Жан-Поль Эймишен - Электроника?.. Нет ничего проще!

• Название: Электроника?.. Нет ничего проще!
• Автор: Жан-Поль Эймишен
• Издательство: "Энергия"
• Жанр: Радиотехника
• Год: 1975

Книга в занимательной форме знакомит читателя со многими областями одной из наиболее быстро развивающихся в настоящее время наук — электроники. Рассказывается о возможностях использования электроники в промышленности.

Книга рассчитана на широкий круг читателей.

---

Н. — Да, и я также вижу, что этот импульс затем идет по двум направлениям: во-первых, на триггер В2, куда он странно поступает только на один вход, а, во-вторых, на схему, обозначенную на рисунке буквой G, о которой я ровным счетом ничего не могу сказать.

Л. — Попробуем рассуждать по порядку. В самом деле, сигнал в триггер В2 поступает только на базу его транзистора Т1. От первого импульса, попавшего на его левый вход, триггер опрокинется и с нуля перейдет на единицу (Т1 заперт, Т2 в состоянии насыщения). Последующие отрицательные импульсы, которые могут поступить из точки В, не окажут на него никакого воздействия до тех пор, пока он не будет возвращен на нуль.

Схему, обозначенную на рисунке буквой G, называют ключевой; управляемый напряжением электронный ключ не пропускает в точку F импульсы, подаваемые на его левый вход, если напряжение на его входе D равно нулю. Если же на вход D поступает положительное напряжение, то ключ откроется для прохода импульсов и приходящие на его левый вход импульсы окажутся в точке F.

Н. — Такую схему, вероятно, очень трудно сделать.

Л. — О, нет, обычно достаточно одного диода и одного резистора, но к этому вопросу мы еще вернемся. А пока я покажу тебе, что часть схемы, расположенная после точки В и получающая отрицательные импульсы, может иметь пять различных состояний, через которые она последовательно и проходит. Первый пришедший в точку В импульс опрокинет триггер В2; потенциал левого выхода триггера В2 (коллектор его транзистора Т1) повысится и откроется ключ G…

Н. — Значит, этот первый импульс пройдет через G, и мы встретим его в точке F.

Л. — Нет. Незнайкин, ты, кажется, забыл о наличии резистора R и конденсатора С. Они несколько задержат повышение потенциала точки D. Но этого будет достаточно, чтобы вызвавший опрокидывание триггера В2 импульс пришел к еще запертому ключу G и не смог через него пройти. А вот второй поступающий в точку В импульс спокойно пройдет через ключ G.

Н. — Но ведь этот импульс вновь воздействует на триггер В2?

Л. — Он ничего ему не сможет сделать; не забывай, что импульс приходит только на один вход триггера, а когда отрицательный импульс поступит на базу запертого транзистора Т1, он не даст никакого эффекта.

Н. — Правильно, а я об этом забыл. Но если импульс ничего не сделает триггеру В2, он, должно быть, что-то сделает триггеру В3?

Л. — Ты совершенно прав. Импульс опрокинет триггер В3, но никак не повлияет на триггер В4, потому что, переключившись с нуля на единицу, В3 пошлет на триггер В4 положительный импульс, на который тот не реагирует. Третий поступивший в точку В импульс пройдет через ключ G (триггер В2 все еще находится в положении 1 (единицы). Оказавшись в точке F, третий импульс возвращает триггер В3 в нуль, в результате чего триггер В3 посылает отрицательный импульс на вход триггера В4 и опрокидывает его. Поступивший в точку В четвертый импульс проходит через ключ G, достигает точки F и переводит триггер В3 в положение 1, что никак не сказывается на состоянии триггера В4…

Н. — У меня сложилось такое впечатление, что триггеры В3 и В4 работают как классический счетчик, умеющий считать до 3. Разве не так?

Л. — Твое впечатление совершенно правильное и обоснованное. А теперь рассмотрим, что произойдет при приходе в точку В пятого импульса. Он пройдет через ключ и, достигнет точки F, переведет триггер В3 в положение нуля, в результате чего В3 даст отрицательный импульс, который опрокинет триггер В4 вернув его в нуль. При переходе в нулевое состояние триггер В4 в свою очередь даст отрицательный импульс на свой выход Н, откуда он поступит на правый вход триггера В2 и переведет его в нуль.

Н. — Но этого не может быть! Как только В2 вернется на нуль, он запрет ключ G и не пропустит этот пятый импульс.

Л. — Мне кажется, что ты еще раз забыл о наличии резистора R и конденсатора С, которые замедлят передачу импульса с выхода триггера В2 на ключ G. Но даже и без этих резистора и конденсатора не было бы никакой опасности. Пятый импульс сначала проходит через G, затем переводит В3 в нуль, что вызывает далее переключение В4 в нуль, и только после этого порождаемый переключением триггера В4 отрицательный импульс отправляется на триггер В2. Благодаря всем этим задержкам пятый импульс свободно успевает пройти через ключ С, который он сам позднее запирает.

Н. — Очень умная система. Если я верно понял, здесь имеется четырехпозиционный счетчик, состоящий из триггеров В3 и В4, который может считать от 0 до 3. Один из посланных в счетчик импульсов с помощью ключа G направляют в триггер В2; благодаря такому приему система может считать от 0 до 4, т. е. до 5.

Л. — Ты абсолютно прав, Незнайкин, прими мои поздравления. Сегодня ты в прекрасной форме. Теперь ты понимаешь, что вся система делит на 10, потому что устройство, состоящее из триггеров В2, В3 и В4, возвращается в исходное положение после каждых пяти импульсов, поступающих в точку В, что соответствует десяти импульсам в точке А.

Индикация цифр

Н. — Я согласен, что твоя схема хорошо считает десятками. Но я не понимаю, как мы зрительно обозначим результат.

Л. — Для этого необходимо с помощью резисторов смешать напряжения с коллекторов четырех триггеров. Подробное описание этих схем покажется очень сложным, но большого интереса не представляет. Запомни только, что легко получить напряжения на десяти независимых проводниках, одно напряжение будет положительным, а остальные отрицательными. Когда вся система стоит на нуле, положительное напряжение подается на проводник, именуемый «нулем», а все остальные проводники имеют отрицательный потенциал. По мере поступления импульсов в декаду положительное напряжение переносится на проводники, обозначенные цифрами 1, и 2 так далее до 9, затем оно вновь возвращается на проводник с отметкой 0. Эти 10 проводников соединены с базами 10 кремниевых транзисторов, способных выдержать высокое напряжение. В цепи коллекторов этих 10 транзисторов включены 10 неоновых лампочек, которые могут загораться поочередно при отпирании транзистора, управляющего соответствующей лампой.

Н. — Такая система требует очень много компонентов. Если я правильно понял, только для обозначения одной цифры потребуется выстроить в линию 10 твоих неоновых ламп и рядом с ними написать цифры от 0 до 9. Должно быть что-то более совершенное. Однажды у одного из моих приятелей, занимающегося ядерной физикой, я видел в приборе счетчик, в котором наподобие электронной лампы на одном и том же месте появлялись ярко видимые красные цифры. Как может быть устроен такой индикатор?

Л. — Ты видел наиболее современный вариант индикатора — газонаполненную лампу цифровой индикации. Индикаторная лампа имеет анод цилиндрической формы и 10 катодов из очень тонкой проволоки, расположенных один за другим; каждый катод имеет форму определенной цифры (рис. 118).

Рис. 118. Цифровая индикаторная лампа. В заполненной неоном колбе находится широкий кольцевой анод (на рисунке он разрезан, чтобы показать конструкцию катодов) и десять катодов из тонкой проволоки, имеющих форму десяти цифр от 0 до 9. Один из катодов всегда подключен, и соответствующая ему цифра светится красным цветом.

К аноду через ограничивающий ток резистор подводится положительное напряжение 250–300 в. Катоды соединены с коллекторами 10 кремниевых транзисторов, о которых я тебе уже говорил. Один из этих транзисторов отперт, а остальные заперты. Потенциал катода открытого транзистора падает почти до нуля, и протекающий по лампе ионный ток заставляет газ вокруг катода светиться, благодаря чему становится видна соответствующая цифра.