Читать книгу «Юный радиолюбитель [7-изд]» онлайн.
Остается укрепить динамическую головку и монтажную плату с батареей питания в корпусе, конструкцию которого ты, надеюсь, сумеешь разработать сам.
Микросхема К177УН7 серии К174, на базе которой можно смонтировать законченный усилитель 3Ч для монофонического электрофона или тракт звуковой частоты радиовещательного приемника, предназначена для телевизионных приемников. В ее монокристалле кремния, заключенном в пластмассовый корпус размерами 21,5х6,8х4 мм, работает 16 транзисторов разных структур, 5 диодов и 16 резисторов, которые вместе с внешними деталями, подключаемыми к микросхеме при монтаже, образуют несколько каскадов предварительного усиления сигнала и двухтактный усилитель мощности. Транзисторы каскада усиления мощности имеют тепловой контакт с металлической пластиной, выступающей из корпуса.
Она выполняет функцию небольшого радиатора, отводящего тепло от транзисторов. При необходимости более эффективного охлаждения транзисторов выходного каскада к выступающим частям пластины привертывают дополнительную пластину, изогнутую в виде перевернутой буквы «П» с вырезом по корпусу. Дополнительный радиатор не должен касаться выводов микросхемы.
Внешний вид этой микросхемы и принципиальная схема усилителя 3Ч, который на ее базе можно построить, показаны на рис. 302, а. Сигнал от звукоснимателя ЭПУ или с выхода детекторного каскада радиовещательного приемника подается через разъем X1 на переменный резистор R1, выполняющий функцию регулятора громкости, а с его движка - на вход (вывод 8) микросхемы А1. С выхода микросхемы (вывод 12) сигнал звуковой частоты, усиленный всеми ее каскадами, поступает через конденсатор С8 к динамической головке В1 и преобразуется ею в звук.
При напряжении источника питания 12 В выходная мощность усилителя составляет 2–2,5 Вт. В отсутствие входного сигнала потребляемый ток не превышает 20 мА, а при наиболее сильных сигналах он увеличивается до 200–250 мА. Источником питания может служить батарея, составленная из восьми элементов 343 или 373, или выпрямитель со стабилизатором выходного напряжения.
Напряжение питания на микросхему подается через выводы 1 и 10. Через резистор R2 на базу р-n-р транзистора первого каскада микросхемы подается открывающее его отрицательное напряжение смещения. Конденсатор С2 совместно с несколькими элементами микросхемы образуют фильтр, через который питаются транзисторы первых каскадов усилителя. Конденсатор С3 и резистор R3 входят в цепь отрицательной обратной связи, улучшающей частотную характеристику усилителя.
Конденсатор С5 и резистор R4 — элементы «вольтодобавки», позволяющей более полно использовать по мощности выходные транзисторы микросхемы. Конденсаторы С4 и С6 и пеночка R5, С7 служат для коррекции усилителя по высшим частотам звукового диапазона. Конденсатор С9 шунтирует батарею питания по переменному току.
Таково, коротко, назначение внешних деталей, обусловливающих работу, микросхемы К174УН7 в режиме усиления колебаний звуковой частоты.
Микросхему вместе с дополнительными деталями можно смонтировать на плате размерами 65х50 мм (рис. 302, б).
Рис. 302. Усилитель 3Ч на микросхеме К174УН7
Монтаж может быть как печатным, так и навесным. При навесном монтаже его опорными точками могут служить пустотелые заклепки или отрезки медного луженого провода, запрессованные в отверстиях, просверленных в плате. Детали, в том числе и саму микросхему, размещай с одной стороны платы, а соединения между их выводами делай с другой стороны (на рис. 302, б вид на плату показан со стороны токонесущих проводников). Выводы 2, 3 и 11 микросхемы не используются, поэтому их можно осторожно отогнуть в сторону и не пропускать через отверстия в плате.
Переменный резистор R1 с выключателем мигания S1, находящийся за пределами платы, может быть любого типа (ТК, СП-3), постоянные резисторы —. MЛT. Все электролитические конденсаторы типа К50-6, остальные конденсаторы — МБМ, БМ-2, КЛС. Динамическая головка В1 мощностью 2–3 Вт, например 2ГД-28, 3ГД-38 со звуковой катушкой сопротивлением 4,5–6,5 Ом.
Если конденсаторы и резисторы предварительно проверены и ошибок в монтаже нет, усилитель никакого налаживания не требует: он начинает работать сразу же после включения питания. Признаком его работоспособности может служить громкий звук (фон переменного тока), появляющийся в головке при касании верхнего (по схеме) контактного, гнезда входного разъема X1 и изменяющегося по силе при вращении ручки переменного резистора R1.
Усилитель можно питать от источника питания напряжением 9 В, например при совместной работе с радиочастотным трактом приемника прямого усиления или супергетеродина. Но тогда его выходная мощность составит 1–1,5 Вт. При напряжении же источника питания 15 В, на которое и рассчитана микросхема К174УН7, выходная мощность усилителя увеличится до 4…4,5 Вт. Но в этом случае микросхема должна иметь дополнительный теплоотводящий радиатор.
Логические микросхемы предназначаются главным образом для аппаратуры обработки логических сигналов и цифровой информации в вычислительной технике, например в ЭВМ, электронной автоматике. Отсюда и название микросхем этого класса: логические или цифровые. К ним относятся различные генераторы, триггеры, счетчики импульсов, делители частоты, шифраторы и дешифраторы, запоминающие устройства и многие другие микросхемы функционального назначения. Но в этой части беседы я познакомлю тебя лишь с наиболее простыми логическими микросхемами, на базе которых можно выполнить различные электронные устройства.
У радиолюбителей, интересующихся цифровой техникой, наибольшей популярностью пользуются микросхемы серии К155, являющиеся основой для построения современных ЭВМ. Составной частью многих из них, и не только микросхем этой серии, служит логический элемент И-НЕ, графическое изображение которого ты видишь на рис. 303, а. Его условным символом является знак «&» внутри прямоугольника (заменяющий союз «И»).
У такого логического элемента может быть два и больше входов, обозначаемых слева, и один выход — справа. Небольшой кружок, которым начинается выходная линия связи, символизирует логическое отрицание «НЕ» на выходе элемента. На языке цифровой техники «НЕ» означает, что логический элемент И-НЕ является инвертором, т. е. электронным устройством, уровень выходного сигнала которого противоположен входному.
Рис. 303. Логический элемент 2И-НЕ (а) и микросхема 155ЛАЗ (б)
Электрическое состояние логического элемента И-НЕ характеризуют электрическими сигналами на его входах и выходе. В соответствии с двоичной системой счисления, принятой в цифровой технике, сигнал небольшого (или нулевого) уровня, напряжение которого не превышает 0,3–0,4 В, называют логическим нулем (0), а сигнал более высокого уровня (по сравнению с логическим 0), уровень которого может быть 2,5–3,5 В — логической единицей (1). Если, например, говорят, что на выходе элемента логическая 1 (на входе, следовательно, логический 0), это значит, что в данном случае на выходе элемента действует сигнал, напряжение которого соответствует уровню логической 1.
Действие такого элемента как инвертора можно сравнить с работой кремниевого n-р-n транзистора в режиме переключения. Если его базу соединить с эмиттером или подавать на нее положительное напряжение смещения, не превышающее 0,3–0,4 В, транзистор будет находиться в открытом состоянии и напряжение на его коллекторе будет близко к напряжению питания. При таком состоянии транзистора входное напряжение низкого уровня можно принять за логический 0, а выходное напряжение более высокого уровня — за логическую 1. Если затем на базу подать такое положительное напряжение смещения, при котором транзистор откроется, то напряжение на его коллекторе упадет почти до нуля. Такое состояние транзистора будет в нашем примере соответствовать выходному напряжению низкого уровня и входному высокого уровня. При подаче на базу пульсирующего напряжения транзистор с частотой и полярностью следования импульсов будет переключаться из открытого состояния в закрытое и, наоборот, из закрытого состояния в открытое, имитируя работу инвертора.
Но у элемента 2И-НЕ (рис. 303, а), с которого я начал знакомить тебя с логическими микросхемами, два входа. Поэтому и принцип его действия несколько отличается от свойств одного транзистора, работающего в режиме переключения. Сущность действия такого элемента заключается в том, что при подаче на один из его входов напряжения низкого уровня, а на второй вход напряжения высокого уровня, на выходе появляется напряжение высокого уровня, которое исчезает при подаче на оба входа сигналов, соответствующих напряжению высокого уровня. В этом и заключается логика элемента 2И-НЕ.
Если все входы такого элемента соединить вместе, т. е. сделать его одновходовым, он будет работать как инвертор. Напряжение на входе логического элемента, при котором он переходит из одного устойчивого состояния в другое, т. е. переключается из открытого состояния в закрытое, называют пороговым.
Для микросхем серии К155 пороговое напряжение составляет примерно 1,15 В.
Для твоих опытных конструкций потребуется, прежде всего, микросхема K155ЛA3, условное обозначение которой показано на рис. 303, б. Конструктивно она выглядит так же, как микросхемы серии К118, но в ее корпусе четыре логических элемента 2И-НЕ. Каждый из них имеет свои входы и выход и работает как самостоятельный элемент. Источник постоянного тока напряжением не более 5 В, питающий все элементы микросхемы, подключают к ее выводам 7 (—5 В) и 14 (+5 В). Но эти выводы не принято указывать на условных изображениях цифровых микросхем, потому что на принципиальных электрических схемах тех или иных устройств элементы, составляющие микросхемы, в подавляющем большинстве случаев чертят раздельно.
Схема первого опытного устройства на цифровой микросхеме, которую я предлагаю тебе для закрепления в памяти принципа работы логического элемента 2И-НЕ, показана на рис. 304. Из четырех элементов микросхемы K455ЛA3 в нем работают только два (любых) а два других не используются.
В целом это устройство представляет собой генератор световых импульсов, который можно использовать, например, для модели маяка.
Рис. 304. Схема генератора световых импульсов с использованием логических элементов 2И-НЕ
Элементы D1.1 и D1.2, включенные инверторами, соединены между собой последовательно, образуя как бы двухкаскадный транзисторный усилитель с непосредственной связью. Конденсатор С1, включенный между выходом элемента D1.2 и входом элемента D1.1, создает между выходом и входом такого усилителя положительную обратную связь, благодаря которой он возбуждается, начинает генерировать электрические колебания.
Догадываешься, что представляет собой эта часть электронного устройства? Совершенно верно: мультивибратор, генерирующий импульсы напряжения, близкие по форме к прямоугольным.
Частота импульсов зависит от емкости конденсатора С1 и сопротивления резистора R1. При емкости конденсатора С1, указанной на схеме, только переменным резистором R1 частоту импульсов можно изменять примерно от 60 до 120 в 1 мин (1–2 Гц). С вывода 6 элемента D1.2, являющегося выходом мультивибратора, скачкообразно изменяющееся напряжение подается на базу транзистора V1 и управляет его работой. В те моменты времени, когда на выводе 6 этого элемента напряжение низкого уровня, транзистор V1 закрыт. Когда же на этом выводе напряжение высокого уровня, транзистор открывается и лампочка Н1 в его коллекторной цепи загорается. Таким образом, транзистор, управляемый перепадами напряжения на выходе элемента D1.2, работает в режиме переключения, а частота световых вспышек лампочки определяется частотой импульсов, генерируемых мультивибратором.