ЭЛЕМЕНТЫ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

К оглавлению
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 
34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 
68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 
85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 
102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 
119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 
136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 
153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 
170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 
187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 
204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 
221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 
238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 
255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 
272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 
289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 
306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 
323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 

Подобно тому как самые различные здания сейчас строят из нескольких основных типов панелей и блоков (см. статьи раздела «Строи­тельство»), разные радиоэлектронные аппараты собираются из некоторого набора стандартных узлов и деталей.

В этом случае главные «строительные бло­ки» — это почти всегда электронные приборы, например лампы, а самая массовая деталь — сопротивление. Его главная задача (об этом говорит само название) — оказывать сопро­тивление переменному току, поглощать излиш­ки энергии, устанавливать заданные режимы. Наряду с постоянными имеются и переменные сопротивления, величину которых можно плав­но изменять.

Вообще же в электронной аппаратуре встре­чаются сопротивления самой различной вели­чины — доли ома, десятки килоом (1 ком=1000 ом) и даже сотни тысяч мегом (1 Мом=1 млн. ом). Сопротивления (сокращенно обозна­чаются буквой R) могут быть рассчитаны на разные мощности — от долей ватта до не­скольких десятков ватт.

Распространенная деталь — конденса­тор (сокращенно обозначается буквой С). Он вы­полняет различные функции, например накапли­вает электрические заряды, разделяет постоян­ную и переменную составляющие сложного тока (постоянная составляющая не проходит через конденсатор, а переменная проходит). Главные детали конденсатора — металлические пласти­ны или комплект пластин, между которыми расположен тонкий слой изолятора. Пластины (на них и происходит накопление зарядов) дела­ют в виде дисков, цилиндров или длинных, свернутых в спираль полос фольги.

О способности конденсатора накапливать заряды говорит его электрическая емкость, измеряемая в фарадах. Фарада — величина чрезвычайно большая и на практике не встре­чается никогда. Распространенные типы кон­денсаторов имеют емкость от нескольких пикофарад (триллионная доля фарады; 1 пф=10-12ф) до нескольких сотен микрофарад (миллионная доля фарады; 1 мкф=10-6ф=106 пф). Большую емкость имеют электролитические конденсато­ры, где накопление зарядов происходит в ре­зультате сложных физико-химических процес­сов. В ряде случаев применяют конденсаторы переменной емкости, с подвижными пластинами.

В отличие от конденсатора катушка индуктивности (самоиндукции), кото­рую для простоты обычно называют просто катушкой (L), легко пропускает постоянный ток и сказывает сопротивление переменному.

Фильтры для разделения пульсирующего тока на постоянную и переменную составляющие: а — фильтр RC; б — фильтр RL. 1 — пульсирующий ток; 2 — постоянная составляющая; 3 — переменная составляющая.

Если по проводнику катушки пропустить ток, то вокруг нее (так же, впрочем, как и вокруг любого другого проводника с током) возникает магнитное поле. Способность катуш­ки создавать поле характеризуется индуктив­ностью (коэффициент самоиндукции), единицей измерения которой служит генри (гн). Чем больше витков содержит катушка, тем больше ее индуктивность. Можно увеличить индуктив­ность, если вставить в катушку сердечник из вещества с содержанием железа или его соеди­нений. Сердечники катушек, по которым про­ходит постоянный или низкочастотный перемен­ный ток, собирают из тонких стальных пластин. Для высокочастотных катушек сердечники де­лают из различных прессованных порошков. В последнее время особенно распространены прессованные ферритовые сердечники. Для того чтобы плавно менять индуктивность катушки, в нее вставляют передвижной сердечник. Катушку, которую нужно уберечь от внешних электри­ческих или магнитных полей, помещают в метал­лический, обычно алюминиевый, кожух — эк­ран. С той же целью помещают в экран прово­да, а иногда и целые блоки аппаратуры.

Комбинируя различным образом сопротив­ления, конденсаторы и катушки, создают раз­личные фильтры — электрические цепи, кото­рые могут разделять сложный ток на составля­ющие. Эта «способность» фильтров основана на том, что конденсатор и катушка по-разному пропускают синусоидальные составляющие раз­ных частот: с увеличением частоты сопротив­ление конденсатора уменьшается, а сопротив­ление катушки увеличивается.

Своего рода фильтр и колебатель­ный контур. Это объединение конденса­тора и катушки. Введем в контур порцию энергии — зарядим для этого конденсатор. В кон­туре появится переменный ток, частота кото­рого зависит от индуктивности катушки и ем­кости конденсатора. Если же подвести к кон­туру переменные токи различных частот, он «выберет» только ту составляющую, частота которой равна (или очень близка) частоте собст­венных колебаний. «Избранная» составляю­щая, действуя «в такт» с собственными колеба­ниями контура, усиливает их. Это явление — его называют резонансом — напоминает уве­личение размаха маятника, если его подтал­кивать в такт.

Колебательный контур — это не только фильтр для выделения сигналов определенной частоты. Контур может и сам служить источ­ником сигнала — генератором переменного тока. Правда, у контура-генератора есть серьезный недостаток: электромагнитные колебания в нем довольно быстро затухают, так как энер­гия расходуется на преодоление разного рода сопротивлений, например сопротивления про­водов катушки. Нечто подобное происходит и в маятнике, колебания которого затухают по мере того, как энергия расходуется на трение.

С увеличением индуктивности и емкости колебательного кон­тура частота собственных колебаний уменьшается.

Генератор незатухающих ко­лебаний можно построить, если объеди­нить контур с усилительной лампой или тран­зистором. Подключим контур к управляющей сетке лампы, а в ее анодную цепь включим катушку обратной связи, расположенную вблизи контурной катушки. Как только в кон­туре возникнут собственные колебания, в анод­ной цепи появится их «мощная копия». Через катушку обратной связи «мощная копия» пере­даст часть своей энергии обратно в контур и таким образом скомпенсирует потери в нем. Колебания станут незатухающими. Разумеется, все это произойдет лишь в том случае, если обратная связь будет положительной, если энер­гия, которая попадет в контур из анодной цепи, будет поддерживать собственные колеба­ния, действовать в такт с ними.

Источником энергии для создания перемен­ного тока является анодная батарея. Контур совместно с лампой лишь позволяет преобразовать эту энергию и получить пере­менный ток. Очень важно, что частоту пере­менного тока легко изменять, подбирая соот­ветствующим образом емкость конденсатора и индуктивность катушки. Чем меньше емкость и индуктивность, тем выше частота. Наряду с колебательными контурами в ламповых или транзисторных генераторах используют цепоч­ки из конденсаторов и сопротивлений.

Один из самых распространенных элементов радиоэлектронной аппаратуры — это ламповые или транзисторные усили­тели. Существует огромное множество усили­тельных схем, но их можно разделить на не­сколько основных групп: усилители высокой частоты, низкой частоты, импульсные усили­тели, усилители напряжения, мощности, тока, усилители с обратной связью и др.

Лампа или транзистор вместе со всеми отно­сящимися к ним деталями образуют усилитель­ный каскад. Там, где не справляется один кас­кад, применяют многокаскадные усилители и сигнал последовательно передают с одного каскада на другой. Наряду с лампой или тран­зистором обязательный элемент усилительного каскада — нагрузка, в которой исполь­зуется энергия усиленного сигнала. В усили­теле низкой частоты нагрузкой может быть громкоговоритель (подключается к лампе через трансформатор), в усилителе высокой частоты — колебательный контур. Очень часто роль на­грузки выполняет сопротивление. Нагрузку обычно включают в анодную цепь лампы или в коллекторную цепь транзистора.

Для питания электронных приборов необ­ходимо постоянное напряжение — в лампах оно подается на анод, в транзисторах — на коллектор. Если аппаратура питается от сети переменного тока, то постоянное напряжение получают с помощью полупроводникового дио­да, кенотрона или другого выпрямителя, кото­рый превращает переменный ток в пульсирую­щий. Затем следует фильтр. Он «отбрасывает» переменные составляющие. Теперь остается не­обходимое для питания анодных или коллек­торных цепей «чистое» постоянное напряжение.

Очень похож на выпрямитель другой рас­пространенный каскад — детектор. Здесь также есть выпрямитель, который превращает модулированный переменный ток в пульсирую­щий. Из него фильтр детектора выделяет только составляющую низкой частоты, т. е. именно тот сигнал, который был «спрятан» в модули­рованном токе. Само слово «детектор» означает «обнаружитель» и происходит от того же корня, что и слово «детектив» (т. е. сыщик).

Многие основные детали и узлы электронной аппаратуры были созданы при разработке си­стем радиосвязи и ее могучих «ветвей» — много­канального телефона и телеграфа, телевидения, звукозаписи, радиолокации, телеуправления. На примере этих областей техники мы сейчас увидим, как из отдельных блоков создается сложная радиоэлектронная аппаратура, как она устроена, как работает, где и для чего при­меняется.