Układy CMOS są mało wybredne co do parametrów zasilania. Napięcie zasilające może wynosić od 3 V do 18 V. Z tego powodu oraz z uwagi na znikomy pobór mocy układy CMOS można zasilać bateryjnie (2-3 paluszki lub bateria 9 V), co umożliwia budowę urządzeń przenośnych lub pracujących w miejscu, gdzie trudno byłoby doprowadzić zasilanie sieciowe.

Lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie zasilacza sieciowego o napięciu 6 V..12 V. Zasilacz nie musi być stabilizowany. Można skorzystać z bogatej oferty zasilaczy, sprzedawanych w sklepach elektronicznych lub poprzez Internet. Koszt gotowego zasilacza to około 20...40 zł.

Drugim rozwiązaniem jest samodzielne skonstruowanie zasilacza. Potrzebne nam będą następujące elementy:

Transformator

Transformator jest urządzeniem elektrycznym, które umożliwia zasilanie urządzeń o niższym napięciu niż napięcie 230 V w sieci elektrycznej w naszych domach. Zwykle składa się z dwóch uzwojeń nawiniętych na specjalnym korpusie osadzonym na ferromagnetycznym rdzeniu. Pierwsze uzwojenie, zwane uzwojeniem pierwotnym, jest zasilane bezpośrednio z sieci energetycznej 230 V. Zmienny prąd elektryczny pobierany z sieci przez uzwojenie pierwotne wytwarza w rdzeniu transformatora zmienny strumień magnetyczny. Strumień przenika drugie uzwojenie, zwane wtórnym, indukując w nim zmienną siłę elektromotoryczną. Jeśli do uzwojenia wtórnego zostanie przyłączony odbiornik, to popłynie w nim prąd elektryczny. Napięcie elektryczne na uzwojeniu wtórnym jest zależne od stosunku liczby zwojów w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym oraz od napięcia zasilającego uzwojenie pierwotne. Zależność jest następująca:

Podany wzór jest przybliżony, ponieważ w rzeczywistym transformatorze występują różne straty - m.in. na grzanie się rdzenia, na rozproszenie strumienia magnetycznego, na wewnętrznej oporności uzwojeń, na przemagnesowaniu rdzenia itp. Na szczęście nie musimy wcale obliczać i budować transformatora - kupimy gotowy produkt w sklepie elektronicznym lub poprzez Internet. Poniżej podaję dla ułatwienia parametry kilku polskich transformatorów sieciowych, które z powodzeniem można wykorzystać do wykonania zasilacz układów CMOS:

	Symbol	Napięcie - Prąd [ V ] - [ A ]	A×B×C [ mm ]	Moc [ VA ]
	TS2/034 TS2/035	12V - 0,17A	36 x 32 x 31	2
	TS2/036 TS2/037	2 X 12V - 2 X 0,08A
	TS2/040	10V - 0,14A
	TS2/048	8,5V -0,15A
	TS2/14	8,2V - 0,22A
	TS2/15 TS2/34	10,1V - 0,18A
	TS2/16	6V - 0,22A
	TS2/33	8.6V - 0.16A
	TS2/36	8,8V - 0,22A
	TS2/39 TS2/20	10,6V - 0,2A
	TS2/44	14V - 0,1A
	TS2/56	15V - 0,1A
	TS4/006	10V - 0,3A	42 x 38 x 35	4..5
	TS4/022 TS4/023	12V - 0,33A
	TS4/33	9V - 0,3A
	TS4/34	13,3V - 0,2A
	TS4/37	9,5V - 0,3A
	TS4/40	8,5V - 0,5A
	TS4/47	11V - 0,3A
	TS5/10 TS5/3 TS5/6 TS6/34	10V - 0,5A
	TS5/9	8V - 0,4A
	TS6/12 TS6/16	8,5V - 0,7A	50 x 43 x 40	6
	TS6/25	10V - 0,6A
	TS6/30	8,5V - 0,7A
	TS6/46	9V - 0,5A
	TS6/49	8,5V - 0,5A
	TS6/63	12V - 0,5A
	TS8/029	12V  0,67A	49 x 43 x 41	8
	TS8/17	10,5V - 0,5A
	TS8/36	9V - 0,7A	55 x 45 x 45
	TS10/018 TS10/019	12V - 0,8A		10
	TS10/35	9V - 1A
	TS10/4	13,7V - 0,65A
	TS12/12	9,1V - 1,2A	60 x 47 x 50	12
	TS12/3	11,5V - 1A
	TS12/013	9V - 1,3A	55 x 45 x 45
	TS15/29	9,4V - 1,9A	60 x 47 x 50	15
	TS18/10	10,5V - 1,3A	60 x 50 x 50	18
	TS18/16	12V - 1,4A
	TS20/036	12V - 1,7A		20
	TS20/038 TS20/039	10V - 2A
	TS20/13	14V - 1,5A	67 x 55 x 55
	TS20/14	12V - 1,5A
	TS20/16	13,8V - 1,2A
	TS20/20	8,7V - 2,3A
	TS25/009 TS25/010	12V - 2A		25
	TS25/25	13V - 3A

Dobierając transformator sieciowy musimy również zwrócić uwagę na maksymalną moc pobieraną przez urządzenie cyfrowe. Aby nie przeciążyć zbytnio transformatora, powinien on posiadać moc 1,5 do 2 razy większą. Moc pobieraną przez urządzenie obliczymy sumując moce tracone na każdym układzie scalonym - odpowiednie dane uzyskamy w katalogu producenta, który jest również dostępny w sieci Internet.

Prostownik mostkowy

Napięcie pobierane z uzwojenia wtórnego transformatora sieciowego jest napięciem naprzemiennym, sinusoidalnym (ang. AC – Alternative Current). W takiej formie nie może być użyte do zasilania układów cyfrowych, które wymagają napięcia stałego (ang. DC - Direct Current). Musimy zastosować prostownik (ang. rectifier). Prostownik zbudowany jest z diod (ang. diode). Dioda jest elementem elektronicznym, który przewodzi prąd tylko w jednym kierunku:

Dzięki tej własności diody stosowane są do prostowania napięcia zmiennego. W tym celu łączy się je w tzw. układ mostka Grätza (ang. Graetz bridge rectifier). Jest to prostownik dwupołówkowy, którego zasadę działania wyjaśnia poniższy rysunek:

Prostownik mostkowy Grätza możemy zbudować sami z 4 diod, jednakże lepszym rozwiązaniem będzie zakup gotowego elementu. W sprzedaży są scalone prostowniki mostkowe o prądzie od 1 do ponad 100 A. Na nasze potrzeby zwykle wystarczy prostownik o prądzie od 1 do 5 A. Scalone prostowniki mostkowe posiadają 4 wyprowadzenia – tzw. nóżki (ang. pins). Do nóżek oznaczonych znakiem ~ podłączamy wyjście uzwojenia wtórnego transformatora – to będzie źródło napięcia zmiennego. Na nóżkach oznaczonych + i - pojawi się wyprostowane (ale pulsujące) napięcie "stałe", którym będziemy zasilać urządzenie cyfrowe CMOS.

Na prostowniku mostkowym występuje zawsze spadek napięcia około 1,2 V...1,4 V (po 0,6...0,7 V na diodę).

Kondensator elektrolityczny

Pozostaje ostatni problem do rozwiązania. Napięcie na wyjściu prostownika mostkowego jest napięciem pulsującym:

W tej postaci napięcie pulsujące powodowałoby zakłócenia w pracy układów cyfrowych. Musimy je wygładzić. Do tego celu stosuje się kondensatory elektrolityczne o dużej pojemności – 1000 µF... 4700 µF / 25 V. Kondensator magazynuje i oddaje ładunki elektryczne. Dzięki tej własności zmniejsza się pulsacja napięcia wyjściowego z prostownika mostkowego – w momencie zaniku napięcia zasilającego, napięcie utrzymuje kondensator:

Zasilacz niestabilizowany

Poniżej przedstawiony jest schemat ideowy prostego zasilacza dla układów cyfrowych CMOS. Na wyjściu dodatkowo zastosowano kondensator filtrujący o pojemności 0,1 µF. Ma on na celu eliminację zakłóceń o wyższych częstotliwościach, które mogą przedostawać się z sieci energetycznej.

Więcej na ten temat znajdziesz w osobnym artykule "Technika cyfrowa".

Cyfrowe układy scalone TTL wymagają zasilania napięciem stałym, stabilizowanym o wartości 5 V (odchyłka wynosi tylko 0,25 V). Budując urządzenie cyfrowe oparte na układach TTL mamy kilka opcji realizacji zasilania:

Zakup gotowego zasilacza - przemysł elektroniczny produkuje zasilacze stabilizowane o napięciu wyjściowym 5 V, które idealnie nadają się do zasilania urządzeń cyfrowych. Zasilacze te są dostępne w sklepach elektronicznych lub wysyłkowo w sklepach internetowych. Koszt około 30 ... 40 zł.

Jeśli urządzenie cyfrowe pobiera dosyć dużą moc, to ciekawą opcją jest wykorzystanie zasilacza impulsowego ze starego komputera IBM PC. Zasilacze AT można za bezcen kupić z drugiej ręki (np. na www.allegro.pl). Posiadają one dużą moc - około 150 ... 200 W, co w zupełności wystarcza nawet dla dużych urządzeń cyfrowych. Adaptacja takiego zasilacza nie powinna sprawić wiele kłopotów - można nawet wykorzystać obudowę starego komputera PC-AT:

Oznaczenia kabli czarny - masa (minus) czerwony – + 5 V żółty – + 12 V

Wadą zasilaczy komputerowych jest wentylator, który może powodować uciążliwy hałas.

Trzecia opcja, to zbudowanie od podstaw prostego zasilacza stabilizowanego 5 V. Będą nam potrzebne następujące elementy:

• Transformator sieciowy o odpowiedniej mocy (6VA...8VA). Napięcie na uzwojeniu wtórnym powinno wynosić około 9 V ... 12 V.
• Prostownik mostkowy o prądzie 1 A.
• Kondensatory elektrolityczne o pojemności 1000 µF / 16 V i 10 µF / 16 V do wygładzania pulsacji napięcia.
• Dwa kondensatory o pojemności 0,1 µF do filtrowania zakłóceń.
• Scalony stabilizator LM 7805

Stabilizator LM 7805 jest układem scalonym, w którym umieszczono elektroniczny układ stabilizujący napięcie do wartości 5 V. Układ ten posiada bardzo dobre parametry i jest ogólnie dostępny w sklepach elektronicznych. Zastosowanie tego układu znacznie uprości budowę zasilacza. Dodatkowo układ LM 7805 posiada wewnętrzne zabezpieczenia przed zwarciem oraz przeciążeniem prądowym (maksymalny prąd zasilacza wynosi około 1 A).

Układ posiada trzy wyprowadzenia, które na fotografii obok oznaczyliśmy 1, 2 i 3. Wyprowadzenie środkowe (2) zawsze łączymy z masą układu (minus zasilania). Do wyprowadzenia (1) doprowadzamy napięcie niestabilizowane o wartości ponad 9 V. Z wyprowadzenia (3) pobieramy napięcie stabilizowane 5 V. Jeśli zasilany układ pobiera prąd większy od 0,1 A, to układ LM7805 powinien być umieszczony na odpowiednio dużym radiatorze – w przeciwnym razie zasilacz co pewien czas może się wyłączać przy przegrzaniu układu stabilizatora.

Schemat elektryczny zasilacza stabilizowanego 5 V jest następujący:

Więcej na ten temat znajdziesz w osobnym artykule "Technika cyfrowa".

Artykuł ten pisany był dosyć dawno. Od tego czasu w elektronice zaszły olbrzymie zmiany. Powszechnie dostępne stały się mikrokontrolery oraz mikrokomputery, które wypierają konstrukcje oparte tylko na układach cyfrowych. Zamiast konstruować duże urządzenie z kilkudziesięciu układów cyfrowych stosuje się pojedynczy mikrokontroler, który jest tańszy, łatwiejszy w montażu oraz bardziej niezawodny. Również w dziedzinie zasilania układów cyfrowych pojawiły się urządzenia, które kiedyś były drogie, duże i kłopotliwe w zastosowaniu.

Układy TTL możesz z powodzeniem zasilać przy pomocy zwykłej ładowarki do telefonu komórkowego. Ładowarka daje stabilne napięcie o wartości 5 V:

Wewnątrz znajduje się mały zasilacz impulsowy. Możesz go ostrożnie wyjąć z obudowy ładowarki (po tej operacji obudowa nadaje się na śmietnik, jeśli była klejona). Wewnątrz znajdziesz płytkę z zasilaczem:

Do płytki ładowarki podłączasz przewody zasilania sieciowego oraz wyprowadzasz przewód zasilania układu cyfrowego. To, gdzie przewody te należy przylutować, zależy od konkretnego modelu ładowarki. Na niektórych płytkach znajdziesz odpowiedni opis. Na innych musisz sam znaleźć odpowiednie punkty lutownicze – jeśli nie potrafisz tego zrobić, poproś jakiegoś elektronika ( pamiętaj, że na płytce są miejsca, w których występuje napięcie sieciowe i nieumiejętne obchodzenie się z płytką ładowarki grozi porażeniem prądem). Możesz również zamontować w swoim układzie gniazdko USB i wykorzystywać zwykły kabel USB do zasilania układu.

W chińskich sklepach internetowych można za kilka złotych kupić gotowe zasilacze impulsowe na różne napięcia:

Na płytce chińskiego zasilacza impulsowego są dobrze oznaczone punkty lutownicze przewodów zasilania sieciowego (N, L) oraz zasilania układów wyjściowych (-, +).

Więcej na ten temat znajdziesz w osobnym artykule "Technika cyfrowa".