Как проектировать электронные схемы

Логическую операцию И (как и описанную выше операцию ИЛИ) можно выполнить, используя полупроводниковые диоды (рис. 2.65). Такой вариант встречается реже, чем операция ИЛИ, хотя имеет аналогичные характеристики и достоинства.

ЗАЩИТА ПРОТИВ ИНВЕРСИИ ПОЛЯРНОСТИ

Когда какое-либо устройство питается от источника постоянного напряжения и включается лишь на короткое время (например, индикатор момента зажигания, применяющийся для диагностики двигателя внутреннего сгорания), возникает риск инверсии полярности. Последствия этого события нетрудно себе представить, особенно когда для питания используется мощный аккумулятор.

Если между напряжением питания и напряжением, необходимым для работы устройства, имеется существенная разница (не менее 2 В), то на входе схемы можно поставить выпрямительный мост (рис. 2.66). Тогда полярность напряжения на входе не будет играть никакой роли, хотя падение напряжения на диодах моста неизбежно приведет к потерям мощности. Схемы такого рода применяются только для малых мощностей. Как правило, их не используют для автомобильного радиоприемника и тем более для преобразователя 12/220 В.

ДВУХТАКТНЫЙ КАСКАД

Двухтактный каскад — это каскад на двух транзисторах, обычно используемый на выходе быстродействующих цифровых устройств.

Кроме того, он входит в состав многих управляющих схем на МОП транзисторах. Двухтактный каскад включают также на выходе большинства генераторов синусоидального напряжения, работающих на низкоомную нагрузку (обычно 50 Ом). Его применение обеспечивает улучшение согласования генератора с нагрузкой. Базовая схема проста (рис. 2.67): у двух комплементарных транзисторов, включенных по схеме с общим коллектором, соединены эмиттеры и базы.

Транзистор n-р-n типа присоединен к положительному полюсу источника питания, а транзистор р-n-р типа — к отрицательному. Транзисторы открываются поочередно, и напряжение на выходе практически повторяет по форме входной сигнал.

Двухтактный каскад обладает одним недостатком: он не может полностью воспроизвести сигнал, который в отрицательный полупериод опускается до нуля. В таком случае, как показано на рисунке, перепад напряжения на выходе оказывается меньше, чем на входе, из-за конечного остаточного напряжения на открытом транзисторе.

Этот недостаток не играет никакой роли, когда каскад используется для управления схемой на МОП транзисторах, но существенно важен для выходных каскадов. С целью устранения описанной проблемы необходимо обеспечить симметричное питание двухтактного каскада, то есть применить дополнительный источник отрицательного напряжения.

ДИОДНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ

Чтобы создать источник постоянного напряжения питания, используют однополупериодное или двухполупериодное выпрямление.

Типичные схемы выпрямителей приведены на рис. 2.68.

Первый вариант (с одиночным диодом, рис. 2.68а) применяется редко из-за низкого КПД и высоких пульсаций выходного напряжения. Наиболее популярен двухполупериодный мостовой выпрямитель, содержащий четыре диода (рис. 2.68б).

Многие трансформаторы имеют две вторичные обмотки, которые можно соединить параллельно, чтобы получить максимальную выходную мощность. Схема со средней точкой во вторичной обмотке и двумя диодами (рис. 2.68в) выполняет ту же функцию, что и мостовой выпрямитель. При этом она дешевле и занимает меньше места. На рис. 2.68 г показана форма сигналов в различных точках: до выпрямителя (А), на выходе однополупериодного (В) и двухполупериодного (С) выпрямителя.

СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Повышение выходного напряжения

Интегральные схемы стабилизаторов напряжения с фиксированным выходным напряжением в основном нужны для широко используемых значений. Для промежуточных величин приходится применять регулируемые стабилизаторы, которые не всегда найдешь в нужный момент. Однако можно изменить уровень на выходе стабилизатора постоянного напряжения. Для этого надо сместить потенциал опорного электрода (для Т0220 это положительный вывод, расположенный посередине), присоединив к нему один или нескольких диодов (рис. 2.69а). Добавление каждого диода увеличивает выходное напряжение приблизительно на 0,6 В.

Таким образом, микросхема типа 7812 в сочетании с тремя диодами обеспечит выходное напряжение 13,8 В, необходимое для зарядки свинцового аккумулятора на 12 В.

Того же эффекта можно добиться при подключении делителя к опорному электроду (соответствующая схема и формула для расчета выходного напряжения показаны на рис. 2.69б). Регулировка коэффициента деления с использованием потенциометра дает возможность соответствующим образом изменять напряжение на выходе.

Выходной конденсатор