Генератор на микросхеме.

Попробуем собрать "мигалку" на микросхеме, и превратим ее в "пищалку". Самым  главным элементом нашей схемы будет выступать микросхема. Не просто какая нибудь, а логическая.

Для нашей задачи подойдет почти любая логическая микросхема. Ограничивающий фактор- это то что есть в магазине радиодеталей на данный момент.  Начнем с мигалки. Я приведу несколько вариантов мигалки на разных микросхемах. А если захочется что то собрать-составляешь списочек, пишешь все микросхемы в список, по приезду в магазин-разбираемся что у них есть. Если все есть-выбираешь самую оптимальную, а если совсем все плохо-покупаешь то что есть.

Микроcхема 7400.

Стоит отметить что обычно у этой микросхемы есть индексы, которые что то обозначают. Для данной задачи эти индексы не важны. Например можно найти SN7400,SN74LS00,74HC00 и т.п. Часто пишут рядом совецкий аналог(в данном случае К155ЛА3). Паяным совецким раритетом пользоваться не рекомендую. Про маркировку можно почитать в справочниках.

Данная микросхема представляет собой 4 элемента 2И-НЕ. Для начала рекомендую ознакомится с даташитом. В нем расписано назначение выводов.

Приступаем к сборке генератора. Кроме микросхемы, нам понадобится  пара резисторов,светодиод и конденсатор.

Включаем и видим мигание светодиода с частотой около 1гц.

В качестве печатной платы-я использовал картон и куски провода. Рекомендую использовать тонкий(0,3) МГТФ, он дешевый и выкинуть не жалко.  Наверняка ты знаешь что у нас осталось еще два бездействующих элемента в микросхеме. Смотрим в даташит.

Давай соберем на оставшихся элементах еще один генератор.

Теперь у нас получилась мигалка на двух светодиодах.

Номиналами резисторов R1,С1 и R3,C2 определяется частота соответствующего генератора. А зачем нужны элементы R2,R4 ? Смотрим опять в даташит, находим предельно допустимые параметры для микросхемы:

Выходной ток каждого элемента максимум 25мА. R2,R4 ограничивают этот ток на безопасном уровне. 

 Мигалку мы собрали. А как теперь извлечь из этой схемы звук? Нужно во первых повысить частоту на выходе генератора,что бы было слышно нам. А во вторых преобразовать электрический сигнал в звук. В качестве такого преобразователя можно взять динамик.

Обрати внимание на резистор R4. От него зависит громкость звука. Выбирается он исходя из сопротивления обмотки динамика. В качестве динамика у меня выступает "бузер" , найти его можно в китайских стрелочных часах.От динамика качество звука будет выше. Мой бузер имеет сопротивление 45 Ом. R4 расчитывается  так, что бы ток в цепи не превысил максимальное значение для элемента. Напряжение питания делим на сумму сопротивления динамика и R4, получаем ток.

Наша поделка начала издавать звук!  В качестве основного элемента, мною использована микросхема SN74AC00. Если отсоединить 10вывод микросхемы от 9, и подать на него сигнал с верхнего генератора-получится что то похожее на сирену.

Микросхема 7404.

Попробуем собрать еще одни генератор на уже на другой микросхеме. У меня эта микросхема зовется SN74HC04. Из-за индекса HC-она может быть дороже,так как работает на более высоких частотах. В данном случае нам это не важно. Даташит тут.

Микросхема представляет из себя шесть элементов НЕ. Советский аналог у нее был К155ЛН1. Судя по всему на ней можно собрать 3 генератора сигналов! Но я не уверен давай сравнивать.

Смотрим в документацию на 74HC00, находим так называемую "таблицу истинности". Т.е. то как ведет себя элемент при подачи на вход логических сигналов.

Что это значит? Ну во первых под низким уровнем обычно подразумевают подключение входа микросхемы на минус, т.е. относительно минуса на входе нуль вольт. Поэтому низкий уровень "LOW" или "0". Под высоким подразумевается подключение через резистор 1к в +5в. Т.е. 5В относительно минуса. "HIGH" или "1".  Но вернемся к тому что мы хотели-понять можно ли собрать 3 генератора на 74HC04. Для этого нужно разобраться с функционалом элементов, если он похож значит годится.

И так, смотрим в таблицу истинности 7400 и видим. Если на каком либо из входов "0" то на выходе "1". Если на обоих высокий "1" то на выходе 0. А теперь смотрим в табличку для 7404.

Да, но у этой микросхемы только один вход у каждого элемента? Ну и что, зачем нам еще один. Если посмотреть на схему с 7400 то оба входа всегда соединены вместе.  Согласно табличке мы видим, логический элемент этой микросхемы ведет себя аналогично 7400 у которой два входа соединены вместе. Подали на вход 0 на выходе 1,и наоборот. Логично предположить что все таки получится собрать 3 генератора из этой микросхемы. Попробуем собрать один.Схема аналогична что для 74LS00.

Пищит, значит мои догадки верны. Конденсатор C2 добавлен для фильтрации помех по питанию.  Осталось еще 4 свободных элемента. На них можно что нибудь собрать, например две мигалки для светодиодов.

 Если вы собрали конструкцию с бузером и светодиодом,то наверняка обратили внимание на изменение тональности при зажигании светодиода. Хотя так не планировалось. Или у вас все ок? Это связано с "просадкой" напряжения питания микросхемы.Виной тому тонкий провод в моем куске USB кабеля. Частота генератора "плывет" из-за снижения напряжения питания. Это можно использовать для создания звукового эффекта.

 Какая польза от этой пищалки? Можно собрать "пианино" на 7 нот. Собрать 7 генераторов на частоты соответствующие нотам, выходы вывести на контактные площадки. От бузера выводим щуп. Тыкание щупа к контактной площадке приводит к извлечению нот. Если расширить фантазию можно прилепить к этой поделки клавиатуру, либо вооружится кнопками и бруском дерева и соорудить самую настоящую раритетную шарманку.Это на случай если совсем скучно и делать не чего. 

 А что делать если в магазине совсем все плохо, и нет ни той ни той микросхемы?  Нужно открыть каталог того что они продают, выбрать серию 74xx и поглядеть что там есть подходящее.

Судя по логической диаграмме(таблице истинности) нам подойдет 74xx02(74HC02,74LS02 и т.п.). 7403(КхххЛА9) тоже что и 7400,только выходы с открытым "коллектором" и  нагрузку нужно подключать к плюсу. 74хх05 тоже самое что и 7404,только с открытым коллектором. Можно использовать отечественные микросхемы серий 155,555,К1564,К и других с TTL логикой. Желательно почитать в справочнике чем они отличаются. Самое важное для нас отличие это потребляемый ток в режиме бездействия.  Старая серия К155, разработанная наверно где то в 1970х годах , кушает очень много. Да и хочется ли тебе использовать то что является музейным экспонатом? 

В данном случае мы использовали микросхемы так называемой TTL логики, есть еще и КМОП -это совецкие серии К176 ,К561,зарубежная 40хх. На досуге почитай чем они отличаются друг от друга. Правда стоит сказать что современные логические микросхемы , например 74HC00, совсем не ТТЛ, а  КМОП. Т.е. выполнены на полевых тразисторах, но имеют такие же параметры что и ТТЛ серия, вследствии этого потребляют мало тока, и могут быть заменой для их дедушек.