Счетая декада с цифровой индикацией

За последнее время в радиотехнической литературе все чаще появляются описания счетных декад, составляющих основу любого цифрового устройства, работающего с газоразрядными индикаторами типа ИН. Наибольшей же популярностью у радиолюбителей пользуются декады, отличающиеся не только высокими техническими параметрами, надежностью работы, малыми габаритами, но и возможно меньшим числом используемых в них деталей, особенно транзисторов, определяющих в основном стоимость всего устройства.

Предлагаемая декада пригодна для работы с большей частью одно- и двуханодных газоразрядных индикаторов и требует для ее выполнения всего 7 транзисторов и сравнительно небольшое число диодов.

Декада (рис. 1) состоит из кольцевого делителя с коэффициентом деления, равным 5, выполненного на транзисторах Т1—Т5, симметричного триггера со счетным входом на транзисторах Т6, Т7 (обведен штрих-пунктирными линиями) и дешифратора на диодах Д1— Д10 и резисторах R1—R10. К особенностям декады следует отнести использование элементов дешифратора в качестве коллекторных нагрузок транзисторов кольцевого делителя и триггера одновременно.

Запуск декады осуществляется импульсами положительной полярности, поступающими со входа непосредственно на диоды Д36—Д40 кольцевого делителя. При поступлении серии из пяти импульсов на выходе делителя (коллектор транзистора Т5) появляется отрицательный перепад напряжения, запускающий триггер. Общий коэффициент пересчета декады равен 10.

Кольцевой делитель построен так, что открывание одного из пяти его транзисторов приводит к закрыванию четырех остальных. При поступлении входных импульсов поочередно последовательно открываются транзисторы Т1, Т2, ТЗ, Т4, Т5 и снова Т1, Т2 и т. д., т. е. открывание транзисторов идет по замкнутому кольцу. При подаче на кольцевой делитель питающего напряжения + 40 В открывается один из транзисторов Т1— Т5. Исходное состояние делителя, соответствующее состоянию декады 0, устанавливается нажатием кнопки Сброс. При этом отрицательный сигнал с транзистора Т5 открывает диоды Д27—Д30 и создает нулевой потенциал на базах транзисторов Т1—Т4, что способствует их закрыванию. Диоды Д14, Д18, Д22 и Д26 оказывавются закрытыми и не шунтируют делитель R15, R25 и R35. В результате транзистор Т5. открыт. Его эмиттерный ток, создавая падение напряжения на резисторе R36 (примерно +5 В), еще надежнее закрывает транзисторы Т1—Т4. В исходном состоянии потенциал точки А, определяемый потенциалом коллектора транзистора Т5, составляет примерно +5 В, а потенциалы точек Б, В, Г и Д, определяемые потенциалами коллекторов закрытых транзисторов Т1—Т4, составляют примерно +40 В. Потенциалы точек А, Б, В, Г и Д определяют потенциалы катодов диодов Д36—Д40. Таким образом, при подаче на вход положительного импульса с амплитудой, большей 5 В, но меньшей 40 В, откроется только диод Д36 и пропустит положительный импульс на базу транзистора Т1, что вызовет его открывание. При этом нижнее (по схеме) плечо делителя R15, R25, R35 будет зашунтировано через открывшийся диод Д14, что приведет к закрыванию транзистора Т5. Состояние транзисторов Т2—Т4 не изменится. Потенциал точки А станет равным

+40 В, точки Б - + 5 В. Потенциалы точек В, Г и Д

не изменятся (+40 В). Таким образом, при поступлении следующего счетного импульса откроются уже диод Д37 и транзистор Т2 и так далее.

При поступлении пятого импульса, когда вновь открывается транзистор TS, кольцевой делитель принимает исходное состояние.

Работу кольцевого делителя иллюстрируют графики, приведенные на рис. 2.

Загореться смогут только цифры индикаторной лампы, катоды которой подключены к коллектору открытого транзистора кольцевого делителя. В исходном состоянии, при открытом транзисторе Т5, это цифра 0 или 5, так как только к ним может быть приложено наибольшее напряжение, достаточное для зажигания. Выбор цифры обеспечивается состоянием триггера на транзисторах Т6 и Т7. В исходном состоянии транзистор Т6 закрыт, а Т7, открыт. Потенциалы катодов лампы, высвечивающих цифры 5, 6, 7, 8 и 9, подключенных к коллектору открытого транзистора Т7, не могут быть меньше +40 В, независимо от состояния транзисторов Т1—Т5. В результате напряжение, приложенное к электродам индикаторов, недостаточно для зажигания. Таким образом, указанные цифры (5, 6, 7, 8 и 9) не горят. Потенциалы катодов, высвечивающих цифры 0, 1, 2, 3 и 4, подключенных к коллектору закрытого транзистора Т6, определяются состояниями транзисторов Т1—Т5. Катоды лампы, подключенные к коллекторам закрытых транзисторов (в исходном состоянии — транзисторы Т1— Т4), находятся под высоким потенциалом, и цифры 1, 2, 3 и 4 не горят. Катод лампы, высвечивающей цифру О, подключен к коллектору открытого транзистора Т5 и находится под потенциалом примерно +5 В. В результате напряжение, приложенное к электродам лампы, высвечивающей 0, достаточно для ее зажигания. После опрокидывания триггера подачей на его счетный вход (катоды диодов Д42 и Д43) отрицательного импульса с транзистора Т5 загореться сможет одна из цифр 5, 6, 7, 8 или 9. Цифры 0, 1, 2, 3, 4 гореть не будут. Установка исходного состояния триггера осуществляется подачей отрицательного потенциала на базу транзистора Т7 через диод Д47.

После зажигания индикатора текущий через него ток создаст на резисторе дешифратора падение напряжения, равное произведению силы тока лампы на сопротивление резистора, которое несколько повышает напряжение катода. Однако это напряжение при силе тока 1—2 мА, что вполне достаточно для многих ламп, является незначительным. Но разность напряжений между зажженным и незажженными катодами будет не менее 30 В, что достаточно для нормальной работы индикатора.

При указанных на схеме номиналах резисторов и конденсаторов и применении транзисторов П307 частота входных импульсов может быть не менее 150 кГц. С транзисторами КТ315 в кольцевом делителе максимальная частота пересчета будет значительно выше. Транзисторы триггера могут быть серий ГТ321 или МП21 с любым буквенным индексом. Допустимое обратное напряжение диодов Д1—Д40 должно быть не менее 40 В. Диод Д41 — любой кремниевый. Конденсаторы — малогабаритные керамические, причем значительно увеличивать емкости конденсаторов С6—С10 не рекомендуется.

Индикатором может быть цифровая лампа типа ИН-1, ИН-16, ИН-17 и др.

Счетную декаду можно смонтировать на двух печатных платах размерами 90X45 мм. На одной из них монтируют элементы кольцевого счетчика, на другой — триггера и дешифратора. Платы на расстоянии 30 мм одна от другой закрепляют с двух сторон несущей рамкой деталями внутрь. Спереди несущей рамки размещают индикаторную лампу, сзади — соединительный разъем. Силу тока лампы, равную 0,5—1,0 мА, устанавливают подбором резистора R48. Запуск декады производят импульсами с амплитудой. 25—30 В.

Налаживание декады заключается в подборе резистора R36, добиваясь падения напряжения на нем 5—6 В. Его сопротивление должно быть таким, при котором декада работает устойчиво при изменении напряжения питания от 30 до 50 В. Четкость работы проверяют при подключенной индикаторной лампе подачей на вход декады одиночных импульсов амплитудой 25— 30 В. При этом поочередно должны индицироваться цифры от 0 до 9. С помощью осциллографа можно проверить устойчивость работы и коэффициент деления на высоких частотах следования импульсов, подаваемых на вход декады от генератора импульсов или смонтированного мультивибратора,