Электроника?.. Нет ничего проще! - Эймишен Жан-Поль - Страница 3

Л. — Наконец-то мы добрались! Нужно сказать, что я долго искал подходящее определение… Видишь ли, Незнайкин, ты задаешь довольно сложный вопрос. Я постараюсь ответить тебе, сказав, что электроника — это область техники, использующая движение электрических зарядов во многих средах, кроме металлов (в вакууме, ионизированных газах, полупроводниках), и которая, имея дело с электричеством в почти «чистом виде», практически не знает инерции. Для замыкания или разрыва электрической цепи обычными средствами требуется переместить два проводника, обладающих определенной массой, чтобы соединить их или отодвинуть один от другого. На это требуется некоторое время. Если же воздействовать на заряды, практически не имеющие массы, то все происходит значительно быстрее. Время в электронике исчисляется в микросекундах (мксек), т. е. в миллионных долях секунды; здесь в качестве единицы измерения времени также используются даже миллиардные доли секунды — наносекунды (нсек). И, наконец, по-моему, можно сказать, что электроника начинается там, где кончается закон Ома.

Н. — Но это совсем не годится. В усилителе (а это — электронное устройство) имеются порядочные резисторы, которые полностью подчиняются закону Ома!

Л. — Не обвиняй меня в том, чего я не сказал! Электроника опирается на «неомические» элементы, но она использует также классические электротехнические элементы и именно по этой причине знание общей электротехники необходимо для электроники еще в большей степени, чем для более ограниченной области радио.

Н. — Хорошо, допустим. Но тогда, как нам охватить все гигантское поле знаний, каким является электроника? (Как ты видишь, твое красноречие явно заразительно.)

Л. — Я полагаю, что указал тебе на самое главное. Мы будем говорить о первичных преобразователях, об электронной части, которая заменяет поступающий с первичного преобразователя сигнал, и затем об исполнительном элементе, который производит нужное действие. С целью пополнения твоих знаний о некоторых электронных схемах, которые будут нам полезны, мы займемся изучением электронного счета и его использования в электронных вычислительных машинах. И, наконец, используя воздействие исполнительного элемента на первичный преобразователь (рис. 3), т. е. сделав «замкнутую систему», мы создадим сервомеханизмы (следящие системы) и аналоговые счетные электрические системы.

Если после этого ты почувствуешь себя еще в форме, то мы поговорим также о широко используемом измерении времени, а затем посмотрим, что электроника может дать биологии, астрономии…

Рис. 3. В замкнутой системе исполнительный элемент воздействует непосредственно на первичный преобразователь.

Н. — Пожалей меня, иначе я не выйду отсюда живым!

Л. — Ты преувеличиваешь опасность. Желаешь ли ты начать наши занятия завтра?

Н. — Лучше послезавтра. А я тем временем перечитаю все то, что ты рассказал мне в свое время о радио.

Л. — Превосходная идея. Это будет тебе исключительно полезно. Но особое внимание обрати не на подробности из области радио, а на разделы, посвященные общей электротехнике, электронным лампам и транзисторам.

Любознайкин. — Ну как, Незнайкин, ты сегодня в форме?

Незнайкин. — Да, все в порядке. Правда, я недостаточно хорошо понимаю некоторые формулы, но в целом довольно легко перечитал свои записи, сделанные во время наших первых бесед. И раз уж сегодня мы решили говорить о преобразователях, расскажи мне, как работают знаменитые фотоэлементы.

Л. — Пока еще рано, Незнайкин. Мы начнем с преобразователей, чувствительных к воздействию электричества.

Н. — Любознайкин, да ты смеешься надо мной! Ты сказал мне, что преобразователь преобразует изучаемые физические явления в электрический сигнал. Если же физическое явление — уже само по себе электрическое, то преобразовывать нечего — работа преобразователя уже выполнена!

Л. — Должен признать, что в некоторых случаях ты прав, но не во всех. Может случиться так, что «электрическое явление» непосредственно использовать нельзя. Тогда, чтобы сделать его пригодным к использованию, нужно модифицировать его с помощью преобразователя. И вот первый пример: предположим, что мы имеем дело с очень небольшим постоянным напряжением, что ты сделаешь?

Н. — Для начала я подам это напряжение на усилитель…

Л. — Именно этого я и ожидал! Но, Незнайкин, усилители, которые ты знаешь, усиливают лишь переменные напряжения. Правда, вскоре мы будем говорить и об устройствах, способных усиливать также и постоянные напряжения, но, как ты увидишь, эти аппараты явно предпочитают использовать достаточное входное напряжение, в противном случае приходится чрезмерно повышать их коэффициент усиления, «уход» которого может оказаться для нас серьезной помехой. Нет, несомненно лучше преобразовать наше небольшое постоянное напряжение в переменное…

Н. — Ну, здесь-то я могу сказать, что в этом случае ты не воспользуешься трансформатором, потому что он пригоден только для преобразования переменных напряжений.

Л. — Ты совершенно прав. Я воспользуюсь специальным вибропреобразователем, именуемым «прерывателем». Это очень тщательно сделанное и, к сожалению, весьма дорогое реле, которое заставляют очень быстро вибрировать. Если ты посмотришь на изображенную ниже схему (рис. 4), то увидишь, что напряжение е на входе схемы равно напряжению на входе усилителя U, когда контакт К вибропреобразователя разомкнут (мы предполагаем, что входное сопротивление усилителя по сравнению с R велико). Но когда контакт К замкнут, напряжение U почти равно нулю, естественно, при условии, что сопротивление контакта К по сравнению с R мало. Следовательно, напряжение U переменное, а точнее оно представляет собой переменную составляющую, которую усилитель усиливает без искажений и которую мы после этого детектируем.

Рис. 4. Периодически замыкающийся и размыкающийся контакт К преобразует постоянное напряжение е в переменное U, которое легче усилить (маленький прямоугольник обозначает катушку с магнитным сердечником).