सीएमओएस फ्रीक्वेंसी काउंटर: 3 चरण

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:18

यह एक गाइड है जिसमें पीडीएफ और तस्वीरें शामिल हैं कि कैसे मैंने असतत तर्क से मनोरंजन के लिए अपना खुद का फ़्रीक्वेंसी काउंटर डिज़ाइन किया। मैं पूरी तरह से विस्तार में नहीं जाऊंगा कि मैंने सर्किट सूअर कैसे बनाया या इसे कैसे तार दिया जाए, लेकिन केआईसीएडी में योजनाएं बनाई गई हैं जो कि मुफ्त सॉफ्टवेयर है जो आपको एक पेशेवर ग्रेड पीसीबी पर अपनी परियोजनाएं बनाने की अनुमति देता है। इस जानकारी को एक संदर्भ मार्गदर्शिका के रूप में कॉपी या उपयोग करने के लिए स्वतंत्र महसूस करें। यह एक अच्छा सीखने का अभ्यास है, मैंने इसे एक रोमांचक यात्रा और एक ही समय में पूर्ण सिर दर्द के रूप में पाया लेकिन यह परियोजना एक बुनियादी डिजिटल डिजाइन पाठ्यक्रम में सीखे गए कई कौशल का उपयोग करती है। यह शायद एक माइक्रो नियंत्रक और कुछ बाहरी भाग के साथ किया जा सकता है। लेकिन उस हाहा में क्या मजा है!

चरण 1: असतत CMOS लॉजिक चिप्स का उपयोग करके फ़्रीक्वेंसी काउंटर डिज़ाइन करना

तो एक परिचय के रूप में, मैंने इस सर्किट को डिज़ाइन, वायर्ड और परीक्षण किया। मैंने एनआई मल्टीसिम में अधिकांश काम किया और अधिकांश मॉड्यूल को डिजाइन करने के लिए सिमुलेशन का उपयोग किया। मल्टीसिम में परीक्षण के बाद, मैंने फिर ब्रेड बोर्ड पर टुकड़ों में परीक्षण सर्किट का निर्माण किया, यह सुनिश्चित करना था कि प्रत्येक भाग ठीक से काम कर रहा था, यह एक वास्तविक सिरदर्द था और मुझे पहला पूर्ण संस्करण चलाने में लगभग एक सप्ताह का समय लगा। अगले चरण में मैं बीओएम (सामग्री का बिल) और डिजाइन का एक ब्लॉक आरेख शामिल करूंगा और फिर विस्तार से बताऊंगा कि इसे एक साथ कैसे रखा गया था। मैंने इसे बनाने के लिए किसी भी योजना का उपयोग नहीं किया, मैंने बस चिपसेट के लिए डेटा शीट को पढ़ा और सिमुलेशन चलाया और उचित कार्य के लिए प्रत्येक चिप का परीक्षण किया। इस परियोजना में 4 मुख्य अवधारणाएँ हैं जो सभी अंतिम असेंबली में एक साथ बंधी हुई हैं जिन्हें ब्लॉक आरेखों में उल्लिखित किया जाएगा। मैंने इन ब्लॉकों का उपयोग यह वर्णन करने के लिए किया कि यह सब कैसे व्यवस्थित और डिजाइन किया जाएगा।

1. टाइमिंग मॉड्यूल 37.788 kHz पर दोलन करने वाले xtal (क्रिस्टल) के साथ एक पियर्स ऑसिलेटर सर्किट को CD4060B (14-स्टेज रिपल कैरी बाइनरी काउंटर और फ़्रीक्वेंसी डिवाइडर) में फीड किया जाता है, इसका परिणाम 2Hz सिग्नल में होता है। फिर उस सिग्नल को टॉगल मोड के लिए कॉन्फ़िगर किए गए JK फ्लिप फ्लॉप में भेजा जाता है। यह इसे आधे से घटाकर 1Hz वर्ग तरंग कर देगा। इसके बाद सिग्नल को एक और जेके फ्लिप फ्लॉप पर भेजा जाता है और 0.5 हर्ट्ज (1 सेकंड पर 1 सेकंड बंद) में विभाजित किया जाता है। आने वाली आवृत्ति के एक सेकंड के नमूने को "स्लाइस" करने के लिए हमारी सक्षम घड़ी को सेट करने के लिए यह सटीक समय आधार होगा। यह अनिवार्य रूप से दालों का एक टुकड़ा है जिसे एक सेकंड की अवधि के लिए गिनने की आवश्यकता होती है।
2. सिंक्रोनस दशक काउंटर आने वाली आवृत्ति की गणना कैसे की जाती है, इसके बारे में समझने के लिए उनकी दो मुख्य अवधारणाएं हैं। आने वाले सिग्नल को एक वर्ग तरंग होना चाहिए, और चिप्स के तर्क स्तर के अनुकूल भी होना चाहिए। मैंने अपनी लैब बेंच पर एक फ़ंक्शन जनरेटर का उपयोग किया था, लेकिन एक का निर्माण 555 टाइमर और एक JK या D फ्लिप फ्लॉप के साथ किया जा सकता है जिसे फ़्रीक्वेंसी डिवाइडर के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया है। दूसरी अवधारणा एक सेकंड के अंतराल के लिए और गेट से बाहर निकलने के लिए मापा पल्स को सक्षम करने के लिए 0.5 हर्ट्ज सिग्नल का उपयोग करती है। और जब यह तर्क कम हो जाता है तो इसे अवरुद्ध कर देता है। यह पल्स AND गेट से बाहर निकलता है और समानांतर घड़ी में दशक के काउंटरों में प्रवेश करता है। काउंटर सिंक्रोनस काउंटर के रूप में कार्य करते हैं और सीडी 4029 के लिए डेटा शीट में वर्णित कार्य और कार्यों का उपयोग करते हैं।
3. रीसेट सर्किट को आवृत्ति का नमूना लेने के लिए हर 2 सेकंड में रीसेट करने की आवश्यकता होती है और डिस्प्ले पर कंपाउंडिंग रीडिंग नहीं मिलती है। हम चाहते हैं कि अगला टुकड़ा आने से पहले यह काउंटरों को शून्य पर रीसेट कर दे या यह पिछले मान में जोड़ देगा। जो इतना दिलचस्प नहीं है! हम इसे वापस फीड करने के लिए डी फ्लिप फ्लॉप वायर्ड का उपयोग करके करते हैं और हम 0.5 हर्ट्ज सिग्नल को घड़ी में देखते हैं जो कि दशक के काउंटरों के प्री सेट इनेबल पिन में डाल दिया जाता है। यह सभी काउंटरों को दो सेकंड के लिए शून्य पर सेट करता है और फिर 2 सेकंड के लिए उच्च हो जाता है। सरल लेकिन प्रभावी यह जेके फ्लिप फ्लॉप के साथ भी नहीं किया जा सकता है लेकिन मुझे एक ही काम करने के दो तरीके दिखाना पसंद है। यह सब मनोरंजन और स्वयं सीखने के लिए है इसलिए बेझिझक विचलन करें!
4. एलईडी सेगमेंट सबसे अच्छा हिस्सा अंत के लिए सहेजा गया है! क्लासिक 7 सेगमेंट डिस्प्ले और ड्राइवर चिप्स मैं 7 सेगमेंट डिस्प्ले और ड्राइवर चिप के डेटा शीट के आसपास इसे डिजाइन करने की अत्यधिक अनुशंसा करता हूं। आपको सामान्य कैथोड या एनोड के बीच के अंतर पर पूरा ध्यान देना होगा। आपके द्वारा उपयोग किए जाने वाले एल ई डी के आधार पर मेरे द्वारा उपयोग की जाने वाली चिप को उच्च या निम्न होने की आवश्यकता होगी और अच्छे अभ्यास के रूप में 220 ओम प्रतिरोधों का उपयोग वर्तमान को सीमित करने के लिए किया जाता है, कुछ लचीलापन है डेटा शीट को संदर्भित करना हमेशा सबसे अच्छा होता है, कोई भी वास्तव में ऐसा नहीं होता है स्मार्ट उत्तर सभी डेटा शीट में निहित हैं। जब संदेह हो तो जितना हो सके इसे पढ़ें।

चरण 2: ब्लॉक आरेख

यह अगला भाग ब्लॉक आरेख का एक दृश्य मात्र है। जब आप समस्या को टुकड़ों में काटने के लिए कुछ डिजाइन कर रहे हों तो इसे देखना एक अच्छा विचार है।

चरण 3: टाइम बेस और स्कीमैटिक्स

ओ-स्कोप दिखाता है कि समय आधार की तुलना में आउटपुट कैसा दिखना चाहिए।

यह सर्किट सीडी 4060 वायर्ड अप का उपयोग करता है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है पूर्ण चित्र के लिए पीडीएफ देखें

इस सर्किट में चिप्स का उपयोग होता है

• 3X सीडी4029
• 1X सीडी4081
• 1X सीडी4013
• 1X सीडी4060
• 1X सीडी4027
• 3X सीडी4543
• 21 एक्स 220 ओम प्रतिरोधी
• 3 एक्स 7 सेगमेंट एलईडी डिस्प्ले
• 37.788 किलोहर्ट्ज़ क्रिस्टल
• 330K ओहम रेसिस्टर
• 15 एम ओएचएम प्रतिरोधी
• 18x 10K 8 पिन रेजिटर नेटवर्क (अनुशंसित)
• ब्रेड बोर्ड का उपयोग करने पर बहुत सारे हुकअप तार
• कई ब्रेड बोर्ड

अनुशंसित उपकरण

• बेंच बिजली की आपूर्ति
• ओ-गुंजाइश
• फलन जनक
• मल्टी मीटर
• सरौता

अनुशंसित डिजाइन सॉफ्टवेयर

• KICAD
• निमल्टीसिम