Danes nam je dostopnih na tisoče različnih digitalnih integriranih vezij. Razvrščamo jih po funkciji, ki jo opravljajo, družini, ki ji pripadajo in obliki in dimenzijah ohišja, v katerega so vgrajeni. V tem članku se bomo bolj podrobno spoznali z načinom dela dveh števcev iz CMOS družine. Da bi to spoznavanje teklo v zabavnem tonu, bomo z njima naredili nekaj zanimivih poizkusov, za katere bomo potrebovali še svetleče diode, upore in kondenzatorje. Dobra novica je, da so vse te komponente enostavno dobavljive, da so poceni in nam bo za to potrebno odšteti le nekaj Evrov.
Binarni števec
Binarni števec ima najbolj pogosto en vhod in nekaj izhodov. Števec šteje impulze, ki jih pripeljemo na vhod, trenutno stanje števca se pojavlja na izhodnih priključkih v binarnem zapisu (kot binarna številka). Kako se to naredi? Znotraj integriranega vezja se nahaja vrsta delilnikov s številom dve, ki so povezani v verigo: izhod prvega delilnika je povezan na vhod drugega, izhod drugega je povezan na vhod tretjega in tako naprej. V kolikor se vhodu prvega delilnika v teku nekega časa pojavi 8 impulzov, bodo na njegovem izhodu in vhodu drugega števca 4 impulzi, na izhodu drugega in vhodu tretjega bosta 2 impulza itd..
Poglejmo to zdaj na primeru konkretnega števca, CMOS integriranega vezja oznake CD4060 (Slika 1). To vezje je specifično po tem, da ima vgrajen oscilator, katerega frekvenca je določena z elementi R1, R2 in C1. Frekvenca se lahko približno izračuna po formuli s Slike 1. Za navedene vrednosti elementov R1, R2 in C1 frekvenca znaša okoli 63 Hz; iz praktičnih razlogov bomo predpostavili, da je frekvenca 64 Hz, to pomeni 64 impulzov v sekundi.
Zaradi tega oscilatorja v integriranem vezju CD4060 nam od zunaj ni potrebno dovesti impulzov, ki jih bo števec štel: on jih sam proizvaja. Impulze najprej peljemo v delilnik s 16. Njegov izhod je spojen na pin 7 integriranega vezja. Zaradi tega se bodo na pinu 7 pojavljali 4 impulzi na vsako sekundo. Sledi niz delilnikov z 2, katerih izhodi so spojeni na pine 5, 4, 6, 14, … (poglejte Sliko 1). Na pinu 5 bomo v sekundi imeli 2 impulza, na pinu 4 en impulz, na pinu 6 pa se bo 1 impulz pojavil vsaki 2 sekundi itd.. Grafično je to za pine 5, 4 in 6 prikazano na Sliki 1 desno zgoraj.
Ista slika velja tudi za pine 14, 13 in 15 s to razliko, da se stanja na teh pinih menjajo počasneje oziroma impulzi trajajo dalj časa.
Impulzi, ki jih omenjamo so napetostni nivoji, ki jih merimo na izhodih integriranega vezja. Pri izbrani napajalni napetosti 5V bo tudi na izhodnih pinih med trajanjem impulza napetost 5V, med pavzo med impulzi pa bo 0V. Te napetostne nivoje pogosto opisujemo kot logična stanja: stanju “1” ustreza 5V, stanju “0” pa 0V.
Če se napetost dovolj počasi menja, jo lahko na posameznem pinu tudi merimo z voltmetrom. Tako bi na pinu 14 izmerili, da je napetost 5V prisotna 2 sekundi (impulz), naslednji 2 sekundi pa bi izmerili 0V (pavza). Na pinu 13 bi impulz in pavza trajala po 4 sekunde, na pinu 15 pa še 2-krat dalj. Spremembe na pinih, ki so bližje oscilatorju so hitrejše in bi za njihovo spremljanje potrebovali osciloskop. Tudi tukaj bi ugotovili isto zakonitost: z vsakim korakom, ko se oddaljujemo od oscilatorja, so impulzi dvakrat počasnejši oziroma trajajo dvakrat dalj.
Veseli števci (1)
2016_SE244_56
