重新创建第一个触发器

现代数字电路的基本组成部分庆祝成立一百周年




许多工程师熟悉放大电子管的发明者Lee de Forest的名字,晶体管的发明者Walter BrattainWilliam Shockley的名字。 但是,很少有人知道威廉·埃克尔斯William Eccles)F.U。 约旦(Jordan)于100年前于1918年6月注册了扳机专利。 触发器是数字电路的关键组成部分:触发器就像电子开关一样工作,可以将其设置为打开或关闭位置,即使在控制信号停止后仍将保持在该位置。 这允许电路存储并同步其状态,因此可以执行顺序逻辑运算。

触发器是在数字时代之前以无线电电路继电器的形式创建的。 1919年12月,在《无线电评论》上的一篇文章中描述了它的存在。二十年后,触发因素将出现在Colossus计算机中,该计算机在英国制造的 ,用于破解德国军事法规,而在美国ENIAC计算机中。

无数现代触发器是由集成电路中的晶体管制成的,但是为了纪念触发器一百周年,我决定重现Eccles和Jordan的原始电路,使其尽可能接近原始电路。

该电路建立在两个电子管上,因此我从它们开始。 Eccles和Jordan很有可能使用了Audion灯或与之对应的英国灯。 De Forest发明了音频 ,这是第一个演示放大的电子灯,它允许馈入电网的微弱信号控制从阴极流向阳极的更大电流。 但是早期的灯是手工制作的并且不可靠,因此今天购买一副工作用的灯是不切实际的。

相反,我转向UX201A ,这是UV201的改进版本,通用电气于1920年开始生产。 到那时,UV201与原始专利相距不远,同时注意到电子灯的大规模生产开始,这导致了可靠性和可用性的飞跃。 我设法以35美元的价格订购了两个01A灯。



从包括Eccles和Jordan的专利(以下)在内的各种来源获得的图纸中,我重新创建了它们的电路,并通过反复试验选择了电阻(上图)。

在触发器中,将灯交叉连接,以便使用一对控制电压的电阻器来保持平衡。 平衡意味着即使关闭,一盏灯也会立即关闭,而一盏灯保持关闭。 该状态一直保持到第二个灯熄灭控制信号为止,这导致第一个灯点亮而第二个灯熄灭。

为了达到所需的平衡,必须准确选择电阻的值。 在实验室中,Eccles和Jordan会使用一种称为电阻器十进制盒的工具,这是一种笨重的设备,可让您使用手柄将各种电阻连接到电路中的不同点。 出于节省空间的考虑,我决定使用适合专利的型号的固定电阻器。

我已经从收集了多年的旧收音机中得到了这样的电阻。 在1920年代,收音机的生产出现了爆炸性的增长,其结果是我拥有许多无法分类和恢复的旧收音机,因此我并不感到沮丧,将它们分解成零件。 1925年之前制造的电阻器通常位于插座中,而不是焊接到板上,因此很容易卸下它们。

困难在于这些电阻器非常不准确。 它们是由位于玻璃盒中夹具之间的碳手工制成的。 使电阻值更接近所需值的一种方法是打开外壳,除去碳条,在其上划刻以增加电阻,然后将其重新插入。 我以这种方式调整了一些电阻器,但是对于其他电阻器来说却太复杂了,因此我作弊,然后将现代电阻器放入老式玻璃柜中。

为了避免与发明人必须使用的液体电池接触,我使用了现代电池。 灯电路的问题之一是需要几种不同的电压。 串联安装的四个D电池可提供6 V的指示灯和灯丝。 通过串联连接十一个9V电池,我得到了灯板所需的99V。 负栅极偏置电流需要使用类似的63 V电源。 老式的门铃按钮使我可以连接9 V控制脉冲。 为了演示触发器的状态,我使用了敏感的老式电报继电器来控制微型白炽灯。

经过多年的尝试,错误和调整,这些零件已经使用了将近100年,一年后,我终于设法实现了这一古老计划的稳定运行!

如果您想重复我的成就,并准备忽略历史准确性,而只是简化对可靠组件的搜索,那么有几种不错的选择。 最早在1930年代后期开始生产的6J5灯非常完美 。 它们是可靠的,并且比01A便宜得多,每片价格为5至7美元。

电报继电器和电灯可以用便宜的NE-2霓虹灯代替。 它们必须连接在6J5极板和电池之间,以使它们在灯不导通时发光,而在其导通时熄灭,从而降低极板的电压。 请注意,6J5是间接白炽灯,因此阴极必须接地,并且与原始电路相反,必须将6 V分别施加到辉光上。

为偏置电流选择电池需要进行实验,而对于6J5,则极有可能需要低于01A使用的63 V电压。 至于所使用的电阻,必须将它们的值视为近似值,并且对于三对电阻的精确组合必须做出一些努力。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN416303/


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