Генератор мелодичного сигнала на регистрах сдвига

Описанное ранее устройство достаточно сложное и вряд ли под силу начинающему радиолюбителю. Следует обратить вни­мание и на то, что провода, идущие к кнопке, должны быть минимально возможной длины и не должны проходить вблизи источни­ков сильных помех во избежание паразитной модуляции.

Как видно из рис. 4.25, генератор состоит из восьми функ­циональных блоков, которые — вплоть до громкоговорителя, трансформатора и генератора тактовой частоты — могут быть размещены на печатной плате 100X115 мм. Принципиальная схема представлена на рис. 4.26. Резистор сопротивлением 820 Ом в цепи база-эмиттер транзистора KF517 устанавливается, если напряжение Us — U0H управляющей микросхемы превышает 0,5 В. Свободный вывод Ег микросхемы D7.4 позволяет реализовать дополнительные варианты управления генератором.

В устройстве по схеме на рис. 4.26 интегральные микросхемы Р195С могут быть заменены на К155ИР1, Р210С — на К155ЛА4, Р200С — на К155ЛАЗ. Транзи­стор стабилизатора напряжения питания интегральных микросхем должен быть кремниевым n-р-n с коэффициентом передачи не менее 40...50, например П307Б или КТ602Б. Транзистор в каскаде усиления низкой частоты — кремниевый р-n-р, например КТ361 Г, КТ209В, КТ209Е. Выпрямительные диоды могут быть Д226 с любым последующим буквенным индексом. Стабилитрон в стабилизаторе напряжения — КС156А. Диоды, связанные с интегральной микросхемой Р230С, могут быть КД103, КД105, Д219, Д220 с любыми буквенными индексами, интеграль­ную схему Р230С можно заменить на К155ЛА2.

«Сердцем» схемы являются два последовательно включен­ных четырехразрядных регистра сдвига Р195С (Р — удешевленный, любительский вариант), выходы которого — вплоть до послед­него — связаны со входами микросхемы И-НЕ типа Р230, имеющей восемь входов. Выход этой схемы подключен к последовательному входу (£S) первого регистра Р195С. Отрицательный логический уровень Н, т. е. L, появляется на выходе схемы Р230С только тогда, когда на все подключенные выходы регистра поданы потенциалы уровня Я. Уровень L появляется в начале работы, если только потенциал последнего выхода регистра соответствует уровню L (за исключением первого запуска после подачи напря­жения питания, когда отдельные триггеры регистров сдвига могут находиться в любых исходных состояниях; требуемые состояния они автоматически принимают после первого цикла счета). Сигнал уровня L, поданный на вход £S, первым же тактовым импульсом на тактовом входе регистра сдвигается на следующий триггер схемы, а его выход получает потенциал уровня L. Благодаря этому выход схемы Р230С получает потенциал уровня Н, как и вход £5 для следующего такта. Все семь подключенных выходов обоих регистров снова получают потенциалы уровня Н только после прихода восьмого такта, причем восьмой такт имеет уро­вень L.

Иначе говоря, устройство построено так, что его работа прекра­щается после завершения одного цикла; для возобновления работы необходим новый запуск. Эту задачу выполняет управляю­щее логическое устройство, на входе которого включены кнопка, шунтированная конденсатором для гашения импульсных помех, и микросхема обратной связи для приема сигнала «Стоп» с выхода 8 регистра сдвига. Далее следует триггер, соответствующий выход которого для обеспечения правильности функционирования подключен к разделительной микросхеме (перед нажатием кнопки этот выход должен иметь потенциал уровня L, чтобы обеспечить запирание постоянно поступающих на микросхему тактовых импуль­сов). При нажатии клавиши триггер сразу же опрокидывается и высвобождает тактовый импульс. Как только прозвучит сигнал первой звуковой частоты, на выходе 8 регистра сдвига появляется потенциал уровня Н, и цепь обратной связи отсюда до управляю­щего логического устройства (через выход микросхемы обрат­ной связи, потенциал которого соответствует уровню L) играет роль нажатой кнопки с помощью второго входа микросхемы. Только после прихода восьмого тактового импульса процесс повто­ряется. Уже после «проигрывания» первой звуковой частоты кнопку можно отпустить. После этого триггер опрокидывается снова, запирает канал тактовых импульсов на входе управляю­щего логического устройства и подготавливает генератор к следую­щему запуску.

Каждый генератор звуковой частоты снабжен потенциомет­ром для регулировки тона звучания. Чтобы исключить влияние генераторов на выходы регистров сдвига, в цепи потенциометров включены дешевые диоды в пластмассовых корпусах (например, серии SAV40). Генерируемый спектр частот, как уже упоминалось, составляет две октавы. Номиналы потенциометров следует выбирать заранее по желаемому тону звучания (чем выше тон, тем меньше их сопротивление). Это повысит надежность требуемой регулировки. Рекомендуемый диапазон от 500 Ом до 10 кОм. Выбор мелодии зависит от вкуса. При желании получить мелодию, состоящую более чем из семи тонов, необходимо использовать большее число регистров сдвига и логическую схему И-НЕ с числом входов более восьми.

К блоку питания предъявляется требование обеспечить напря­жение, не превышающее 5,25 В (более высокое может вывести генератор из строя), и не слишком большой ток. Примененный здесь звонковый трансформатор КТ07 (6 В/0,5 А) может отдавать относительно небольшую мощность, поэтому в цепь питания включен транзистор SF126, управляемый стабилитроном. При использовании трансформатора большей мощности необходим транзистор KU611 или подобный ему. Включенный перед транзи­стором диод отбирает часть мощности, предупреждая его пере­грузку при повышении напряжения сети. Конденсатор, парал­лельный стабилитрону, смягчает звучание. Вместо комбинации «транзистор-стабилитрон» можно использовать также мощный стабилитрон SZ600/5,1 с развязывающим резистором сопротив­лением 10 Ом на мощность 0,5 Вт. Но возможно, что напряжение, обеспечиваемое этой цепочкой, может превышать 5,25 В, поэтому на ее выходе необходимо последовательно установить диод SY200 или подобный ему, пороговое напряжение которого обеспечивает снижение рабочего напряжения ниже 5 В. Номиналы элементов выпрямителя выбраны «с запасом», так как несмотря на требуемый малый ток (лишь в пределах 200 мА) следует учи­тывать скачок тока зарядки электролитического конденсатора при включении. Его ограничивает только внутреннее сопротивле­ние трансформатора и выпрямителя. В этом случае больше всего пригодны диоды SAY12 или SAY17 (диоды в пластмассовых корпу­сах, выдерживающие большой импульсный ток), но при необходи­мости могут быть поставлены и диоды SY320 или SY200 (самый современный вариант — миниатюрные диоды SY360, рассчитанные на ток до 1 А).

Выбор схемы оконечного каскада определяется требуемой громкостью звучания. Нельзя забывать о балластном резисторе, если возможно короткое замыкание внешних проводов!

Применение микросхем с их довольно близко расположен­ными выводами создает определенные трудности при разработке чертежей монтажа устройства. Существуют пластины для изго­товления печатных плат, у которых фольга нанесена с обеих сторон. Однако ее использование приводит к нанесению очень большого числа проводящих дорожек со стороны монтажа. В результате теряется наглядность и появляется большое число перекрестных контактов, выполненных отрезками провода. Если все же выбрать такой вид монтажа, то порядок сборки лучше принять следующий. После сверления платы следует сразу же поставить проволочные перемычки. Затем устанавливают резисторы, микросхемы и по­тенциометры, после чего — остальные элементы. Это облегчит пайку. Например, проволочные перемычки перед пайкой можно прижать к плате со стороны монтажа каким-либо упором. Теперь можно, положив плату на стол, укоротить концы перемычек, не опасаясь, что при пайке они выйдут из отверстий. Затем произво­дится установка микросхем. Если на печатной плате предусмотреть вывод для подачи на тактовый генератор сигналов, определяющих длительности звучания различных звуковых частот, то на самой плате разместятся только резисторы регулировки высоты звучания. Если нужно расширить схему для получения различных дли­тельностей звучания отдельных звуковых частот, необходимо на отдельной плате установить дополнительные потенциометры. Эта плата должна подключаться, во-первых («общей» точкой), к свободному отверстию для пайки tпвр в блоке тактового генера­тора. Во-вторых, как видно из рис. 4.26, отдельные выводы потен­циометров следует соединить с соответствующими выводами регистров сдвига. В случае такого расширения схемы целесооб­разнее всего раздельно регулировать длительность и высоту звучания отдельных звуковых частот, так как каждый выход имеет конечное сопротивление относительно «массы». Дополнительная плата может быть легко установлена в одном корпусе с основ­ной, обратив особое внимание на места подключения выводов регистра сдвига. Устройство будет универсальным, если для полу­чения требуемой мелодии комбинированную плату «Высота и длительность звучания звуковых частот» устанавливать с помощью штекерных разъемов.