinelerini ele aldığımızda, bunları kullanmadan hemen önce aşağıdaki laboratuvar çalışmasına aktarılır.

Çözüm
Uygulamalı Matematik uzmanlığı mezunu ve Java programcısı olarak laboratuvar çalışmalarına dair izlenimlerim. En önemli sonuç, bu laboratuvar çalışmasının ayrık matematiğin (Boole cebiri) temellerinin okul elektrodinamiği (Ohm yasasına dair belirsiz anılarım dışında kişisel olarak elimde çok az şey kalmıştı) üzerinde bir üst yapısının varlığını göstermesidir - bu gerçeğin farkındalığı, daha karmaşık inşaat ilkelerini anlamanın yolu elektronik sistemler, bunlar aynı ayrık ayrıklığa dayanmaktadır.

Pratik açıdan bakıldığında, devre tahtaları üzerindeki ampullerle oynamanın, yeni bilgilerin görsel olarak hızlandırılmış asimilasyonu için oldukça önemli olduğu ortaya çıktı, ancak şahsen ben, yalnızca devre tahtalarına ve çeşitli mantıkların dağılmasına sahip olan bazı nispeten karmaşık projelerin uygulanmasını üstlenmezdim. kapılar ellerimde - sonuçta, Devrenin karmaşıklığı arttıkça, kabloları devreye bağlama işlemi oldukça sıkıcı ve zaman alıcı hale gelirken, bir araya getirilen sistemin karmaşıklığı (ve dolayısıyla projenin değeri) artacaktır. tamamen fiziksel olarak oldukça sınırlı olabilir - devre tahtasının alanı artırılabilir, ancak bir yığından binlerce kablo çıktığında “kod yeniden düzenlemenin” veya arama hatalarının nasıl yapılacağını hayal bile edemiyorum (her ne kadar İnternetteki bilgiler, birisi bunlara tüm işlemcileri kurmayı başarıyor, bu yüzden bunu kategorik olarak söylemeyeceğim) - aynı zamanda oluşturma sorunu Proje belgeleri ve bu şekilde bir araya getirilen prototipin seri üretim için kullanılabilecek bir belge formatına dönüştürülmesi hiç düşünülmemektedir. Tamamen farklı bir konu, programlanabilir dijital mantığa sahip FPGA yongalarıdır (aynı temele dayanırlar) basit elementler Mevcut laboratuvarda değerlendirilen ancak bunları manipüle etme süreci niteliksel olarak daha niteliksel bir şekilde organize edilmiştir. yüksek seviye) - onları tanımak, olası projelerin hedeflerini büyüklük sırasına göre seçerken hayal gücünün sınırlarını hemen genişletir - onlarla ilk tanışma bir sonraki laboratuvar çalışması için planlanır.

Herkese selam. Bugün lehimsiz devre tahtası veya ekmek tahtası Burjuvazinin dediği gibi. Bu kart, tabiri caizse, bir elektronik mühendisinin sahip olması gereken zorunlu araçlar listesinde yer almaktadır (ister ilk deneme adımlarını atan genç bir dahi olsun, ister hayatı görmüş deneyimli bir dahi olsun).

Ne tür devre tahtalarının bulunduğunu, bu tür araçların nasıl ve nerede kullanıldığını bilmek, çeşitli elektroniklerle ilgili kendi projelerinizi geliştirirken ve kurarken size yardımcı olacaktır. ev yapımı.

İlk panolar şöyle görünüyordu:

Tabana bağlı metal raflarüzerine elemanların telleri ve kontak terminalleri daha sonra sabitlendi (basitçe sarıldı).

İyi ki teknik ilerleme hareketsiz durmuyor - sonuçta onun etkisi sayesinde bu kadar harika araçları kullanabiliriz.

Lehimsiz devre tahtasının aksine bunları kullanabilirsiniz (çok daha ucuzdurlar ve gerekli parametrelere göre üretilirler).

Ancak lehimsiz pano üzerine montaj yaptığınızda havya/lehime ihtiyacınız olmayacaktır. Ayrıca pano yüzeyindeki parçaların lehimlenmesinden kaynaklanan zorluklardan da kurtulacaksınız.

Güzel ahlak kuralı ve sağduyu, elektronik devrelerin prototiplenmesi her zaman olmuştur ve öyle kalacaktır. Bitmiş cihazı monte etmeden önce cihazın belirli parametreler altında nasıl davranacağını bilmek önemlidir.

Ayrıca lehimsiz bir kart kullanarak yeni bileşenlerin ve radyo bileşenlerinin işlevselliğini kontrol edebilirsiniz.

Lehimsiz bir tahtanın yapısına bakalım

Tahta çizimine bakalım. Sıra sıra metal plakalardan (raylardan) oluşur.

Raylar ise radyo bileşenlerinin "bacaklarının" takıldığı kelepçelerden oluşur. Arka arkaya 5 deliğin tümü birbirine bağlanır.

Şimdi dikkatimizi ayrı ayrı (kenarlar boyunca) yerleştirilmiş iki dikey / yatay şeride (hangi konuma baktığınıza bağlı olarak) çevirelim - bunlar güç plakalarıdır. Bir uzun plakanın tüm prizleri birbirine bağlanır.

Merkezi oluk tahtanın yanlarını yalıtır. Bu şeridin genişliği standartla sabittir. DIP yongalarını, her bir pin ayrı bir raya takılacak şekilde kurmanıza olanak tanır ve 4 adede kadar harici pin bağlamanıza olanak tanır.

Panolar alfabetik ve dijital dizilerle işaretlenmiştir. Bu tanımlar, hatalı bağlantılardan (devrenin çalışmamasına veya bireysel parçaların arızalanmasına neden olabilecek) kaçınmak için bileşenleri kurarken gezinmenize yardımcı olur.

Ayrıca özel sıkıştırma terminalleriyle ayrı standlarda yapılan panolar da üretiyorlar. Güç kaynağını panele bağlamak için kullanılırlar.

Fark ettiyseniz, bazı tahtaların özel oyukları ve çıkıntıları vardır (bunlar yanlarda bulunur). Onların yardımıyla panoları birleştirebilir ve oluşturabilirsiniz. çalışma yüzeyi herhangi beden.

Ayrıca bazı panellerin arkasında kendinden yapışkanlı bir destek bulunur.

Şekil, karta Arduino'dan "güç verme" yöntemini göstermektedir.

Güç kaynağı terminalleri olan bir kartla karşılaşırsanız, bunları iletkenler (jumperlar) kullanarak devre tahtası üzerindeki hatlara bağlamanız gerekir. Terminaller herhangi bir hatta bağlı değildir. Bir kabloyu terminale bağlamak için plastik kapağı çıkarın (vidalarını açın) ve kablonun ucunu deliğe yerleştirin. Kapağı tekrar takın. Tipik olarak iki terminal kullanılır: güç ve toprak için.

Artık tek yapmanız gereken harici bir güç kaynağına bağlanmak. Bu şu şekilde yapılabilir: