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Elettronica Digitale (per principianti) parte quarta

Multiplex [640x320]

Chi è riuscito a seguire tutti gli esercizi nelle parti precedenti senza addormentarsi, vorrà sicuramente completare il circuito multiplexer iniziato nella terza parte. Oggi vedremo come "costruire" alcuni astabili con un nuovo dispositivo, osserveremo il loro funzionamento e decideremo quale utilizzare per completare il nostro multiplexer, infine vedremo un ulteriore utilizzo del dispositivo 555.

Vorrei iniziare questa quarta parte facendo notare che questa mia miniserie non pretende di insegnare niente a nessuno, ma tenta solo di essere il trampolino di lancio per chi inizia, per cui il mio consiglio è quello di non fermarsi a questi semplici esercizi ma cercare di crearne di propri, non importa se poi alla fine non funzioneranno. Anzi, direi che sarà proprio questa possibilità a spingerci a fare di più riuscendo a capire dove si trova l'errore e, se proprio non si riesce a trovarlo, i commenti oppure il forum sono lo strumento adatto a risolvere ogni dubbio e imprecisione, qui su EOS c'è gente che è felicissima di dare il suo contributo e soprattutto è ben preparata per cui non esitate a chiedere in caso di bisogno: siamo tutti qui.

Dopo questa premessa è bene tuffarsi direttamente nell'assemblaggio del circuito multiplexer.

Lo schema elettrico in basso è il circuito che ci fornirà i due segnali di clock e di RESET necessari per completare il multiplexer presentato nella terza parte, quindi unendo questi due schemi si otterrà un semplice contatore che potrà essere utilizzato per un contagiri, un contapersone, come semplice contaimpulsi ed altro: tutto dipende dal circuito d'ingresso che inseriremo.

Come possiamo notare, per generare il clock ed il RESET necessari al nostro circuito, è stato inserito il dispositivo 555 che in uscita avrà una frequenza dai 2 ai 4 Hz (dipende dalla posizione del trimmer) che andranno all'ingresso (pin 1) dell'inverter, sull'uscita (pin 2) sarà disponibile l'impulso di LATCH che provvederà ad inserire in memoria il numero di impulsi contati per poi trasferirli al display.

Il condensatore C5 e la resistenza R5 daranno un leggero ritardo al segnale che uscirà dal pin 4 e che verrà utilizzato come RESET per azzerare i contatori ed abilitarli al successivo conteggio. Se i due impulsi LATCH e RESET giungessero contemporaneamente al 74C926, il display visualizzerebbe soltanto la sequenza di quattro zeri "0000".

L'esempio che vedremo servirà a leggere gli impulsi in uscita da un astabile, che può essere sia il circuito con il 555 presentato nella seconda parte sia i due circuiti che vedremo più avanti e che utilizzano un CMOS 40106 (Hex Schmitt Trigger).

Astabile

Abbiamo visto come generare una frequenza utilizzando il dispositivo 555; lo stesso risultato (ma con minor precisione) potrà essere ottenuto utilizzando il dispositivo 40106, i tre schemi successivi ci indicheranno i collegamenti:

La figure A e B ci indicano due versioni di Astabile ad una sola costante di tempo: questi hanno una sensibilità tale da venire influenzati dalle variazioni della tensione di alimentazione. Un modo efficace per ridurre questa sensibilità è quello di aggiungere una seconda resistenza  (R3) come in figura C. Normalmente questa resistenza è da 2 a 10 volte il valore di R4, in modo da non avere alcun effetto sulla frequenza d'uscita. Il valore del condensatore sarà uno qualsiasi purchè superiore a 100 pF (dipende dalla frequenza che vogliamo ottenere) mentre la R4 avrà un valore che spazierà dai 5 kOhm a 1 MOhm. A questo proposito consiglierei di effettuare parecchie prove variando i valori delle due resistenze e del condensatore per constatarne il differente funzionamento (servirà anche a prendere ancor più confidenza con questi dispositivi).

Una volta finite le nostre prove, utilizziamo l'uscita 10 della figura C collegandola al reoforo libero di R9. La solita raccomandazione: ricontrollate i collegamenti effettuati. Quindi potremo dare alimentazione. Noteremo subito che i quattro display conteranno in sequenza gli impulsi ricevuti dal 40106.

Vorrei far notare che i dispositivi multiplexer non si limitano solo a pilotare display: un esempio può essere che multiplexando un BUS a 4 conduttori possiamo far transitare segnali a 8, 16, 32, 64 bit e oltre, dipende dal modello di multiplexer utilizzato. Spiegarlo va oltre le mie capacità, così ho preferito inserirlo come semplice informazione giusto per conoscenza.

555 ancora un esercizio

Tra i molti esercizi presentati fino ad ora, abbiamo anche visto come montare due sonde logiche, una per i circuiti CMOS ed una per i TTL. E se volessimo montarne una terza che espleta ambedue le funzioni? Semplice: basta utilizzare ancora un dispositivo 555 ed il gioco è fatto. Avremo ancora un esercizio con il nostro glorioso timer e ci rimarrà anche una sonda unica che ci permetterà di controllare gli stati logici delle due famiglie.
Come al solito abbiamo il nostro bravo schema elettrico che ci indica i collegamenti, l'elenco componenti per i valori associati e, non mi stancherò mai di dirlo, controlliamo un'ultima volta prima di dare tensione.
  • Elenco componenti.
  • R 1  =  47 kOhm;
  • R 2-4  =  180 Ohm;
  • R 3-5  =  820 Ohm;
  • D 1-2-3-4  = 1N4148;
  • LED  =  2 led rossi;
  • IC1  =  NE555.
Analizziamo il circuito
Il segnale logico in ingresso, non farà altro che sincronizzare il temporizzatore, con i due diodi che impediscono al segnale di portare l'ingresso del timer a Vcc o a massa. Il 555 funziona così come un comparatore e l'uscita assume uno stato invertito rispetto a quello d'ingresso.
I condensatori in parallelo alle resistenze limitatrici lasciano passare impulsi di corrente ai led durante la transizione tra i livelli logici; i brevi flash dei led indicano così la presenza di impulsi di breve durata che non sarebbe altrimenti possibile rilevare. I diodi in serie proteggono i led da eccessive tensioni inverse durante la scarica dei condensatori.
L'alimentazione, anche in questo caso può essere presa direttamente dal circuito in prova.
Naturalmente è ovvia la funzione del doppio deviatore che posizioneremo in base all'IC in esame.
 
Conclusione.
Siamo arrivati alla conclusione anche di questa quarta parte e la mia speranza è che questa "miniserie" sia stata di utilità per chi ha iniziato ad intraprendere questo viaggio nel meraviglioso mondo dell'elettronica digitale.

Tanto ci sarebbe ancora da dire e tanti altri piccoli esercizi da provare: fino ad ora si è parlato solo della punta dell'iceberg, quindi sono state dette solo poche cose e non sono state nemmeno completate, questo solo per non "appensantire" troppo la lettura facendola diventare tediosa.

Resto pertanto a vostra disposizione nei commenti per ogni approfondimento.

 

Mario Venoso

 

 

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ritratto di adrirobot

Proposte di circuito

Ciao Mario
Perbacco due puntate in un giorno, non si è fatto in tempo ad assimilare le conoscenze acquisite che già arriva nuovo materiale.
Due sessioni di studio, in una giornata, fossimo a scuola ci sarebbero stati mugugni da parte degli studenti.
A parte gli scherzi, ottime serie di articoli, come hai detto nelle conclusioni, ora occorre del tempo per assimilare le informazioni.
Cercando in rete ho trovato due circuiti che utilizzano l'integrato MM74C926 che potrebbero essere un’idea per un’applicazione delle informazioni acquisite.
Il primo è un cronometro digitale, basato proprio su un 555 e un MM74C926.
http://www.circuitstoday.com/digital-stop-watch
Il secondo è sempre un cronometro ma con la base dei tempi un po’ più precisa, poiché basata su un quarzo.
http://www.millioncircuits.com/2013/06/electronic-stop-watch.html
Un saluto
Adriano

ritratto di Marven

Ciao Adriano, grazie, è un

Ciao Adriano, grazie, è un piacere sapere che questa mia "miniserie" sia piaciuta, soprattutto pensando che, all'inizio, non volevo postarla perchè la ritenevo poco interessante. :D
Ottimo, invece, il tuo approccio (ed è un esempio per tutti) con la ricerca sul web di ulteriori informazioni che fanno sempre comodo e che mi da modo di consigliare a tutti di non fermarsi alla sola prima lettura di un argomento ma di cercarne altre, il web è una fonte illimitata di informazioni che ci permettono di crescere nella nostra conoscenza.
Per le due puntate in un giorno, francamente ero convinto che la quarta parte sarebbe stata pubblicata a gennaio :-) perchè l'ho consegnata all'ultimo momento.
Ciao
Mario

 

 

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