Генератор-счетчик-делитель на микросхеме 4060 (16.09.2016).

" title="Написать письмо">Написать письмо

Статьи по разделам

Статьи по дате (многие всегда актуальны)

Испытано на себе

Творчество

Прочие разделы

Вечно актуальные статьи

Статистика

Пользователи : 1
Статьи : 1951
Просмотры материалов : 7076760

Генератор-счетчик-делитель на микросхеме 4060 (16.09.2016).

2016 - Сентябрь

16.09.2016 20:27

Save & Share

← Омеднение металлических поверхностей методом электролиза (12.09.2016).		Медный купорос как детектор и растворитель металлов (22.09.2016). →

Не зря через дефисы названия написаны. Одна микросхема выполняет несколько функций одновременно. Данное преимущество позволяет еще более упростить задачу использования генераторов (маломощных таймеров) и делителей частоты при разработке приборов. При этом цена микросхемы 7 рублей, и выпускается она в удобном корпусе DIP16.

Предисловие с примером. Микросхема КР155ИЕ2. Истрепала столько нервов и сожрала столько времени, что с удовольствием выкинул оставшиеся 3 штуки без малейшего сожаления. Проблема даташитов к микросхемам как отечественного, так и импортного производства: недостаток информации, случайная ее неочевидность или несоответствие реальности. Казалось бы, обычный двоичный счетчик. Но не везде указано:
- считает только до 10 при 4 двоичных разрядах;
- потребление 100мА нужно выделить жирным, красным и курсивом. А также потребление по входу C2 0.16мА;
- чтобы заставить его считать - нужно соединить ноги 1 и 12, 3 и 7, с выводом последних на массу;
- при подаче питания на выходе сигнал произвольный: может быть и 0, и 1, и длительность первого импульса абсолютно разная;
- быстро убивается при перегрузке выходного канала.

Теперь к микросхеме 4060, а именно HCF4060BE(Y). Вкусная штучка, поэтому была изучена; некоторые вещи получены эмпирически или были разработаны:
- чтобы включить ее без произвольных срабатываний требуется маленький танец с бубном, указанном на схеме.

При старте микросхемы требуется подать положительное питание на Reset, а затем Reset соединить с массой. В момент старта конденсатор разряжен, идеальный проводник; ток течет в Reset и массу через резистор. Как только конденсатор зарядился, ток течет из Reset в массу через резистор. Оба выхода Ф0 подключать к массе необязательно, проблем замечено не было (режим делителя). В режиме генератора эти ножки вообще заняты. Номинал конденсатора может варьироваться, если не сработало - просто увеличить емкость;
- несмотря на заявленные 14 разрядов в делителе, микросхема дает всего 10: тупо не хватает ног. Поэтому разработчики решили сразу делить с 16;
- номиналы деления зашифрованы в индексах букв Qx: цифра соответствует делению 2^x. Не во всех счетчиках такая удобная нумерация;
- в режиме генератора предусматривается обвес из 3 элементов. 2 из них участвуют в создании частоты, третий используется для защиты входа логического элемента от обратных выбросов из конденсатора во время генерации.

Недостатки 4060 перед 555:
- сложный и неочевидный механизм подключения без этой статьи;
- выходной ток 2.4мА против 200-225мА. Но можно-таки подключить светодиод для индикации с током 1мА (через 5кОм). Оставшиеся 1.4мА хватит лишь на одну микросхему TTL.

Преимущества 4060 перед 555:
- генератор, счетчик и делитель в одном флаконе;
- меньшее количество обвеса: 3 элемента против 5-7;
- цена в 1.5 раза дешевле;
- тоже может быть прецизионным (это свойство зависит только от качества обвеса);
- предельная частота 4500кГц против 500кГц.

Недостатки 4060 перед двоичными счетчиками: делит только с 16.

(добавлено 19.09.2016) Опять поверил диванным электроникам и не проверил все до конца. Если R_s > R_t в 10 раз - генератор работает четко, если изменять это соотношение в 1.5-2 раза (примерно) в каждую сторону - генератор еще работает. Но при превышении данного коэффициента генерация сигнала прекращается. То есть, если нужно ощутимо менять частоту генерации - нужно крутить 2 потенциометра подряд, сохраняя 10-кратное различие. Значит, нужно использовать 2 потенциометра одного и того же производителя и в одном корпусе - и крутить каждый из них на фиксированное количество оборотов. Проблема была в конденсаторе в итоге: с большими номиналами лучше не играться.

Еще одно преимущество 4060 над 555: четкая формула для частоты, не нужно ничего рассчитывать эмпирически (при подборе точных компонентов). Подбор номиналов выдает необходимую частоту с точностью до целых, если компоненты сами по себе точны.

(добавлено 21.09.2016) HCF4060BE и HCF4060BEY - это не просто аналоги, а точные копии.

(добавлено 31.10.2016) Именно четкая, стабильная работа генератора получена сегодня только при R_s=5.1МОм, R_t=2.7МОм, C_t = 0.1мкФ. С_t - электролитический, с высоким ESR - ответ на вопрос "какой конденсатор использовать": любой, малой емкости. Именно большие величины R имеют значение, из этого выбирается конденсатор малой емкости. R_s = 10 * R_t по даташиту - вообще никакой роли не играет; больше в 2 раза - и нормально. Формула расчета частоты в даташите соответствует реальности.
Остается теперь поиграться со всеми этими величинами. Результаты получены на CD4060BE.

Буду изучать дальше, эта микросхема будет тестироваться по всем параметрам. Микросхему 4060 штампуют аж 8 производителей - уж очень вкусная.

(добавлено 12.12.2016) Спустя столько времени удалось вывести четкие и стабильные номиналы для микросхемы HCF4060BE. Сложно сказать, почему они отличаются так сильно от CD4060BE. Чтобы микросхема стартовала исправно и с корректным сбросом, необходимо использовать R₁=10-11кОм и C₁=100нФ-100мкФ (следующий 820мкФ уже не сработал). Успешный тест C_t остановился на 47мкФ: спутанная полярность убила микросхему (везучий техник, взрыва не произошло) - потом подкорректирую. Требований к конденсаторам нет: можно и электролитический обычный. Эти данные дают возможность использовать резисторы не огромных номиналов, что порождает больший выбор потенциометров. Выражение R_s = 10 * R_t не имеет подтверждения: при R_s = 100кОм лампочка перестает мигать только при R_t = 13Ом.

(добавлено 13.12.2016) Использование конденсаторов с огромным запасом по напряжению равносильно использованию конденсатора меньшей емкости. Если с 47мкФ/6.3В микросхема работала с периодом 30с, то с 47мкФ/400В - 23с.

Чем больше емкость C_t, тем при большем R_t микросхема откажется работать. Для примера: при 100мкФ R_t должно быть не менее 9.4кОм. R_s выбирать в районе мегаома, можно попробовать и выше.

(добавлено 14.12.2016) Еле-еле удалось запустить с C_t=1000мкФ/6.3В: только при R_t>=20кОм. Предыдущее значение, C_t=820мкФ/6.3В при 5В, стоит считать максимально допустимым из стабильных (запускается при R_t>=14кОм).

(добавлено 16.02.2017) Подкорректировал информацию по статье в целом. Микросхема успешно тянет, например, CD4067. Из генераторов теперь предпочитаю только ее. Проблему малого выходного тока успешно можно корректировать, например, транзисторами с высоким h_FE.

(добавлено 04.05.2017) Нельзя разрывать цепь элементов генератора. Кнопку "пауза" нужно реализовывать подключением в цепь высокоомного сопротивления для уменьшения частоты до часов/дней. В случае разрыва произошло нечто, что активировало все микросхемы после 4060, как будто по всем ногам 4060 сразу пошел нулевой или единичный сигнал. Данная проблема может быть и не проблемой 4060, т.к. стоит в достаточно сложной схеме; но перепроверять это уже нет желания.

(добавлено 14.03.2018) О дополнении от 31.10.2016: действительно, микросхема CD4060BE оказалась наполовину бракованная. Удобность 4060 дошла до того, что на ее основе разработан тестер жгутов, а также создается печатная плата "генератор 4060 в миниатюре" размером ~30x30мм.

(добавлено 22.02.2019) Плата создана, но... готовится ее модернизированный вариант. В нем будет все: начиная от диапазона питания именно практического (а не заявленного), кончая лишними отверстиями Gnd и послесловием о качестве CD4060BE.

(добавлено 05.09.2019) Заметки по плате.

Теги:

Обновлено ( 29.01.2024 17:59 )

Статьи по разделам

Статьи по дате (многие всегда актуальны)

Испытано на себе

Творчество

Прочие разделы

Вечно актуальные статьи

Статистика

Последние теги

Самые популярные теги

Самые читаемые теги

Случайные теги

Последние новости