Por alguna razón, veo muchas referencias a los buenos circuitos integrados de reloj MM5314/5/6 de National Semiconductor en estos días. Estos fueron algunos de los primeros chips LSI (integración a gran escala) de 40 pines con los que jugaron los aficionados a la electrónica. Aparecieron entre principios y mediados de la década de 1970 y solo requerían unas pocas pantallas e interruptores de 7 segmentos para hacer lo que antes requería una placa completa llena de dispositivos TTL.
Por alguna razón, veo muchas referencias a los buenos circuitos integrados de reloj MM5314/5/6 de National Semiconductor en estos días. Estos fueron algunos de los primeros chips LSI (integración a gran escala) de 40 pines con los que jugaron los aficionados a la electrónica. Aparecieron entre principios y mediados de la década de 1970 y solo requerían unas pocas pantallas e interruptores de 7 segmentos para hacer lo que antes requería una placa completa llena de dispositivos TTL.
Nuestro propio gurú de pruebas y mediciones, Martin Lowe, lo usó para fabricar sus propios relojes a fines de la década de 1970. Al igual que Martin, todavía está en progreso (ver) reloj digital casero).
Los dispositivos MM531x fueron un éxito comercial tal que me hizo pensar en otra línea de circuitos integrados LSI de época similar: la serie Intersil ICM7216 de circuitos integrados de contador de frecuencia. Estos probablemente se introdujeron un poco más tarde que los circuitos integrados de reloj MM531x.
Aunque los circuitos integrados de contadores de frecuencia no son tan utilizados por los consumidores como los relojes de alarma, claramente son de gran interés para la mayoría de los entusiastas de la electrónica. Estos circuitos integrados han estado disponibles durante muchos años. La evidencia más antigua que he visto es de 1976, y la referencia más reciente es de 2004.
He visto hojas de datos tanto de Intersil como de Harris, que fue adquirida por Intersil en 1999. Hoja de datos Intersil 2004 enumera estos componentes como “productos obsoletos, no se recomiendan reemplazos”, por lo que es casi seguro que ya no se producirán para entonces. No es barato, pero todavía está disponible en el mercado de excedentes.
Cualquiera que haya concebido o construido un contador de frecuencia a partir de un chip TTL sabe que no es una tarea fácil. Requiere una base de tiempo precisa y estable y generadores para las puertas, pestillos y señales de reinicio que permiten que el contador cuente el pulso de entrada durante una duración precisa (generalmente 1 segundo o 10 veces o una fracción del mismo). Engancha la señal a la pantalla, la decodifica, reinicia el contador y comienza de nuevo. Los circuitos integrados de la serie ICM7216 hacen todo esto en un paquete de 28 pines.
Estos chips no solo realizan todo el cronometraje, sino que también controlan pantallas multiplexadas con supresión del cero inicial, ubicación del punto decimal y selección de pantallas de ánodo común o cátodo común (algunas versiones incluyen opciones de medición adicionales).
El ICM7216 viene en cuatro variantes, A, B, C y D. Las versiones A y B son contadores con funciones completas que también pueden realizar mediciones de períodos, relaciones de frecuencia, intervalos de tiempo y recuentos de unidades. Las versiones C y D son solo contadores de frecuencia básicos. Las versiones A y C manejan una pantalla de 7 segmentos de ánodo común. Las versiones B y D manejan pantallas de cátodo común. ¿Hecho un desastre? Aquí está la tabla:
Su rango de frecuencia básico es de CC a 10 MHz. Si bien esto puede sonar bastante restrictivo hoy en día, no era mucho más bajo que lo que se obtenía usando chips TTL discretos en ese momento. La pantalla de 8 dígitos proporciona una resolución de 1 parte en 10 millones. No puedes acercarte tanto con cristales. Incluso con una calibración cuidadosa, la temperatura y el envejecimiento pueden provocar desviaciones de hasta 200 veces. Un TCXO (oscilador de cristal compensado por temperatura) se acerca a eso. Un OCXO (oscilador de cristal controlado por horno) se ajusta a esa factura. Un reloj de rubidio o cesio (y por lo tanto un reloj GPS) lo superaría. Entonces, si tiene cuidado, obtendrá una mayor precisión y puede usar un preescalador y trucos que discutiré más adelante para extender el rango como desee.
El circuito básico del contador ICM7216B se muestra a continuación.
Además de este IC, necesitará ocho pantallas de 7 segmentos, un cristal y una colección de diodos, resistencias, condensadores e interruptores. Puede elegir entre cristales de 1 MHz o 10 MHz, o usar un oscilador externo si tiene a mano un reloj derivado de TCXO, OCXO, Rubidium o GPS. Este IC controla directamente la mayoría de las pantallas pequeñas de 7 segmentos sin almacenamiento en búfer adicional (corriente de segmento de tipo ánodo común ~20 mA, corriente de segmento de tipo cátodo común ~12 mA). Las variantes de chip A y B pueden medir la frecuencia, el período, la relación de frecuencia (ya que en este caso se requieren dos entradas A y B), el intervalo de tiempo, el recuento de unidades y la frecuencia del oscilador (como prueba). Puede seleccionar el modo con un interruptor. Esto se multiplexa inteligentemente en la línea de transmisión de dígitos para ahorrar pines. Otros interruptores permiten medir el tiempo (de 0,01 a 10 segundos) o promediar el período (de 1 a 1000 ciclos) y varias configuraciones (cristal de 10/1 MHz, oscilador interno/externo, prueba del sistema, prueba de pantalla y pantalla en blanco). Puede seleccionar. También hay un botón de espera y un botón de reinicio maestro que se pueden agregar. En general, esto es muy versátil. Es un dispositivo pequeño con una amplia
El tipo ICM7216C/D solo puede realizar un conteo de frecuencia básico, pero es adecuado para la visualización de frecuencia integrada. Dado que solo muestran la frecuencia, algunas hojas de datos tienen buenos trucos para ampliar el rango de frecuencia. El uso de un cristal de 2,5 MHz en lugar de un componente de 10 MHz extenderá todos los períodos de medición por un factor de 4 y mostrará una frecuencia que es 4 veces el valor real. Por ejemplo, si usa un flip-flop JK dual 74S112 para dividir la frecuencia de entrada por 4 (HC e incluso algunos tipos LS pueden evitarse), una simple adición de solo un estándar adicional “Hey Presto” con el IC obtiene un Contador de 40 MHz.
Tenía la intención de usar esta técnica para convertirme en un probador de cristal/oscilador (la mayoría de los cristales y osciladores son de 40 MHz o menos). Por supuesto, los tipos ICM7216A y B pueden usar esta técnica, pero se requiere un circuito adicional para dividir la frecuencia de entrada B para las mediciones de período y relación. Esto significa que para el ICM7216A y B probablemente sea mejor seguir con el diseño básico y agregar un preescalador para rangos de frecuencia más altos. La mayoría de los diseños más antiguos que he visto usan el chip 11C90 ECL de 10 divisiones, ahora obsoleto, pero he elegido algunos chips 74S196 que funcionan hasta 100 MHz y funcionan igual de bien. Además, los chips de división por 10 que funcionan a 600 MHz o 1 GHz están bastante disponibles.
En estos días, probablemente usará un pequeño microcontrolador para medir la frecuencia. Los microcontroladores son lo suficientemente rápidos y pueden proporcionar funciones adicionales y opciones de visualización. Alternativamente, puede emular uno de estos chips y configurar su FPGA para que funcione hasta 100 MHz o más (los gurús de FPGA tienen un desafío: ¡emule un ICM7216!). Pero para un contador de frecuencia rápido y fácil, estos chips (a pesar de que su diseño tiene ahora 40 años) todavía ofrecen una buena solución.
Anteriormente mencioné que estos ICS no son baratos: puede esperar pagar más de $ 25 por la versión A en eBay, pero puede elegir fácilmente la versión D por menos de $ 10 (por alguna razón, los tipos típicos de pantalla de cátodo son más baratos) . , y las pantallas de 7 segmentos de cátodo común no son difíciles de conseguir), pero no creo que esos precios sean excesivos para un contador de frecuencia con todas las funciones.
La compañía británica Sinclair usó estos circuitos integrados para construir un contador de frecuencia en una caja de calculadora de bolsillo, denominada PFM200. Utilizaba una pequeña pantalla de 7 segmentos tipo calculadora con una lente adjunta y presentaba un SP8660 ECL dividido por 10 IC que proporcionaba un rango de frecuencia de 100 MHz. Utilizaron el tipo ICM7216D. Entonces, esto es solo un contador de frecuencia (sin punto ni otras campanas y silbatos) y la pantalla es un cátodo común. Esto fue a finales de los 70 y no había SMD. Sinclair se destacó en empaquetar la cantidad máxima de componentes de orificio pasante en una PCB. Aquí están las imagenes:
Tengo una pantalla similar y me gustaría emular este diseño yo mismo (cuando gane la lotería, no tenga que trabajar y tenga algo de tiempo libre).
Pocos chips pueden igualar estos circuitos integrados. Un poco más tarde está el ICM7226 funcionalmente casi idéntico, que viene en un paquete más grande de 40 pines. Esto proporciona una salida BCD (decimal codificado en binario) ideal para cargar o registrar lecturas, así como algunas otras funciones. Estos todavía se pueden encontrar en eBay. Hay otros dispositivos como el 4553 de 3 dígitos y la serie 74C925/6/7/8 de 4 dígitos, pero estos son solo chips contadores, por lo que para hacer un contador de frecuencia tienes que construir un reloj y a ti mismo. Además, para hacer lo que hace el ICM7216 en TTL estándar, necesitaría una placa completa llena de circuitos integrados. Entonces, si desea crear un contador versátil sin programación ni diseño de hardware, estos circuitos integrados funcionan muy bien.
Se han publicado varios diseños que utilizan estos circuitos integrados. Esta cuenta bien documentada Uno de los contadores de 500 MHz construidos en 1979, pero realmente nada mejor que el circuito de referencia de la hoja de datos.Aquí hay un enlace a uno de los mejor hoja de datosque cubre todas las versiones A , B , C y D.
Llámame obsoleto, pero me encantan estos circuitos integrados. y tú ¿Ha utilizado estos dispositivos en sus propios diseños?