Реферат: Применение интегральных схем редакция литературы по новой технике

Дэвид Л. Хейзерман


ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ


Редакция литературы по новой технике

© 1981 by Prentice-Hall, Inc.

© Перевод на русский язык, «Мир», 1984


Предисловие редактора перевода


Электроника представляет собой одну из самых современных обла­стей науки и техники. Доступность, наглядность и практическая полез­ность результатов, возможность проявить свои творческие способности — все это привлекает к разработке и изготовлению разнообразных элек­тронных устройств огромное число людей. За несколько десятилетий сво­его развития радиолюбительская практика прошла путь от изготовления простейших детекторных приемников до создания современных сложных электронных систем, которые по ряду показателей превосходят промыш­ленные образцы. Многие новые виды схем, предложенные радиолюбите­лями, вошли в золотой фонд электроники и широко используются в аппа­ратуре различного назначения.

Новый этап в развитии радиолюбительства наступил после разработки микроэлектронной технологии, которая предоставила в распоряжение ра­диолюбителей интегральные микросхемы — миниатюрные и дешевые из­делия, выполняющие функции сложных электронных схем, которые раньше приходилось собирать из сотен и тысяч отдельных деталей. Используя микросхемы, современные радиолюбители могут создавать весьма слож­ную аппаратуру, изготовление которой ранее было практически невоз­можно. Существенно расширилась номенклатура электронных устройств, создаваемых радиолюбителями. Если раньше это были в основном радио­приемники и радиопередатчики, устройства для записи и воспроизведения звука, то теперь в круг интересов радиолюбителей вошли электронные игры, электромузыкальные инструменты, устройства сигнализации, системы управления различной бытовой техникой и др.

Уже в течение ряда лет в отечественных научно-технических изданиях публикуются различные варианты электронных схем, выполненных на базе интегральных микросхем. Однако фундаментальные работы по данной проблематике, ориентированные на широкую радиолюбительскую аудито­рию, до последнего времени отсутствовали. Предлагаемая читателю книга призвана восполнить этот пробел.

Материал настоящей книги носит справочно-информационный харак­тер. Книга содержит свыше 100 схем, построенных на базе современных интегральных микросхем, предназначенных для применения в разнообраз­ной бытовой технике: радиоприемниках, магнитофонах, электронных играх и т. п, Вместе со схемами дается качественное описание принципа их ра­боты, без глубокого анализа или расчета характеристик, что делает книгу доступной для читателя, не имеющего специальной подготовки. Книга будет полезной и интересной как для радиолюбителя, только начинающего свой путь в увлекательный мир электроники, так и для опытного спе­циалиста, который найдет здесь оригинальные схемные решения. Ниже приводится список отечественных аналогов и возможных вариантов за­мены зарубежных микросхем, использованных в книге, что обеспечивает практическую реализацию почти всех рассмотренных схем.

Данная книга, несомненно, представляет значительный интерес для широкого круга советских радиолюбителей, а также принесет пользу про­фессиональным специалистам, работающим в области создания бытовой и промышленной электронной техники.


^ И. И. Шагурин


Таблица. Список аналогов и возможных вариантов замены зарубежных микросхем

Зарубежные ИС

Аналог или варианты замены

555

КР 1006ВИ1

556

2 ИС КР 1006ВИ1

4011

К176ЛА7

4012

К176ЛА8

4017

К176ИЕ8

4020

3 ИС К176ИЕ2 или 2 К176ИЕ1 + логическая схема, обеспечивающая требуемый коэффи­циент пересчета

4027

К176ТВ1

4543

К176ИД2

7400, 74LSOO

К155ЛАЗ

7402

К155ЛЕ1

74LS04

К155ЛН1

7410, 74LS10

К155ЛА4

7447

К514ИД2 1)

7475

К155ТМ7

7476, 74LS76

2 ИС К155ТВ1

7485

Логическая схема, содержащая сумматор К155ИМЗ + логические элементы

7486

К155ЛП5

7490

К155ИЕ2

7493

К155ИЕ5

74154 Г

К155ИДЗ

74190

Неполный аналог К.155ИЕ6

74191

Неполный аналог К155ИЕ7 2)

LM386

ИС К174УН4, К174УН7 + соответствующие навесные детали

LM3900

Необходимое количество операционных усили­телей типов К140УД7, К153УД2, К157УД2

МС 14553

3 ИС К176ИЕ2 + схема мультиплексирования выходов на логических элементах серии 176

ММ5369

ИС К176ИЕ5 или К176ИЕ12 + К176ТМ1

1) В ИС К514ИД2 выводы 3 и 5 не используются.

2) Отличия в расположении выводов и управлении прямым и обратным счетом.


^ Предисловие


Посвящается Мом и Дэд

В своем увлечении новыми и удивительными достижениями в совре­менной электронной технике авторы и издатели часто упускают из виду постоянно растущую армию начинающих радиолюбителей, которые стре-мятся овладеть навыками сборки, монтажа, отыскания неисправностей и проверки различных электронных устройств. Данная книга ориентирована специально на такую аудиторию читателей.

Однако не следует думать, что предлагаемые здесь устройства яз-ляются элементарными в буквальном смысле этого слова. Появление ин­тегральных схем на биполярных транзисторах, а сравнительно недавно и микросхем на МОП-транзисторах со средним и высоким уровнями ин­теграции дает возможность даже радиолюбителям с небольшим опытом собирать достаточно сложные устройства, достойные уровня квалифици­рованных радиотехников.

В данной книге описано свыше 100 устройств, каждое из которых сопровождается принципиальной схемой, спецификацией и рекомендация­ми по практическому применению. Некоторые устройства имеют сугубо практическое применение, в то время как другие помогают людям орга­низовать свой досуг. В книге также можно найти рекомендации по мо­дификации схем и изготовлению на их основе более сложной системы. Эти рекомендации направлены на развитие у радиолюбителя элементар­ных инженерных навыков.

При изготовлении устройств читателю не обязательно придерживаться порядка описания схем в книге.

В приложении 1 даются примеры схемных обозначений радиодета­лей, принятых в данной книге, а приложение 2 содержит краткие сведе­ния о полупроводниковых компонентах, которые используются в рассмат­риваемых устройствах.

^ Несколько советов радиолюбителям

Многие устройства, описанные в данной книге, включаются непосред­ственно в сеть напряжением 120 В [Описанные здесь устройства можно также подключать к сети на-дряжением 127 В. — Прим. ред.]. Следует иметь в виду, что любая неправильно собранная и непроверенная схема, на которую подается на­пряжение питания, является потенциально опасной для человека. Поэтому радиолюбителям, у которых отсутствуют навыки работы с такими схе­мами, рекомендуется обращаться к более опытным товарищам для про­верки изготовленных устройств.

Некоторые из предлагаемых в книге устройств излучают маломощные широкополосные высокочастотные колебания, которые могут создавать помехи для бытовой радио- и телевизионной аппаратуры. Применение усилителей с более высоким коэффициентом усиления, чем рекомендовано в данной книге, или подключение к внешней антенне может привести к нарушению установленных правил пользования изготовленными устрой­ствами.


Дэвид Л. Хейзерман


Глава 1


^ ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПОЛЬЗОВАНИЮ КНИГОЙ


Перед новичком, приступающим к построению электрон­ных устройств на основе интегральных схем (ИС), открыва­ется интересный и удивительный мир. Он получает возмож­ность, используя всего несколько недорогих компонентов, за несколько часов собрать такие устройства, создание которых сравнительно недавно потребовало бы знаний, способностей и терпения даже от искушенных радиолюбителей.

Применение интегральных схем позволяет сделать слож­ное простым и дорогое практичным. Интегральная микро­схема — это миниатюрное электронное устройство, состоящее из большого числа простых схем. Благодаря этому сборка какой-либо сложной схемы из многочисленных компонентов (транзисторов и других элементов) упрощается — радиолю­бителю достаточно лишь выбрать необходимую микросхему. Объединение данной микросхемы с другими ИС позво­ляет радиолюбителю создавать устройства, которые ранее были для него недоступны ввиду их конструктивной слож­ности.

При сборке устройств на основе интегральных схем дости­гается существенный экономический выигрыш. Если принять во внимание рыночную стоимость современных радиодеталей, то устройство на основе микросхем обходится покупателю в 40 раз дешевле устройства, собранного на дискретных эле­ментах и выполняющего ту же функцию. В качестве примера можно привести калькулятор, поступивший в продажу в на­чале 60-х годов. В настоящее время калькулятор, распола­гающий теми же вычислительными возможностями, стоит, примерно в 140 раз меньше. К тому же многие устройства, описанные в данной книге, сравнительно недавно радиолюби­тель просто не мог бы создать ввиду их слишком большой сложности и высокой стоимости.

Наконец, интегральные схемы позволяют значительно со­кратить время изготовления устройств благодаря тому, что большинство их наиболее сложных узлов продается уже в ви-де готовых микросхем. Поэтому от радиолюбителя требуется лишь включение соответствующих микросхем в определен­ной последовательности и сборка, которая при использовании транзисторов и радиоламп занимала обычно много дней, те­перь может быть выполнена за один вечер,

Если радиолюбитель уже имеет навыки работы с интег­ральными схемами, приобретенные из других источников, то данная книга ему также будет полезна. Хотя большинство устройств здесь рассчитаны на начинающих, опытные радио­любители найдут в книге множество полезных советов по применению простых интегральных схем для изготовления более сложных, интересных и полезных устройств. Эти советы рассчитаны на более опытных радиолюбителей с целью раз­вития у них инженерных навыков.

Короче говоря, в данной книге найдутся сведения для людей с различным уровнем опыта и знаний в области радио­электроники. Чтобы извлечь максимум пользы, радиолюби­телю следует постепенно накапливать свой опыт и знания. Начиная с изучения различных устройств и изготовления простых забавных игрушек, подойти к созданию более слож­ных изделий.


^ 1.1. Выбор устройства


В данной книге на выбор предлагается свыше 100 различ­ных устройств (некоторые из них предложены в нескольких вариантах) и дается ряд общих рекомендаций для изготовле­ния более сложных устройств. И в то время как опытный радиоконструктор может просто выбрать то или иное устрой­ство, новичок растеряется от такого обилия вариантов.

Если у радиолюбителя нет уверенности, на чем остано­виться, или с чего начать, то следует сначала просмотреть оглавление. В соответствии с названиями глав в книге опи­сываются примерно 13 групп различных устройств, в том числе световые коммутаторы и звуковые сигнализаторы, простые схемы аварийной сигнализации и т. д.

В результате одна из тем, упомянутых в оглавлении, ув­лечет воображение радиолюбителя, что и послужит началом его работы. Вообще радиолюбителю не обязательно соблю­дать какую-либо последовательность выбора устройств для разработки, но настоятельно рекомендуется выбирать устрой­ства, соответствующие его возможностям и способностям. В каждой главе рассматриваются как весьма простые, так и бо­лее сложные устройства. Радиолюбитель должен сам решить, какое устройство в данной главе ему больше подходит.

Просматривая описания устройств в какой-либо главе, часто можно встретить общие рекомендации по выбору источ­ников питания постоянного тока. Иногда на схемах и в спе­цификациях к ним указывается определенный источник пи­тания, например батарея напряжением 9 В. В других случаях выбор источника питания для конкретного применения предот ставляется самому радиолюбителю.

В случае возникновения любых вопросов по источникам пи­сания радиолюбителю следует обратиться к соответствующим разделам в гл. 2, так как сначала ему придется изготовить один из описанных источников питания, прежде чем можно будет включить собранное устройство.

Таким образом, выбрав интересующую вас тему, надо отыскать затем в соответствующей главе нужное устройство. После этого необходимо полностью прочитать описание выб­ранного устройства, чтобы убедиться, что оно выполняет именно то, что требуется. Иногда полезно и поучительно так­же прочитать описание нескольких устройств одного и того же класса. При этом могут встретиться два различных уст­ройства, выполняющие в основном одинаковые функции. Смысл здесь состоит в том, чтобы радиолюбитель имел воз­можность собрать устройство из уже имеющихся у него ра« диодеталей или из купленных.


^ 1.2. Проверка правильности выбора устройства


После выбора устройства радиолюбителю следует внима-тельно прочитать его описание и изучить соответствующую принципиальную схему с тем, чтобы убедиться, что все сим­волы и обозначения понятны. Он должен также подробно изучить спецификацию к принципиальной схеме.

Первое, что может вызвать трудность, — это смысл симво­лов и обозначений на рисунках принципиальных схем. В этом помогут разобраться примеры обозначений и пояснения к ним, приведенные в прилож. 1.

Для данной книги характерны две особенности использо­вания обозначений, о которых должен знать радиолюбитель. Номера выводов интегральных схем приводятся на принци­пиальных схемах не по порядку. Например, вывод 3 какой-либо интегральной схемы может оказаться рядом с выводом б, хотя в самой интегральной схеме эти выводы отделены друг от друга выводами 4 и 5.

Как показано во многих примерах прилож. 2, номера вы­водов интегральных схем отсчитываются одинаково. Вывод 1, радиолюбитель может отыскать с помощью ключа (метки), расположенного на интегральной схеме сверху. Таким клю­чом может быть небольшая зарубка с одного края интеграль­ной схемы или маленькая точка на пластмассовом корпусе рядом с выводом 1. Большинство упомянутых в данной книге интегральных схем имеет оба вида ключей.

Расположив микросхему так, чтобы ключ в виде зарубки находился сверху, можно определить номера остальных выч водов. Если на микросхеме ключ в виде точки, то он окажет­ся в верхнем углу. В любом случае в верхнем левом углу на­ходится вывод 1, а остальные выводы имеют нумерацию про­тив часовой стрелки, т. е. вывод с наибольшим номером, окажется в верхнем правом углу. Проверить способ опреде­ления номеров выводов можно на примере интегральных схем (вид сверху), приведенных в прилож. 2.



Рис. 1.1. Два вида обозначе­ния пересекающихся и электри­чески соединяющихся провод­ников: а) старое обозначение, не используемое в этой книге; б) новое обозначение, приня­тое в данных принципиальных схемах.


В некоторых книгах и журналах для начинающих радио­любителей микросхемы даются в принципиальных схемах с номерами выводов по порядку, т, е, так, как они располо­жены при виде на интегральную схему сверху. Хотя на пер­вый взгляд для облегчения сборки схемы начинающим радио­любителям это и удобно, она выглядит более сложной, чем на самом деле. В принципиальных схемах настоящих элек­тронных устройств редко можно встретить изображения микросхем с расположением вы­водов по порядку номеров, по­скольку это слишком усложняет рисунок.

Итак, вывод 5 будет всегда третьим выводом, считая от верхнего левого угла интеграль­ной схемы (вид сверху), неза­висимо от того, где он нарисо­ван в принципиальной схеме. По­этому можно часто встретить эле­менты одной и той же интеграль­ной схемы в различных местах принципиальной схемы. Предпо­ложим, что интегральная схема, обозначенная в спецификации ИСб, имеет в своем составе че­тыре отдельных элемента или узла, которые используются в че­тырех различных местах принци­пиальной схемы. Для удобства восприятия на принципиальной схеме различным частям микро­схемы (узлам, элементам) дается дополнительное буквенное обозначение. Так, радиолюбитель в одном месте найдет обо­значение ИС6-А, в другом месте — ИС6 — Б, а в третьем и чет­вертом местах — ИСе-в и ИС6-г. Все эти части находятся в корпусе одной микросхемы, и для их подключения исполь­зуются выводы с различными номерами.

Цель этого — получение принципиальной схемы в наибо­лее понятной форме. Попытка расположить все части микро­схемы в пределах одного общего прямоугольника лишь ус­ложнит принципиальную схему.

Наконец, следует различать на принципиальной схеме про­водники, которые соединяются вместе (припаиваются), и проводники, пересекающие друг друга без пайки. На рис. 1.1 Для сравнения приведено старое обозначение и новое обозна­чение, принятое в данной книге. На рис. 1.1, а электрическое соединение проводников показано темной точкой. Проводники, пересекающиеся на принципиальной схеме, но электрически не соединяемые друг с другом, вырисовываются с изгибом в одном из них. Это обозначение, как устаревшее, в данной книге не применяется.

В новом обозначении, которое введено в связи с растущим использованием довольно сложных интегральных схем, исклю­чен изгиб в точке пересечения электрически не соединяю­щихся проводников (рис. 1.1,6). Таким образом, два провод­ника на принципиальной схеме, пересекающиеся при наличии черной точки, электрически соединяются. Проводники же, пересекающиеся без черной точки, электрически не соеди­няются.

Необходимо знать не только значение всех символов на принципиальной схеме, но и способы подсоединения компо­нентов. Иногда вовсе не имеет значения, какими концами включаются в схему некоторые компоненты. Например, ре­зисторы с постоянным сопротивлением и конденсаторы не­большой емкости могут включаться произвольно.

Однако весьма важное значение имеет правильное вклю­чение других элементов. Так, светодиоды имеют два вывода, порядок включения которых в отличие от резисторов и кон­денсаторов малой емкости имеет весьма существенное значение: при обратной полярности соединения светодиод за­гораться не будет. Обратное включение электролитических конденсаторов может привести к выходу их из строя. Если радиолюбитель не умеет определить вывод 1 и последующие остальные номера выводов интегральных схем, то бесполезно пытаться использовать их в устройстве; обратное включение силового трансформатора может привести к серьезным по­следствиям.

Однако не следует огорчаться заранее. В прилож. 2 при­водятся необходимые сведения о соответствии между симво­лами и обозначениями, применяемыми в принципиальных схемах, и о способах практического подключения радиоком­понентов. Приложение 2 включает довольно обширную ин­формацию, но радиолюбителю необходимо отыскать лишь компоненты, используемые в выбранном устройстве.


^ 1.3. Подбор радиокомпонентов


Список радиокомпонентов (спецификация), имеющийся в каждой принципиальной схеме, позволяет радиолюбителю подобрать все необходимые элементы для сборки выбранного устройства. Номиналы, данные по каждой радиодетали в спецификации, нужны для правильного их подбора. Можно также использовать радиодетали из старых, ранее собранных радиолюбителем устройств. При выборе радиодеталей радио­любитель должен строго придерживаться данной специфи­кации. Большинство описываемых в данной книге устройств максимально упрощено, поэтому они не могут работать без какого-либо компонента.


^ 1.4. Изготовление макета выбранного устройства


Предположим, что радиолюбитель выбрал устройство, изу­чил принципиальную схему, убедился, что он понял, как ее собирать, и подобрал все необходимые радиодетали. Следую­щим этапом после этого должна быть сборка промежуточного варианта или макета.

Опытные радиотехники и радиоинженеры считают сборку макета необходимой перед окончательным изготовлением уст­ройства. Закон Мёрфи «Если что-нибудь может пойти не так, то так оно и будет» общепризнан как неписанное правило на всех уровнях в радиоэлектронике. И когда что-то идет не так, гораздо проще искать и устранить неисправности во времен­ном макете устройства, чем в его окончательном варианте. Ибо одно неправильное соединение может сразу перечеркнуть все то время, деньги и усилия, затраченные на изготовление устройства в окончательной сборке.

Макетирование устройств на основе интегральных схем практикуется сейчас настолько широко, что промышленность начала выпускать конструкторские наборы, упрощающие эту задачу. Основным элементом таких наборов при макетирова­нии является беспаечная соединительная плата.

На такой соединительной плате за несколько секунд мо­гут монтироваться почти любые используемые в схемах ра­диодетали, включая интегральные микросхемы. На рис. 1.2 показан один из примеров беспаечной соединительной платы. Соединительные платы выпускаются различных размеров. Некоторые из устройств, описанных в данной книге, требуют применения плат больших размеров. При желании радиолки битель может использовать две платы меньших размеров, но более удобно и выгодно приобрести одну большую соедини­тельную плату.

Все указанные в данной книге резисторы, за исключением нескольких постоянных резисторов, имеют номинальную мощ­ность 0,25 Вт. Резисторы с более высоким номиналом мощ­ности из-за увеличенных размеров выводов невозможно мон­тировать на соединительной плате.

Некоторые беспаечные соединительные платы выпускаются с вмонтированным источником питания, что весьма удобно, но дорого. Поэтому экономически более выгодно приобрести более дешевую плату и изготовить один из источников пи­тания, описанных в гл. 2.



Рис. 1.2. Пример сборки макета на беспаечной соединительной плате.


Итак, радиолюбителю для начала при сборке устройств следует иметь в наличии беспаечную соединительную плату. Если макет полностью выполнил свои функции и больше не нужен, то его можно разобрать и использовать эти радиоде­тали для других целей. После сборки макета необходимо проверить его работу. Если макет вообще не работает, то следует снова проверить всю монтажную схему и правиль­ность применения радиодеталей по спецификации с целью устранения возможных ошибок. В разд. 1.5 приведены неко­торые рекомендации по проверке электронных схем.

Радиолюбителя может также не удовлетворять работа собранного устройства. Возможно, что он ожидает одного ре­зультата, а на деле устройство работает совсем иначе. В этом случае изготовление первоначального макета позволит сэко-номить время, которое было бы затрачено на сборку оконча­тельного варианта устройства.

Использование макета дает возможность большого выбора радиодеталей с другими номинальными значениями парамет­ров. В описаниях некоторых устройств предлагается исполь­зовать радиодетали с разными номиналами для получения тех или иных результатов. В этих случаях макет позволяет быстро и легко заменить одни радиодетали другими.

Применение макетов обеспечивает также огромные воз­можности для изучения различных устройств и в основном электронной аппаратуры на базе интегральных схем. Радио­детали и точки соединения в макете легко доступны для под­ключения контрольно-измерительных приборов. Подбирая ра­диодетали с различными номинальными величинами, можно определять их влияние на работу устройства в целом. Затра­тив вечер на работу с макетом, радиолюбитель приобретает опыт и знания, которые дает целый курс занятий в специали­зированном кружке по радиоэлектронной технике.


^ 1.5. Рекомендации по поиску и устранению неисправностей


Большинство впервые собранных и проверенных схем обычно работает не так, как требуется, что соответствует уже упомянутому закону Мёрфи, распространяющемуся как на опытных радиолюбителей, так и на новичков. Если схема работает абсолютно правильно, то либо радиолюбитель при сборке был очень внимательным, либо ему очень повезло.

Первое, чего не должен делать радиолюбитель, если схема не работает, — это предаваться панике. Не следует сердить-ся на радиодетали и затрачивать излишние эмоции, которые можно было бы поберечь для пользы дела. Для начала надо посмотреть, нет ли ошибок в монтажной схеме, так как каж­дый радиолюбитель то и дело допускает ошибки такого рода, И чем сложнее схема, тем больше вероятность сделать ошиб­ку, особенно если радиолюбитель собирает ее частями, т. е, делает несколько соединений в один вечер, несколько соеди­нений в следующий вечер и т. д.

При этом необходима двойная проверка по принципиаль­ной схеме с тем, чтобы убедиться, что каждый проводник подсоединен и находится на своем месте. Надо проверить также полярность подключения радиодеталей, правильность определения номеров выводов интегральных схем и все про­чие подобные факторы. Следует иметь в виду, что пропущен­ное или неправильное соединение или перепутанная поляр­ность могут полностью вывести схему из строя.

Теперь допустим, что даже после двойной проверки схема все же не работает. В этом случае нужно воспользоваться контрольно-измерительными приборами. Практически для проверки любого из устройств, описанных в данной книге, достаточно иметь лишь один многофункциональный измери­тельный прибор, хотя иногда могут потребоваться и более сложные приборы.

Следует проверить напряжение источника питания и убе­диться, что оно находится в заданных пределах. Так же надо проверить полярность подключения источника питания, чтобы исключить возможное перепутывание клемм «плюс» и «ми­нус». Затем с помощью вольтметра необходимо измерить на­пряжение питания на всех интегральных схемах. На принци­пиальной схеме обычно указано, какие выводы подключаются к положительной клемме, а какие — к отрицательной. Такая проверка может выявить неправильные соединения, которые остались незамеченными при визуальном осмотре.

Если, например, на выводе 14 определенной интегральной схемы должно быть напряжение +5 В, а практически его нет, то несомненно, что отсутствует контакт. Такая неисправность связана либо с некачественными соединениями в плате ма­кета, либо с внутренним обрывом в проводнике, что не обнаруживается при визуальном осмотре. В то же время с помощью вольтметра такая неисправность обнаруживается очень легко.

Существует также вероятность того, что радиолюбителю попадается неисправный полупроводниковый прибор — свето-диод, диод, транзистор или интегральная схема. Эти радио­детали сами по себе не выходят из строя, так что радиолюби­тель должен допускать возможность того, что они пришли в негодность раньше, возможно, при неправильном включении в другой схеме. Если источник поступления радиодеталей на­дежен, такие дефекты сводятся к минимуму.

Независимо от причин неисправности единственной досто­верной проверкой является замена отказавшего полупровод­никового прибора на заведомо годный. Для новичков это мо­жет показаться довольно трудоемким, поскольку будет Означать замену последовательно каждого полупроводнико­вого прибора в изготовляемой схеме.

Опытным радиолюбителям не придется прибегать к пол­ной переделке схемы, так как они знают назначение каждого компонента в схеме. И если какой-либо компонент не выпол­няет этого назначения, то он является наиболее вероятным кандидатом для замены.

В случае если все проверки и перепроверки не дадут поло­жительного результата, радиолюбитель должен сначала выя­вить свои собственные ошибки, а затем уже переходить к поиску неисправных полупроводниковых приборов (пассив­ные радиодетали, такие, как резисторы и конденсаторы, отка­зывают крайне редко).


^ 1.6. Сборка окончательного варианта схемы


Если схема работает нормально, радиолюбитель может изготовить окончательный вариант выбранного устройства. Однако, прежде чем сделать это, надо подумать, поскольку изготовление окончательного варианта требует больших за­трат во времени и средств, чем изготовление устройства в виде макета.

Для окончательного изготовления устройства необходимо иметь две вещи: средства для монтажа радиодеталей и кор­пус. Переключатели, шкалы и лампочки или светодиоды мон­тируются обычно на корпусе, но бывают исключения, так что в этих случаях радиолюбителю поможет здравый смысл. Малогабаритные компоненты, чтобы они не были на виду, монтируются на внутренней плате.

Для монтажа радиодеталей сейчас выпускаются платы нескольких типов. Самым удобным, но и самым дорогостоя­щим является использование собранного макета, который раз­мещается в корпусе вместе с другими необходимыми компо­нентами. Такой способ нежелателен, если радиолюбитель намерен использовать ту же беспаечную соединительную плату для изготовления макетов других устройств.

Другим способом монтажа радиодеталей является при­клеивание резисторов и конденсаторов на одной стороне платы с отверстиями. При таком способе для монтажа транзисторов и интегральных схем необходимо использовать гнезда, причем такие гнезда или держатели так же приклеиваются. После этого к контактам и выводам радиодеталей подпаиваются отрезки проводников с обратной стороны платы. Такой способ монтажа является как дешевым, так и сравнительно простым.

Третий способ монтажа радиодеталей является разновид­ностью второго. При этом пайка отрезка проводников к кон­тактам и выводам производится аналогичным образом, но пассивные компоненты и гнезда или держатели ставятся не на клей, а припаиваются. Для этого используется специальная плата с площадками медной фольги с одной стороны платы. На такой плате всегда имеются несколько площадок и отвер­стий, электрически соединенных между собой через фольгиро-ванные проводники, что упрощает прокладку и припайку необходимых проволочных проводников. Такой способ яв­ляется более дорогим, чем использование простых плат с от­верстиями, но схемы при этом получаются аккуратнее и на­дежнее.

Четвертый, совершенно отличный от описанных выше спо­соб монтажа радиодеталей предусматривает изготовление специальной печатной платы. Для этого требуется выполне­ние значительной работы по ее проектированию, но в конеч­ном итоге получается более аккуратная и простая для сборки схема, чем при изготовлении первыми тремя способами.

Процесс изготовления печатной платы с необходимым ри­сунком печатных проводников начинается с выбора односто­ронней фольгированной платы из гетинакса или стеклотексто­лита. Далее изготовляется рисунок общего расположения ра­диодеталей на плате и в точках нахождения их выводов или контактов просверливаются отверстия необходимого диамет­ра. При продумывании общего расположения радиодеталей следует иметь в виду, что сами радиодетали будут монтиро­ваться на изолированной стороне платы, а пайка их выводов и контактов — с фольгированной стороны платы. При этом отсчет номеров выводов интегральных схем должен произво­диться в обратном порядке относительно их расположения на виде сверху. Другими словами, вывод 1 будет первым штырьком в правом верхнем углу, а остальные выводы отсчи­тываются в направлении по часовой стрелке.

После выбора расположения радиодеталей и просверли­вания монтажных отверстий необходимо нанести специаль­ную, стойкую к травлению пасту на медную фольгу вокруг каждого отверстия и в местах прохождения будущих провод­ников между контактными площадками. При этом ни в коем случае не следует забывать, что номера выводов интеграль­ных схем отсчитываются в обратном порядке!

По окончании вычерчивания на фольге проводников и кон­тактных площадок надо проверить правильность нанесения рисунка и толщину слоя пасты. При необходимости изменить рисунок, нанесенный на медную фольгу, нужно удалить на этом месте пасту, воспользовавшись обычной карандашной резинкой. Последующая операция травления напоминает, в некотором роде процесс проявления фотоснимков, но при этом темной комнаты не требуется. Для выполнения травле­ния плата помещается фольгой вверх в неглубокую неметал­лическую кювету, в которую заливается травящий раствор до уровня, обеспечивающего полностью погруженное состояние платы. При легком покачивании кюветы можно видеть, как незащищенная медная фольга постепенно растворяется. Вся операция травления занимает примерно 20 мин и заканчи-вается после полного растворения медной фольги, за исклю­чением нанесенного пастой рисунка. Затем производится про­мывка проточной водой в течение не менее чем 10 мин. За­щитная паста может быть удалена любым углеводородным растворителем, включая раствор для смывания маникюра. После промывки зачистка печатного рисунка производится порошковой окисью железа или мелкозернистой шкуркой.

При правильном выборе расположения радиодеталей и выполнении травления остальная часть работы довольно про­ста. Радиодетали монтируются в соответствующих отвер­стиях и затем припаиваются. Таким образом, радиолюбите­лем изготовляется собственная печатная плата для выбран­ного устройства. Все четыре описанных способа монтажа имеют свои преимущества и недостатки, так что оптималь­ный их выбор остается за самим радиолюбителем.

После размещения собранной платы в корпусе необходи­мо удостовериться, что ни одно соединение не касается ме­таллических поверхностей. Одним из надежных способов исключения таких касаний является использование корпуса собственной конструкции из пластмассы или дерева. Подхо­дящий по размерам и форме корпус можно найти также в магазине.

Окончательная сборка устройства весьма проста и вклю­чает проГлава 3

СВЕТОКОММУТАТОРЫ


Множество забавных устройств может быть собрано на основе светокоммутаторов — устройств, переключающих све­товые источники в различных сочетаниях. Хотя на первый взгляд такие устройства могут показаться слишком триви­альными, они, несомненно, найдут практическое применение.

Например, совсем простые и прочные по конструкции светокоммутаторы могут использоваться в занимательных игрушках для детей. Сколько радости, к удивлению взрос­лых, получают дети от маленькой коробочки с несколькими переключателями, ручками управления и мигающими ог­нями.

Что касается более сложных устройств, то они также представляют определенный практический интерес. Некото­рые из таких устройств описаны в данной главе. В целом можно сказать, что конструкция и оформление светокоммута­торов, наилучшим образом удовлетворяющих поставленным целям, зависит лишь от воображения и интереса радиолю­бителя. К тому же можно вполне использовать светокомму­таторы совместно с другими устройствами, рассмотренными в данной книге, и создавать таким образом более сложные и полезные электронные системы.


3.1. Простой светокоммутатор


Схема одного из простейших светокоммутаторов, пред­ставленная на рис. 3.1, включает два попеременно переклю­чаемых светодиода. В схеме предусмотрен регулятор часто­ты, позволяющий изменять частоту мигания в пределах 0,3 -г- 25 Гц (1 Гц = 1 с-1, т. е. одно мигание в секунду).

Эта схема позволяет использовать сравнительно широкий диапазон напряжений питания; она работает от любого ис­точника постоянного тока напряжением 5 — 12 В. Ее можно подключать к одному из источников питания, описанных в гл. 1, например к четырем последовательно соединенным ба­тареям напряжением 1,5 В (для получения суммарного на­пряжения 6 В) или к одной батарее напряжением 9 В.

Следует, однако, иметь в виду, что сопротивления рези­сторов R4 и R5 должны подбираться в зависимости от напряжения питания. Чем выше напряжение питания, тем боль­ше должна быть величина сопротивления. Применение ре­зисторов с низким сопротивлением при высоких напряжениях питания приведет через некоторое время к перегоранию све-тодиодов.

Для уменьшения частоты мигания светодиодов можно увеличить емкость конденсатора Сь Так, если пост