Раздел: Документация
0 1 2 3 4 ... 29 метров. Следует отметить, что большинство предлагаемых схем достаточно просты в изготовлении и наладке даже для начинающего радиолюбителя при наличии у него соответствующих радиоэлектронных компонентов. В целом книга будет интересна и полезна как начинающим, так и более опытным радиолюбителям, а также руководителям радиокружков и секций технического творчества. Часть материала может представлять интерес для преподавателей техникумов при разработке ими программ и методик лабораторных практикумов по радиоэлектронике и элементам промышленной автоматики. Отдельно следует остановиться на вопросе подбора отечественных аналогов для ИС, которые использовались в описываемых схемах. Некоторые из них, в частности ИС серий CD 40ХХ, 555, стабилизаторов напряжения, имеют аналоги, совпадающие как по функциональным характеристикам, так и по цоколевке, и в таком случае никаких проблем не возникает. Другая группа ИС, например операционные усилители, различные варианты таймеров, компараторов, некоторые цифровые ИС, имеют практически полные функциональные аналоги, но отличаются по цоколевке. В этом случае радиолюбителю придется внимательно разобраться в их принципиальных схемах и внести соответствующие коррективы в монтажную схему, добавив в нужном месте инвертор или слегка изменив выходной каскад устройства, после чего описываемую схему можно будет применять именно так, как и предполагал автор. Третья группа ИС, к которой относятся преобразователи неэлектрических сигналов в электрические, ФАПЧ, ИС приемников прямого усиления и некоторые другие, к сожалению, в настоящее время не имеет доступных функциональных аналогов, поэтому воспроизведение схем, содержащих подобные ИС, для рядового радиолюбителя скорее всего окажется невозможным. Такую схему можно рассматривать как руководство к действию-она послужит основой для разработки собственных технических решений с учетом выпускаемой нашей промышленностью номенклатуры ИС. Еще один вопрос, на котором следует остановиться, связан с соблюдением правил техники безопасности при воспроизведении схем, непосредственно управляющих сетевым напряжением. В США силовая проводка выполняется с обязательным указанием нулевого (заземленного) провода сети, используются специальные вилки, которые гарантируют невозможность неправильного подключения нулевого и фазного проводов. В наших условиях из-за того, что существует вероятность перепутать провода сети, требуются особые предосторожности при работе с подобными устройствами, должны использоваться органы управления с соответствующей изоляцией и предусматриваться другие меры согласно действующим в нашей стране правилам техники безопасности при эксплуатации электроустановок. Вниманию читателей: на всех схемах, за исключением схем "*8 и 9 микросхемы показаны в соответствии с видом снизу. В заключение хочется пожелать успехов всем радиолюбителям, которые будут собирать схемы, приведенные в книге, и в особенности тем, кто на их основе разработает свои, еще более простые и эффективные устройства. В конце книги помещен список возможных замен для ИС и других радиоэлектронных компонентов, используемых в описываемых схемах И. Москаленко Предисловие Интегральные схемы представляют интерес для радиолюбителей, экспериментаторов и студентов, так как они дают конструктору практически неограниченные возможности для реализации требуемой функции. ИС могут устанавливаться на макетных платах вместе с дискретными и пассивными элементами, такими, как транзисторы, диоды, конденсаторы и резисторы. Поскольку тенденция к все большему усложнению ИС сохраняется, можно с уверенностью утверждать, что техника будущего предоставит в наше распоряжение гораздо более обширные возможности. Средства контроля и управления на основе ИС-это электронные устройства, позволяющие организовать взаимодействие между людьми или ЭВМ, а также между человеком и машиной. Схемы световой и звуковой сигнализации и устройства регулирования и контроля электрической мощности представляют собой связующие информационные звенья, в которых ИС находят широкое применение. А границы человеческого познания не удастся раздвинуть без расширения информационных возможностей нашего слуха, зрения и осязания. Работа с макетом требует концентрации внимания, тщательности и аккуратности. Начинающие должны осваивать предлагаемые методы с наименее сложных схем. Прежде чем переходить к изменениям, описанным в разделах «Эксперименты со схемой», следует убедиться, что схема работает в точности так, как описано. В гл. 1 рассмотрены основные вопросы, касающиеся решения задач, затронутых в данной книге. В гл. 2 изложен процесс изготовления печатных плат. В гл. 3 даны рекомендации по использованию макетных плат на первом этапе разработки и конструирования схем. В гл. 4 продемонстрирован способ изготовления печатных плат при серийном производстве с помощью сеткографии. В гл. 5 рассмотрены возможности использования звука и света как средства передачи информации, а в гл. 6 даны рекомендации по источникам питания для приведенных в книге схем. Все схемы, изучаемые в данной книге, были собраны на макетах и функционировали согласно описанию. С целью углубления навыков работы предлагаются способы внесения дальнейших изменений в исходные схемы. Выводы (контакты) ИС показаны в соответствии с видом снизу, т.е. так. как если бы читатель, держа микросхему в руке, смотрел на нее с нижней стороны. Такой подход используется по всей книге для упрощения рисунка разводки печатной платы, получаемой путем травления. Однако при выполнении монтажа на макетной плате необходимо помнить о том, что в этом случае будет использоваться «перевернутый рисунок». Некоторые схемы, приведенные в данной книге, были сделаны учащимися как в виде макетов, так и в виде готовых вытравленных печатных плат. При этом им приходилось сталкиваться лишь с незначительными трудностями. Глава 1 Общие рекомендации по работе с ИС и печатными платами Соединение различных ИС для решения схемотехнических задач обеспечивает неограниченные возможности. Пользователь должен знать существующие типы ИС, их характеристики и параметры, совместимость различных ИС при минимуме дополнительных элементов. Входные и выходные характеристики ИС весьма важны для определения возможности непосредственного соединения ИС и необходимости использования согласующих дискретных элементов, таких, как транзисторы. Справочные данные, подобные приведенным в конце книги, необходимы конструкторам для определения характеристик и расположения выводов ИС, которые предполагается включить в разрабатываемую схему. Если эти данные отсутствуют, то читатель должен использовать справочную информацию («справочные листки»), поставляемую вместе с ИС. Пояснения к схемам. Все приведенные в данной книге схемы показаны в соответствии с «видом снизу» в отличие от обычного «вида сверху». Это необходимо твердо помнить. Вывод 1 обозначен (в качестве напоминания) штрихом. «Обратное» изображение схемы приведено для облегчения разводки в тех случаях, когда пользователь решит изготавливать печатную плату непосредственно, без разработки макетной платы. Конструирование с использованием макетной платы. Все схемы, приведенные в книге, разработаны на основе конструкторского набора Design Mate 1, показанного на рис. 1.1. В его состав входит регулируемый источник питания с пределами от 3 до 15 В, что очень удобно. Этот диапазон пригоден для всех ИС. При подключении схемы к источнику питания наблюдается незначительное снижение величины напряжения питания. Макетная плата Proto-Board 102 также может быть использована для всех схем, однако надо учесть, что здесь нужен внешний источник питания. Некоторые ИС требуют подачи напряжения двух полярностей. В этих случаях необходим второй источник питания (блок питания или аккумулятор). Измерения. При работе с ИС пользователю требуются измерительные инструменты для определения правильности работы каскадов и элементов И-ИЛИ, а также для поиска и устранения неисправностей. Цифровой мультиметр очень хорошо подходит для измерения напряжений, токов и сопротивлений. В некоторых случаях приходится измерять величины как постоянного, так и переменного тока. Поэтому цифровой мультиметр должен быть рассчитан на измерение токов и напряжений как постоянного, так и переменного тока. Можно воспользоваться мультиметрами (многофункциональные измерительные приборы) фирм «Бекман», «Флюк», «Симпсон» и т. п. Для анализа рассматриваемых в данной книге схем был использован мультиметр «Бекман 310». Для измерений частотных и вре- Рис. 1.1. Конструкторский набор Design Mate 1 и макетная плата Proto-board 102, используемые при работе с интегральными схемами менных характеристик, а также потенциалов на высоких импедансах весьма желательно наличие осциллографа. Осциллограф особенно полезен при измерении времени включения и выключения рассматриваемых схем. Разводка. Электроника - это область, в которой правильная работа схемы обеспечивается при отсутствии ошибок. При выполнении разводки макетной платы легко ошибиться и пропустить или сделать неправильное соединение вывода ИС с проводником или выводом другого элемента. При увеличении количества ИС вероятность ошибки и коэффициент отказов увеличиваются. Каждая ИС имеет выводы для подключения положительного и отрицательного напряжений; разумно делать эти соединения в последнюю очередь (за исключением тех случаев, когда подключения необходимо делать после подачи напряжения), т. к. неверные соединения могут привести к выходу ИС из строя. Лучше выполнять разводку по каскадам с соответствующими проверками, нежели осуществлять разводку сразу всей схемы, после чего она проверяется целиком. В рекомендуемой процедуре пользователь перед переходом к следующему каскаду должен убедиться в том. что предыдущий каскад работает правильно (под каскадом понимается какая-либо часть схемы). Аналогичным образом перед тем. как перейти к третьему каскаду, производится проверка правильности работы второго каскада и правильность совместной работы двух первых каскадов. Такая процедура включает в себя проверку режима работы ИС и правильность их функционирования. Следует помнить о том. что тот факт, что ИС является новой, не всегда означает то. что она является работоспособной. При первой подаче питания на ИС потрогайте ее пальцем (во избежание ожога это надо делать осторожно). Еслг? ИС очень горячая, значит, есть ошибка в схеме или ИС неисправна. Контроль работы каскадов. Читая книгу, вы заметите, что для контроля правильности работы каскадов часто используются светодиодные индикаторы. Это один из вариантов встроенного контроля работы и поиска неисправностей. Светодиод служит в качестве экономичного, однако весьма полезного индикатора, показывающего правильность функционирования схемы в данной контрольной точке. Светодиодные индикаторы различных цветов облегчают контроль работы схемы. Помните, что светодиоды все-таки представляют собой диоды, и при установке их в схеме следите за соблюдением полярности. Элементы. Электролитические конденсаторы часто используются в схемах для получения временных задержек, гальванической развязки, фильтрации, организациии связи и т.д. Эти конденсаторы имеют некоторую утечку и сразу выходят из строя при несоблюдении указанной полярности. Полярность обозначается символами « + » и « —». Для цепей временных задержек рекомендуются танталовые конденсаторы, т. к. они имеют малую утечку. Перед установкой конденсатора убедитесь в том, что его номинальное напряжение превышает напряжение в точке подключения. Переключатели устанавливаются в определенных точках схемы для выполнения конкретной функции. Во многих случаях с целью уменьшения стоимости на входе блока питания переключатели отсутствуют. Для управления состоянием «включено/выключено» переключатели могут устанавливаться в цепь напряжения питания положительной или отрицательной полярности. Чтение схем. Внимательно читайте приводимые объяснения работы схем. При этом следует смотреть на схему и отмечать, что происходит «с начала до конца». Кто-то, возможно, предпочтет во время чтения прослеживать работу схемы с карандашом в руках. Не переходите к рассмотрению работы следующего каскада, пока не поймете и не запомните работу предыдущего каскада. Эксперименты со схемами. Многие характеристики схем сильно зависят от значений входящих в них элементов, и, следовательно, изменение величин элементов будет изменять работу схемы. Поэтому сначала убедитесь в работоспособности схемы и лишь после этого переходите к экспериментам «Переделка» схемы путем замены элементов поможет вам лучше понять ее работу. Не меняйте сразу более одного элемента и отмечайте влияние этого элемента на работу схемы. Приводимые объяснения работы схем помогут вам выяснить функции элементов и самим убедиться в их влиянии на работу схемы ИС и дискретные элементы. В схемах, приведенных в данной книге, использовались ИС на основе КМОП-структур. Этот выбор объясняется тем, что схемы такого типа могут работать с более широким диапазоном напряжений и менее чувствительны к перегреву и к неправильным соединениям. Иногда для получения различных напряжений в одной и той же схеме применяются трехвыводные стабилизаторы. Такие стабилизаторы часто используются также и в целях обеспечения точности формирования временных интервалов там, где могут наблюдаться изменения напряжения источников питания, например при разрядке аккумуляторов. Для решения требуемых задач к ИС могут подключаться дискретные элементы, такие, как транзисторы, тиристоры и симисторы Эти элементы обозначены на схеме своим номером; для работы некоторых элементов требуется установка подстроечных резисторов. Периферийные устройства приводятся или обозначаются для того, чтобы показать, каким образом могут быть расширены возможности схем. Интегральные схемы (ИС). ИС могут быть как очень простыми матрицами, так и очень сложными «наборами» транзисторов, диодов, резисторов и конденсаторов, служащих для выполнения определенных функций. Простые матрицы могут содержать два или более независимых транзисторов, которые не связаны друг с другом, но расположены на общей подложке. Сложные ИС сконструированы для выполнения определенной функции. Примером таких ИС могут служить стабилизаторы напряжения, датчики жидкости, звуковые усилители, таймеры и т. д. Эти ИС можно объединять для расширения спектра их функций. Первые ИС назывались ИС малой степени интеграции. Дальнейшие успехи технологии производства ИС привели к созданию БИС (больших ИС). На сегодняшний день технология производства приближается к созданию супер-СБИС, и этот процесс бесконечен. Может быть осуществлено сопряжение как цифровых (имеющих два состояния -включено/выключено), так и линейных ИС с целью организации синхронизации, включения датчиков и формирования источников питания. Совместное использование ИС и дискретных элементов, таких, как мощные транзисторы, диоды, тиристоры и симисторы, расширяют диапазон возможностей конструкций. 0 1 2 3 4 ... 29
|
