1. Реле времени.
С точки зрения разработчика схем, главная отличительная особенность полевых транзисторов — высокое входное сопротивление. В данном случае это позволяет включить на вход транзистора RС-цепочку с большим сопротивлением R — в обычном (биполярном) транзисторе это было бы бессмысленно, транзистор все равно зашунтировал бы большое сопротивление. В итоге при вполне реальном значении емкости, с полевым транзистором можно получить большую выдержку. В данном случае сопротивление времязадающей цепочки R1 = 100 мегом, а время выдержки — около получаса.
Отсчет времени начинается, когда П1 переводят в нижнее по схеме положение и С1, зарядившись ранее от питающего напряжения, начинает разряжаться через R1. «Минус», который подается на затвор с С1, запирает транзистор; он откроется после того, как конденсатор С1 разрядится. Открывшись, Т1 откроет и Т2 выходной сигнал, с которого можно подать на исполнительный механизм через электронное реле (К-19;7, К-20;3).
2. Ждущий мультивибратор.
Благодаря полевому транзистору входное сопротивление схемы велико, она довольствуется очень слабым входным сигналом. Так же, как и в предыдущей схеме, легко получить очень большую длительность импульса или среднюю длительность при сравнительно малой емкости С2.
3. Усилитель для электрофона.
Отличается от известных схем (К-8, К-13) тем, что полевой транзистор на входе обеспечивает высокое входное сопротивление, необходимое для каскада, к которому подключен пьезоэлектрический звукосниматель.
4. Высокоомный вольтметр.
Главная особенность прибора — очень высокое входное сопротивление — около 12 МОм. Гальванометр (чувствительность 100 мкА, сопротивление рамки 1,87 кОм) включен в диагональ моста (Р-176), образованного резисторами R6, R7, R8 с одной стороны и резистором R5 и участком «исток» «сток» самого транзистора с другой стороны.
Перед измерением, замкнув входные провода, резистором R7 устанавливают стрелку на нуль. Диод Д1 защищает вход прибора от случайного «минуса» на входе. Диоды Д2, Д3 защищают гальванометр от перегрузки — это кремниевые диоды (С-14), и на участке «ступеньки» (Р-80) они мало влияют на ток через гальванометр, а при больших напряжениях берут почти весь ток на себя.
5. Генератор прямоугольных импульсов.
Собран на одной микросхеме K155ЛA3, в которую входят четыре элемента 2И-НЕ, на схеме они, как это принято, показаны и пронумерованы отдельно — от МС1.1 до MC1.4. Логические элементы используются для поворота фазы на 180 градусов (это необходимо для самовозбуждения; Т-171) и для того, чтобы ослабить влияние выходной цепи на частоту и на режим генератора. Переменным резистором R2 можно менять частоту от 370 Гц до 25 кГц, этот диапазон можно сдвинуть (вплоть до 10 МГц) подбором емкости конденсатора С1. Напряжение питания — 5 В, «плюс» питания подается на 14-ю ножку микросхемы, а «минус» — на 7-ю ножку (общий провод, «земля»).
6. Делитель частоты.
Может быть использован в блоке тембров электромузыкального инструмента, собран из трех триггеров, имеющихся в двух микросхемах К155ТМ2 (в каждой микросхеме по два триггера, и, таким образом, в данном случае один триггер остается неиспользованным). Схема делит частоту входного сигнала на 2, на 4 и на 8, полученные сигналы с пониженными частотами подмешиваются к основному сигналу. Тембр звучания изменяют подбором пропорции всех его составляющих, то есть практически подбором резисторов R1, R2, R3. Источником основного сигнала может служить генератор, собранный по предыдущей схеме (К-18;5). Напряжение питания (5 В) также подается «плюсом» на 14-ю ножку и «минусом» на 7-ю.
7. Схема, имитирующая выбрасывание кубика.
Во многих детских играх очередной ход делают после выбрасывания кубика, на гранях которого имеется разное количество точек — от одной до шести. Тот же эффект дает предлагаемая схема: после нажатия на кнопку К1 она мгновенно зажигает разное количество светодиодов (Д1-Д7) — также от одного до шести. Повлиять на этот процесс практически невозможно — схема переключает группы светодиодов минимум сотни раз в секунду (источником переключающего сигнала предполагается генератор по схеме К-18;5) — и нельзя предугадать, на каком количестве зажженных светодиодов все остановится, когда вы отпустите кнопку, — отпустив кнопку, вы прекращаете подачу переключающих импульсов, и схема «замирает» в том состоянии, в котором она оказалась в момент разрыва входной цепи. В этой схеме, как и в предыдущей, три триггера, досчитав до 8-го импульса, они должны начинать счет сначала. Однако введенные в схему элементы логики (МС.1, МС3.1 и МС3.2) следят за состоянием всех триггеров и прерывают процесс раньше, начиная новый цикл после 6-го импульса. Другая логическая схема, тоже управляемая триггерами, в нужной последовательности включает светодиоды.
8, 9, 10, 11. Схемы на операционных усилителях.
Интегральные схемы 140УД1А и К140УД1Б относятся к так называемым операционным усилителям. Они весьма универсальны, усиливают постоянный ток, переменные токи низких и высоких частот, импульсные сигналы, используются в генераторах, а также участвуют в ряде преобразований сигнала. Усилительные схемы на такой микросхеме делят на две основные группы — инвертирующие (то есть поворачивающие фазу, как, скажем, одиночный транзистор в схеме ОЭ) и неинвертирующие (как эмиттерный повторитель, схема ОК.). Первая схема (8) — инвертирующий усилитель (сигнал подается на вывод 9). Резистор R3 — элемент отрицательной обратной связи, от соотношения R3 и R1 зависит общий коэффициент усиления к; в данном случае к = 50 на частотах до 2 МГц при слабом усиливаемом сигнале Uвых — до 0,1 В); при Uвых = 1 В наибольшая частота снижается до 0,5 МГц. Цепочка R4, С1 — корректирующая, она предотвращает самовозбуждение усилителя.
Вторая схема (9) — неинвертирующий усилитель (сигнал подается на вывод 10), он не усиливает напряжение, но имеет очень большое входное сопротивление (несколько мегом).
На операционном усилителе можно собрать устройство, аналогичное триггеру Шмитта (10); оно имеет два устойчивых состояния: одно при некотором пороговом «минусе» на входе, другое — при пороговом «плюсе». Если подать на вход плавно меняющееся переменное напряжение, например синусоиду, то на выходе получим прямоугольные импульсы.
Если в эту схему ввести частотнозависимую положительную обратную связь R1, С1, то получится генератор прямоугольных импульсов (11). Частота импульсов зависит от всех элементов, участвующих в создании обратной связи, в данном случае от R1, С1 (во сколько раз он больше, во столько раз ниже частота) и в меньшей степени от соотношения R3:R2 (это соотношение можно выбрать в пределах 0,5—10; чем оно больше, тем ниже частота). Для указанных на схеме деталей получается частота около 2–3 кГц.
Нужно обратить внимание на то, что питающее напряжение состоит из двух «половинок» +6,3 В и —6,3 В (+12,6 В и -12,6 В), то есть питание фактически производится от двух источников, у одного из которых заземлен «плюс», а у другого — «минус».
12, 13. Усилитель низкой частоты на одной микросхеме.
Все основные элементы усилителя входят в аналоговую микросхему К174УН7, вне ее («обвязка») находятся лишь цепи питания с развязывающими конденсаторами значительной емкости, регулятор громкости, регулятор тембра (обведены пунктирной линией) и цепи громкоговорителя. Частотная характеристика при неравномерности 3 дБ лежит в пределах 40–20 000 Гц, при сопротивлении звуковой катушки громкоговорителя 10 Ом усилитель развивает мощность до 4,5 Вт (с радиатором!).
14, 15. Супергетеродинный приемник на одной микросхеме.
Упрощенная блок-схема (15) показывает, какие основные узлы и детали находятся в самой микросхеме (усилители высокой, промежуточной и низкой частоты, преобразователь частоты с гетеродином, детектор, стабилизатор питающего напряжения), а какие за ее пределами (колебательные контуры с конденсаторами настройки, фильтр промежуточной частоты, регулятор громкости). Приемник может работать на одном из трех радиовещательных диапазонов — ДВ, СВ или КВ. Данные катушек выбираются по аналогии со схемой К-8, дроссель Др1 содержит несколько витков любого тонкого провода, намотанного на любом небольшом ферритовом сердечнике. Усилитель низкой частоты приемника развивает мощность до 0,3 Вт.