напряжение, необходимое для работы того или иного устройства. Установилась традиция изображать делитель на схемах, располагая символы его резисторов по вертикали нли под углом один к другому, как показано иа рис 223,в, Стоит ли говорить, насколько труднее узнать тот же делитель, еслн ои изображен иначе, например, как на рис. 223,й, б.

В радиоэлектронных устройствах часто используют так называемые со-<;тавные транзисторы, состоящие нз двух (а иногда и более) транзисторов, соединенных между собой определенным образом. Получается как бы один ipaii?HCTop, обладающий более высоким, чем любой из составляющих его граизнсторов, входным сопротивлением и большим коэффициентом передачи тока Традиционное изображение составного транзистора (рис. 224,в) построено гак, что в нем четко видны выводы всех его электродов - эмиттера, базы и коллектора, чего нельзя сказать про изображения, показанные на рис. 224,а, б.

Отдельные функциональные узлы и группы элементов {например, двухтактные и дифференциальные усилители, мультивибраторы, RS-трнггеры на icKOBe логических элементов и т. д.) обладают электрической симметрией. С гчетом этого и\ и^(Яражают и на схемах, располагая символы входящих в iHv элементов симт-н-тричнс относительно горизонтальной или вертнка.тьной эси в таком виде очемы зтнх устройств наиболее наглядны, легко запомина-отся н, что не менее важно, занимают мало места При изучении работы по-цобных устройств достаточно понять процессы, протекающие в одной их час-ги, чтобы представить принцип действия устройства в целом. Для примера на ihc 225,п, 6 почазаиы в традиционном иачертаинн схемы дифференциального гсилнтеля и RS-триггера иа элементах 2И-НЕ. Те же схемы, вычерчен-[ые без учета особенностей этих устройств (рнс. 225,в, с), читать намного руднее ♦

Как уже говорилось, соединения элем1к> юв на схемах показывают горизок-альнымн и вертикальными линиями э^[ектрической связи. Именно по этим (аправлениям наш взгляд движется легче всего, а это облегчает чтение схем <*словные графические обозначения элементов изображают на схемах в поло-кениях, предусмотренных соответствующими стандартами ЕСКД (в этой книге )нп изображены именно так), либо, если это необходимо, поворачивают их на тол, кратный 90 . Исключение составляют схемы всевозможных мостов, ко-орыеСтроят в виде квадрата, поставленного на один из углов. В связи с этим словные обозначения элементов на таких схемах изображают повернутыми la угол 45°. В подобном начертаняи, схемы мостов хорошо выделяются на фоне гпрнэоитальных и вертикальных линий, что способствует быстрому их узна-

1 -Г ±

hi. ь

Ш

Рнс 225

ванию. В качестве примера на рис 226 показана схема моста для измерения

сопротивлений.

Нередко радиоэлектронное устройство содержит несколько элементов или функциональных групп, выполняющих одинаковые функции. В многопредельном вольтметре такими элементами являются добавочные резисторы, в многодиапазонном радиоприемнике - колебательные контуры разных диапазонов, в измерительном RC-геиератЬре сигналов - резисторы нли конденсаторы часто-тозадаюшей цепи и т. д. Желая подчеркнуть их одинаковое назначение и тем облегчить чтение схемы, символы этих элементов и групп изображают одинаково н располагают в ряд по вертикали илн горизонтали (рис. 227).

Рнс 226

чей

Рнс 227

Рис. 228

Бывает и так. что в приборе имеется r7 й&

.иесколько одинаковых групп элементов, со-

едикепных последовательно или параллельно. Чтобы не изображать все элементы, входящие, иаприкер, в многозвенный фильтр сосредоточенной селекции, высоковольтный выпрямитель из большого числа последовательно соединенных диодов, шунтированных резисторами, и т. д на схекз псжаэывают только край1.не группы, а остальные заменяют штриховой линией (рис. 228). Во избежание потери пропущенных элементов при таком изображении групп почиционные цифровые обозначения указывают так, как если бы были изображены все элементы

Для современной радиотехники и электроники вообще характерна тенденция упрошать схемы. Так. на схемах устройств, содержащих большое число одинаковых функциональных групп элементов (усилителей, триггеров и т. Д.), часто вычерчивают пашостью только одну группу, заменяя остальные прнко-угольниками из штрихпунктирвых линий с соответствующим числом внешних связей (рис 229).

Прн состааленки и чтении схем исходят И1 того, что основную роль в преобразовзгши элекфических сигналов в устройстве играют электровакуумные и полупроводниковые приборы и микросхемы При изучении схемы глаза невольно задерживаются на символах этих изделий, внимательно рассматривают расположенные рядом и соединенные с ними символы других элементов и. только выяснив назначение каскада, переходят к следующему участку схемы Ииаче говоря, схемы читают покаскадно, и для того чтобы делать это было легче, каскады располагают обычно в порядке последовательности обработки илн преобразования сигнала слева направо.

Для облегчения ориентирования в схеме такие цепи, как сигнальные, питания, смещения, а также символы элементов, выполняющих одинаковые функции в различных каскадах устройства, по возможности располагают на определенных установившихся уровнях. Так, цепи питания чертят вверху схемы, ниже располагают символы элементов развязывающих фильтров, анодных и

х

хг о

хг -о

г

XfS ho

Ш

йоллекторкых нагрузок (рис. 23U). В средней части помещают обозначения активных элементов (радиоламп, транзисторов, микросхем) н элементов цепей передачи сигнала от каскада к каохаду Внизу располагают элементы катодных и эмиттернык цепей, цепи накала радиоламп, линии общего провода, знаки соединения с ним и элементы цепей управления.

Некоторые части устройства (источник питания, клавиатура электронного музыкального инструмента н т. п.) нередко имеют большое число связей с остальными. Если показать на схеме все эти связи, то выделить тот или иной каскад при иэученнн работы прибора будет нелегко. По этой причине цепи питания и некоторые другие цепи часто изображают не полиостью, обрывая нх поблизости От соответствующих функциональных групп, а чтобы 6е^о понятно, куда та илн иная цепь подключена, обрывы линий связи заканчивают стрелками с указанием места подключения (адреса). Так, надпись у оборванной линии связи -i-5 В означает, что цепь соединена с положительным полюсом источника с таким напряжением, надпись *К выводу 14 DDI* - что данный вывод источника питания соединен с выводом 14 микросхемы DDI и т, д.

Схему, чрезмерно вытянутую в горизонтальном направлении, изучать Сруд-но, часто требуется вернуться к уже рассмотренным участкам, а они отстоят далеко один от другого. В подобных случаях схему разбивают на части, помещая нх одну под другой. 3 несколько этажей Каждый предыдущий участок схемы заканчивают Л11ния1мн связл го стрелками на концах и адресами мест подключения (например, К R17 , К С24 и т. д.). Новый этаж начинают такими же линиями связи со стрелками, но с обратными адресами (указывают чепи предыдущего этажа). Аналогично поступают и в ток случае, если схем> приходится располагать на разных страницах книги или журнала.

В схемах устройств цифровой техники, которые и без того можно считать предельно лаконичными, в последнее время также используют приемы, позволяющие их еще более упростить. Так, если в группе логических или иных элементов, изображенных совмешенно (в виде колонки - ск. рис. 231) и содер-

Рис. 231

ж

PRQH

Ряс. 23S

Рнс 232

жащнк в основной ноле частично нлн полностью одинаковую информацию, последнюю допускается помещать только а первом (верхнем) элементе. Условные обозначения эленентов, к которым относится эта информация, отделяют одни от другого штриховой линией.

Еслн устройство содержит несколько одинаковых элементов с большим числом выводов одного и того же функционального назначения, можно один из элементов начертить полиостью, а остальное изобразить упрощенно, с меньший числом выводов. В зоне сокращаемой группы выводов указывают одну под другой четки первого и последнего нз н х, а линии электричгской связи объединяют в одну групповую. На рнс. 232 показано, как, например, можно упростить изображение устройства памят.и ЭВМ, состоящее нз двух (DDI, DD2) микросхем ПЗУ с возможностью о.тнократного прогр?ммироваиия. Номера у выводов микросхем в данном случае условные, они лишь иллюстрируют способ их указания у выводов сокращаемых групп.

Цифровые и аналоговые микросхемы нередко содержат по несколько одинаковых устройств (логических элементов, операционных усилителей и т. д.). При разнесенном пзображе1ИИ иа схеме принадлежность устройств к той или иной микросхеме указывают в позиционном обозначении (например, DA1.1, DA1.2. DA1,3 и т. д.).

Элементы цифровой техники, изображенные в одной колонке, допускается пересекать линиями электрической связи (рис. 233). Контурные линии условных обозначений отдельных элементов в этом случае вычерчивают ие полностью. Расстояние между концами контурных линий и линией электрической связи должно быть ие менее 1 им.

Для облег!1ения монтажа н ремонта радиоэлектронной аппаратуры на интегральных микросхемах рядок с выводами условных обозначений, как правило, указывают их номера в соответствии с нумерацией выводов, принятой для того нли нного конструктивного исполнения микросхем. Для примера на рис. 234 иоказа-но. как нумеруются выводы микросхем в некоторых наиболее распространенных пластмассовых (а), металлостеклянных {б) и металлокераии-ческих (б) корпусах.

Заканчивая рассказ об основных правилах построения принципиальных электрических схем, на примерах нескольких конкретных радиоэлектронных устройств познакомимся с некоторыми общими для многих приборов узлами i[

9м. 234

С7 5мк158

УГГ HT3fSB

8хвд г

Bxodf

t33-

2К

Я5 6,2 К

R6 ЮОи

1и

±

И и АЯЗО,

Рнс 236

теми сведениями, которые указывают на схемах для облегчения пользования ими.

На рис. 235 изображена принципиальная схема измерителя так называемого пикового уровня сигнала - порогового устройства, индици-руюшего превышение доданным на вход переменным напряжением звуковой частоты (34) заданного уровня (значения). Его можно использовать для индикации максимально допустимой выходной мощности усиян> теля 34. превышения канснкальиого уровня записи в магнитофоне и т. д Как видно нз схемы, устройство выполнено на двух транзисторах разной структуры: п-р-п (VT1) и р-п р (VT2). Подлежащий контролю выходной сигнал усилител!; мощности 34 (с головки громкоговорителя ьли акустической системы) подают на вход 1 (коиденсэтор С1 и резистор Р1 в эгом случае нсклю чают), сигнал из канала записи магнкгсфоиа - на вход 2. Нагрузкой устройства - собственно индикатором -- служит светодиод HI, включенный в коллекторную цепь транзистора 72.

В исходном состоянии (сигнала на входе нет или он меньше порогового уровня - уровня срабатывания) оба транзистора устройства закрыты и светодиод не светится. В этом состоянии устройство находится до тех пор, пока амплитуда положительной полуволны контролируемого сигнала (а именно такую полярность на базе транзистора VT1 по отношению к эмиттеру оно должно иметь, чтобы транзистор открылся) не достигнет опреаеленного значения Это значение примерно ка 0,6 В (напряжение открывания кремниевого транзистора) больше напряжения на эмиттере транзистора, которое задано делителем напряжеинч, состоящим из резисторов R4 и R3 При указанных на схеме сопротивлениях этих резисторов и напряжении питании 12 В это наяряженне равно примерно 6 В, В момент, когда амплитуда входного напряжении пре высит это значение, транзистор VTI начнет открываться и в его коллекторной цепи появится ток, а поскольку он одновременно является и током базы транзистора VT2, последний также начнет открываться. Его коллекторный ток, протекая через резистор R7 и светодиод HLl. создаст на них падение напряжения, которое, как видно нэ схемы, приложено к базе транзистора VT1. Это приведет к увеличению его тока базы, и ои откроется еще больше. Благодаря такой обратной свнзи (положительной) процесс будет протекать лавинообразно, по этому очень скоро оба транзистора полностью откроются (а это значит, что падения напряжения на их участках эмиттер-коллектор резко уменьшатся), г Светодиод HLI ярко засветится (ток через него будет ограничивать только резистор R7>.

Прн'мёчьшеннн nbjviOTO 1 ц;1яженш1 iAtecu в устройвг№ иротекнют в ю^атнон иапр №нжн-я свегодвой' гасйет. :

Если необходимо индицировать напряжение другого у^оъМ (1>&озиачнм его как напряжение срабатывания Ucp). необходимо заново рассчитать со-противленке резистора R4. При сопротивлении резистора R3, указанном на

Рнс 236

схеме, н напряжении питания 12 В это можно сделать по фопмуле R4= = 12/(Ucp-0,6)-1.

Устройство, схема которого показана на рис. 236, представляет собой электронный выключатель, включающий нагрузку (например, осветительную пампу в кладовой, на лестничной площадке и т. д.) в момент нажатия на не фиксируемую в нажатом положении кногку SBI к автоматически выключающий ее по истечении нескольких минут (это позволяет экономить электроэнергию).

В устройстве можно выделить две части: управляющую и силовую. С целью повышения безбпасности обращения с выключателем для связи этих частей применен фотодиннсторный оптрон UI.

Управляющая часть устройства включает в себя светодиод оптрона, электронный ключ на тринист<е VSI и реле выдержки времени на однопереяод-чом транзисторе VT1. Времязадающне элементы (подстроечный резистор R3, постоянный резистор R4 и конденсатор С1) включены в его эмиттерную цепь. Питается эта часть устройства от батареи GB1 напряжением 4,5 В, подключаемой иыключателем Q1.

Силовая часть автомата состоит из диодного моста VDI-VD4 в цепи нагрузки (лампа ELI), шунтирующего мост триинстора VS2 и фотодинистора оптрона U1 в цепн его управляющего электрода.

В исходном состоянии (при замкнутых контактах выключателей Ql и Q2) транзистор VTI и трнннсторы VS1, VS2 закрыты, ток через диодный мост не течет, и лампа не горит. В момент нажатия иа кнопку SBI в цепи управляющего электрода тринистора VSI возникает ток (его ограничивает резистор R1) н он мгновенно открывается, замыкая цепь питания светодиода оптрона UL Зажигание светодиода (ток через него ограничивает резистор R5) приводит к откры1аншо фотодинистора оптрона, н через делитель напряжения, состоящий из резисторов R6. R7, начинает протекать ток. Падение напряжения на резисторе R7 открывает трннистор VS2, и тот своим небольшим сопротивлением шунгирует диодный мост, замыкая тем самым цепь питания осветительной лампы ELI.

Одновременно с включением тринистора VS1 от батареи GBI через резисторы R3, R4 начинает заряжаться конденсатор 01. По мере зарядки напряжение на нем (или, что то же самое, на переходе эмиттер -база I транзистора VTI). растет и через несколыю минут транзистор открывается, а конденсатор окаэы-. ваезся шцнеаюченкым к аполу [> катоду трнвист<фа VSj* П9е м(>1( нвтфяж^. ине m кошкасахо^ имеет за%рм1даошую дяя.иега шм р1юсть:<пдл г-w годе тле^-т лвод, т^нвяф мшиюм^эшфыметея, яяйотчш свев №-> од оптроиа. & результате лампа EL1 гаснет, и устройство готово к следующему

включению. В режиме ожидания, несмотря на то, что эмиттер транзистора соединен с источником питания, открывания перехода не происходит, так как ток через него, ограниченный резисторами RJS, R4, для этого иедостдточен.

Выдержку времени <т. е. -время зарядки конденсатора С1 до напряжения включения однопереходного транзистора) регулируют подстроечным резистором R3. Прк указанных на схеме типах диодов н триннстора VS2 устройство может коммутировать нагрузку мощностью до 1 кВт (например, 25 ламп по 40 Вт каждая).

На рис 237 приведена схема автоматического устройстав, переводящего магнитофон, в который оно встроено, в режим <Стоп> при обрыве или оконча НИИ ленты на катушке или в кассете. Артонат (подобные устройства называют автостопами) состоит из датчика враще[{ия подающего (в катушечном магнитофоне) или приемного (в кассетном) узла (миниатюрная лампа иакаливани; ELI и фотодиод VDI), формирователя импульсов сброса (транзистор VTl i; включенные инверторами элементы DDil.l, DD1.2 микросхемы DDI), генератора импульсов (DDI 3, DDI.4), счетчика этих импульсов (DD2), усилителя посте янного тока (VT2) и электромагнитного реле К1 с тринистором VS1 в цепи питания его обмотки.

Датчик вращения контролируемого узла магнитофона представляет собой закрепленный на нем диск с восемью отверстиями, с одной стороны которого установлена лампа накаливания ELI. а с другой - фотодиод VDI.

Генератор, собранный иа включенных инверторами элементах 2И'-Н£ DDI3, DDI.4 (их в^оды соединены вместе), представляет собой неснмметрич-нмй мультивибратор (выход первого элемента соединен с входом второго непосредственно, а выход второго с входом первого-через конденсатор С2). Благодаря такой положительной обратной связи н резисторам R3, R6, создакицим -ыестную отрицательную обратную свизь и выводящим элементы в линейный режим работы, в устройстве возникают автоколебания, частота которых определяется емкостью конденсатора G2 н сопротивлениями резисторов R3, R6. В данном случае ее можно регулировать подстроечным резистором R6. Необходимая для своевременного срабатывания автостопа частота колебаний Генератора - 4... 5 Гц.

Работает устройство так. При включении питания (оно подается на нею одновременно с переводом магнитофона в тот нли иной рабочий режим) генератор иа элементах DDI.3, DD1.4 начинает вырабатывать импульсы с частотой следования 4...5 Гц, Эти импульсы поступают иа соединенные вместе счетные входы счетчика DD2. Установочные же входы R этой микросхемы соединены с

ЯЗ 2j2K*n

-CSH

KCfSSA

Я7 5,1К

КЗ 150

KTZOJA

SSI К155ЯЛЪ

KHit.7SBt,fSZ-

£lf

Рнс 237

выходом инвертора DDl.2. В исходном состоянии (до начала вращении контролируемого узла Магнитофона) напряжение на его соединенных вместе входах, заданное делителем напряжения, состоящим нэ резисторов R4, R5, соответствует логической I, поэтому на входах R счетчика DD2 устанавливается необходимое для его нормальной работы напряжение логического 0.

С началом вращения узла световой поток от лампы накаливания EL1 к фотодиоду VD1 начинает прерываться перфорацией на диске датчика. По этой причине ток через делитель напряження, образованный обратным сопротивлением фотодиода VD1 и резистором R1, а вместе с ним и ток в цепи базы транзистора VTI начинают периодически возрастать и убывать, заставляя транзистор открываться и закрываться. С такой же частотой начинает колебаться коллекторный ток транзистора, а напряжение на входах элемента DDI.1 - периодически возрастать до напряжения питания и спадать почти до нуля. В результате на выходе инвертора DD1.1 появляются импульсы прямоугольной формы. Пройдя через дифференцирующий конденсатор С1 и инвертор DD1.2, оия превращаются в короткие импульсы положительной полярности, периодически устанавливающие счетчик DD2 в нулевое состояние. При работе магнитофона это иронсходит довольно часто - после каждых 1-2 импульсов генератора, поступивших на счетные входы (это число соответствует наименьшей частоте вращения контролируемого .узла, когда рулой ленты имеет максимальный диаметр). Благодаря этому на выходе счетчика поддерживается высокий логический уровень, транзистор VT2 закрыт и реле ,К1 обесточено.

Прн остановке рулона с лентой модуляция светового потока лампы ELl прекращается, и на входе инвертора DDI.2 устанавливается напряжение логической I, а на его выходе н, следовательно, на входах R счетчика DD2 - логического 0. В результате счетчик начинает считать импульсы, поступающие с генератора иа элементах DX)1.3, DD1.4. и через некоторое врым (в момент нрм-хода 10-го импульса) иа его выходе появляется импульс отрицательной полярности, открывающий транзистор VT2. Положительный перепад напряжения, возникший прн этом в его коллекторной цепи, открывает трикнстор VS1, и тот замыкает цепь питани;; обмотки реле К1. Срабатывая, оно включает своими контактами электромагнит, переводящий магнитофон в режим Стоп .

Питается устройство от источника напряжения 12 В магнитофона: реле Kl и лампа ELI - непосредственно, а транзисторы VT1, VT2 и микросхемы DDI, DD2 - через параметрический стабилизатор иа стабилитроне VD2 и резисторе R9. Цепи питания микросхем на схеме ие показаны. О том, как они подключены к источнику стабилизированного напряжения, говорят линии со стрелками, возле которых указаны соответствухяцие номеря выводон микросхем.

В заключение рассмотрим схему приемника прямого усиления, приведенную на рис. 238. Ои предназначен для громкоговорящего приема передач радиовещательных станций, работающих в длинноволновом (ДБ) и средневолновом (СВ) диапазонах, на магнитную аитеину WAI. Кроме нее, он содержит двух-каскадный усилитель радиочастоты (РЧ) на транзисторах VTl, VT2, детекторный каскад на диодах VD1, VD2 и четырехкаскадный усилитель звуковой частоты (34) на транзисторах VT3 -VT7. Питается нриемннк от батарея GBI, нодсоединяемой к нему через разъемный соединитель XI и выключатель Q1, механически связанный с регулятором громкости - резистором RI2.

Радиоволны создают в магнитопроводе магнитной антенны магнитный ноток, и а ее катушках LI и L2 возникает ЭДС, которую можно подать на вход

CS 2Z00 &3в

¥72

Kl7JtS4 [дзв

к9 5bbs\

®

сп о, jftn

4= C70 г г? i

CS,C7 O.eiMK

Рнс. 238

приемника для усиления и преобразования в колебания 34, На частоты радиостанций приемник настраивают конденсатором переменной емкости Ct, включенным параллельно катушкам. В диапазоне ДВ используются обе катушки, s диапазоне СВ -только катушка L2, а катушка L1 замыкается накоротко пе-peключafeлeм диапазонов SA1.

Колебании РЧ, возникшие в контуре, образованном катушками и конденсатором переменной еыкости С1, пр; настройке на ту или иную радиостанцию, очень малы и недостаточны д^тя нормальной работы детектора, поэтому их необходимо усилить. Резонансное сопротивление коггтупа на частоте настройки со ставляет сотни килоом, и чтобы его существенно не снизить и тем самым не ухудшить избирательные свойства приемника (способность отстраиваться от соседних но частоте радиостанций), входное сопротнвлекке усилителя РЧ должно быть в несколько раз больше. Этому требованию в полной ыере отвечает каскад усиления на полевом транзисторе с изолированным эятв(фом VTI. Тж затвора такого транзистора измеряется единицами наноампер' (1 нА = 10 * А), поэтому входное шротивление каскада на транзисторе VTI фактически равно сопротивлению резистора R1 (I МОм).

Напряжение РЧ с катушки L2 контура магнитной антенны поступает нэ затвор транзистора VTl через конденсатор С2. Вместе с резистором R1 он образует делитель напряжения РЧ, поэтому во избежание существенных потерь сигнала его емкость должна быть такой, чтобы на самой низкой частоте диапазона ДВ емкостное сопротивление конденсатора было намного меньше сопротивления резистора. В нашем случае самая низкая частота равна 150 кГц, а сопротивление резистора - 1 МОм, поэтому емкостное сопротивление конденсатора С2 должно быть не более нескольких десятков кнлоом. Этому требованию удовлетворяет конденсатор емкостью 20... 25 пФ (сопротивление на указанной частоте - около 50 кОм).

Несколько слов о режиме работы полевого транзистора по постоянному току. Для того чтобы он усиливал РЧ сигнал без искажений, через его канал должен Протекать некоторый ток покоя, а между истоком и стоком должно быть приложено напряжение не менее нескольких вольт. Для создания такого режима работы между затвором и истоком необходимо приложить небольшое отрицательное (по отношению к истбку) напряжение смешения. В данном слу- чае это получается автоматически за счет падения напряжения на резисторе R3, включенном в цепь истока. По отношению к о&цему проводу приемника (т. е. проводу, соединенному с отрицательным полюсом батареи питания GBI) оно имеет положительную нолярносгь. но гакш1дьку затвор транэнстора тоже со-