Посвящение в радиоэлектронику - Страница 41

Регистр сдвига.

Мы уже говорили, что при интегральной технологии в одном корпусе можно разместить очень много транзисторов, объединенных в логические элементы, триггеры и другие устройства. Поэтому выпускаются уже готовые регистры сдвига на восемь, шестнадцать и более разрядов.

На триггерах легко выполняются и другие устройства цифровой техники, например счетчики импульсов. Не буду утруждать читателя детальным описанием их устройства, расскажу только о входах, выходах и работе одного из самых распространенных счетчиков — двоично-десятичного. Основу его составляют четыре счетных триггера, соединенных последовательно. Первый триггер перебрасывается каждым входным импульсом, второй — каждым вторым, третий — каждым четвертым, и т. д. Таким образом, четыре триггера могут считать до шестнадцати, а пять — до тридцати двух.

Двоичный способ счета у нас не принят, а в повсеместном ходу десятичная система. Поэтому и в десятичном счетчике возможности четырех триггеров полностью не используются, и после установки состояния 1010 на специальном выходе счетчика появляется импульс для переноса в следующий счетчик или следующую декаду. Вот условное изображение двоично-десятичного счетчика. На вход С поступают импульсы, которые нужно сосчитать. Вход R используют для сброса всех триггеров счетчика в нулевое состояние. На выходе >= 10 появляется импульс с приходом каждого десятого входного. А на выходах 1–8 в параллельном двоичном коде появляется сосчитанное число импульсов.

Разработаны и более сложные счетчики. У некоторых есть входы предварительной установки, позволяющие начать счет не с нуля, а с любого наперед заданного числа. Есть реверсивные счетчики, позволяющие считать и «туда» и «обратно», т. е. как в сторону увеличения записанного числа, так и в сторону его уменьшения. Все типы счетчиков можно соединять последовательно для счета и записи многоразрядных чисел.

Рассказ о цифровой технике можно продолжать еще и еще, но, по-моему, пока на этом можно остановиться, ведь мы к ней еще не раз вернемся, главным образом в главе о вычислительной технике.

Десятичный счетчик.

Рассказывая об истории радио, мы с вами остановились на том времени, когда искровые радиопередатчики и приемники с когерером достигли предела своих возможностей. Нужна была новая техника, позволявшая увеличивать и дальность, и качество радиосвязи. И новая техника возникла — ведь возможности радио заинтересовали многих, появилось немало талантливых инженеров и техников, работавших над ее совершенствованием. В 1906–1908 годах изобрели два новых прибора, до настоящего времени остающихся чуть ли не основными в радиотехнике.

Первый из них — кристаллический детектор. Его предшественник — когерер — обладал очень малой чувствительностью. Естественно, что трубку, заполненную железными опилками, пытались усовершенствовать многие конструкторы. Множество контактов между отдельными опилками не обеспечивали стабильной работы прибора — в результате остался один контакт. Перепробовали массу пар различных веществ в контакте, и лучшими оказались цинкит — халькопирит и гален — сталь. Кристаллы для детекторов изготавливали в кустарных условиях, получая тем не менее неплохие результаты. А сколько времени уходило на подбор «чувствительной точки»!

Кристаллический детектор снабжался специальными ручкой или винтом, чтобы подбирать положение острия пружинки на поверхности кристалла. Теперь-то мы хорошо знаем, что кристаллический детектор — это обычный полупроводниковый диод, который можно купить в любом магазине радиотоваров!

С изобретением кристаллического детектора появился детекторный радиоприемник — устройство предельно простое и эффективное. Детекторный приемник просуществовал без заметных изменений более полувека.

Вот схема детекторного приемника. Вы можете собрать его менее чем за час и послушать передачи местных радиовещательных станций. Для этого понадобятся достаточно длинная (20…30 м) наружная антенна и заземление (в городе можно подключить провод заземления к водопроводным трубам или арматуре железобетонного здания). Детекторный приемник не обладает усилением, и громкость звука в телефонах определяется только мощностью принятого сигнала.

Принцип действия детекторного приемника.

Давайте разберемся в назначении отдельных элементов, обозначенных на схеме приемника. С антенной все ясно — на ее проводе наводится радиоволной напряжение принимаемого сигнала. Оно тем больше, чем длиннее антенна. Но это верно только до тех пор, пока длина антенны менее четверти длины волны принимаемой станции. Более длинные антенны делать уже нецелесообразно. Заземление заменяет «вторую половинку» диполя антенны.

Можно использовать противовес — еще одну антенну примерно такой же длины, но расположенную поближе к земле. Сделать заземление обычно проще.

Далее мы видим уже знакомый нам колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности L и конденсатора переменной емкости С₁. Контур резонирует на собственной частоте, которая должна совпадать с частотой принимаемой радиостанции. Изменяя емкость конденсатора, можно изменять частоту настройки. Обратите внимание, что антенна подключена к части витков катушки с помощью регулируемого отвода (обозначен стрелкой). Сделано это не зря. Антенна обладает некоторым собственным сопротивлением, которое имеет и активную, и реактивную компоненты. Лишь при длине антенны, точно равной четверти длины волны, ее сопротивление составляет 73/2 = 36,5 Ом и является чисто активным. У более коротких антенн активное сопротивление меньше, и к нему добавляется еще реактивное (в данном случае — емкостное) сопротивление.

Неактивное сопротивление антенны несколько расстраивает по частоте контур приемника, что можно скомпенсировать соответствующим изменением емкости C₁. А для того чтобы в контур, а затем и в детектор из антенны поступала максимальная мощность сигнала, сопротивления контура и антенны необходимо согласовать, т. е. уравнять по абсолютной величине. Условия согласования имеют вид:

R_A = R_K; Х_A = —Х_K.

Это означает, что активные сопротивления должны быть равны, а реактивные равны по величине, но противоположны по знаку. Переключая антенну по отводам катушки, мы изменяем ее коэффициент включения k и приведенное к зажимам контура сопротивление, равное R_A/k². Например, подключив антенну к половине витков катушки, мы увеличим ее приведенное сопротивление в четыре раза.

Аналогично контур связан и с детектором. Перемещая отвод детектора кверху, мы отбираем из контура большую мощность, но при этом сильнее нагружаем его. И селективность контура уменьшается. Именно поэтому при полном включении детектора мы можем услышать две станции сразу. Ослабляя связь с контуром и антенны, и детектора, можно значительно увеличивать подавление сигналов мешающих станций за счет возросшей добротности контура. Но громкость приема несколько понизится из-за потерь энергии сигнала в контуре.