Генератор прямоугольных импульсов на К561ЛА7

к561ла7Микросхема к561ла7 в своё время была популярна и даже любима. Вполне заслуженно, так как в ту пору это был этакий "универсальный солдат", позволявший строить не только логику, но и различные генераторы, и даже усиливать аналоговые сигналы. Забавно, что и сегодня в поисковики отправляется много запросов типа описание микросхемы К561ЛА7, аналог к561ла7, генератор на к561ла7, генератор прямоугольных импульсов на К561ЛА7 и т.п.

К сожалению, не всё так просто с этой вобщем-то полезной микросхемой...

 

CD4011A от Texas InstrumentsУдивительно мне было обнаружить, что, например, Texas Instruments по-прежнему выпускают то, полным аналогом чего является к561ла7 - микросхему CD4011A. Для любопытных - вот ссылка на страницу с документацией или datasheet на CD4011A от TI.

 

Обратите внимание, что цоколёвка к561ла7 отличается от привычной раскладки 4х 2И-НЕ ТТЛ (к155ла3 и компания).

Цоколёвка к561ла7

Микросхема действительно удобна:

  • Пренебрежимо малый входной ток утечки - отличительная черта всей КМОП логики
  • Ток потребления в статическом режиме - обычно доли микроампер
  • Возможность работать от 3 до 15 вольт питающего напряжения
  • Симметричная, хоть и небольшая (меньше миллиампера) нагрузочная способность выходов
  • Микросхема была доступна даже в непростые советские времена. Сегодня же вообще - 3 рубля штучка, а то и дешевле.

Для того, чтобы быстренько смакетировать одно плечо моста бустера DCC, я привычно использовал к561ла7 для построения классического релаксационного генератора на КМОП логике.

Генератор на к561ла7, самовозбуждается на ВЧ

Резистор R2 и конденсатор C1 задают частоту генерации, примерно равную 0.7/R2C1. Резистор R1 ограничивает ток разряда конденсатора C1 через защитные диоды на входе первого инвертора Q1.

 

Защёлка на к561ла7

Принцип работы генератора вкратце таков: конденсатор охватывает два инвертора положительной обратной связью, таким образом получается защёлка, триггер. Проделайте мысленный эксперимент: замените конденсатор и R1 проводником, при этом влиянием R2 можно пренебречь (но только ненадолго).

 

Через R2 на верхнюю по схеме обкладку конденсатора подаётся ток, перезаряжающий конденсатор "в другую сторону", тоесть не дающий нашей защёлке оставаться в одном состоянии бесконечно долго. Этот ток и определяет время перезаряда конденсатора, а, следовательно, и частоту генерации. Поскольку по ВЧ защёлка охвачена положительной обратной связью в точности как в мысленном эксперименте, только что проведённом - переключение в идеале должно происходить с максимально возможной для ключей скоростью: малейшее нарастание напряжения на выходе Q2 напрямую подаётся на вход Q1, что приводит к уменьшению напряжения на выходе Q1 и ещё большему нарастанию напряжения на выходе Q2.

Формы сигналов на входе и выходе Q1:

Форма сигналов на входе и выходе первого инвертора генератора

К сожалению, в данной схеме водятся паразиты. На частотах, по сути, предельных для данной микросхемы, в моменты переключения, когда оба элемента, Q1 и Q2 находятся в зоне аналогового усиления сигнала и совсем не похожи на логические элементы - за счёт задержки распространения сигнала создаются условия для возникновения автогенерации. На частоте, при которой сдвиг фазы, определённый этой самой задержкой, становится равен 2*π - схема возбуждается, поскольку петлевое усиление всё ещё больше единицы.

Вот как несимпатично всё выглядит на выходах Q1 и Q2:

Пример самовозбуждения нескорректированного генератора

Сигнал с такими чудесами на фронтах никак нельзя подавать на быстродействующую логику. Подавить возбуд можно намерянно снизив коэффициент усиления на частоте паразитного самовозбуждения, чтобы общее усиление оказалось меньше единицы и таким образом нарушить условие возникновения генерации.

 

В моём случае конденсатор C2 ёмкостью 2.2нФ, "подсадивший" на землю выход Q1, решил проблему. Сигнал был всё ещё с подсвистом, но амплитуды паразитного сигнала уже не хватало, чтобы следующий инвертор на него реагировал.

Работающий генератор на к561ла7 Собранный на макетке генератор на к561ла7

  • R1 = 91 КОм
  • R2 = 33 КОм
  • C1 = 10 нФ
  • C2 = 2.2 нФ
  • F = 1.3 КГц

Для серьёзного дизайна я бы лично не стал пользоваться таким генератором прямоугольных импульсов. Даже простенький генератор на микросхеме КМОП 555 таймера обладает лучшей стабильностью и выдаёт весьма чистенький прямоугольник.

 

Пожалуйста, если вам этот материал помог в чём-либо, или даже просто вызвал приятные ностальгические воспоминания - поделитесь с другими. Для этого просто "кликните" на иконку сети, в которой вы зарегистрированы, чтобы ваши друзья получили ссылку на данную статью. Спасибо!

Комментарии ВКонтакте

33 thoughts on “Генератор прямоугольных импульсов на К561ЛА7

    • Спасибо, заполучить «молодца» всегда приятно 🙂
      С радостью нашёл у вас на сайте «книгу счастья» — отличная, светлая идея! Оставил там и свой след.

  1. Да вспомнил молодость. Я закончил в 82 году Рязанский радиотехнический и 10 лет работал на почтовом ящике. С этими микросхемами приходилось работать. Спасибо за статью.

    • Михаил, спасибо, что заглянули. Ваш опыт в электронике — не думали поделиться с Миром? А то мне как-то одиноко одному среди стартаповцев про электронику вещать 😉

    • Вот и я мучаюсь — с одной стороны, хорошо «занишевался», легко продвигаться по НЧ запросам. С другой — а возможно ли раскрутиться хоть как-то, интересно ли это достаточному количеству народа, или только горсточке таких же чокнутых, как я сам, которые ещё и не найдут никогда мой ресурс?

  2. Сергей, не переживайте. Специалистов-электронщиков выпускал не только Ваш институт, который Вы закончили.))))))) Поэтому это интересно многим. Просто сайт у Вас ещё молодой — это раз. А, во-вторых, мы тут все варимся в собственном соку. Практически все Ваши посетители — это Ваши однокурсники. Людям просто некогда. Те, кто в этом разбираются, заглядывали бы почаще. честное слово. Просто у всех тут одна и та же «беда». Все как угорелые носятся со своими сайтами.
    Я лично нарыл здесь среди однокурсников несколько действительно интересных ресурсов, но катастрофически не хватает времени! Я не знаю за что хвататься. Надо и своим сайтом заниматься , и хочется ещё и к людям «в гости» сходить, письма поотписывать. Вот как-то так… Так что ничего страшного. Не переживайте.
    Я вот тоже нихрена у Вас здесь не понимаю, но все равно пришел))))))))))

  3. Выкинь каку, купи гтовый генератор с кварцем :)))) А елси серьезно, прочита с удовольствием 🙂

  4. А вот еще, по дружески позволю отметить :))) — делать барт тебе нехрен, надо тебе задачу какуюд головному мозгу нарезть, например недоразработанный и недосчитанный лабораторный блок питания для аножных напряжений , а ? :)))

    • Подари мне немножко времени (публикуй статьи!) — будет нам и стаб анодного. Одну идейку, ещё сыренькую — в ВК я уже давно выкладывал. Сейчас ещё одна идея бурлит: регулировать ток заряда основной накопительной банки, а с неё уже чуть-чуть стабилизировать останется — надо досчитывать, пробовать…

  5. Pingback: Генератор прямоугольного сигнала 100КГц на микросхеме 555 | MyElectrons.ru

  6. привет и спасибо! радиообразования не получал но работал всегда с электроникой. ваши статьи не менее полезны чем Шаг за шагом с которых я начал в 65-м году. пусть нас все меньше но среди молодежи еще встречаются те кто не только прогу установит но и выпрямитель с генератором импульсов соберет.

    • Спасибо, Александр! Ваш коммент стал «последней каплей»: пойду откопаю дома приборчик, в который собирал исключительно слаботочный кварцевый генератор на 561ла7 и опубликую. Вдруг ещё кому пригодится…

      Да, молодёжь… или мы стареем? 😉 Раньше я мечтал, чтобы мои дети пошли по моим стопам. Сейчас думаю иначе: желаю им, чтобы прожили _свою_ жизнь, а уж я чем смогу помогу, и на том спасибо.

  7. Очень приличная статейка. Она попалась мне совершенно случайно. Мне позарез нужен был генератор дающий одновременно несколько сигналов.
    1) Пила с частотой следования 3-4 кГц и амплитудой от 0 до 3х вольт. 2) Два синфазных выхода с частотой 100 гЦ и напряжением 3 вольта.
    Была взята за основу схема на 561ЛА7. Схема заработала практически сразу, но возникает серьезная проблема. Частоты генерации нестабильны и зависят от температуры и еще больше величины питающего напряжения. Вспомнилась микруха NE555, но она не работает на низких напряжениях 3-4 вольта. Помогите если можно практическим советом. Планируется применение данной схемы для управления ГУНами и модуляции сигнала цифровой помехи стандарта GSM. Слабонервных просят не волноваться. Все легально.

  8. Рад, что пригодилось. Как в статье упоминал — сейчас уже пожалуй не стоит использовать 561ла7 в серьёзных дизайнах. Сегодня немало низковольтных операционных усилителей, а так же микроконтроллеров, работающих от 2.5 вольт.
    Какие требования к сигналу? Можно ли использовать цифровой синтез, или нужен чистый аналог? AD9850, к примеру, работает от 3.3 вольт — годится?

  9. просто спасибо, доступно, кратко и без лишней мудрости. благодарю

    • Спасибо, Олег, за добрый отзыв!
      Обязательно заглядывайте к нам. Правды ради я должен признать, что последние несколько месяцев внимания сайту уделял минимум. Но это не навсегда: электроника — моя страсть с детства, так что сайт просто обречён на дальнейшее, надеюсь всем интересное, развитие.
      Всего доброго!

  10. Все-таки 561-я логика так и не изжила себя. Вот буквально на днях собрал на 561ла7 + irf540 сигнал для мопеда (точнее сделал прерыватель, а сигнал — использовал старый, схемку применил для замены родных контактов-прерывателей). Как-то менял контакты автомобильного сигнала на такой же генератор с полевиком, еще и частоту можно любую подобрать.
    Думаю, кмоп-логика и в наше время во многих поделках-безделушках является простейшим решением. А то, как зайдешь на какой форум, так многие предлагают лепить самую простейшую пищалку или мигалку на пике…

  11. Статья хорошая,а микросхемка так себе.Я б не стал собирать на ней генератор.Правильно написано есть 555 илиТЛ494 не дороже но на много лучше.

    • А некоторые tl494 ни разу не работают на низкой частоте, например.
      555 во-первых, не КМОП насчет потребления и опять же, капризные экземпляры попадаются насчет запуска во всём диапазоне температур. Да, я в курсе что есть КМОП-версия.
      Простой генератор можно собрать на К554СА3 или LM311 Они довольно быстрые.

      • Мне тоже попадались капризные и биполярные 555, и tl494. Так что я тоже голосую за компараторы! 😉

  12. Друзья, эта статья про 561ЛА7 немного обучательная, а по большому счёту — дань моим ностальгическим воспоминаниям о счастливом детстве 🙂
    Использовать данную микруху сегодня уж точно ни к чему, разве что поиграться в целях обучения, посмотреть на славного динозавра КМОП техники.

    Если вам доводилось когда-либо что-либо собирать на 561 серии — поделитесь, пожалуйста, думаю многим будет любопытно и даже познавательно!

  13. В учебно тренировочных целях согласен годится микра. Лет пять назад собирал на ней октан корректор для електронного зажигания автомобиля .Там их используется 2шт.Ничего так ,нормально получилось, 3года работало и в месте с машиной от меня ушло дальше работать.

  14. Здравствуйте. Хочу предложить Вам обмен контекстными ссылками, расположенными внутри статьи( подъем ТИЦ).
    Всего наилучшего.

  15. А я использую данную серию в промэлектронике, и даже бывает ТТЛ использую, вот уж не знал что устарело, а… и почему-то генератор у меня выдает хороший прямоугольник даже при работе на полевой транзистор , в звуковом диапазоне частот…ЧЯДНТ?
    А МК тоже использую, да — но если серьезная аппаратура то не всегда. По критериям «сложность разработки+стоимость+возможность отладки потом» — мк могут быть и позади, ведь сегодня ты за 4000 км отправил устройство на предприятие ,там его поставили. А через пару месяцев там началось что-то с воздействием ЭМИ, климата, выплыла ошибка в ПО, которую не успел заметить, да мало ли. Это всё можно учесть — но это + к стоимости разработки, а в жесткой логике многое автоматически достигается.
    п.с: насчет тока нагрузки, есть ИМС 561/1561 с открытым стоком. И есть новые серии 1564/1554 и т.д.

    • 561 серию, как я понимаю, выпускали заводы по всему Союзу, так что они встречаются очень разные. Как-то ещё очень давно мне понадобился экономичный часовой генератор. Тогда из всей моей разношерстной коллекции нашлась лишь одна ЛА7, которая и не подсвистывала, и кварц раскачивался с ней уверенно.

  16. Всем привет!
    Спасибо за тему! Неожиданно для себя обнаружил, что 561ЛА7 аналог CD4011 (или наоборот), хотя в 90-е сам собирал на них всякие пищалки поворотников для автолюбителей и прекрасно помню, что это за логика и как здорово работает. Недавно писал статью про генератор настраиваемого прямоугольника на логике 4011 (который собственно и собирал руками), теперь ещё дополню статью комментарием относительно аналога К561ЛА7. Очень полезна для меня оказалась информация про паразитное самовозбуждение, сам сталкивался с этим на практике, когда проектировал свой генератор и проводил опыты. Во вложенной картинке схемы генераторов прямоугольного сигнала, которые отличаются возможностями подстройки, будет хорошим дополнением к Вашей статье, Сергей.

    • Михаил, приветствую на MyElectrons! 🙂
      Благодарю за сообразные схемки, уверен, они будут полезны добрым людям.

      Вы уж простите старого зануду, я бы в каждую Вашу схему добавил по резистору, подключенному между входами первого элемента и остальной схемой. Этот резистор ограничит ток через защитные диоды на входах логического элемента и обеспечит более крутые фронты навыходе (R1 на схеме в статье). На временные параметры генерации он практически не повлияет, разве что вблизи предельно высоких для данной микросхемы частот.

      Зашел на сайт http://volt-info.ru/, мне там понравилось 🙂
      Вот статья, которую Михаил упоминал: http://volt-info.ru/generator-pryamougolnyh-impulsov-na-logike-hef4011bp
      Всем читателям MyElectrons рекомендую «погулять» по сайту Михаила!

  17. Сергей, благодарю за оценку моих трудов и за совет, которым скорей всего воспользуюсь на досуге и поэкспериментирую со своим генератором, поскольку во время опытов спалил таки одну микросхему, и подозреваю, что мой генератор унаследовал недостаток своего макетного предшественника и работает на грани! Причина всему — недостаточные знания матчасти, в частности устройства логики КМОП структур и особенностей их работы.

    • Михаил, сначала думал только Вам ответить, но потом решил, что всем ценителям К561ЛА7 не грех заглянуть ей «под капот»: http://en.wikipedia.org/wiki/4000_series
      Правда там схемка CD4001 приведена, но поменять местами полевички можно даже в воображении 😉 А организация входов и выходов одинакова для всей серии.

  18. Две микрушки одна с верху другои на две значит больше питание и по ходу сигнал мощнее

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *