В. Дригалкин - Как освоить радиоэлектронику с нуля. Учимся собирать конструкции любой сложности

Рис. 11.3. Распиновка микросхемы К174УН7.

Сейчас уже никто не удивляется, если при нажатии на кнопку дверного звонка, вместо привычного «тр…р» или «динь-дон» раздается отрывок популярного музыкального произведения, голоса животных или трель птиц. В магазинах бытовой электроники продается много различных российских и зарубежных музыкальных звонков, которые зачастую дешевле электромеханических. Большинство отечественных звонков строятся на основе микросхем серии УМС-7 или УМС-8, собранных почти по типовой схеме. В радиолюбительской литературе неоднократно описывались недостатки типовой схемы (резкий звук, вызванный импульсным характером выходного сигнала; при кратковременном нажатии на кнопку «Пуск» первая мелодия звучит не до конца и др.) и предлагались усовершенствованные варианты схемы включения. На рис. 11.4 показана схема еще одного варианта такого звонка.

Рис. 11.4. Принципиальная схема музыкального квартирного звонка.

Ее отличие от типовой в том, что звучание более спокойное и мягкое, а при кратковременном нажатии на кнопку S3 (Bell) устройство полностью проигрывает музыкальный фрагмент.

Резкость звука звонка, включенного по типовой схеме, вызвана тем, что на динамическую головку, подсоединенную к коллекторной цепи выходного транзисторного ключа, поступают однополярные прямоугольные импульсы тока. Такой сигнал богат высокочастотными гармониками, которые, входя в резонанс с катушкой динамика и его механической системой, а также акустическим оформлением, придают музыкальному фрагменту несвойственную ему окраску. Кроме того, ток, протекающий через звуковую катушку динамика, содержит постоянную составляющую, которая смещает диффузор и уменьшает громкость звучания. В промежутках между различными участками музыкального фрагмента появляются громкие и резкие щелчки, вызванные перепадом этой постоянной составляющей. Работа транзистора в ключевом импульсном режиме на низкоомную нагрузку приводит к тому, что сопротивление транзистора в режиме насыщения оказывается намного больше, чем сопротивление звуковой катушки динамической головки. Именно поэтому значительная часть энергии тратится на нагревание транзистора, а не на раскачку диффузора.

Эти недостатки можно устранить, если динамик подключить к выходу транзисторного каскада через согласующий трансформатор (Т1), имеющий высокоомную первичную обмотку A) и низкоомную вторичную B). Кроме того, включив параллельно первичной обмотке конденсатор (С3), мы получаем колебательный контур, настроенный на среднюю частоту музыкальных фрагментов. Наличие трансформатора согласует низкоомную катушку динамика с относительно высокоомным выходом ключа, а наличие резонансного контура сглаживает прямоугольные импульсы, делая их более близкими к синусоидальным и подавляет ненужные высокочастотные гармоники.

Поскольку добротность контура невысокая, воспроизводятся все ноты, заложенные в музыкальный автомат. Наличие резонанса в контуре приводит к тому, что напряжение на первичной обмотке трансформатора получается немного выше напряжения питания микросхемы, что приводит к увеличению громкости звука.

Второй дефект типовой схемы состоит в том, что при кратковременном непродолжительном нажатии на кнопку Bell мелодия звучит не до конца. Дело в том, что время звучания в этом случае определяется не продолжительностью музыкального фрагмента, а емкостью конденсатора, блокирующего пусковую кнопку. В схеме (см. рис. 11.4) с инверсного выхода микросхемы (вывод 14) импульсы через С1 поступают на детектор на D1 и D2, поэтому на 13-м выводе микросхемы единица будет присутствовать все время, пока звучит музыкальный фрагмент.

Питается музыкальный звонок от бестрансформаторного источника питания на выпрямителе D7 и параметрическом стабилизаторе, состоящем из цепочки диодов D3-D6 и конденсатора С4, гасящего реактивное сопротивление. На диоды D3-D6 падает напряжение 2–2,5 В. Конденсатор С2 сглаживает пульсации полученного постоянного тока.

Трансформатор Т1, как уже говорилось ранее, должен иметь высокоомную первичную обмотку и низкоомную вторичную. Это можно померить тестером. Устройство не нуждается в налаживании, разве что конденсатором СЗ можно подстроить желаемый тембр звучания.