zxc ® 27-Мар-2013 15:56
Занимательная электроника — 2-е изд.
Год выпуска: 2009
Язык: русский
Автор: Ревич Ю. В.
Издательство: Санкт-Петербург «БХВ-Петербург»
ISBN: 978-5-9775-0411-9
Формат: DjVu
Качество: Отсканированные страницы
Количество страниц: 722
Описание: На практических примерах рассказано о том, как проектировать, отлаживать и изготавливать электронные устройства в домашних условиях. От физических основ электроники, описания устройства и принципов работы различных радиоэлектронных компонентов, советов по оборудованию домашней лаборатории автор переходит к конкретным аналоговым и цифровым схемам, включая устройства на основе микроконтроллеров. Приведены элементарные сведения по метрологии и теоретическим основам электроники. Дано множество практических рекомендаций: от принципов правильной организации электропитания до получения информации о приборах и приобретении компонентов применительно к российским условиям. Второе издание существенно переработано и дополнено современными сведениями из области электроники. Книгу можно использовать как справочник по некоторым типовым узлам электронной аппаратуры.
Для широкого круга радиолюбителей
Автор выражает благодарность Юрию Певзнеру за консультации и предоставленные тексты программ для микроконтроллеров семейства Atmel AVR.
Схемы, чертежи и фотографии компонентов подготовлены автором. Все остальные иллюстрации взяты из источников, допускающих свободное копирование, за исключением фотографии первого транзистора из главы б и портрета Клода Шеннона из главы 14, любезно предоставленных автору корпорацией Lucent Technologies Inc./Bell Labs в лице ее сотрудницы Франциски Мэттьюз (Franсisea Matthews).

Оглавление

К читателю................................................................1
Радиолюбительство — что это такое?......................................2
Как пользоваться книгой?................................................5
Как разрабатывать электронные схемы.....................................7
ЧАСТЬ 1. ОСНОВЫ ОСНОВ....................................................11
Глава 1. Чем отличается ток от напряжения?...............................13
Связь тока и напряжения................................................14
Регулирование тока с помощью сопротивления.............................19
Источники напряжения и тока............................................21
Глава 2. Джентльменский набор
Оборудуем домашнюю лабораторию...........................................24
Мультиметр............................................................25
Источник питания.......................................................30
Осциллограф...........................................................31
Глава 3. Хороший паяльник — половина успеха
инструменты и технологические советы.....................................38
Инструменты...........................................................40
Паяльники.............................................................42
Флюсы для пайки........................................................45
Платы.................................................................47
Изготовление печатных плат в домашних условиях.......................49
IV
Оглавление
Монтаж..................................................................53
Макетные платы..........................................................56
Немного о проводах......................................................59
Корпуса.................................................................62
Глава 4. Тригонометрическая электроника
О ЧАСТОТАХ, ПЕРИОДАХ, МОЩНОСТИ, ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЯХ
И ТОКАХ И НЕМНОГО О СИГНАЛАХ..............................................64
Мощность................................................................69
Что показывал вольтметр.................................................70
Сигналы.................................................................74
К слову: о переменном токе и электропитании.............................75
Глава 5. Электроника без полупроводников
Резисторы, конденсаторы и схемы на их основе..............................76
Резисторы...............................................................76
Переменные резисторы..................................................81
Параллельное и последовательное соединение резисторов.................82
Конденсаторы............................................................85
Параллельное и последовательное включение конденсаторов...............94
Конденсаторы в цепи переменного тока..................................95
Дифференцирующие и интегрирующие цепи...................................96
Индуктивности...........................................................99
Глава 6. Изобретение, которое потрясло мир
Диоды, ТРАНЗИСТОРЫ II ПРОСТЕЙШИЕ СХЕМЫ НА ИХ ОСНОВЕ.....................101
Диоды.................................................................102
Транзисторы...........................................................104
Ключевой режим работы биполярного транзистора.......................107
Усилительный режим работы биполярного транзистора...................110
Включение транзистора с общим коллектором...........................113
Стабильный усилительный каскад на транзисторе.......................115
Дифференциальный каскад.............................................118
Полевые транзисторы...................................................119
В^бор транзисторов....................................................122
Оглавление V
Глава 7. Ошеломляющее разнообразие электронного мира
Реле, стабилитроны, светодиоды.........................................127
Электромагнитные реле................................................128
Стабилитроны.........................................................134
Оптоэлектроника и светодиоды.........................................136
Оптоэлектроника....................................................137
Светодиоды.........................................................139
Светодиодные индикаторы............................................142
ЖК-дисплеи...........................................................143
ЧАСТЬ 2. АНАЛОГОВЫЕ СХЕМЫ.............................................147
Глава 8. Звуковой усилитель без микросхем..............................149
Схема базового УМЗЧ..................................................150
Мощность усилителя.................................................154
Стабильность.......................................................155
О мощности выходных транзисторов...................................158
Радиаторы............................................................158
Проверка и отладка...................................................163
О мощности и качестве звуковых усилителей............................164
Глава 9. Правильное питание — залог здоровья
О ПИТАНИИ электронных устройств........................................167
Электрохимические элементы...........................................167
Аккумуляторы.......................................................171
Вторичные линейные источники питания.................................176
Трансформаторы.....................................................176
Простейший нестабилизированный однополярный источник
питания............................................................181
Стабилизаторы......................................................185
Интегральные стабилизаторы.........................................188
Однополярный регулируемый источник питания...........................190
Импульсные источники питания.........................................195
Как правильно питаться...............................................201
VI
Оглавление
Глава 10. Тяжеловесы
Устройства для управления мощной нагрузкой.................................*.205
Базовая схема регулирования напряжения на нагрузке.....................207
Мощность в нагрузке при тиристорном управлении.......................210
Ручной регулятор мощности..............................................212
Устройство плавного включения ламп накаливания.......................220
Помехи.................................................................222
Глава 11. Слайсы, которые стали чипами
О МИКРОСХЕМАХ............................................................224
Некоторые типовые узлы микросхем и особенности их эксплуатации.........228
Звуковые усилители на микросхемах......................................235
Мощный УМЗЧ..........................................................236
Микроусилитель мощности..............................................241
Глава 12. Самые универсальные
Обратная связь и операционные усилители..................................243
Опасные связи..........................................................245
Основные свойства системы с отрицательной обратной связью............249
Базовые схемы усилителей на ОУ.........................................252
Неидеальность ОУ, ее последствия и борьба с ними.....................255
Дифференциальные усилители...........................................258
Другие распространенные схемы на ОУ..................................261
Аналоговый генератор...................................................263
Конструируем термостаты................................................266
Термостат вообще.....................................................267
Простой термостат для аквариума......................................271
О гистерезисе........................................................276
Терморегулятор «для дома для семьи»..................................278
Пропорциональный регулятор температуры...............................283
Глава 13. Как измерить температуру?
Электронные термометры...................................................288
Основы термометрии.....................................................288
Датчики..............................................................290
Средства калибровки..................................................292
Оглавление VII
Методы измерения сопротивления.........................................292
Простейшие электронные термометры на батарейке.........................296
Электронный термометр со стрелочным индикатором......................297
... и с цифровым индикатором.........................................300
Немного о метрологии и ошибках аналоговых схем.........................302
Точность и разрешающая способность...................................304
Систематические ошибки...............................................305
Случайные ошибки измерения и их оценка...............................306
Регрессия и метод наименьших квадратов...............................312
Разновидности погрешностей...........................................314
ЧАСТЬ 3. ЦИФРОВОЙ ВЕК..................................................317
Глава 14. На пороге цифрового века
Математическая логика и ее представление
В ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ................................................319
Основные операции алгебры Буля.........................................321
Булева алгебра на выключателях и реле................................325
То же самое, но на транзисторах и диодах.............................329
О двоичной и других системах счисления.................................331
Позиционные и непозиционные системы счисления.
Десятичная система...................................................332
Двоичная и шестнадцатеричная системы.................................335
Перевод из одной системы счисления в другую..........................336
Байты................................................................339
Запись чисел в различных форматах....................................341
Немного двоичной арифметики............................................343
Отрицательные двоичные числа.........................................343
Дробные числа..........................................................346
Коды, шифры и дешифраторы..............................................347
Глава 15. Математическая электроника или игра в квадратики
Устройство логических микросхем и двоичные операции......................353
Сравнение основных характеристик ТТЛ и КМОП............................354
ТТЛ..................................................................354
КМОП.................................................................357
Характеристики различных серий КМОП..................................360
VIII Оглавление
Двоичный сумматор на логических микросхемах...........................369
Обработка двоичных сигналов с помощью логических элементов............375
Мультиплексоры/демультиплексоры и ключи...............................379
Глава 16. Устройства на логических схемах
Мультивибраторы, формирователи, триггеры, счетчики......................381
Генераторы...........................................................382
Кварцевые генераторы................................................387
Формирователи импульсов...............................................391
Одновибраторы........................................................394
О токоограничивающих резисторах в импульсных схемах...................397
Триггеры, регистры и счетчики.........................................398
Самый простой триггер...............................................398
D-триггеры..........................................................402
Регистры............................................................404
Счетчики............................................................406
Цифровой лабораторный генератор.......................................412
Глава 17. Откуда берутся цифры
Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи......................416
Принципы оцифровки сигналов...........................................418
ЦАП..................................................................422
АЦП..................................................................428
АЦП параллельного действия..........................................428
АЦП последовательного приближения...................................429
Интегрирующие АЦП...................................................431
Конструируем цифровой термометр.......................................441
АЦП 572ПВ2 и ПВ5....................................................442
Практическая схема термометра.......................................448
ЧАСТЬ 4. МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ...............................................455
Глава 18. Начала микроэлектроники
Микропроцессоры, память и микроконтроллеры..............................457
Как работает микропроцессор...........................................460
Лечение амнезии......................................................469
Оглавление
IX
Изобретаем простейшую ROM.............................................470
Общее устройство памяти...............................................472
RAM...................................................................474
EPROM, EEPROM и flash-память..........................................475
Микроконтроллеры Atmel AVR..............................................481
Почему A VR?..........................................................481
Classic, Mega и Tiny..................................................482
Структура MK AVR........................................................483
Память программ.......................................................484
Память данных (ОЗУ, SRAM).............................................485
Энергонезависимая память данных (EEPROM)..............................487
Способы тактирования..................................................488
Параллельные порты ввода/вывода.......................................491
Прерывания............................................................493
Таймеры-счетчики......................................................495
Последовательные порты................................................497
Глава 19. Персональный компьютер вместо паяльника
О ПРОГРАММИРОВАНИИ МК.....................................................499
Железо..................................................................500
Софт....................................................................502
О конфигурационных битах................................................504
Примеры программирования................................................508
Самая простая программа...............................................508
Тай мер без преры ван ий..............................................512
Применение прерываний.................................................517
Прерывание таймера по переполнению....................................520
Прерывание таймера по сравнению.......................................524
Глава 20. Изобретаем велосипед
Настольные часы и термометр-барометр на микроконтроллере..................528
Часы со счетом времени на МК............................................529
Общее построение схемы................................................530
Схема.................................................................532
Программа.............................................................536
Детали и конструкция..................................................540
Тонкая подстройка.....................................................543
Измеритель температуры и давления на AVR................................545
Арифметика многобайтовых чисел в МК...................................545
X
Оглавление
Операции с числами в формате BCD....................................550
Хранение данных в ОЗУ...............................................551
Использование встроенного АЦП.......................................553
Датчики температуры и давления......................................555
Схема...............................................................555
Программа...........................................................559
Калибровка..........................................................562
Глава 21. Общение с внешним миром
АИМОДЕЙСТВИЕ МК С ВНЕШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ................................565
UART и соединение с ПК.................................................565
Способы соединения ПК и МК..........................................569
Прием и передача данных через UART..................................573
Запись констант через UART.............................................575
Хранение констант в EEPROM..........................................577
Прием коэффициентов из ПК и запись их в память......................580
Последовательный интерфейс 12С.........................................583
Программная эмуляция протокола 12С..................................587
Запись данных во внешнюю flash-память..................................589
Чтение данных из памяти через UART..................................596
Часы с интерфейсом 12С...........................;....................601
Глава 22. Страна советов
Некоторые полезные схемы.................................................617
Схема мультивибратора на транзисторах..................................617
Электронное реле.......................................................618
Схема реле с управлением одной кнопкой.................................619
Датчик воды............................................................621
Заставить камни заговорить.............................................622
Программа для вывода звука..........................................627
Зарядное устройство для NiCd-аккумуляторов.............................631
ПРИЛОЖЕНИЯ...............................................................637
Приложение 1. Резисторы..................................................639
Международная цветная маркировка резисторов............................639
Таблицы номиналов резисторов и конденсаторов...........................640
Оглавление
XI
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. СТАНДАРТНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, РАЗМЕРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ................641
Приложение 3. Классы усилителей......................................643
Приложение 4. Тексты программ........................................649
Программа для часов................................................649
Программа измерителя температуры и давления........................661
Процедуры обмена по интерфейсу 12С.................................674
Программа зарядного устройства....................................681
Приложение 5. Соответствие наименований и функциональности НЕКОТОРЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ
И ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ЦИФРОВЫХ МИКРОСХЕМ...................................689
Приложение 6. Единицы измерения и обозначения........................694
Физические величины и их единицы измерения по умолчанию............694
Приставки и множители для образования десятичных кратных
и дольных единиц...................................................695
Некоторые буквенные обозначения в электрических схемах.............696
Некоторые символические обозначения в электрических схемах.........696
Символические обозначения мощности резисторов на схемах............699
Предметный указатель

К читателю

Как известно, каждый сходит с ума по-своему. Есть люди, сдвинутые на собирании спичечных этикеток или монет, есть те, кто прыгает с парашютом, лазает по городской канализации или спускается на плотах по горным рекам Северного Урала и Сибири. Одна из самых распространенных разновидностей Подобных психических сдвигов — радиолюбительство.
Когда-то радиолюбители были действительно только «любителями радио»— просто потому, что в 10—20-х годах XX века, когда появились первые энтузиасты, кроме радиоэлектроники, почти никакой другой электроники не существовало. О, в те времена это было жутко престижное хобби! Это мы сейчас привыкли к магнитолам в каждом автомобиле и двум-трем телевизорам в каждой квартире — не считая электронной почты с Интернетом. А тогда сама возможность слушать кого-то с другого конца Земли казалась чудом, магическим действием. Даже настройка на нужную станцию простого промышленного приемника, ставшего к тридцатым годам уже довольно обычным атрибутом не только в богатой Америке, но и в СССР, поначалу вызывала не меньше вопросов, чем сейчас установка Windows на персональный компьютер.
Но довольно быстро— начиная с 1930—1940-х годов — элеюгроника стала «широко простирать руки свои в дела человеческие». Термин «радиолюбительство» сохранился и по сей день, но под ним стали понимать уже отнюдь не только увлечение радиопередатчиками и приемниками. Первым делом выделилась в отдельное направление звукозапись и все с ней связанное — различные усилители, акустические устройства. Затем электроника вторглась в электротехнику и управление разными механизмами. Потом начался компьютерный бум, и стало модным все, связанное с информационными технологиями (вообще-то в них, по справедливости, следовало бы включить и радио с телевидением).
В результате первоначально единая наука о применении электричества в технике разделилась на множество течений, значительная часть которых уже к собственно электричеству имеет лишь косвенное отношение. Выдающийся советский ученый Сергей Алексеевич Лебедев, один из создателей отечественной компьютерной промышленности, начинал с проектирования устойчивых энергосистем (то есть с чисто электротехнических задач), а к концу своей творческой деятельности занимался уже проблемами операционных систем для вычислительных комплексов.
В настоящее время не больше пятой части объема журнала «Радио», выходящего в нашей стране с 1924 года, посвящено именно радио. Следовало бы придумать иное название, но слово «радиолюбитель» прижилось и ныне означает любого, кто увлекается электроникой. Правда, так только по-русски, например, в английском языке все иначе: в нем radio ham (или на жаргоне просто ham) есть только лишь «оператор любительской радиостанции», а для любителей электроники вообще нет никакого специального термина (только не думайте, чтр в Англии или Штатах таких любителей вовсе нет, просто там это хобби имеет несколько иной статус).
Не удивляйтесь, что в этой книге, адресованной начинающим (и просто желающим повысить свою квалификацию) радиолюбителям, о радио вы вообще не прочтете ни слова. Зато довольно часто будут упомянуты компьютеры — по причинам, которые вы поймете, прочитав эту книгу. Так что же такое радиолюбительство?
Радиолюбительство — что это такое?
Чем отличается «электронное» устройство от «электрического»? Оба они используют электрическую энергию, однако электрическое устройство, как правило, не содержит никаких заумных штучек, вроде транзисторов или микросхем: простейшим примером электрического (электротехнического) устройства в чистом виде является настольная лампа с выключателем. Но та же лампа, снабженная регулятором яркости или бесконтактным сенсорным выключателем, является уже устройством электронным. В таких довольно сложных электротехнических устройствах, как, например, современные генераторы энергии или системы электропривода, электронную часть от электротехнической уже отделить невозможно.
Эту тенденцию легко проследить на примере эволюции автомобильных электросистем, где первоначально генератор энергии совместно с электромеханическим регулятором и аккумулятором представлял собой отдельную вспомогательную систему, при выходе из строя которой автомобиль тем не менее можно было завести «ручкой» и заставить передвигаться. Нарастание количества электронных узлов в конце концов связало электротехнические компоненты (стартер, генератор, аккумулятор), электронные устройства (электронное зажигание, датчики, контроллеры, вплоть до бортового компьютера)
и механические узлы (двигатель с трансмиссией) в неразрывное целое, где ни одна из систем не может функционировать без другой.
Занятие радиолюбительством в нашей стране некоторое времй назад, в 1960—1980-е годы, было не просто модным, а очень модным. Этому способствовало много причин: и относительно высокий уровень технического образования, и бесплатный доступ к компонентам (да-да, купить в свободной продаже что-то электронное было очень сложно, а вот вынести с завода или из НИИ — всегда пожалуйста), и, наконец, то, что промышленность явно не справлялась с обеспечением потребности населения в «продвинутых» электронных устройствах, а качество тех, что выпускались, чаще всего, было ниже всякой критики. Дешевле, лучше и интереснее было сделать самому. Поэтому в те времена стать меломаном в смысле «любителем качественной звукозаписи» означало фактически, что человек был вынужден сам изучать азы электроники и браться за паяльник («махать паяльной косой», как любил выражаться один мой знакомый).
Положение, конечно, резко изменилось с приходом в страну дешевого и качественного ширпотреба с Запада и Востока, и теперь уже вряд ли кто будет самостоятельно изобретать, скажем, карманный плеер-«дебильник». Но, как ни странно, радиолюбительство не только не погибло, но даже расцвело — прежде всего потому, что стали доступны, пусть и за деньги, практически любые, как импортные, так и отечественные компоненты, и, что немаловажно, исчерпывающая документация к ним — в 70-е годы какой-нибудь «Справочник по транзисторам» сметали с прилавков со скоростью, которой могли бы позавидовать сами братья Стругацкие. Популярная сеть электронных супермаркетов «Чип и Дип», ориентированная в основном на радиолюбителей, недаром хвастается миллионом посетителей в год...
Мудрый римлянин Публий Корнелий Тацит в свое время промолвил: «Можно восхищаться древностью, но следовать нужно современности». Он был совершенно прав, но сам остался в веках именно благодаря своим историческим трудам. «Восхищение древностью» как ничто другое помогает «следовать современности». Например, если поковыряться в истории науки и техники, то выясняется интересная вещь: почти все эпохальные изобретения и открытия делались дилетантами. Чаще всего это было обусловлено тем, что до них соответствующих направлений просто не существовало, и они вынуждены были все изобретать «с нуля». Крайний случай такого «любительства»— изобретение телеграфа Сэмюэлом Морзе (рис. 1), который вообще не имел никакого— даже самостоятельного— технического образования и до начала работы над телеграфом был признанным художником. Были и другие, не менее интересные случаи.
Рис. 1. Сэмюэл Морзе (Morse, Samuel F., 1791—1872), автопортрет, 1818 г.
В области электроники существует некая иерархия знаний, в которой неявно подразумевается, что при переходе от одной ступеньки к следующей знания предыдущего уровня усвоены в полной мере. Например, в радиолюбительской литературе четвертьвековой давности вы могли встретить подробнейшее описание принципов работы аналого-цифровых преобразователей (АЦП), ибо их собирали из отдельных деталей, и без понимания их устройства такая работа просто не могла бы быть успешной. Сейчас АЦП всем доступны и в виде законченных микросхем, и в составе микроконтроллеров, управляются они программно, и, казалось бы, понимание принципов их функционирования уже никому не требуется: подавай нужные команды в соответствии с инструкцией, и все будет работать.
Это верно только на первый поверхностный взгляд. Никакие инструкции вам не заменят глубокого понимания принципов работы электронных компонентов. При условии, конечно, что вы хотите подойти к проектированию своих устройств творчески и что-то изобрести самостоятельно, а не тупо скопировать готовую конструкцию. В последнем случае вам эта книга не потребуется — вполне достаточно сборников радиолюбительских схем, котЬрые ныне доступны каждому через Интернет. А как только вы захотите чужую схему приспособить к свом нуждам, модифицировать или хотя бы просто заменить детали более доступными и современными, без понимания принципов работы вы окажетесь в тупике.
Вообще говоря, без ряда фундамёнтальных знаний, от школьной физики до понимания того, как работают выходные каскады цифровых микросхем (а значит, и знаний принципов работы транзисторов и других компонентов), невозможно даже правильно подсоединить светодиод к микроконтроллеру. Можно скопировать чужое подключение, но никогда нет уверенности, что и сам автор схемы все сделал правильно. Развивая эту мысль, можно утверждать, что без знания закона Ома написать корректно работающую программу для микроконтроллера можно только случайно, и пусть это не покажется вам таким уж большим преувеличением.
Поэтому мы дадим совет, который может показаться несколько неожиданным. Но сначала попробуйте мысленно ответить на один вопрос, и пусть он не покажется вам идиотским: «Какова величина тока в комнатной розетке?» То, что этот вопрос— отнюдь не такой дурацкий, как кажется, доказывают результаты ответов на него, полученные после опроса группы студентов одного технического вуза (по специальности, не связанной напрямую с электротехникой или электроникой): из нескольких десятков опрошенных только двое смогли дать вразумительный ответ.
Итак, если вы, читатель, замялись с ответом или просто не уверены в нем, то вот обещанный совет, причем адресованный любому независимо от возраста: прежде чем читать дальше, возьмите учебники физики за седьмой и восьмой классы и перечитайте главы, посвященные электричеству. Можете также захватить из девятого класса главу, посвященную строению атома. Еще лучше обратиться не непосредственно к школьным учебникам, а изучить соответствующие главы из учебника Ландсберга [15], где то же самое изложено куда более увлекательно и подробно. Хотя ряд элементарных сведений и дается в первых главах книги, которую вы держите в руках, вам будет много легче читать ее дальше.
Как пользоваться книгой?
Несколько слов о том, как пользоваться книгой. Она рассчитана на тех, кто делает все своими руками и дома (поэтому, например, я не рекомендую компоненты для поверхностного монтажа — платы под них своими руками изготовить достаточно сложно, и еще труднее их отлаживать). Для тех, кто уже имеет известный опыт работы и оборудованную домашнюю лабораторию, первые главы можно пропустить, хотя главу 6 о транзисторах я все же рекомендую. Книга отличается от большинства имеющихся руководств тем, что
почти все описанные в книге схемы подробно разобраны шаг за шагом, включая самые мелкие детали, так, чтобы при повторении конструкции у вас не возникало вопросов, зачем нужен тот или иной резистор и почему его сопротивление именно такое.
Однако, чтобы вопросов действительно возникало как можно меньше, при чтении книги следует проверять все рассуждения и расчеты с карандашом и калькулятором1. В процессе чтения вам, вероятно, придется возвращаться к уже освоенным главам. Логика построения книги подчинена принципу постепенного усложнения конструкций, но в то же время широко используется метод опережающего изложения— скажем, операционные усилители и обратная связь подробно рассматриваются только в главе 12, но примеры их использования вы сможете встретить уже в главах 9 и 10. Опыт показывает, что такой прием очень способствует усвоению информации — уже немного знакомое легче разбирать подробно, чем незнакомое вовсе. С другой стороны, не удивляйтесь, что звуковой усилитель подробно разбирается в главе 8, а источник питания для него — только в следующей главе. Сведения из этих глав во многом пересекаются между собой, поэтому, прежде чем браться за реальный усилитель, вам придется прочесть обе главы.
Книга несамодостаточна — для того, чтобы повторить многие конструкции, вам потребуется еще справочный материал, например, по разводке выводов транзисторов или иных компонентов, а для работы с последней частью книги, посвященной микроконтроллерам, обязательно нужно иметь фирменное описание микропроцессоров AVR и системы команд для них. Слава богу, у нас теперь есть Интернет, так что можно и не забивать полки справочниками, но кое-что, особенно по отечественным компонентам, все же потребуется иметь на полке — не будешь же лазить в Сеть за описанием каждого транзистора!
Не нужно рассматривать любую схему из этой книги или из других источников, как что-то вроде текста из Библии, который никому не позволено изменять. Даже рекомендации производителей по включению того или иного компонента есть всего лишь рекомендации. Можно и нужно экспериментировать, изменяя параметры компонентов и подгоняя схему к вашим условиям, нелишне и поспорить с автором, если то или иное решение кажется чересчур усложненным. Однако стоит делать это разумно: если вы замените в схеме генератора частоты тип времязадающего конденсатора с К73 на К50, то можете быть весьма удивлены результатами. То же самое может произой-
1 Вдруг и ошибки найдете? Пишите, буду очень благодарен.
ти, например, если вы, не глядя, замените рекомендуемый операционный усилитель МАХ474 похожим на него по выводам, но предназначенным совершенно для других целей МАХ473.
Как разрабатывать электронные схемы
И, наконец, рискуя утомить читателя, все же скажу несколько слов о том, как вообще следует разрабатывать и отлаживать схемы. Самый эффективный метод — «сборка» нужной схемы из готовых и заранее отлаженных фрагментов. Эта операция аналогична тому, как программисты «собирают» программы из готовых и заранее отлаженных процедур. Каждая такая процедура есть «черный ящик», у которого есть входы и выходы для общения с другими частями программы, причем в общем случае вы даже не знаете, как она устроена внутри — точно так же, как вы не знаете, что именно размещается внутри микросхемы. Вы берете микросхему, подсоединяете к ней внешние элементы в соответствии с рекомендациями производителя и получаете готовый узел, который соединяете с другими подобными узлами.
Повторим, что именно на этой стадии можно сильно «залететь», если вообще отказаться от попыток понять, как работают используемые узлы, и лишь тупо следовать рекомендациям производителя, которые по понятным причинам не исчерпывают всего разнообразия жизненных ситуаций. Лучше всего, если производитель предлагает не только описания компонентов (datasheets), но и рекомендации по их применению (application notes) — в этом случае их совсем не вредно изучить перед проектированием.
При рисовании схемы обязательно обозначайте на ней конкретные типы и значения параметров элементов — не откладывайте это до выполнения практической отладки схемы. Изменить эти параметры вы всегда сможете, но все, что можно посчитать, нужно посчитать заранее — это сохранит вам очень много времени. Когда вы берете, наконец, паяльник в руки, то не следует сразу собирать всю схему устройства целиком. Разбейте ее на как можно более мелкие самостоятельно работающие узлы и отлаживайте каждый узел по отдельности. Не верьте печатному слову и все рекомендации из литературы проверяйте на макетах (в конце концов у вас образуется библиотека таких самостоятельно отлаженных узлов, и вы будете экономить огромное количество времени). Отладив все, обязательно нанесите на чертеж схемы полученные в результате отладки точные значения компонентов (те, что все еще требуют окончательной подгонки, обозначаются звездочкой), проверьте правильность соединения этих узлов и разводку питания и только затем собирайте всю схему целиком — сна-
чала на макетной плате, И только убедившись в работоспособности макета схемы, переносите ее на настоящую рабочую плату.
Между прочим, в отличие от большинства радиолюбительских изданий, рисунки плат в книге не приводятся, чему есть много причин: во-первых, повторить конструкцию в точности с теми компонентами, которые приведены в описании, как правило, не получается, да это и совершенно не требуется. Во-вторых, лично я никогда не повторял опубликованных конструкций в точности, стараясь улучшить или упростить схему, и в этой книге вы почти всегда найдете рекомендации по улучшению характеристик или расширению функциональности описанного прибора, так что публикация рисунка платы вообще теряет смысл. Наконец, есть и еще один момент, скорее психологический — раскладывая плату самостоятельно, вы намного лучше вникаете в работу схемы, после чего отладка и регулировка ее значительно упрощаются. Мое глубокое убеждение состоит в том, что плату нужно делать самостоятельно, под выбранную конструкцию и корпус, а не подгонять габариты под имеющуюся плату, в результате чего самодельные конструкции иногда бывают весьма уродливы.
Если вы разрабатываете серьезный прибор, который должен служить годами — постарайтесь заложить в разработку время и деньги, необходимые для выполнения следующих этапов:
□ разработка технического задания, с возможно более подробным описанием требуемой функциональности2;
□ разработка принципиальной схемы с отладкой отдельных узлов на макетах;
□ изготовление полного макета и его отладка;
□ разработка окончательной принципиальной схемы, подбор деталей и разработка печатной платы;
□ изготовление опытного образца и его отладка, корректировка печатной платы;
П изготовление окончательного варианта печатной платы, корпуса и монтаж прибора.
2 Не пренебрегайте мелочами, особенно если вы работаете «на сторону», а не для себя — так, будет очень печально, если вам заказали прибор, и лишь в конце разработки выяснит* ся, что он должен работать круглогодично на улице. Разработанный вами на столе дома датчик, естественно, быстро выйдет из строя в таких условиях. Впрочем, такие накладки обычно касаются технологии изготовления плат и подбора деталей, а не собственно электроники, но лучше все же знать заранее.
Отдельно стоит упомянуть составление технического описания и инструкции по эксплуатации. Я знаю, что большинство разработчиков искренне ненавидит этот, этап работы (то же относится, увы, и к программистам), но советую себя пересилить и начинать составление документации прямо сразу, одновременно с началом проектирования. Во-первых, при попытке описать словами «как это работает» в расчете на стороннего читателя обычно всплывают все недостатки и упущения. Иногда на примере некоторых изделий бытовой техники или пользовательских программ отчетливо видно, что их разработчики сами никогда и не пытались взглянуть на свое творение с точки зрения того, кто это будет применять на практике, а инструкцию по эксплуатации писали наспех совершенно другие люди. Вот этого и следует по возможности избегать. Во-вторых, с уверенностью можно сказать, что через пару лет вы напрочь забудете, как у вас работал данный узел и почему выбраны именно такие компоненты. Поэтому написание технической документации нужно вам самим не меньше, чем пользователю.
Приведенный идеальный вариант последовательности разработки редко осуществим на практике — либо времени не хватает, либо денег, либо того и другого. Есть одна известная фирма, которая занимается разработкой заказных электронных устройств — так там берут несколько килобаксов только за написание технического задания. И они правы! Но на практике часто получается так, что макетный либо опытный образец становится и окончательным изделием. И все же по мере возможности не пренебрегайте этими промежуточными этапами— поверьте, так получится намного быстрее, чем, зажмурившись, собрать все сразу, а потом в лучшем случае обнаружить, что ничего не работает, а в худшем — выветривать из комнаты очень неприятный и стойкий запах горелой пластмассы. Учтите, что почти ни одна незнакомая дотоле схема никогда не работает сразу — будьте к этому готовы и заранее наберитесь терпения.
Итак, приступим.
Юрий Ревич <[email protected]>

Занимательная электроника(Юрий Ревич).djvu

Скачать [10 KB]

Спасибо

Похожие релизы

Судовая электроника и электроавтоматика - Акулов Ю.И. и др. [1988, PDF]
Чип и Дип - Теоретические сведения и практические уроки по электроннике [FLV, CamRip]
Электронная техника 3-е изд. - Москатов Е. А. [2010, PDF]
ЭМПССУ (Электронные и микропроцессорные средства судовых систем управления) - Самойленко А.Ю.…
Микропроцессорные системы судовой электроэнергетики - Леута А.А. [2008, PDF]
Электрооборудование судов и элементы судовой автоматики (для вахтенных матросов и мотористов) - В…
Программируемые контроллеры: руководство для инженера - Э.Парр [2007, DjVu]
Судовая электроника - Геллер Б.Л. [2011, DOC]
Видеокурс лекций по электротехнике и электронике - Глазов А.Б. (ФМИ) [2018, MP4/FLV]
CD-TR DVD VIDEO TROUBLESHOOTING PART1 (Maritime Electronic Library) - ERMO83 [2018, MP4/AVI/FLV]
  • Ответить

Текущее время: Сегодня 14:01

Часовой пояс: GMT + 3