Доброго времени суток и с наступающим Новым Годом, мои дорогие читатели и подписчики! Кто-то уже неделю провожает Старый Год , кто-то выбирает магазины для подарков, кто-то с нетерпением ждёт лета и прихода Деда Жары со своей внучкой Подгорелочкой :) Кто-то скучает от одиночества, кому-то просто будни уже надоели - душа хочет праздника. А у меня подошла вторая часть "Марлезонского балета" с калькулятором!
Итак, начинаю исправлять ошибки, допущенные в части первой...
Схемы.
Перво-наперво я нарисовал подробные схемы логических элементов на биполярных транзисторах. Основная схема представлена на NPN, так как PNP это инвертирование на входе. При нуле на базе транзистор открыт, при единице - закрыт. Как я это смог забыть - ума не приложу :) Помимо этого ещё набросал таблицы истинности прямо в схему. Так куда легче: что распаивать, что работать при проверке.
Элемент И-НЕ с аналогом 2НЕ-ИЛИ. По законам шотландского математика Огастеса де Моргана, отрицание конъюнкции есть дизъюнкция отрицаний. Наглядный пример:
А также обратный закон - отрицание дизъюнкции есть конъюнкция отрицаний:
На этом де Морган закончен, но аналоги продолжаются: дизъюнкция есть отрицание конъюнкции отрицаний. :)
Друзья, кто силён в Булевой алгебре, подскажите, есть ли для данных схем какая формулировка? Схему, представленную ниже, я сформулировал так, как подсказывает логика: конъюнкция есть отрицание дизъюнкции отрицаний :)
С элементами разобрался, теперь можно перейти к блок-схемам: без них тоже никуда. Полусумматор - ключевой блок всего устройства:
Из рисунка видно, что полусумматор из себя представляет элемент Исключающее ИЛИ, к которому просто добавлен ещё один выход, с которого снимается бит переноса. В зависимости от того, какая схема полусумматора будет выбрана, ту и надо использовать в процессе создания полного сумматора. Нельзя будет построить полный сумматор на разных схемах полуссуматоров без добавления лишних, не нужных инверсий, из-за разницы таблиц истинности именно выхода бита переноса.
Варианты схем полного сумматора:
Варианты элемента Исключающее ИЛИ можно использовать любые:
Блок-схема сборки сумматора на 4 бита:
Вот тут уже можно объединять любые однобитные сумматоры, собранные по разным схемам, так-как выход переноса полного сумматора уже одинаков для всех схем.
Я посчитал количество использованных и оставшихся транзисторов у меня, нарисовал себе такую схему, на которую и буду равняться:
Номиналы сопротивлений приблизительно-условные, для наглядности. Сопротивления , ограничители тока светодиодов, тоже. Нужен подбор под конкретный транзистор или светодиоды.
Как видно из приведённых схем, дополнительный инвертор (в первой части статьи инвертор, выполненный на одном транзисторе, в полусумматоре) не нужен, на выходе бита переноса полного сумматора просто нужна замена элемента ИЛИ, на И-НЕ. В одном сумматоре лишних целых два транзистора. Стало быть, 8 транзисторов можно удалять из схемы, обойтись без них. Итоговое количество транзисторов снизилось до 80-ти!
Колхоз - дело добровольное.
В соплях термоклея заниматься переделкой схемы - занятие ещё то, как я писал в первой части. :) Но было принято решение новую доску не вырезать, а продолжить доводить всё на этой. Два верхних ряда были перепаяны, третий ряд решил оставить без переделок вообще, просто откусил все ножки у транзисторов. В нём и так было 3 транзистора с отвалившимися ногами в процессе первой попытки исправить ситуацию. Новая схема это позволяет, ведь теперь на изделие надо 80 транзисторов, а не 88 по первоначальной схеме. Тем паче после потрошения ещё одного телевизора у меня теперь этих транзисторов, как у дурака фантиков :)
Косяки все исправлены, продолжаю распайку:
Ещё пару рядов транзисторов усадил на термоклей , но сверху не заливал. Но потом решил отказаться от этой идеи. Термопистолетом клея расходуется много, сопли вылезают наружу , а также прилипают к бумаге внизу, оставляя большие пятаки на внешней стороне доски. Снабдил паяльник старым жалом, и работу с термоклеем буду дальше проводить им.
Распаял наконец-то все транзисторы. Проверяю схему:
В процессе проверки один транзистор превратился в диод :) Заменив его на другой, столкнулся с явлением, которое доселе мне ни видеть, ни читать про такое не доводилось. Его сосед, транзистор NPN, почему-то открываться при положительном потенциале на базе не хотел, а наоборот, открывался при отрицательном, как транзистор PNP. Выпаяв его и вставив в мультитестер, я убедился, что он оказался исправен! Тестер определяет его как исправный транзистор структуры NPN. Ковырял схему часа два, так причину и не нашёл, всё исправно. Поставил другой - всё работает так, как надо. Тогда решил на этом транзисторе собрать отдельно эмиттерный повторитель, при проверке он открывается как PNP. Для меня это осталось загадкой, отложил его в отдельную коробчонку до лучших времён :)
Ну , а вот теперь можно смело всё заливать термоклеем. Вооружившись снова термопистолетом, обильно заливаю всё соплями сверху:
Перехожу к лицевой стороне. Излишки предыдущих соплей с приклеенной к ним бумагой счищаю паяльником, а пустоты ещё не проклеенных транзисторов заполняю клеем. Лицевая сторона с включённой инверсией нулей числа B:
Пока не вклеены кнопки, надо привести лицевую сторону в порядок. Иду в сарай и шлифую досочку. Отчищаю от торчащих остатков термоклея:
А вот и результат:
На картинке изображён результат математической операции 0-7. Видны некоторые косяки , ямочки от недостаточного количества клея. Но это не критично, исправлю вконце, когда буду делать финишную отделку или, может быть, оставлю прямо так. Главное, основная схема моего 4-хбитного калькулятора собрана, проверена и подготовлена к дальней интеграции с системой ввода и переключения режимов. Но об этом в следующей части.
Ещё раз всех с наступающим! Продолжение следует...