Материал: Применение интегральных схем (1984)

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 просверливание в корпусе нескольких отверстий для установки переключателей, лампочек и потенциометров, а также припаивание нескольких проводников между лицевой панелью корпуса и платой. Следует сделать эти проводники по возможности длиннее, чтобы удобно было снять лицевую панель, когда понадобится сменить батареи питания или удалить неисправности в схеме. В целом устройство должно быть аккуратным и компактным, однако не следует забывать также о простоте доступа к радиодеталям, которые со вре­менем могут потребовать проверки или замены.

Глава 2 источники питания

Для любого электронного устройства, будь то сложная ЭВМ или простой светосигнализатор, необходим источник электроэнергии. Поэтому каждая схема, описанная в данной книге, имеет определенный источник питания, причем, как правило, источник питания постоянного тока.

Наиболее подходящим источником электроэнергии, осо­бенно для описанных здесь маломощных устройств, являют­ся сухие батареи. В наши дни такие батареи широко изве­стны всем, так что описывать их подробно нет необходимо­сти. Другой подходящий источник — бытовая электросеть, обеспечивающая переменное напряжение 127 или 220 В. К сожалению, весьма мало интегральных схем могут вклю­чаться непосредственно в сеть. Обычно необходимо включе­ние преобразователя между сетью с напряжением 127 или 220 В и низковольтными устройствами, питающимися по­стоянным током. Такой преобразователь называется вторич­ным источником питания.

В данной главе наряду с использованием батарей уде­ляется большое внимание изготовлению источников питания постоянного тока. Как упоминалось выше, источник питания необходим радиолюбителю в любом устройстве. В некоторых случаях удобно использовать батареи, однако бывают ситуа­ции, когда лучше применить какой-либо другой источник пи­тания постоянного тока. И чем больше радиолюбитель будет знать с самого начала об этих источниках питания, тем луч­ше он будет подготовлен к изготовлению, проверке, наладке И применению устройств, описываемых в последующих гла­вах.

2.1. Батареи для электронных устройств

Батареи обычно подразделяются по величине напряжения, вырабатываемого в состоянии полной зарядки. Наиболее ши­роко распространены номинальные напряжения 1,5; 6; 9 и 12 В. Из этой группы в небольших бытовых электронных устройствах чаще используются батареи напряжением 1,5 к 9 В. Батареи напряжением 6 и 12 В обычно применяются в устройствах с высоким потреблением мощности и в данной книге для описанных устройств не используются,

Тем не менее радиолюбитель встретит некоторые устрой­ства, где требуются напряжения 3 и 6 В. В этих случаях мо­гут использоваться две или четыре последовательно вклю­ченные батареи напряжением 1,5 В для получения нужного номинального напряжения. Например, получить напряжение 3 В можно путем подключения клеммы «-(-» батареи напря­жением 1,5 В к клемме « — » другой аналогичной батареи, а к двум другим клеммам этих батарей подсоединить само устройство.

Источник питания напряжением 6 В можно получить ана­логичным образом из четырех батарей напряжением 1,5 В., Для этого батареи соединяются попеременно положитель­ными и отрицательными клеммами, а к свободным положи­тельной и отрицательной клеммам подключается выбранное устройство. Одним из наиболее удобных способов последо­вательного соединения батарей является использование спе­циального держателя батарей, в котором уже имеются внут­ренние соединения.

В настоящее время промышленностью выпускаются 1,5-вольтные батареи нескольких типов, в том числе АА, С и D. Батареи типа АА — самые миниатюрные, типа С — несколько больших размеров и используются часто в портативных элек­тронных устройствах, например магнитофонах и радиоприем­никах. Более крупные батареи обычно применяются в мощ­ных фонарях.

Какими электрическими параметрами отличаются батареи этих типов? Батареи всех трех типов при правильном под­ключении к схеме вырабатывают в полностью заряженном состоянии напряжение 1,5 В. Таким образом, они имеют оди­наковое выходное напряжение, но по-разному его выраба­тывают. Чем больше размеры батареи, тем больше ее ем­кость, а для описанных в книге устройств это означает более длительное время их работы от такой батареи. Следователь­но, батареи типа С обеспечивают более длительную непре­рывную работу устройства, чем батареи типа АА.

Однако это вовсе не означает, что радиолюбителю следует выбирать более крупные батареи. Хотя они и увеличивают длительность непрерывной работы устройства, их размеры слишком велики. Использование же четырех батарей типа D для питания маломощных устройств, расходующих несколько микроватт мощности, непрактично.

Как правило, рекомендуется использовать батареи типа АА, когда это позволяет требуемая мощность, расходуемая выбранными устройствами. Большинство современных интег­ральных схем потребляет весьма малую мощность, поэтому в большинстве случаев выбор таких батарей будет наиболее оптимальным.

Батареи напряжением 9 В выпускаются одного типораз­мера. Более современные образцы батарей этого типа имеют повышенную емкость, но их более высокая стоимость вряд ли оправдывает их использование в описанных в данной кни­ге устройствах,

В отдельных устройствах радиолюбитель встретит вариант использования двух последовательно включенных 9-вольтных батарей, которые образуют источник питания напряжением 18 В. Такое напряжение необходимо лишь для некоторых наиболее сложных интегральных схем, выполненных на МОП-транзисторах. Эти 9-вольтные батареи имеют прямоуголь­ную форму и их наиболее удобно подключать с помощью спе­циальных зажимов.

Итак, практически в большинстве устройств с батарейным питанием, описанных в данной книге, применяются 1,5- или 9-вольтные батареи. При этом не имеет существенного зна­чения, являются ли батареи подзаряжаемыми или нет. Ни в одном из описываемых в книге устройств специально не требуется использования подзаряжаемых батарей (аккуму­ляторов), но при их подключении устройства будут работать так же хорошо, как и с сухими батареями.

Еще одна рекомендация относительно батарей: не следует использовать ртутные батареи. Несомненно, такие батареи обладают рядом достоинств, но имеют и ряд существенных недостатков, в том числе необходимость осторожного обра­щения при подключении к схеме, в которой возможны ко­роткие замыкания (что весьма часто бывает в радиолю­бительской практике).

2.2. Несколько замечаний о разряженных батареях

Конечно, нет ничего предосудительного в использовании батарей для электропитания электронных устройств, однако это не лучший способ питания экспериментальных схем. Ба­тареи разряжаются в процессе работы, вырабатывая со вре­менем все меньшую и меньшую энергию. Теперь допустим, что радиолюбитель только что закончил изготавливать одно из описанных в книге устройств и ждет с нетерпением, ко­гда оно заработает. Он подключает батарею с необходимым напряжением и... ничего не происходит. Радиолюбитель мо­жет затратить массу времени на поиски неисправности, тогда как единственной причиной неработоспособности схемы яв­ляется использование разряженных батарей.

Для исключения таких неприятностей следует использо­вать комплект новых батарей всякий раз, когда радиолюби­тель включает только что собранное устройство. Однако такой подход не всегда является достаточно практичным. Лучшим решением является применение вместо батарей элек­тронного источника питания. Когда радиолюбитель удосто­верится, что устройство находится в исправном состоянии, он может вместо источника питания подключить годные ба­тареи.

Как было указано выше в данной главе, источники пита­ния представляют собой электронную схему, преобразующую переменное напряжение бытовой электросети в более низкое напряжение постоянного тока, необходимое для питания ин­тегральных микросхем. Любой радиолюбитель, задумавший изготовить ряд различных устройств, должен иметь источник питания на соответствующее номинальное напряжение, о чем пойдет речь ниже.

2.3. Стабилизированный источник питания постоянного тока 1 а напряжением 5 в

Стабилизированный источник питания постоянного тока 1 А напряжением 5 В является одним из самых полезных для радиолюбителя (рис. 2.1). Такой источник питания исполь­зуется для всех интегральных микросхем транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) и применяется для большин­ства интегральных схем.

Рис. 2.1. Принципиальная схема стабилизированного источника питания постоянного тока 1 А напряжением 5 В.

MB₁ — двухполупериодный выпрямитель мостового типа, на напряжение 60 В и ток 6 А; СН₁ — стабилизатор напряжения типа 7805 на напряжение 5 В при токе 1 А; C₁, С₂ — электролитический конденсатор 100 мкФ, 50 В; Tpi — силовой трансформатор с выходным напряжением 12,6 В при токе 1,2 А; Л₁ — неоновая лампочка на на­пряжение 120 В.

Этот источник питания называется стабилизированным в силу того, что его выходное напряжение 5 В остается неиз­менным при любых токах до 1 А. В противоположность это­му в нестабилизированных источниках выходное напряжение питания падает по мере увеличения потребляемого питае­мым устройством тока, что весьма нежелательно в устрой­ствах на интегральных схемах многих типов.

Через сетевую вилку переменное напряжение 120 В по­ступает на первичную обмотку силового трансформатора Три Переключатель Кл1 используется для включения и выключе­ния сети, а сигнальная лампочка Л₁ указывает на наличие или отсутствие питания.

Радиолюбителю следует обратить особое внимание на монтаж и проверку этой схемы, поскольку на первичную обмотку силового трансформатора подается сравнительно высокое напряжение 120 В, которое может вызвать травмы и даже смертельный исход, если не относиться к этому как следует. Радиолюбитель, не имеющий опыта сборки подоб­ных схем, должен проверить собранную схему вместе с бо­лее опытным товарищем, прежде чем включить ее в сеть.

Во вторичной обмотке трансформатора напряжение по­нижается до 12 В и в худшем случае (если радиолюбитель в чем-то ошибся) силовой трансформатор перегорает. При нормальной работе схемы стабилизатор немного нагревает­ся, что не должно вызывать у радиолюбителя никакого бес­покойства. Можно несколько охладить стабилизатор путем его монтажа на теплоотводе, который либо покупают, либо изготавливают сами из квадратной алюминиевой пластины. В любом варианте необходимо, чтобы входные и выходные выводы стабилизатора не касались теплоотвода,