4.1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ

ЭЛЕКТРОННОЙ КОММУТАЦИИ

В радиоприемниках, магнитофонах, телевизорах последних лет выпуска широкое распространение получила электронная коммутация и настройка различных цепей. Преимуществом схем с электронной коммутацией является отсутствие ненадежных, изнашивающихся, быстро ломающихся, имеющих ограниченный срок службы различных механических коммутирующих элементов (выключателей, переключателей и т. п.). В качестве элементов коммутации используются полупроводниковые диоды, тиристоры, транзисторы, специальные коммутирую-

Коммут. участок схемы

Коммут. участок схемы

6

-o±Uoncp Ключ вМС

Рис. 4.1. Электронная коммутация цепей:

а - диодом; б - транзистором; в - микросхемой

-о+6с

щие микросхемы. Через эти элементы производится соединение участков схемы путем их открывания. Для этого на электронные коммутаторы подается отпирающее или запирающее их напряжение (рис. 4.1).

Такой режим работы элементов (открыт-закрыт) называют ключевым, а коммутаторы - ключами (транзисторный ключ и т. д.). Токи коммутации различны: от миллиампер в ключах микросхем до ампер в ключах на мощных транзисторах. Превышение токов коммутации, как правило, быстро ведет к выходу из строя радиоэлемента (диода, транзистора, микросхемы), т. е. ток коммутации не должен превышать (как правило, он меньше) максимально допустимого тока данного элемента. Например, ток коммутации диодом должен быть ниже его максимального прямого тока (максимального выпрямленного тока), а ток коммутации транзистором должен быть меньше максимально допустимого тока его коллектора.

Напряжение, которое подается для открывания (закрывания) того или иного элемента, называют командой (напряжение коммутации). Напряжение коммутации может подаваться для включения целых блоков, плат и т. п. Оно выполняет роль напряжения питания данного блока. Напряжение команды прикладывается только в момент включения какого-либо режима. Команды могут быть не просто постоянным напряжением, а импульсами определенной амплитуды и длительности. Такие импульсы формируются чаще из постоянного напряжения при помощи транзисторов путем их открывания и закрывания. Величина напряжения на коллекторе открытого транзистора относительно эмиттера близка к нулю, а закрытого - к величине напряжения источника питания (рис. 4.2).

1/Тзакр

Рис. 4.2. Формирование импульсов транзистором

ЭЛЕКТРОННАЯ КОММУТАЦИЯ В БЫТОВОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЕ

Падение напряжения между выводами эмиттера и коллектора открытого транзистора примерно равно 0,1 В.

В схемах электронной коммутации через коммутирующие диоды подается напряжение включения, например в блоке ВЧ-радиоприем-ника (рис. 4.3). Через диоды осуществляется присоединение одного из выводов катушек колебательных контуров к корпусу, и контур начинает работать и т. п.

Более разнообразно в схемах с электронной коммутацией используются транзисторы. Как отмечалось выше, они формируют команды включения и выключения различных устройств (разные постоянные напряжения, импульсы), осуществляют присоединение цепи к корпусу, благодаря чему к ней прикладывается напряжение и она начинает работать. Например, включение генератора стирания и подмагничивания (ГСП) магнитофона (рис. 4.3).

На коллекторы транзисторов ГСП постоянно приложено напряжение U, но их эмиттеры присоединены к корпусу через транзистор VT3, и если он открыт, то эмиттеры транзисторов VT1 и VT2 присоединяются к корпусу и ГСП начинает работать, т. е. при включении магнитофона в режим «запись» на базу транзистора VT3 поступает команда (напряжение), открывающая его.

В обычных магнитофонах с механической коммутацией при включении режима «запись» на коллекторы транзисторов ГСП подается напряжение питания через механические контакты переключателя «запись». Через транзисторы может осуществляться подача напряжения включения какого-либо диапазона радиоприемника. Например, включение УКВ-диапазона в радиоприемнике «Океан РП-222» (рис. 6.3).

Широкое распространение получили транзисторы в схемах управления электромагнитами блоков управления магнитофонов и магнитофонных приставок (рис. 4.4). Обмотки электромагнитов включаются в коллекторные цепи мощных транзисторов. Через обмотку подается напряжение пуска электромагнита U3M на коллектор транзистора VT. Если транзистор закрыт,

-СUorn

Рис. 4.3. Электронное подключение схемы к источнику питания

то ток через обмотку не идет и электромагнит не срабатывает. При открывании транзистора через него и обмотку течет ток, сердечник втягивается и перемещает каретку магнитофона, на которой находятся блок головок, прижимной ролик, направляющие стойки и др. Чтобы сдвинуть с места сердечник электромагнита, а вместе с ним и каретку с деталями механики, в момент включения на обмотку электромагнита подается импульс напряжения величиной несколько десятков вольт. Длительность импульса составляет несколько сотен миллисекунд. Этого, как правило, достаточно для срабатывания электромагнита, если в механике нет дефектов (легко перемещается сердечник, не заедает каретка и т. п.). В противном случае слышно сильное гудение обмотки электромагнита и нет характерного щелчка его срабатывания. Если помочь пальцем сдвинуть каретку, магнитофон включается в необходимый режим. Тугое перемещение сердечника электромагнита и механики вызывает рост тока в обмотке, а следовательно, и в транзисторе, что приводит к нагреву последнего и выходу его из строя. Транзистор электромагнита часто выходит из строя еще и потому, что в момент его запирания на коллекторе возникает большой импульс напряжения. Для его уменьшения параллельно обмотке электромагнита включают диод VD, который в момент возникновения импульса открывается и забирает часть его энергии. Импульс пуска формирует обычно какая-либо схема мультивибратора, а для удержания электромагнита на коллектор транзистора поступает постоянное напряжение. Открывается транзистор электромагнита напряжением, поступающим в цепь базы. Отпирающее напряжение поступает на базу транзистора, как правило, в момент включения какого-либо режима магнитофона при нажатии соответствующей кнопки на панели управления. Полярность открывающего напряжения база-эмиттер для транзисторов п-р-п структуры: плюс - на базу, минус - на эмиттер, а для р-п-р транзисторов - наоборот (рис. 4.5).

Величина отпирающего напряжения составляет для кремниевых транзисторов несколько вольт (до 5...7 В).

Рис. 4.4. Подача напряжения на обмотку электромагнита

Рис. 4.5. Включение электромагнита транзистором

Процесс пуска (отпирания транзистора) по базовой цепи транзистора также можно разделить на два этапа:

1.Подача напряжения отпирания при помощи кнопки пуска какого-либо режима.

2.Подача отпирающего напряжения в цепь базы для удержания транзистора в открытом состоянии (после отпускания кнопки постоянного напряжения U пуска нет).

Напряжение удержания на базу транзистора электромагнита обычно поступает со схемы на логических элементах. Поэтому такое управление называют логическим управлением лентопротяжным механизмом. Здесь используется особенность логических элементов удерживать на выходе высокий или низкий уровень напряжения до прихода команды сброса на их входы (рис. 4.6).

Высокий уровень на выходе логического элемента D1 держит транзистор VT1 в открытом состоянии. Через транзистор VT1 и резистор R проходит ток. Падение напряжения на нем [Tr поддерживает открытое состояние транзистора VT2, и электромагнит остается включенным. При поступлении импульса на вход логического элемента на его выходе устанавливается низкий уровень напряжения и транзистор VT1 закрывается, ток через резистор R не проходит и напряжение на нем Uj отсутствует. Транзистор VT2 закрывается, обмотка электромагнита обесточивается, и он выключает ранее включенный режим. Это один из возможных вариантов схемы управления электромагнитом.

ИМИ

>+£/

VTI

Уста

й1

Если в однокассетном магнитофоне применяются три электромагнита для включения перемоток вправо, влево и рабочего хода, то имеются три идентичные схемы управления, а в двухкассетном магнитофоне их шесть. В этом случае для выполнения режима «стоп» (автостоп) импульс сброса поступает сразу на входы всех логических элементов, и отменяются все режимы. Поэтому при ремонте аппаратов с логическим управлением лентопротяжным механизмом в случае отсутствия включения какого-либо режима проверяют сначала транзисторы электромагнитов, затем поступление напряжений пуска, удержания и т. д. Для удобства проверки на принципиальных схемах обычно приводят таблицы состояний логических элементов для разных режимов работы. В некоторых аппаратах в схемах управления лентопротяжными механизмами применяются микропроцессоры. Эти микросхемы более узкого и специального назначения и в случае выхода их из строя заменяются точно такими же.

4.2. МУЛЬТИПЛЕКСОРЫ

Мультиплексоры представляют собой четы-рехканальные переключатели, которые управляются командами (постоянными напряжениями), поступающими на затворы электронных ключей (вывод 2, 6, 9, 13) (рис. 4.7). Команда - 15В разрешает прохождение сигнала через данный ключ, а команда +15В запрещает прохождение сигнала (соответствующий ключ разомкнут). Во всех случаях ключи будут работать, если приложено напряжение питания + 15В на вывод 11 микросхем К547КП1А... К5477КП1Г. Например, если на вывод 2 подана команда -15В, то ключ открывается и соединяет выводы 1 и 3 между собой, если на вывод 6 подано -15В, то соединяются выводы 5 и 7, и т. д. При подаче +15В на вывод 13 выводы 12 и 14 будут разъединены. Когда необходимо одной командой -15В включить сразу два ключа одновременно, то выводы управляющих затворов соединяют

Вы&оды для подачи команд ± 158

нЦ-

I L

I I

I-, ч-i U-HUhi Ы

156 Питание

Рис. 4.6. Логическое управление коммутацией

Рис. 4.7. Схема электронного коммутатора К547КП1