А. Черномырдин - Семь шагов в электронику

• Название: Семь шагов в электронику
• Автор: А. Черномырдин
• Издательство: "Наука и Техника"
• Жанр: Радиотехника
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-94387-853-4

Впервые на российском рынке появилась радиолюбительская книга с видеокурсом. Разработки автора книги и его статьи широко известны читателям самых популярных журналов для радиолюбителей. А эта практическая книга им написана для тех, кто вступил на сложный и интересный путь от «чайника» до «профи» — ведь двигаться на этом пути очень трудно! В легкой и доступной форме в книге разбираются устройство и принципы работы семи различных конструкций. Устройства помещены в порядке возрастания сложности, осваиваются шаг за шагом.

Изюминка книги и в том, что конструкции каждого Шага созданы автором в нескольких вариантах на различной элементной базе — или на транзисторах, или на микросхемах, или на микроконтроллерах, — чтобы можно было наглядно увидеть и сходство, и различия между схемными решениями. Там, где какие-то схемотехнические варианты нереализуемы (например, усилитель на микроконтроллере), их, естественно, в книге нет. Интересны и реальные конструкции в ретро-варианте: на лампах, реле, тиратронах — такими они были во времена наших отцов и дедов.

Все рассмотренные конструкции автор разработал, изготовил, проверил и заставил работать — подтверждением тому многочисленные ролики, содержащиеся на приложенном к книге диске. Книга будет интересна всем читателям, желающим расширить свои знания и практические навыки в радиоэлектронике.

Книга сопровождается диском, на котором записан видеокурс, видеоролики с демонстрацией работающих конструкций, имеется разводка печатных плат всех конструкций в электронном виде. Для всех конструкций на микроконтроллерах на диске приводятся программы с исходниками. Диск содержит большое количество справочной информации для радиолюбителей.

---

В ней пришлось применить одну импортную микросхему — драйвер полевых ключей IR2104 (аналогов ее наша отечественная промышленность не выпускает). Этот вариант усилителя ничем, кроме выходного каскада, не отличается от предыдущей схемы. Выходной каскад же собран по типовой схеме для микросхемы IR2104 и, в свою очередь, тоже никаких особенностей не имеет.

Печатная плата. Усилитель собран на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм размерами 50x35 мм.

Разводку печатной платы (в зеркальном изображении) можно скачать с диска, прилагаемого к книге («Видеоурок 4», файл 2.DXF) и посмотреть на рис. 4.8.

Рис. 4.8. Разводка печатной платы (50x35 мм, в зеркальном изображении)

Схема расположения деталей приведена на рис. 4.9.

Рис. 4.9. Схема расположения деталей

Налаживание. Настройку усилителя выполняют так же, как это делалось в предыдущей схеме.

Радиаторы для усилителя. Во многих случаях усилитель класса D может обойтись без радиаторов. Если же они все-таки необходимы, расчет их ведется так же, как расчет радиаторов для обычных усилителей, но рассеиваемая мощность принимается равной не 25 % от выходной, а 5 % от выходной для частоты генератора до 80 кГц, и 10 % для частоты генератора более 80 кГц. Более точный расчет начинающему радиолюбителю выполнить будет трудно.

Внешний вид устройства приведен на рис. 4.10.

Рис. 4.10. Внешний вид усилителя класса D с выходным каскадом на полевом транзисторе

Смотрим ролик. Работу усилителя демонстрирует ролик «Видеоурок 4» — > «Усилитель класса D на микросхемах» на прилагаемом диске.

Усилитель класса D на микроконтроллере

Принципиальная схема. Это почти невероятно, но это так! Конечно, в микроконтроллере нет ни генератора пилообразного напряжения, ни компаратора, но зато в нем есть аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) и управляемый генератор, у которого можно изменять ширину импульса при неизменной частоте следования импульсов (ШИМ-генератор).

Схема этого усилителя приведена на рис. 4.11.

Рис. 4.11. Принципиальная схема усилителя класса D на микроконтроллере

Принцип работы усилителя достаточно прост:

♦ с помощью АЦП измеряется величина звукового сигнала на входе микроконтроллера;

♦ в соответствии с измеренной величиной устанавливается ширина импульсов генератора;

♦ цикл измерения и установки повторяется снова.

Сигнал с выхода генератора поступает на точно такой же выходной каскад, какой был применен во втором варианте усилителя класса D на микросхемах.

Печатная плата. Усилитель собран на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм размерами 47,5x25 мм.

Разводку печатной платы (в зеркальном изображении) можно скачать с диска, прилагаемого к книге («Видеоурок 4», файл 3.DXF) и посмотреть на рис. 4.12.

Рис. 4.12. Разводка печатной платы (47,5x25 мм, в зеркальном изображении)

Схема расположения деталей приведена на рис. 4.13.

Рис. 4.13. Схема расположения деталей

Налаживание. Настройку усилителя выполняют в точности так же, как это делалось в предыдущей схеме. Программу для микроконтроллера (включая исходные тексты) можно скачать с диска, прилагаемого к книге («Видеоурок 4», раздел «SOFT»).

Внешний вид устройства приведен на рис. 4.14.

Рис. 4.14. Внешний вид усилителя класса D на микроконтроллере

Смотрим ролик. Работу усилителя демонстрирует ролик: «Видеоурок 4» — > «Усилитель класса D на микроконтроллере» на прилагаемом диске.

Несмотря на весьма скромные возможности АЦП и ШИМ-генератора, звук, воспроизводимый этим «усилителем», сделает честь многим солидным аппаратам, продаваемым в магазинах.

Усилитель класса D на лампах

Да-да, представьте себе, усилители класса D существовали и в ламповом варианте (причем аж с 1955 года): воистину все новое — это хорошо забытое старое! Причина их появления — все то же желание повысить экономичность усилителя и снизить его габариты.

Принципиальная схема. Схема усилителя приведена на рис. 4.15.

Рис. 4.15. Принципиальная схема усилителя на лампах

Генератор пилообразного напряжения собран на пентоде ЛЗ. Это т. н. фантастронный генератор, по поводу заковыристого названия которого время от времени народ «отрывается» в Инете. Разбирать его работу мы не будем, поскольку она достаточно сложна.

Пилообразный сигнал подается на триггер Шмитта, собранный на двух половинках лампы Л5, на этот же вход подается сигнал от предварительного усилителя НЧ, собранного на пеноде Л4. С выхода триггера Шмитта противофазные сигнал поступают на управляющие сетки двухтактного выходного каскада на лампе Л4. Нагрузкой лампы Л4 является импульсный трансформатор, за которым через высокочастотный фильтр включен обычный двухтактный выходной трансформатор.

 Примечание.

Следует сразу сказать, что примененный в схеме выходной каскад не может реально обеспечить достаточную выходную мощность усилителя, и использован здесь исключительно с демонстрационной целью.

Внешний вид устройства приведен на рис. 4.16.

Рис. 4.16. Внешний вид лампового усилителя класса D

Смотрим ролик. Работу усилителя демонстрирует ролик «Видеоурок 4» — > «Усилитель класса D на лампах» на прилагаемом диске.

Шаг 5 СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПО ИК

Как работает дистанционное управление

Дистанционное управление с применением инфракрасного света давно и прочно вошло в наш быт. Телевизоры, кондиционеры, вентиляторы, освещение — практически для всех видов бытовой техники существуют соответствующие пульты. Достоинства систем ДУ на ИК — простота схемы и достаточно высокая надежность. Дополнительный плюс — системы на ИК-лучах не «засоряют» эфир (попросту нечем)!

В подавляющем большинстве случаев для передачи сигнала ИК используется импульсно-кодовая модуляция, т. е. управляющий сигнал передается набором кодовых импульсов. Каждый импульс, в свою очередь, передается в виде посылки амплитудно-модулированного излучения определенной длительности.

Частота модуляции чаще всего равна 36 кГц, что позволяет при приеме «отсечь» паразитную засветку датчика ИК излучения другими частотами (особенно этим «грешат» лампы дневного света с электронным балластом). В настоящее время существуют очень простые в применении приемники ИК-излучения, выполняющие всю необходимую обработку сигнала, и выдающие на выход готовые импульсы. Поэтому сейчас системы ДУ на ИК — наиболее простые в схемно-техническом плане устройства. Первый вариант такого устройства мы сделаем… на микросхемах.

Система дистанционного управления по ИК на микросхемах

Принципиальная схема. Традиционный вопрос — почему не на транзисторах, и традиционный ответ — цифровая обработка сигнала на транзисторах достаточно капризна. Схема передающей части системы ДУ приведена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Принципиальная схема системы дистанционного управления по ИК

На элементах DD1.1, DD1.2 собран тактовый генератор, вырабатывающий кодовые импульсы. Импульсы эти поступают на вход счетчика DD2 (знакомого нам по «бегущим огням»), при этом на его выходе появляется сигнал «бегущей единицы». Со счетчиком соединен RS-триггер, выполненный на элементах DD3.1, DD3.3, причем сброс триггера всегда выполняется сигналом с выхода Q5, а установка — сигналом с выходов Q1—Q4 при нажатии соответствующей кнопки. Таким образом, триггер оказывается во включенном состоянии в пределах от одного до четырех тактовых импульсов.

Сигнал с выхода триггера поступает на элемент DD3.2, туда же поступает сигнал с тактового генератора. В результате на выходе этого элемента образуются пачки из одного, двух, трех либо четырех импульсов (в зависимости от нажатой кнопки). Эти пачки импульсов управляют включением генератора, вырабатывающего частоту 36 кГц, собранного на элементах DD1.3, DD1.4, DD3.4. Выход генератора нагружен на транзистор VT1, в коллектор которого включен инфракрасный светодиод.