Новый троичный стенд

nabbla1 — 26.11.2025 Возможно, я жутко перемудрил, а может, и наоборот. Уже понял несколько ошибок, учту в дальнейшем. Но в целом, эта штуковина начала работать.



Идея в том, что на "материнской плате" организовано питание (которое на данный момент жутко переусложнено, но так сейчас было проще, чем найти 4 типа МОП транзисторов, точно согласованных по своим порогам), цепи сброса и тактовой частоты, и сидит толпа одинаковых гнёзд, куда вставляются унифицированные модули.

Модули все одного размера, максимум в каждый влезет 3 микросхемы, чего должно хватить для троичного полусумматора (самый крупный агрегат), в каждом два разъёма. Первым он втыкается в "материнку", откуда получает питание и тактовую частоту, а с противоположной стороны - остальные входы и выходы, которые на первых порах буду соединять отдельными проводами. Если всё успешно пойдёт и начну процессор собирать, то есть вариант ещё с другой стороны намутить "соединительную плату", заменяющую собой отдельные провода, но там видно будет.

Под катом принципиальная схема, фото этого странного драндулета, "троичный" электрокораблик и бонусная Марта.


Мне надоело ковыряться с делителями напряжения, решил в кои-то веки напряжения регулировать легко и непринуждённо. И сделал их чуть больше, чем раньше: аж ШЕСТЬ. Основное питание - это U₊ и U_-. Также есть повышенное, плюсовое - для "девушки", повышенное минусовое - для "дипломата", см. Синтез троичной логики: девушка и дипломат. На схеме повышенное плюсовое отмечено символом Дельта, U_Δ, как девушка в платье, а ещё это "стрелочка вверх", расшифровывающая, что делает элемент - "прибавляет единичку" к логическому уровню. Повышенное минусовое напряжение отмечено символом Набла, U_∇, как дипломат в смокинге, это же "стрелочка вниз", поскольку дипломат у нас "вычитает единичку" из логического уровня. Получается, один и тот же треугольник, в зависимости от положения в пространстве обозначает генерала ▷, либо девушку Δ, либо дипломата ∇. В светлом будущем вместо дополнительных напряжений будут ставиться транзисторы повышенной чувствительности.

И ещё я на всякий случай ввёл два пониженных напряжения, U_+D и U_-D, D - от D-триггера. Это из желания всё-таки применить единственный подходящий ГОТОВЫЙ логический элемент, К561ЛН2 (6 инверторов), именно на них делать D-триггер, ведь для триггера со срабатыванием по фронту мне нужно ЧЕТЫРЕ инвертора. Если б я применил К176ЛП1 (набор из 6 транзисторов, из которых я собираю "нестандартные" элементы), пришлось бы поставить два корпуса, и это не считая ключей. А так хватит одного корпуса К561ЛН2. Но увы, у него пороги ниже, поэтому и подозреваю, что придётся его от пониженных напряжений запитать.

Одна из вскрывшихся особенностей данной троичной логики - она не нуждается в разветвлённых цепях сброса. Двоичные триггеры при подаче питания устанавливаются в неизвестное состояние (случайным образом либо в ноль, либо в единицу), и поэтому все "важные" триггеры имеют входы асинхронного сброса, все они объединены между собой и ведут к довольно-таки сложной логике сброса, которая должна "отпустить" их всех одновременно, в правильный относительно clk момент.

Троичные, как я обнаружил, все при корректной подаче питания устанавливаются в нулевое (центральное) состояние. Чтобы схему сбросить - достаточно снять с неё питание и подать повторно. Я хочу с завидной регулярностью сбрасывать троичные цепи, чтобы наблюдать их работу с трёх осциллографов!

Один осциллограф цифровой, двухканальный. Другие два аналоговые. Поэтому план такой: nReset приводим на входы синхронизации всех трёх, выставляем запуск от внешнего сигнала и одинаковые параметры развёртки. И заставляем схему сбрасываться, как минимум, 50-100 раз в секунду, чтобы на аналоговых осциллографах получить чёткую картинку.

Для этого, ВНЕЗАПНО, надо, чтобы все каналы питания по команде можно было резко отрубить, т.е не просто переставать снабжать током, а, может быть, целенаправленно притянуть их к нулю. И в этот момент питание от LM317 и иже с ними становится затруднённым, т.к специального входа для их "отключения" не предусмотрено, как и "экстренного разряда" выхода.

Решил, не мудрствуя лукаво, поставить операционники, а если всё-таки "дела пойдут в гору", начну довольно большие схемы собирать и перестанет хватать мощности - добавлю эмиттерных повторителей.

В общем, вот отдельно схема питания:



В данный момент, как ни странно, работает оно от адаптера из-под программируемого калькулятора:



Только его родной выпрямитель я вытащил, т.к мне нужно двуполярное питание, его получаю схемой удвоителя.



Как перестанет ему силёнок хватать - поставлю чего-нибудь помощнее. Например, трансформатор от трёхпрограммной радиоточки, там аж отвод от центра имеется. В общем, двуполярное нестабилизированное, не более ±10 В, уж как-нибудь найду.

Далее идёт источник опорного напряжения, причём он получает питание с мощного выхода nReset (как-никак "таймер" КР1006ВИ1, это который NE555, у него выход до 200 мА кажись), поэтому nReset уходящий в ноль должен нам все уставки напряжений утянуть в ноль. Сейчас, правда, я этот КР1006 неправильно запитал, от полного размаха, поэтому при сбросе Uref вообще уползает в -0,6 вольта. Может, это даже лучше, но если что, исправляется легко.

Далее, опорное напряжение мы инвертируем с помощью операционника. Его буквально в этом месяце выпаял из убитого трёхпрограммного приёмника. Как-то так:



Ну и 6 подстроечников, поиграться как только захочется. Собирался было эти операционники применить, в каждом корпусе - по 2 ОУ, уже встроенная частотная коррекция, просто соедини выход с инверсным входом - и готово.



Но меня упрекнули в святотатстве, эти JRC ой как любят во всякой звуковой технике, а тут куда более тупая задача, неужели чего-нибудь попроще не найдётся??

Откопал свою заначку. Мало какие из них я покупал, что-то мне отдавали, что-то выпаивал.



Смещение меня здесь не особо напрягает, только бы оно не плавало слишком сильно с течением времени. Всякое там ослабление синфазных сигналов, пульсаций питания, нелинейные искажения, коэффициент усиления - НУ ПОФИГ. Хотелось "сбагрить" наиболее неудобные для работы операционники, которым нужны цепи частотной коррекции, и где в большом корпусе всего один элемент.

Правда, не сразу я наткнулся на эти залежи, поэтому после одного выпаянного 553УД2 в ход пошли 574УД1, их у меня штук 15. Есть 544УД1 и 574УД1, выбрал вторые, т.к они более "шустрые", а значит есть шанс, что и выход более мощный.

Почему-то мне когда-то казалось, что там встроенная коррекция, ан нет, самовозбудился тут же:



Ну ладно, сделал по схеме, заработало, кто бы мог подумать.

Вот такие ещё лежат:



но не захотелось пока такие ставить, и не нашёл сходу в паспорте, сможет ли эта штука вообще работать от плюс-минус 6 вольт, а не от плюс-минус 12,6, как просят. А если заработает, то сможет ли выдать хотя бы 2,5 вольта со сколько-нибудь заметным током.




Потом уже привёз весь зоопарк. 553УД2 осталась В ОДНОМ ЭКЗЕМПЛЯРЕ - неудобно - пустим в ход! А вот что пустить дальше - задумался. Всё поглядывал на 140УД1Б, но испугался, не выдаст на выходе сколько надо, особенно, если нестабилизированное ещё просядет под нагрузкой. Решил 140УД1101 применить, как очень неудобную: корпус DIP14, но канал всего один, большинство ног вообще висят в воздухе. Согласно описанию, он имеет встроенную частотную коррекцию. Поэтому попытался спаять повторитель наиболее простым образом, "без ничего". Немедленно самовозбудился, аж на 40 МГц! Потыкал осциллографом ноги питания, там тоже вовсю пульсирует. Решил, вся проблема именно в длинных подводах питания, и поставил керамический 47 нФ у самых ног. Совсем при нуле вольт на выходе самовозбуд ушёл, но когда напряжение повёл в "минус" - снова появился, пусть и не настолько злой, как первый раз:



Вот и гигасэмпл в секунду пригодился!

Так что и здесь пришлось типовую схему спаять, с конденсатором в обратной связи, вот после этого самовозбуд полностью устранился.



Но ставить ещё два таких мне расхотелось - "такая корова нужна самому!". И вообще порядком уже задолбался, поэтому поставил напоследок К140УД20 - два ОУ в одном корпусе DIP14.

Прям винтаж!



Три магнитофона! Три осциллографа! Катушки припоя, три.



Странная штука приключилась: я много лет назад купил в магазине Кварц (шоссе Энтузиастов) припой Asahi с канифолькой внутри, проволочка 0,8 мм. Горя не знал, прям в кайф было паять подобные штуки - можно и не зачищать и не лудить ничего, стоит чуть жалом прогреть и тыкнуть туда проволочкой - само всё залуживается и даёт ровную капельку. Но изрядно поредевшую катушку задарил, а себе купил как будто бы такую же. Но сразу почувствовал - она ТОЛЩЕ. И штангенциркуль подтвердил, 0,9 мм, хотя написано 0,8:



И вот как-то это чувствуется - я начал всё заливать припоем, слишком много его туда наносить, потом целая эпопея отсосом припоя снять лишнее. Хотя может оплёточкой удобнее было бы, надо будет попробовать.

Но решил всё-таки проблему устранить в корне - и докупил ещё 0,5 мм. А коллега на работе отдал совсем мелкий, 0,3. Но прелести настолько тонкой катушки я пока не понял.

И, чтоб два раза не ходить, решил ещё себя побаловать, купил кримпер для BLS, BLD и иже с ними:



А то до сих пор я эти разъёмы ПАЯЛ. Ну кстати очень надёжно, просто муторно. Сама пайка нормально, но лепестки так загнуть вручную, чтобы потом пин вошёл в пластиковый корпус - это умудриться надо, у меня обычно через раз застревает и надо подгибать ещё.

ДА НЕУЖТО ПОЛУЧИЛОСЬ?



С питанием, кажись ГОТОВО.



Гнёзда слева пока "висят в воздухе", т.к тупо неизолированным проводом их соединить не выйдет, там посреди расположена схема питания, надо аккуратно проводом МГТФ их соединять. Потом, когда схемы совсем разрастутся - глядишь присоединю. А пока проще пустить второй ряд.



Здесь пусто, поэтому халява сэр.



Напряжения все регулируются как положено, и сидят на правильных местах, самовозбуды пока отсутствуют. Хотя есть у меня смутное подозрение, что обилие керамики в каждом модуле может сбить ОУ с толку, и они начнут шалить, хотя ток ещё и близко не достигнет предельного.



Далее нужна схема сброса. Вот принципиальная схема и сброса, и тактовой частоты:



Идея примерно такая. Сидит два штыря, куда втыкается какой-нибудь резистор. Если его не втыкать, периодического сброса попросту не будет, для сброса надо будет нажать кнопку. А меняя номинал резистора, можно отрегулировать период между сбросами. Длительность самого сбрасывающего импульса остаётся неизменной.

Вот так оно выглядит при внешнем резисторе 1 кОм:



При 10 кОм:



И 100 кОм:



Резистор 4,7 МОм на плате установлен, чтобы при отключённом периодическом сбросе (когда внешний резистор вытащили) потенциал входов таймера не мог "самопроизвольно" подняться до 2/3 питания, что вызвало бы самопроизвольный сброс.

Как-то так:



Похожая логика с тактовой частотой: можно вытащить "внешний резистор", тогда clk=0, а нажатием на вторую кнопку можно будет "вручную" пустить ОДИН ТАКТ, такой уж дебаг. Ну а внешним резистором можно задать тактовую частоту, подобрать "предельно допустимую", либо сделать сильно ниже, ради красивых картинок, где цифровой сигнал и правда похож на цифровой, как их рисуют в школьных учебниках информатики.

Ну чего-то не очень, честно говоря. Хотя работать должно.



Пока смотрел, обнаружил, что все мои выходные напряжения начали пульсировать. Это из-за того, что от такого обилия корпусов (до цифровых модулей дело даже не дошло!) нестабилизированные уже просели, а опорник я подгрузил тремя подстроечниками, в результате чего ему тока не хватает, TL431 (К142ЕН19) предпочитает жрать 1 мА по своему "катоду". Это лечилось легко, у меня там стоял резистор 2,2 кОм, сменил его на 330 Ом, немножко "на вырост" - пульсации все ушли.

Но в целом я прям удивился, как много оно уже жрёт, решил впаять резистор 2 Ом с выхода трансформатора и измерить ток:



Прям дохрена. Ну кстати NE555 / 556 довольно-таки прожорливые. Но ничего, пока приемлемо.

Пора браться за модули:



Вообще, я хотел первым же делом собрать D-триггер на основе инверторов К561ЛН2 и ключей К561КТ3. Но подумалось: ему сразу надо девушку на 1 корпусе К176ЛП1, чтобы вместе получился 1-тритный счётчик, т.е сразу же увидеть, как работает "непрозрачный триггер", у которого вход соединён с выходом через комбинаторный элемент. Потом решил пойти более мелкими шажками - и для начала повторить опыты с инверторами и NAND на К176ЛП1. И второй хотел сделать NOR + инвертор на ещё одной К176ЛП1.

Собственно, расстояние между слотами выбиралось исходя из высоты этих флажковых конденсаторов:



Спаял первый модуль, состоящий из NAND и инвертора, у каждого входы и выходы отдельно, но можно их соединить между собой, получится просто AND.



Инвертор работает, но вообще-то КРИВО. Похоже, мне "повезло" ранее, что несколько микросхем К176ЛП1 выдавали практически идентичные результаты. А эта, что ль, из другой партии, пороги другие.

Это сейчас синхронизация по спаду. А вот по фронту:



И режим XY:



А вот NAND у меня очень странно глючил. Несколько часов с ним ковырялся, ну не работает и всё тут, как-то очень всё нестабильно. От того, как я там пассы руками делаю - кривые на осциллографе куда-то уплывают.

Отчаялся и решил второй такой же модуль спаять. Допаял, включил - у него даже инвертор делает что-то совершенно странное! Каким-то непостижимым образом он стал не инвертором, а повторителем (буфером), это как вообще???

В конце концов оказалось, что один из свежеобжатых проводов, которым я всё это соединял, не имел контакта. Хитрая изоляция, которую эти лепестки проткнуть не смогли, хотя по виду и не скажешь. А поскольку это КМОП, с входным сопротивлением в гигаомы и довольно маленькой ёмкостью, даже такой необжатый провод ЧТО-ТО ПЕРЕДАЁТ, но да, очень нестабильно. Плюнул, спаял, как раньше - и проблемы ушли.

Так что у меня сейчас два работающих модуля NAND + NOT. Правда, они и между собой оказались разными!



Ну, не зря подстроечников поставил. В итоге придётся всё-таки не по "одной случайной выборке" все напряжения выставить, а по среднему, чтобы разброс порогов не мешал работать.

И сразу обнаруженный недостаток этих двух модулей: надо было поставить несколько дублирующих штырьков под входы и выходы, чтобы можно было легко "размножить" один и тот же сигнал на несколько направлений. Например, на два входа подать одну и ту же "синусоиду", чтобы сравнить элементы между собой. Ну, это легко поправимо.

Обещанный кораблик:






И Марта:

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив