12 간단한 IC 4093 회로 및 프로젝트 설명

4093은 다음 그림과 같이 4개의 포지티브 로직, 2입력 NAND Schmitt 트리거 게이트를 포함하는 14핀 패키지입니다. 4개의 NAND 게이트를 개별적으로 또는 집합적으로 작동하는 것이 가능합니다.

개별 논리 게이트 IC 4093 작동 다음 방식으로.

보시다시피 각 게이트에는 두 개의 입력(A 및 B)과 하나의 출력이 있습니다. 출력은 입력 핀에 전원이 공급되는 방식에 따라 상태를 최대 공급 레벨(VDD)에서 0V로 또는 그 반대로 변경합니다.

이 출력 응답은 아래와 같이 4093 NAND 게이트의 진리표에서 이해할 수 있습니다.

내용물

4093 진리표 이해하기

위의 진리표 세부 정보에서 아래 설명된 대로 게이트의 논리 연산을 해석할 수 있습니다.

• 두 입력이 모두 로우(0V)이면 출력이 하이가 되거나 공급 DC 레벨(VDD)과 같아집니다.
• 입력 A가 로우(0V)이고 입력 B가 하이(3V와 VDD 사이)일 때 출력은 공급 DC 레벨(VDD)과 같거나 높아지게 됩니다.
• 입력 B가 로우(0V)이고 입력 A가 하이(3V와 VDD 사이)이면 출력은 공급 DC 레벨(VDD)과 같거나 높아집니다.
• 입력 A와 B가 모두 높으면(3V와 VDD 사이), 출력은 로우(0V)가 됩니다.

4093 쿼드 NAND 슈미트 트리거의 전송 특성은 다음 그림과 같습니다. 모든 양의 공급 전압(VDD) 레벨에 대해 게이트의 전달 특성은 동일한 기본 파형 구조를 나타냅니다.

IC 4093 슈미트 트리거 및 히스테리시스 이해

IC 4093 NAND 게이트의 한 가지 뚜렷한 특징은 이것이 모두 슈미트 트리거라는 것입니다. 그렇다면 슈미트 방아쇠는 정확히 무엇입니까?

IC 4093 슈미트 트리거는 고유한 다양한 NAND 게이트입니다. 가장 유용한 기능 중 하나는 들어오는 신호에 얼마나 빨리 반응하는지입니다.

Schmitt 트리거가 있는 논리 게이트는 입력 논리 수준이 실제 수준에 도달한 후에만 활성화되고 출력을 높거나 낮춥니다. 이것을 히스테리시스라고 합니다.

히스테리시스를 생성하는 슈미트 트리거의 기능은 중요한 기능입니다(일반적으로 10V 전원을 사용하는 경우 약 2.0V).

히스테리시스에 대한 더 깊은 이해를 위해 아래 그림 A에 표시된 발진기 회로를 간단히 살펴보겠습니다. 그림 B는 발진기 회로의 입력 및 출력 파형을 비교합니다.

그림 A를 보면 게이트의 핀 1 입력이 양의 전압 레일에 연결되어 있는 반면 핀 2 입력은 커패시터(C)와 피드백 저항(R)의 접합부에 연결되어 있음을 알 수 있습니다.

커패시터는 방전된 상태로 유지되고 게이트의 입력과 출력은 전원 DC가 회로에 ON으로 전환될 때까지 모두 0 전압(논리 0)에 있습니다.

오실레이터 회로로 공급 DC가 ON으로 전환되자마자 게이트의 핀 1은 즉시 하이가 되지만 핀 2는 로우로 유지됩니다.

NAND 게이트의 출력은 입력 상황에 따라 높게 스윙합니다(그림 B에서 시간 t0 확인).

결과적으로 저항 R과 커패시터 C는 VN 레벨에 도달할 때까지 충전을 시작합니다. 이제 커패시터의 전하가 VN 레벨에 도달하자마자 핀 2가 즉시 하이가 됩니다.

이제 게이트의 입력이 모두 높기 때문에(시간 t1 참조) 게이트의 출력은 낮게 스윙합니다. 이렇게 하면 VN 레벨에 도달할 때까지 C가 R을 통해 방전됩니다.

핀 #2의 전압이 VN 레벨로 떨어지면 게이트의 출력이 다시 하이로 돌아갑니다. 이 일련의 출력 ON/OFF 주기는 회로에 전원이 공급되는 한 계속됩니다. 이것이 회로가 진동하는 방식입니다.

타이밍 그래프를 보면 입력이 Vp 값에 도달할 때만 출력이 로우로 바뀌고 입력이 VN 레벨 아래에 도달한 후에만 출력이 하이로 스윙한다는 것을 알 수 있습니다.

이것은 시간 간격 t0, t1, t2, t3 등을 통한 커패시터의 충전 및 방전에 의해 결정됩니다.

위의 논의에서 우리는 입력이 잘 정의된 로우 레벨 VN 및 하이 레벨 Vp에 도달할 때만 슈미트 트리거의 출력이 전환된다는 것을 알 수 있습니다. 잘 정의된 입력 전압 임계값에 대한 응답으로 ON/OFF를 전환하는 Schmitt 트리거의 동작을 히스테리시스라고 합니다.

슈미트 발진기 회로의 주요 장점 중 하나는 회로에 전원이 공급될 때 자동으로 시작된다는 것입니다.

공급 전압은 회로의 작동 주파수를 제어합니다. 이것은 12볼트 공급의 경우 약 1.2MHz이며 공급이 감소함에 따라 떨어집니다. C는 100pF의 최소값을 가져야 하고 R은 4.7k보다 낮아서는 안 됩니다.

IC 4093 회로 프로젝트

4093 Schmitt 트리거 IC는 많은 흥미로운 회로 프로젝트를 구성하는 데 사용할 수 있는 다목적 칩입니다. 단일 4093 칩 내부에 제공되는 4개의 슈미트 트리거 게이트는 많은 유용한 구현을 위해 사용자 정의할 수 있습니다.

이 기사에서 우리는 그 중 몇 가지에 대해 논의할 것입니다. 다음 목록은 12개의 흥미로운 IC 4093 회로 프로젝트의 이름을 제공합니다. 이들 각각은 다음 단락에서 자세히 논의될 것입니다.

1. 간단한 피에조 드라이버
2. 자동 가로등 회로
3. 해충 퇴치 회로
4. 고출력 사이렌 회로
5. 딜레이 OFF 타이머 회로
6. 터치 활성화 ON/OFF 스위치 회로
7. 레인 센서 회로
8. 거짓말 탐지기 회로
9. 신호 인젝터 회로
10. 형광등 드라이버 회로
11. 형광등 점멸 회로
12. 조명 활성화 램프 성 노출증 회로

1) 간단한 피에조 드라이버

매우 간단하고 효과적인 피에조 드라이버 회로 위의 회로도와 같이 단일 IC 4093을 사용하여 구축할 수 있습니다.

슈미트 트리거 게이트 N1 중 하나는 조정 가능한 발진기 회로로 조작됩니다. 이 발진기의 출력은 커패시터 C1의 값과 포트 P1의 조정에 의해 결정된 주파수를 갖는 구형파입니다.

N1의 출력 주파수는 병렬로 연결된 게이트 N2, N3, N4에 인가됩니다. 이러한 병렬 게이트는 버퍼 및 전류 증폭기 단계처럼 작동합니다. 그것들은 함께 출력 주파수의 현재 용량을 높이는 데 도움이 됩니다.

증폭된 주파수는 BC547 트랜지스터의 베이스에 적용되어 주파수를 추가로 증폭하여 부착된 압전 변환기를 구동합니다. 이제 피에조 변환기가 비교적 큰 소리로 윙윙거리기 시작합니다.

피에조의 음량을 더 높이려면 40uH를 추가해 보세요. 부저 코일 피에조 와이어 바로 건너편에 있습니다.

2) 자동 가로등 회로

IC 4093의 또 다른 훌륭한 용도는 다음과 같은 형식일 수 있습니다. 간단한 자동 가로등 회로 , 위의 다이어그램에 표시된 대로.

여기에서 게이트 N1은 비교기처럼 연결됩니다. LDR의 저항과 R1 포트의 저항으로 형성된 저항 분배기 네트워크에 의해 생성된 전위를 비교합니다.

이 단계에서 N1은 내장된 슈미트 트리거의 히스테리시스 기능을 효과적으로 활용합니다. LDR 저항이 특정 극한 수준에 도달할 때만 출력이 상태를 변경하는지 확인합니다.

작동 원리

낮 시간에 LDR에 충분한 주변광이 있으면 저항이 낮게 유지됩니다. P1의 설정에 따라 이 낮은 저항은 N1의 입력 핀에서 낮은 논리를 생성하여 출력을 높게 유지합니다.

이 하이는 N2, N3, N4의 병렬 연결에 의해 생성된 버퍼 스테이지의 입력에 적용됩니다.

이 모든 게이트는 NOT 게이트로 조작되므로 출력이 반전됩니다. N1의 하이 로직은 N2, N3, N4 게이트의 출력에서 ​​로우 로직으로 반전됩니다. 이 낮은 논리 또는 0V는 릴레이 드라이버 트랜지스터 T1의 베이스에 도달하여 스위치 OFF 상태를 유지합니다.

그러면 릴레이가 N/C 접점에 있는 접점과 함께 스위치가 꺼진 상태로 유지됩니다.

구성 중인 전구 릴레이의 N/O 접점 꺼진 상태로 유지됩니다.

언제 어둠 세트 에서 LDR의 조명이 감소하기 시작하여 저항이 증가합니다. 이로 인해 N1 입력의 전압이 상승하기 시작합니다. N1 게이트의 히스테리시스 기능은 이 전압이 충분히 높아져 출력 상태가 하이에서 로우로 변경될 때까지 '대기'합니다.

N1의 출력이 로우가 되자마자 N2, N3, N4 게이트에 의해 반전되어 병렬 출력에서 ​​하이를 생성합니다.

이 높은 스위치는 트랜지스터와 릴레이를 켜고 이어서 LED 전구도 켜집니다. 이와 같이 저녁이나 어둠이 되면 부착된 가로등이 자동으로 켜집니다.

다음 날 아침 프로세스가 역전되고 가로등 전구가 자동으로 꺼집니다.

3) 해충퇴치회로

저렴하면서도 합리적으로 효율적으로 건물을 짓고 싶다면 쥐 또는 설치류 구충제 , 이 간단한 회로가 도움이 될 수 있습니다.

다시 말하지만, 이 디자인은 단일 IC 4093의 4개의 슈미트 트리거 게이트이기도 합니다.

구성은 다음을 포함하는 것을 제외하고는 피에조 드라이버 회로와 매우 유사합니다. 강압 변압기 .

해충을 퇴치하는 데 적합할 수 있는 고주파 신호는 P1을 사용하여 신중하게 조정됩니다.

이 주파수는 트랜지스터 Q1을 따라 3개의 병렬 게이트에 의해 증폭됩니다. Q1 컬렉터는 6V 변압기의 1차측으로 구성된 것을 볼 수 있습니다.

변압기는 변압기 2차측의 전압 사양에 따라 주파수를 220V 또는 117V의 고전압 레벨로 부스트합니다.

이 부스트 전압은 높은 피치의 노이즈를 생성하기 위해 압전 변환기에 적용됩니다. 이 소음은 해충에게 매우 방해가 될 수 있지만 사람에게는 들리지 않을 수 있습니다.

고주파 소음은 궁극적으로 해충이 그 지역을 떠나 다른 평화로운 장소로 도망가게 합니다.

4) 고출력 사이렌 회로

아래 그림은 IC 4093을 적용하여 강력한 사이렌 회로 . 사이렌의 톤은 전위차계 손잡이를 통해 완전히 조정할 수 있습니다.

간단한 설정에도 불구하고 이 예의 회로는 실제로 큰 소리를 낼 수 있습니다. 스피커에 전원을 공급하는 n채널 MOSFET이 이를 가능하게 합니다.

이 특정 MOSFET은 소스 저항에 대한 출력 드레인이 3밀리옴에 불과하며 CMOS 논리 회로를 사용하여 직접 작동할 수 있습니다. 또한 드레인 전류는 1.7A에 도달할 수 있으며 피크 드레인-소스 전압은 40V입니다.

MOSFET은 본질적으로 파괴할 수 없기 때문에 확성기로 직접 MOSFET을 로드하는 것이 좋습니다.

회로 제어는 ENABLE 입력 로직을 하이로 전환하는 것만큼 간단합니다(디지털 소스 대신 일반 스위치를 통해 구현할 수도 있음).

게이트 N2는 핀 5의 입력이 하이일 때 슈미트 트리거 N1의 펄스 결과로 진동합니다. 게이트 N2의 출력은 MOSFET N3 주변에 구축된 버퍼 스테이지를 통해 사전 설정 P1을 사용하면 N2의 주파수를 변조할 수 있습니다.

5) 부저가 있는 딜레이 OFF 타이머

IC 4093은 유용하면서도 간단한 지연 OFF 타이머 회로 , 위 그림과 같이. 전원을 켜면 피에조 부저가 울리기 시작하여 타이머가 설정되지 않았음을 나타냅니다.

푸시 ON을 잠시 누르면 타이머가 설정됩니다.

푸시 버튼을 누르면 C3이 빠르게 충전되고 연결된 4093 게이트의 입력에 하이 로직을 적용합니다. 이로 인해 게이트의 출력이 로우 또는 0V가 됩니다. 이 0V는 게이트 N1 주위에 구축된 발진기 스테이지의 입력에 적용됩니다.

이 0V는 다이오드 D1을 통해 N1 게이트 입력을 0V로 풀고 이를 비활성화하여 N1이 발진할 수 없도록 합니다.

N1의 출력은 이제 N2와 N3의 병렬 입력에 공급되는 출력에서 ​​입력 로직 0을 로직 하이로 반전시킵니다.

N2 및 N3은 이 로직 하이를 트랜지스터 베이스에서 로직 0으로 다시 반전시켜 트랜지스터와 피에조가 꺼진 상태로 유지되도록 합니다.

미리 결정된 지연 후에 커패시터 C3은 R3 저항을 통해 완전히 방전됩니다. 이로 인해 관련 게이트의 입력에 로직 로우가 나타납니다. 이 게이트의 출력은 이제 하이로 바뀝니다.

이로 인해 N1의 입력에서 논리 0이 제거됩니다. 이제 N1이 활성화되고 고주파수 출력을 생성하기 시작합니다.

이 주파수는 N2, N3 및 트랜지스터에 의해 더 증폭되어 압전 소자를 구동합니다. 피에조는 이제 지연 OFF 시간이 경과했음을 나타내는 윙윙거림을 시작합니다.

6) 터치 활성화 스위치

다음 디자인은 간단한 터치 활성화 스위치 단일 4093 IC를 사용합니다. 회로의 작동은 다음 설명으로 이해할 수 있습니다.

N1 입력의 커패시터 C1으로 인해 전원이 켜지면 N1 입력의 논리가 접지 전압으로 드래그됩니다. 이로 인해 N1 및 N2 피드백 루프가 이 입력으로 래치업됩니다. 그 결과 N2의 출력에서 ​​0V 로직이 생성됩니다.

0V 로직은 첫 번째 전원 스위치가 켜져 있는 동안 출력 릴레이 드라이버 스테이지를 유휴 상태로 만듭니다.

이제 트랜지스터 T1의 베이스를 손가락으로 만졌다고 상상해보십시오. 트랜지스터는 즉시 ON을 트리거하여 N1의 입력에서 C2 및 D2를 통해 높은 논리 신호를 생성합니다.

C2는 빠르게 충전되고 터치로 인한 이후의 잘못된 활성화를 방지합니다. 이는 절차가 디바운싱 효과에 의해 방해받지 않도록 합니다.

위에서 언급한 로직 하이는 즉시 N1/N2의 상태를 반전시켜 래치하고 양의 출력을 생성합니다. 이 양의 출력에 의해 릴레이 구동 단계와 관련 부하가 켜집니다.

이제 다음 손가락 접촉으로 인해 회로가 원래 위치로 되돌아갑니다. N4는 이 기능을 달성하는 데 사용됩니다.

회로가 원래 상태로 돌아가면 C3이 몇 초 안에 꾸준히 충전되어 N3의 적절한 입력에 로직 로우가 나타납니다.

그러나 N3의 다른 입력은 이미 접지된 저항 R2에 의해 로직 로우로 유지됩니다. N3는 이제 다음 수신 터치 트리거에 대해 '준비'된 대기 상태에 완벽하게 배치되었습니다.

7) 레인 센서

IC 4093은 또한 완벽하게 구성하여 레인 센서 회로 부저용 오실레이터 포함.

9V 배터리를 사용하여 회로에 전원을 공급할 수 있으며 전류 사용량이 극히 적기 때문에 최소 1년 동안 사용할 수 있습니다. 자가방전으로 신뢰성이 떨어지므로 1년 후에 교체해야 합니다.

가장 단순한 형태의 이 장치는 강우 또는 물 감지기, R-S 쌍안정 장치, 발진기 및 경고 부저용 구동 단계로 구성됩니다.

폐기된 40 x 20mm 회로 기판이 수분 센서 역할을 합니다. 유선 연결을 사용하여 PCB의 모든 트랙을 연결할 수 있습니다. 트랙이 부식되는 것을 방지하려면 주석으로 처리하는 것이 좋습니다.

전원이 켜지면 R1과 C1의 직렬 네트워크를 통해 쌍안정이 즉시 활성화됩니다.

센서 PCB의 두 트랙 세트 사이의 저항은 건조되어 있는 한 실제로 매우 높습니다. 그러나 습기가 감지되면 저항이 급격히 감소합니다.

센서와 저항 R2는 직렬로 연결되어 있으며, 이 둘을 결합하면 습기에 의존하는 전압 분배기가 생성됩니다. N2의 입력 1이 낮아지는 즉시 R-S 쌍안정을 재설정합니다. 결과적으로 오실레이터 N3이 켜지고 드라이버 게이트 N4가 부저를 작동시킵니다.

8) 거짓말 탐지기

위의 회로를 사용하는 또 다른 좋은 방법은 거짓말 탐지기의 형태일 수 있습니다.

거짓말 탐지기의 경우 감지 요소는 끝이 벗겨지고 주석 도금된 두 개의 와이어로 대체됩니다.

그런 다음 질문을 받는 사람에게 단단히 고정할 수 있는 노출된 전선이 제공됩니다. 대상이 거짓말을 하면 부저가 울리기 시작합니다. 이 상황은 초조함과 죄책감으로 인해 사람의 그립에 발생하는 습기로 인해 유발됩니다.

R2의 값은 회로의 감도를 결정합니다. 여기에 약간의 실험이 필요할 수 있습니다.

스위치 S1을 ON으로 잠그면 발진기(따라서 부저)가 꺼질 수 있습니다.

9) 시그널 인젝터

4093 IC는 오디오 인젝터 회로처럼 작동하도록 효과적으로 구성할 수 있습니다. 이 장치는 오디오 회로 단계의 결함 부품 문제를 해결하는 데 사용할 수 있습니다.

자신의 사운드 시스템을 수리하려고 시도한 적이 있다면 신호 주입기의 기능에 완전히 익숙할 것입니다.

일반인을 위한 신호 주입기는 오디오 주파수를 테스트 중인 회로로 펌핑하기 위해 만들어진 기본 구형파 발생기입니다.

회로에서 결함이 있는 구성 요소를 감지하고 식별하는 데 사용할 수 있습니다. 신호 주입기 회로를 사용하여 AM/FM 수신기의 RF 섹션을 조사할 수도 있습니다.

위의 그림은 신호 인젝터의 개략도를 보여줍니다. 회로의 발진기 또는 구형파 발생기 섹션은 단일 게이트(IC1a)를 중심으로 구성됩니다.

커패시터 C1 및 저항 R1/P1의 값은 약 1kHz일 수 있는 발진기의 주파수를 설정합니다. 발진기 단계의 P1 및 C1 값을 조정하여 회로의 주파수 범위를 변경할 수 있습니다.

회로의 구형파 출력 전체 공급 전압 레일에서 ON/OFF를 전환합니다. 6에서 15볼트까지 다양한 공급 전압을 사용하여 회로에 전력을 공급할 수 있습니다.

그러나 9V 배터리를 사용할 수도 있습니다. 게이트 N1의 출력은 IC 4093의 나머지 3개 게이트와 직렬로 연결됩니다. 이 3개의 게이트는 서로 병렬로 연결된 것을 볼 수 있습니다.

이 배열을 사용하면 발진기 출력이 적절하게 버퍼링되고 테스트 중인 회로에 적절하게 공급할 수 있는 레벨로 증폭됩니다.

신호 인젝터 사용 방법

인젝터를 사용하여 회로의 문제를 해결하기 위해 신호는 구성 요소에 앞뒤로 주입됩니다. 인젝터로 AM 라디오 문제를 해결하려고 한다고 가정해 보겠습니다. 인젝터의 주파수를 출력 트랜지스터의 베이스에 적용하는 것으로 시작합니다.

트랜지스터와 그 뒤를 잇는 다른 부품이 제대로 작동하면 스피커를 통해 신호가 들립니다. 신호가 들리지 않는 경우 스피커에서 사운드가 생성될 때까지 인젝터 신호가 스피커 쪽으로 전달됩니다.

이 지점 바로 앞 부분이 결함이 있을 가능성이 가장 높다고 가정할 수 있습니다.

10) 형광등 드라이버

위의 그림은 형광등 인버터 IC 4093을 사용한 도식 설계. 회로는 2개의 6볼트 충전식 배터리 또는 12볼트 자동차 배터리를 사용하여 형광등에 전원을 공급하는 데 사용할 수 있습니다.

약간의 조정으로 이 회로는 이전 회로와 거의 동일합니다.

기존 형식에서 Q1은 버퍼링된 발진기 출력을 사용하여 포화 및 차단에서 교대로 전환됩니다.

T1의 1차측은 승압 변압기의 한 단자에 연결된 Q1의 컬렉터 스위칭의 결과로 상승 및 하강 자기장을 경험합니다.

그 결과, T1의 2차 권선은 실질적으로 더 큰 변동 전압의 유도를 경험합니다.

형광등은 T1의 2차에서 생성된 전압을 수신하여 깜박임 없이 신속하게 점등됩니다.

6와트 형광등은 12볼트 전원을 사용하는 회로에 의해 구동될 수 있습니다. 2개의 6볼트 충전식 습식 배터리를 사용할 때 회로는 500mA만 소비합니다.

따라서 한 번의 충전으로 몇 시간 동안 작동할 수 있습니다. 램프는 117볼트 또는 220V AC 주전원으로 전원을 공급할 때와 상당히 다르게 작동합니다.

튜브에 고전압 진동이 가해지기 때문에 스타터나 예열기가 필요하지 않습니다. 출력 트랜지스터는 회로를 구성하는 동안 방열판에 설치해야 합니다. 변압기는 220V 또는 120V 1차측과 12.6V, 450mA 2차측으로 매우 작을 수 있습니다.

11) 형광등 점멸장치

위 그림에 표시된 형광 점멸 장치는 기본 4093 발진기 회로와 4093 형광등 드라이버 회로의 단계를 모두 통합합니다.

2개의 발진기와 증폭기/버퍼 스테이지로 구성된 이 설계는 다음과 같이 구현될 수 있습니다. 깜박이는 경고등 차량용. 여기에서 볼 수 있듯이 증폭기/버퍼 스테이지 N3의 한 핀아웃은 첫 번째 발진기(N1)의 출력과 연결됩니다.

N2 주위에 구축된 두 번째 발진기는 증폭기의 다른 다리(N3)에 입력을 제공합니다. 두 개의 발진기 독립 RC 네트워크는 작동 주파수를 정의합니다. 트랜지스터 Q1의 도움으로 시스템은 주파수 변조된 스위칭 출력을 생성합니다.

이 스위칭 출력은 변압기 T1의 2차 권선에 고전압 펄스를 유도합니다. IC1c에 공급되는 두 신호가 모두 하이가 되는 즉시 출력이 낮아집니다. 이 낮음은 Q1을 차단하고 결국 램프가 깜박이기 시작합니다.

12) 라이트 활성화 램프 플래셔

위에 표시된 Light-Triggered Fluorescent Flasher는 이전 IC 4093 형광성 플래셔 회로를 업그레이드한 것입니다. 이전의 4093 점멸 회로는 다가오는 운전자가 헤드램프로 LDR을 비추는 즉시 깜박이기 시작하도록 재구성되었습니다.

LDR, R5는 회로에서 광 센서 역할을 합니다. 전위차계 R4는 회로의 감도를 조정합니다. 라이트 빔이 10-12피트 거리에서 LDR 위로 깜박일 때 형광등이 깜박이기 시작하도록 조정해야 합니다.

또한, 전위차계 R1은 광원이 LDR에서 제거될 때 플래셔가 자체적으로 꺼지도록 조정됩니다.