Транзисторы

Описанный нами переключатель для елки — это ближайший родственник гигантов электроники: электронных вычислительных машин. Попробуйте представить себе, что мы может вводить в блок триггеров строго определенное число миганий лампочек. Тогда наш переключатель сам становится вычислительной машиной. Действительно, для того чтобы разделить какое-либо число на четыре, достаточно ввести это число в виде импульсов на вход блока триггеров и получить результат, подсчитав импульсы на выходе второго триггера. А чтобы умножить какое-либо число на два, нужно отсчитать соответствующее этому числу количество импульсов на выходе первого триггера, а затем определить, сколько импульсов за соответствующее время было подано на вход этого триггера с тактового генератора.

В действительности, конечно, в вычислительных машинах все происходит намного сложнее, но принцип остается тот же: числа представлены в виде электрических сигналов, в виде серий импульсов, и именно с этими сигналами машина производит всевозможные преобразования.

В электрических импульсах, включающих тот или иной элемент схемы, записана и программа действия машин. Например, вводятся в машину два числа А и Б и дается такая программа: «Умножить число А на число Б, затем прибавить число А к числу Б, разделить первый результат на второй…».

Работая по этой программе, машина будет всякий раз при любых вводимых в нее двух числах выдавать вам значение результирующей емкости при последовательном соединении двух конденсаторов или результирующего сопротивления при параллельном соединении резисторов.

В виде чисел-сигналов вводятся в машину описания самых разных событий и их характеристики. Возьмем, к примеру, машину, играющую в шахматы. Для нее обязательно производят предварительную числовую оценку фигур. Ферзя, например, оценивают в 10 условных единиц, ладью — в 5 единиц, пешку — в единицу и т. д. Имеют свои числовые оценки сдвоенная пешка, рокировка, давление на центральные поля и т. д.

Положение фигур, правила их передвижения и само передвижение, правила снятия фигур и т. п. также выражаются комбинациями цифр. Поэтому и каждый ход сводится к операциям над числами, и результат этого хода также представляет собой число, которое легко может быть превращено в определенное положение фигур на доске.

Можно построить переключатель гирлянд, который будет иллюстрировать работу логических элементов «и», «или», «не». Основа такого переключателя (рис. 124) — два мультивибратора (МВ₁ и МВ₂), два тактовых генератора, генерирующих прямоугольные импульсы разной длительности, например с периодом 1,5 сек и 1 сек. На два транзисторных реле (ТР₁и ТР₂) эти импульсы подаются непосредственно с мультивибраторов, а на остальные транзисторные реле — через логические элементы. Так, импульсы, поступающие на транзисторное реле (ТР₃) через элемент «или», будут зажигать свою гирлянду под действием сигнала любого из мультивибраторов.

Рис. 124. Скелетная схема (1) и диаграмма (2) работы переключателя гирлянд с «логикой».

Импульсы, отпирающие транзисторное реле (ТР₅) через элемент «и», будут включать гирлянду лишь при появлении импульсов одновременно от двух мультивибраторов. Каждый из логических элементов можно снабдить еще и элементом «нe», который будет включать соответствующее транзисторное реле (ТР₄и ТР₆) тогда, когда основное реле (ТР₃и ТР₅) будет выключаться. При желании можно усложнить схему и ввести в нее еще ряд логических элементов. Можно, например, ввести элемент «или» («или»₂), который будет зажигать гирлянду (Л₇) от двух источников редко появляющихся импульсов («и» и «не»₂). На рис. 124 под блок-схемой переключателя приведен график появления импульсов в гирляндах лампочек. Изменяя длительность импульсов тактовых генераторов, можно получить самые причудливые мигания лампочек, лишенные, казалось бы, всякого порядка.

Мы не приводим детальную схему «логического» переключателя не только из-за ее громоздкости, но еще и потому, что ее легко составит каждый, кто разобрался в предыдущей схеме. Во всяком случае, основные элементы будущей схемы — мультивибраторы и транзисторные реле — нам уже известны.