В. Дригалкин - Как освоить радиоэлектронику с нуля. Учимся собирать конструкции любой сложности
Элемент И-НЕ может выполнять функцию элемента НЕ, то есть стать инвертором. Для этого надо соединить вместе все его входы. Тогда при подаче на такой объединенный вход сигнала низкого уровня на выходе элемента будет сигнал высокого уровня, и наоборот. Это свойство элемента И-НЕ очень широко используется в цифровой технике.
Триггер — электронное устройство, обладающее двумя устойчивыми электрическими состояниями. Переключение триггера из одного состояния в другое происходит под воздействием входных электрических импульсов. Каждому из двух состояний триггера соответствует свой фиксированный уровень выходного напряжения, что позволяет использовать триггеры в качестве ячеек хранения цифровой информации. Кроме того, эти устройства служат основой счетчиков импульсов, делителей частоты, регистров и многих других цифровых микросхем функционального назначения. Сейчас разговор пойдет о функционировании лишь одного из семейства триггеров — D-триггера.
Условное графическое обозначение D-триггера показано на рис. 6.3.
Рис. 6.3. Условное графическое обозначение D-триггера
У него четыре входа — R, D, С, S и два выхода — прямой и инверсный. Символом прямого выхода служит буква Q, а инверсного, кроме кружка на линии выходного сигнала, такая же буква, но с черточкой вверху. Уровень сигнала на инверсном выходе всегда противоположен сигналу на прямом выходе. Если, например, триггер находится в единичном состоянии и, следовательно, на его прямом выходе действует напряжение высокого уровня, в это время на инверсном выходе будет напряжение низкого уровня.
Входы R и S — установочные: при подаче напряжения низкого уровня на R-вход триггер устанавливается в нулевое состояние, на С-вход — в единичное. Нулевое состояние считается исходным режимом работы триггера. D-вход триггера, или, как еще говорят, информационный вход, предназначен для приема информации, а С-вход — вход тактовых импульсов синхронизации, источником которых обычно служит генератор импульсного напряжения. Если на D-входе сигнал высокого уровня, то триггер по фронту первого же импульса на С-входе устанавливается в единичное состояние, а если низкого, то в нулевое. На спады синхронизирующих импульсов на С-входе триггер не реагирует.
Каждое же изменение логического состояния триггера означает запись в его память принятой информации, которая может быть передана следующему за ним триггеру или считана соответствующей цифровой микросхемой. По сигналам на этих входах триггер может работать как коммутатор электрических цепей, что и используется в некоторых устройствах автоматики, например в переключателях елочных гирлянд.
Еще раз стоит напомнить, что за рубежом иное представление микросхем на принципиальных схемах, чем в странах СНГ. Это наглядно представлено на рис. 6.4.
Рис. 6.4. Зарубежные логические элементы.
Эти элементы классифицируются следующим образом:
• инвертирование — преобразование «1» в «О» и наоборот. То есть если на входе была «1», то на выходе будет «0». Если был «0» на входе, то на выходе — «1». Обозначается NOT. Микросхема — 7404;
• умножение — на выходе «1», когда на обоих входах «1». Обозначается AND. Микросхема — 7408;
• сложение — на выходе «1», когда хотя бы на одном входе. «1». Обозначается OR. Микросхема — 7432;
• исключающее ИЛИ- на выходе «0», когда на двух входах одинаковые положения: две единицы или два нуля. Обозначается XOR. Микросхема — 7486;
• элементы OR и AND с инвертором на выходе. Тогда их называют NOR (микросхема 7400) и NAND (микросхема 7402) соответственно.
Если вам захочется больше узнать о той или иной логической микросхеме, поищите ее в сети Интернет. Интернет — это большой кладезь информации.
Микросхемы специального назначения
К этой категории микросхем относятся чипы, которые предназначены для чего-то определенного. Например, существуют микросхемы усилителей мощности, стереоприемников, различных декодеров. Все они могут иметь совершенно разный вид. Если одна из таких микросхем имеет металлическую часть с отверстием (рис. 6.5) — это означает, что ее нужно привинчивать к радиатору. Делается это для того, чтобы микросхема могла рассеивать свое тепло.
Рис. 6.5. Микросхемы, которые необходимо привинчивать к радиатору.
Со специализированными чипами работать куда приятнее, чем с кучей транзисторов и резисторов. Если раньше для сборки приемника надо было множество деталей, то теперь можно обойтись одной микросхемой. Об этих типах микросхем мы узнаем далее.
Глава 7
Применение специализированных микросхем на практике
На сегодняшний день микросхемы специального назначения стали неотъемлемой частью любого электронного устройства — от самого маленького до огромнейшего. Их настолько много, что перечислить все просто нереально. К тому же электроника не стоит на месте, и с каждым днем корпорации разрабатывают все новые и новые чипы.
Мой первый усилитель мощности
Каждый радиолюбитель, особенно начинающий, со временем проявляет интерес к звуковоспроизведению. Хочется собрать что-нибудь вроде магнитофона или усилителя звуковой частоты и продемонстрировать его друзьям. Благодаря новым технологиям стереофонический или квадрофонический усилитель звуковой частоты можно собрать всего на одной микросхеме.
Как известно, звук делится на несколько категорий — моно, стерео, квадро и т. д. Монофонический звук уже давно ушел в прошлое, стереозвук тоже начинает терять свои позиции, а вот остальные категории приобретают все большую популярность. Технически стерео- и квадрозвук называются Digital Surround и Dolby Digital Pro Logic II. В народе — звук 5.1 E и 1) или звук 7.1 G и 1). Это означает, что звук разделяется на несколько колонок — 6 и 8 соответственно. При этом колонки системы 5.1 имеют 5 сателлитов — маленьких колоночек и 1 сабвуфер — большую колонку, а 7.1–7 сателлитов и 1 сабвуфер. На сателлиты усилитель звуковой частоты подает сигналы высоких и средних частот, а на сабвуфер — низких частот. Благодаря такому разделению звук получается насыщенным и живым, близким к реальному.
В усилителях звука есть свое сокращение — УМЗЧ (усилитель мощности звуковой частоты) или УНЧ (усилитель низкой частоты). В последнее время чаще всего используется вторая аббревиатура, так как низкие частоты (басы) — это то, на что в первую очередь ориентируется покупатель при выборе музыкального центра или домашнего кинотеатра. Надо также учитывать диапазон воспроизводимых частот, коэффициент шума и искажений.
Например, высококачественный музыкальный центр или акустика должны воспроизводить звук в диапазоне частот от 20 до 20000 Гц. Обращайте внимание на шум в колонках, он не должен резать слух. Для музыкального центра очень важно, чтобы на большой громкости компакт-диск не перепрыгивал с трека на трек. Ну и, конечно, не делайте акцент на громоздкие сателлиты, так как они воспроизводят только средние и высокие частоты, важную роль в мощности звука играет сабвуфер.
Итак, приступим к сборке своего первого УНЧ. Собирать мы будем усилитель мощности на микросхеме фирмы Philips — TDA7050 (рис. 7.2).
Рис. 7.2. Внешний вид микросхемы TDA7050 и ее распиновка.
Она имеет прекрасные частотные характеристики, защиту от переполюсовки (если вдруг вы неправильно подключите питание, она не сгорит), низкое напряжение питания и потребляемый ток, абсолютно неприхотлива в работе. TDA7050 — находка для разработчиков портативной радиоаппаратуры. Технические характеристики усилителей мощности на этой микросхеме вы можете увидеть ниже.
Номинальная выходная мощность: 2x75 мВт, 150 мВт в мостовом включении
Коэффициент нелинейных искажений не более: 10 %
Входное сопротивление: 2 мОм
Сопротивление нагрузки: 32 Ом на стереоканал
Потребляемый ток не более: 6 мА
Напряжение питания: 1,8–6 В
На принципиальной схеме (рис. 7.1) показаны два усилителя мощности.
Рис. 7.1. Принципиальные схемы усилителей мощности на TDA7050.
На самой верхней схеме — стереофонический усилитель для наушников, в которых мы зачастую слушаем плеер, на нижней — монофонический (так называемое мостовое включение). На выходе подключена малогабаритная динамическая головка, что дает более мощный, громкий сигнал. Вы можете собрать любой из представленных усилителей. Так как питание УНЧ всего 3 В (две батарейки по 1,5 В, подключенные последовательно), его часто используют в плеерах.
