El reloj de la serie 74 obtiene el corazón MEMS

[Erik van Zijst] tiene una larga carrera como programador, pero no entendía lo que sucede a nivel básico. Después de construir una serie de puertas lógicas desde transistores a la electrónica de detección, comenzó a construir un reloj funcional utilizando lógica de la serie 74. Naturalmente, fue toda una aventura.

El proyecto comienza como muchos en la pizarra. Se obtuvieron los contadores BCD necesarios y las pantallas de 7 segmentos, y todo se conectó con una cabalgata de coloridos cables de conexión. Se presionó un cristal de 32.768 KHz para generar la señal del reloj, dividido para obtener una salida de 1Hz para alimentar los segundos contadores que luego alimentarían todo el reloj. [Erik] luego tuvo que aprender algunas habilidades electrónicas más prácticas, para lidiar con los botones de rechazo para la configuración de tiempo.

Con el reloj ahora funcionando [Erik] decidió ir más allá, con el objetivo de construir algo más duradero y utilizable. El 555 creó un control automático de brillo para operar un atenuador PWM sin procesar para los LED. Además, se diseñó una PCB para reemplazar la configuración de la placa temporal. Esto causó problemas con el oscilador. [Erik] No pude averiguarlo del todo. En lugar de continuar de la misma manera, cambió la evaluación, reemplazando el cristal de cuarzo con un oscilador MEMS moderno que resolvió el problema.

Un gran vistazo a cómo construir un reloj funcional a partir de la lógica pura, y eso nos ayuda a recordar cuán complejo puede ser incluso un dispositivo aparentemente simple. También hemos visto otras compilaciones de cero antes, como este reloj de transistores 777 o este atractivo diseño de pila. Video después del descanso.

  • MvK dice:

    Gran proyecto. Erik debe conectar las entradas no utilizadas de los chips 74HCT / 74HC a tierra o Vcc. Sin él, emitirá ruido de RF en todo el espectro. (No hay tal necesidad de 74LS).

    • Martín dice:

      Veo el ruido de RF como uno de los problemas menores con las entradas flotantes. El consumo de corriente esperado excesivo y los fallos de funcionamiento intermitentes suelen ser el resultado de este error.

      • MvK dice:

        En realidad, pero esos no afectan a otros sistemas 🙂

        • Erik van Zijst dice:

          > Erik debe conectar las entradas no utilizadas de los chips 74HCT / 74HC a tierra o Vcc.

          Sí, las entradas no utilizadas del 74HC74 están conectadas a tierra debido a esto (al igual que las entradas no utilizadas en otras partes de la placa).

        • erikvanzijst dice:

          Sí, las entradas no utilizadas del 74HC74 y todos los demás elementos están vinculados al plano de tierra por lo tanto. Nada flota (¿a menos que me haya perdido algo?).

  • Aves acuáticas dice:

    En algún lugar del mundo, un operador de radioaficionado está derramando una lágrima.

  • ESTOLA dice:

    El diagrama de referencia de cristal que tiene es para un cristal de rango de MHz, no un cristal en el rango de kHz.

    Los valores de 10M ohmios y 22pF son respectivamente demasiado altos y demasiado bajos para esta frecuencia. Una mejor opción sería 10k ohmios y 22nF (0.022uF).

    Aún mejor sería un oscilador de dos inversores o simplemente un bloque de oscilador.

    • tekkieneet dice:

      [Rob] es incorrecta en ambos casos. El circuito es para un oscilador de cristal, no para un oscilador RC.

      Generalmente, utiliza valores más bajos para un oscilador de cristal de * alta * frecuencia. Los valores de límite también son incorrectos. Deben ser decenas de pF. Siempre lea la hoja de datos del cristal y las notas del programa como valores específicos para la frecuencia correcta.

      FYI: programa TI para oscilador de 32 kHz. https://www.ti.com/lit/an/slaa322d/slaa322d.pdf

      • ESTOLA dice:

        Su nota de programa es para un oscilador penetrante de baja potencia para usar con un microcontrolador. Esta es otra muy distinta.

        La mayoría de los microcontroladores tienen circuitos internos personalizables para el oscilador que le permiten elegir: reloj externo, RC / Cermet, cristal de baja potencia, cristal de alta potencia.

        En este artículo, solo usa un inversor CMOS.

        Esta configuración es inestable a frecuencias más bajas, lo que claramente descubrió.

        • Martín dice:

          El "oscilador perforador de baja potencia" utiliza precisamente eso: un inversor CMOS.

          Se pueden usar dos osciladores inversores como un oscilador RC, pero no se pueden usar para cristal. (Excepto quizás en aplicaciones muy exóticas).

          Un oscilador listo para usar es obviamente siempre una alternativa si alguien no puede hacerlo por sí mismo. Pero también puedes hacerlo tú mismo.
          El cristal de reloj de 32 kHz suele estar diseñado para una potencia muy baja (funcionamiento de la celda de reloj). Tiene una alta impedancia de resonancia en el rango de> 10k Ohm en comparación con el cristal de 50 a 100 ohm MHz.

          El cristal también puede desestabilizarse si el nivel del disco es incorrecto, a menudo demasiado alto. En ese caso, necesita una resistencia en serie al cristal. Esta es una diferencia importante entre el CMOS de 5 V y los osciladores de microcontroladores modernos. Estos últimos a menudo controlan la energía y operan con el voltaje de núcleo más bajo (1,25 a 1,8 V). En ese caso, no debe tener miedo de conducir demasiado alto.
          También debe tener cuidado de evitar la influencia eléctrica (acoplamiento de capacitancia) de otras partes del circuito. Eso también lo desestabilizará.

      • Martín dice:

        Esta aplicación realmente se ve muy bien, especialmente los diseños. Un diseño deficiente puede conducir fácilmente a un funcionamiento inestable.

    • Martín dice:

      22nF en el cristal? Esta es una garantía para un oscilador defectuoso. Tienes razón: quédate con el bloque oscilante si no entiendes los cristales.

    • ESTOLA dice:

      Aquí uso un teléfono y echo de menos leer el diagrama, pero hay cosas que no son obvias aquí.

      31,768 kHz es un oscilador diafásico y diferente de un cristal de frecuencia más alta. Es de muy baja potencia y delicado. Es por eso que debe elegir un modo xtal de bajo consumo con un microcontrolador.

      Si bien el símbolo en el diagrama de bloques de un microcontrolador puede mostrar un inversor simple para el volante de cristal, puedo asegurarles que el circuito real es mucho más complejo.

      Un ejemplo de circuito dado utiliza un inversor CMOS específico que es adecuado para un accionamiento oscilante. Los inversores CMOS utilizados en este proyecto tienen diferentes características.

  • Frisco dice:

    Fuente de pulsos de 1 segundo barata y fácilmente disponible: reloj de cocina. Retire la placa IC pequeña y use las conexiones del motor para el pulso. La memoria me falla si se necesitaba una resistencia como carga.

  • yNos dice:

    El uso de la salida de 1pps en GPS / GLONASS / etc rx le daría su señal de 1hz, y también sincronizaría el segundo inicial correctamente.

Alejandro Vargas
Alejandro Vargas

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