Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

27.10.2023

Размер:

23.37 Mб

Скачать

☆

1 / 501 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Л.М.Гольденбѳрг

ИМПУЛЬСНЫЕ И ЦИФРОВЫ Е

Л. М. ГОЛЬДЕНБЕРГ

ИМПУЛЬСНЫЕ

И ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Допущено Министерством связи СССР

в качестве учебника для электротехнических институтов связи

ИЗДАТЕЛЬСТВО «СВЯЗЬ»

МОСКВА 1973

6Ф2

Г63

УДК 621.374:681.3

Гольденберг Л. М.

Г63	Импульсные	и	цифровые		устройства.	Учебник
для вузов. М., «Связь»,				1973.
	496 с. с мл., табл., библ.
	В книге излагаются основы теории и расчета импульсных и циф
ровых устройств. Основное внимание уделяется устройствам на полу
проводниковых приборах,			в том	числе на интегральных схемах.
	Рассматриваются	линейные		импульсные элементы,		ключепме
схемы, триггеры, генераторы импульсов,					функциональные	устройства
техники связи и управления (регистры,					счетчики, селекторы импуль
сов	и т. д.).

Учебник, предназначенный студентам радиотехнических специаль ностей, будет полезен и специалистам, работающим в области импуль сной и цифровой техники.

6Ф2

©Издательство «Связь», 1973 г.

РЕ Ц Е Н З Е Н Т Ы : КАЛАБЕКОВ Б. А., ЛЕИТЕС Р. Д.

Гос. публичная

наѵ-.мо-техничі ,*кая

б бгио сіла OvC^

ЗКЗЕІ'ИГІ 3 P 52 ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА

ОГЛАВЛЕНИЕ

								Стр.
П редисловие...................................................................................................................								8
Введение................................................................................................................................								10
		I.	л и н е й н ы е э л е м е н т ы и м п у л ь с н ы х у с тро й с тв
	1.1. Методы анализа линейных импульсных						у с т р о й с тв ............................	14
	1.2. Переходный процесс				в цепи первого порядка......................................			16
1.3.1.	1.3. RC-и		RL - ц е п и .................................................................................................					18
1.3.1.	Методы	рассм отрения.........................................................................................						18
1.3.2.	Реакции	/?С-цепи	(Я/. - цепи) на некоторые типовые воздействия . . . 20
1.3.3.	Передача импульсов через /?С-цепи {RL-цепи)..............................................							22
1.3.4.	Разделительные RC-цеп и .....................................................................................							26
1.3.5.	Укорачивающие (дифференцирующие) ц е п и ..................................................							28
1.3.6. Расширяющие (интегрирующие) ц еп и ..............................................................								32
1.4.1.	1.4. Резисторно-емкостные д е л и т е л и ..............................................................							33
1.4.1.	Резисторные делители .				.....................................................................................33
'1.4.2.	Резисторные делители			с несколькими входами.............................................				35
1.4.3.	Резисторные делители с емкостной нагрузкой..............................................							35
1.4.4.	Резисторно-емкостные делители.........................................................................							36
	1.5. Колебательные контуры ударного возбуждения..................................							38
	1.6. Линин задержки............................................................................................							43
1.7.1.	1.7. Импульсные		трансформаторы .................................................................					50
1.7.1.	Общие свед ен и я		....................................................................................................			И Т		50
1.7.2.	Параметры		и эквивалентная ..........................................................схема			И Т		50
1.7.3.	Искажения		трансформируемых импульсов				. . ...........................................55
				2.	к л ю ч е в ы е схем ы
						I
	2.1. Общие сведения							60
2.2.1.	2.2. Диодные к л ю ......................................ч и							64
2.2.1.	Диодно-резисторные .................................................................................ключи							64
2.2.2.	Диодно-резисторные ......................................логические элементы ( Д Л )							73
2.2.3.	Многоступенчатые .......................диодно-резисторные логические схем ы							79
2.2.4.	Диодно-трансформаторные .....................................................................ключи					ключи,		83
	2.3. Насыщенные		транзисторные			ключи,	ключи на электронных
2.3.1.	л а м п а х							83
2.3.1.	Насыщенные транзисторные ключи с общим эмиттером.							Стати
	ческие р е ....................................................................................................ж и м ы							83
2.3.2. ^Насыщенные транзисторные ключи с общим эмиттером. Переходные
2.3.3.	Транзисторные .................................................. ...ключи с общей базой							. 107
2.3.4. Транзисторные ключи				с	общим	коллектором. Эмнттерные		повто
2.3.5.	рители .		.................................................................................................................. 108
2.3.5.	Транзисторный ..............................................к л ю ч -зв езд а							ПО
2.3.6.	Ключи на		составных транзисторах			. ..............................................................ПО
2.3.7.	Ключи на ........................................................................электронных лам пах							112
	2.4. Цепи ..................................................................связи между ключами							IJ3
1*								3

												Стр.
2.4.1.	Общие	сведен и я....................................................................................................					с	резистивной		и	резистивно-емкостной	113
2.4.2.	Насыщенные			ключи								114
2.4.3.	связью	...................................................................................................................
	Насыщенные ключи с непосредственной с в я зь ю ...........................................											119
2.4.4.	Насыщенные		ключи		с		емкостной с в я зь ю ......................................................					121
2.4.5.	Насыщенные		ключи		с диодной				с в я зь ю ..........................................................			123
2.4.6.	Насыщенные		ключи		с трансформаторной с в я зь ю ..............................							. 124
2.4.7.	Цепи связи		ламповых				к л ю ч ей .........................................................................					130
	2.5. Ненасыщенные транзисторные к л ю ч и ......................................................											130
2.5.1. Ключи ОЭ с диодной						фиксацией......................................................................						130
2.5.2.	Ненасыщенные			ключи			ОЭ	с	нелинейной	отрицательной обратной
2.5.3.	связью	...................................................................................................................		переключатели					т о к а			131
	Транзисторные											136
	2.6. Транзисторные логические элементы на дискретных и интеграль
2.6.1.	ных ком понентах................................................................................................							элем ентов				140
	Характеристики			логических								140
2.6.2.	Резисторно-транзисторные логические элем енты ...........................................											143
2.6.3.	Диодно-транзисторные						логические эл ем ен ты				..............................................	148
2.6.4.	Транзисторно-транзисторные логические элем енты .......................................											156
2.6.5.	Транзисторные			логические элементы с резистивными н непосредст
2.6.6.	венными связями ....................................................................................											162
	Транзисторные логические элементы .на переключателях тока . . . .											167
2.6.7.	Микромощные цифровые интегральные с х е м ы										..............................................	173
	2.7. Ключевые схемы на полевых транзисторах .......................................											174
2.7.1. Классификация и характеристики полевых транзисторов.......................												174
2.7.2.	Сопоставление свойств и возможных применений полевых и биполяр
2.7.3.	ных транзисторов ............................................................................................								в н агр у зк е			178
	Ключи	с линейным резистором										179
2.7.4.	Ключи	с МДП		транзистором в н агр у зк е ......................................................								181
2.7.5.	Логические		элементы				.........................................................................................					186
	2.8. Ключевые схемы на. ферромагнитных сердечниках с прямоуголь
2.8.1.	ной петлей гистерезиса						( П П Г ) ..........................................................................			П П Г		186
	Статические		характеристики					сердечников с				186
2.8.2.	Переключение сердечника с							ППГ импульсом			т о к а ...................................	188
2.8.3.	Магнитная двоичная				я ч е й к а .............................................................................							196
2.8.4.	Феррит-днодные			схемы .....................................................................................								198
2.8.5.	Логические		элементы				.........................................................................................					200
				3.		ФОРМИРОВАТЕЛИ ИМПУЛЬСОВ
3.1.1.	3.1. Ограничители амплитуды и м п у л ьсо в									....................................................		204
	Общие	сведен и я ..................................................................................................										204
3.1.2., Диодные ограничители.......................................................................................												205
3.1.3. Усилители-ограничители..............................												210
3.1.4. Применение ограничителей................................................................................												211
3.1.5. Динамическое смещение. Фиксаторы уровня..................................................												213
	3.2. Усилители-формирователи укороченных импульсов .........................											217
3.2.1. Общие		с в е д е н и я ......................................										217
3.2.2. Усилители-формирователи.с,укорачивающей .цепыо на выходе . . .												. 217
3.2.3. Усилители-формирователи								с укорачивающей			цепыо на входе . . .	. 220
	3.3.. Усилители-формирователи, расширенных импульсов ...........................											223
	3.4. Формирователи импульсов с контурами ударного возбуждения											. 224
	3.5. Формирователи импульсов								с линиями	задерж ки.................................		226
3.5.1. Нестационарные процессы в длинной линии.................................................												226
3.5.2. Формирователи				импульсов				..............................................................................				229
3.6.1.	3.6. Импульсные устройства на диодах с накоплением заряда . . .											. 234
	Общие с в е д е н и я ................................................................................................											234
3.6.2.	Формирователи крутых перепадов напряж ения.......................................											235

4. ТРИГГЕРЫ

									Стр.
	4.1. Общие сведен и я ..........................................................................................								240
	4.2. Симметричные триггеры на транзисторах. Статические режимы . 242
4.2.1. Принцип работы и условия работоспособности.......................								'. . . .242
4.2.2.	Влияние нагрузки. . ..........................................................................................245
4.2.3. Триггеры с				автоматическим смещением.......................................................					246
	4.3. Симметричные триггеры на транзисторах. Переходные процессы . 247
4.3.1. Основные этапы переключения триггера.......................................................									247
4.3.2. Быстродействие триггера							..................................................................................		251
	4.4. Расчет симметричных триггеров на транзисторах.............................								254
4.4.1. Общие			с в е д е н и я .................................................................................................			триггера			254
“4.4.2. Р.асчет			насыщенного						255
4.4.3. Расчет			ненасыщенного триггера на ключах с О О С ................................						256
4.5.1.	4.5. Схемы			запуска		симметричных т р и г г е р о в ............................................			257
	Схемы		раздельного			з а п у с к а ...........................................................................			257
4.5.2.	Схемы		общего зап у ск а ......................................................................................						261
4.5.3.	Расчет		цепей		запуска..........................................................................................				263
	4.6. Несимметричные триггеры на транзисторах (триггеры с эмиттер-
4.6.1.	иой	связью .)..........................................................................................................							265
	Общие св ед ен и я ..................................................................................................								265
4.6.2.	Статические			режимы.............................................................................................					267
4.6.3.	Переходные			п р о ц ессы .......................................................................................					271
4.6.4.	Расчет и применение триггеров с эмиттерной связью .............................								272
	4.7. Триггеры				с дополнительной сим м етрией ............................................				274
4.8.1.	4.8. Триггеры				на цифровых интегральных с х е м а х ....................................				276
	Общие		св ед ен и я ..................................................................................................						276
•4.8.2.	/?5-триггеры ..........................................................................................................								279
4.8.3.	Г-триггеры.............................................................................................................								282
4.8.4.	О-триггеры.................................................................................................								28
4.8.5.	У/С-триггеры.........................................................................................................								287
	4.9.	Триггеры на полевых тран зи сторах ....................................................							288
	4.10. Триггеры на электронных л а м п а х ........................................................								289
						5.	МУЛЬТИВИБРАТОРЫ
	5.1. Общие сведен ия..........................................................................................							связями .	291
	5.2. Ждущие				мультивибраторы с коллекторно-базовыми				. 293
5.2.1. Принцип действия и условия работоспособности....................................									293
5.2.2. Основные количественные соотношения.......................................................									296
	5.3.	Автоколебательные мультивибраторы с коллекторно-базовыми							298
	с в я з я м и .................................................................................................................
5.3.1. Принцип действия и условия работоспособности...................................									298
5.3.2. Основные количественные							соотношения.......................................................		301
5.3.3. Особенности					мультивибраторов на дрейфовых транзисторах . . . .				303
	5.4.	Методы улучшения характеристик мультивибраторов.................							304

5.5.Расчет мультивибраторов с коллекторно-базовыми связями . . 306

5.6.	Мультивибраторы	с эмиттерной с в я з ь ю ............................................	307
5.7.	Мультивибраторы с ненасыщающимися транзисторами.................		309
5.8.	Мультивибраторы	на интегральных схемах........................................	310
5.9.	Мультивибраторы на МДП транзисторах ........................................		314
5.10. Мультивибраторы		за электронных л а м п а х ........................................	314
5.11. Некоторые применения мультивибраторов........................................			316
	6.	БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРЫ
6.1. Общие сведен и я ..........................................................................................			319
6.2. Ждущие блокинг-генераторы...................................................................			319

			Стр.
6.2.1.	Схема и принцип действия...............................................................................		319'
6.2.2.	Основные количественные соотношении........................................................		325
6.2.3.	Выбор параметров ждущего блокпнг-генератора.....................................		334
6.2.4.	Способы запуска и снятия выходного импульса........................................		336
	6.3. Автоколебательные блокинг-генераторы................................................		338
	6.4. Блокинг-генераторы на транзисторах О Б ............................................		340
	6.5. Блокинг-генераторы на сердечниках с прямоугольной		петлей
	гистерезиса..............................................................................................................		342
	6.6. Применение блокинг-генераторов в качестве преобразователей
	постоянного напряжения	и генераторов напряжения прямоугольной
	ф о р м ы ....................................................................................................................		345
	6.7. Блокинг-генераторы	на электронных лампах.........................................	346

7.СИНХРОНИЗАЦИЯ РЕЛАКСАЦИОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ И ДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТЫ

7.1. Общие свед ен и я ...........................................................................................

347

7.2.Синхронизация блокинг-генераторов короткими импульсами . . . 348

7.2.1.Установление режима синхронизации . . .................................................... 348

7.2.2.	Режимы синхронизации......................................................................................	350
7.2.3.	Графическое изображение областей синхронизации . . ■ .....................	352
	і7.3. Синхронизация блокинг-генераторов синусоидальным напряжением	355
	7.4. Синхронизация мультивибраторов............................................................	357
	7.5. Применение синхронизированных релаксаторов в качестве дели
	телей частоты импульсов..................................................................................	359

8.ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА ПИЛООБРАЗНОЙ ФОРМЫ

8.1.Принципы формирования напряжения пилообразной формы . . . 368

8.2.Простейший генератор пилообразного напряжения с зарядом

	конденсатора через резистор...........................................................................	368
	8.3. Стабилизаторы т о к а ...................................................................................	367
8.3.1.	Основные п а р а м е тр ы .......................................................................................	367
8.3.2.	Стабилизаторы тока на транзисторах ......................................................	369-
8.3.3.	Особенности ламповых стабилизаторов т о к а ............................................	376
	8.4. Классификация генераторов со стабилизаторами т о к а .................	378
	8.5. Генераторы линейно растущего напряж ения.....................................	379
	8.6 . Генераторы линейно падающего напряжения.....................................	383
	8.7. Компенсационные генераторы с положительной обратной связью . 385
	8.8. Компенсационные генераторы с отрицательной обратной	связью 389
	8.9. Коррекция нелинейности в генераторах пилообразного напряжения 393
	8.10. Расчет генераторов пилообразного напряж ения.............................	395
	8.11. Особенности ламповых генераторов пилообразных импульсов
	напряж ения..........................................................................................................	397
	8.12. Ждущие и автоколебательные релаксационные генераторы с ли
	нейным разрядом конденсатора ..................................................................	398

8.12.1.Ждущие мультивибраторы с линейным разрядом конденсатора . . . 398

8.12.2.Автоколебательные мультивибраторы с линейным разрядом конден

сатора ..................................................................................................................	402
8.12.3. Ф антастроны ......................................................................................................	404
8.12.4. Оценка погрешности преобразования уровня напряжения во	вре
менной интервал..................................................................................................	406
8.13. Принципы получения импульсов тока пилообразной! формы	. . 408
8.14. Схемы генераторов пилообразного то к а ............................................	415

9.ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРАХ

СОТРИЦАТЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

9.1.	Общие сведения...........................................................................................	418
9.2.	Импульсные устройства на туннельных диодах.................................	419

			Стр.
U.2.1. Режимы работы Т Д ...........................................................................................
■9.2.2.	Триггеры и	мультивибраторы.....................................................................	' 424
9.2.3.	Гибридные	схемы...................................................................................................
	9.3. Импульсные устройства на тиристорах.......................................		’ 429
9.3.1.	Свойства и режимы работы тиристоров........................................................		429
9.3.2.	Триггеры.................................................................................................................		432
9.3.3.	Мультивибраторы.................................................................................................		437

10.ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ТЕХНИКИ СВЯЗИ И УПРАВЛЕНИЯ


	10.1. Комбинационные цифровые у строй ства...........................................				4 4 j
	10.2. Регистры.......................................................................................................			и м п у льсо в	450
10.3.1.	10.3. Дискретные (цифровые) счетчики
	Общие сведения...................................................................................................
.10.3.2. Двоичные счетчики на дискретных компонентах....................................					451
10.3.3.	Счетчики	по модулю, не являющемуся целой степенью числа два .			. 456
10.3.4.	Счетчики	на интегральных схем ах................................................................			459
	10.4. Дешифраторы и кодопреобразователи................................................				462
10.5.1.	10.5. Селекторы импульсов...............................................................................				453
	Общие сведения..................................................................................................				468
10.5.2.	Амплитудные селекторы (А С ).......................................................................				468
10.5.3.	Временные		селекторы импульсов (В С )	........................................................(Д С )	470
10.5.4	Селекторы		импульсов по длительности		471
' 10.6.1.	10.6. Устройства управляемой временной задержки импульсов . .				. 476
	Общие сведения..................................................................................................				476

10.6.2.Формирование квантованных задержек . .. .............................................480

П. ПРИЛОЖЕНИЕ. МАШИННЫЙ РАСЧЕТ ИМПУЛЬСНЫХ И ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ

П.1.	Задачи анализа и с и н т е за ..........................	481
П.2.	Математические модели компонентов...........................................................	482
П.З.	Математические модели схем ы .......................................................................	484
П.4.	Автоматизация составления м оделей............................................................	486
П.5.	Алгоритмы расчета ..............................................................................................	489
. П.6.	Анализ и синтез схем по методу наихудшего с л у ч а я .............................	490
Список литературы.........................................................................................................		494

П Р Е Д И С Л О В И Е

Книга предназначена служить учебником по курсу «Импульс ные и цифровые устройства» (или «Импульсная техника»). Основ ное внимание в ней уделяется рассмотрению физических процес сов, важнейших количественных соотношений и методов построе ния импульсных и цифровых устройств.

Первые две главы учебника — базовые; они посвящены основ ным составным частям импульсных и цифровых устройств. В гл. 1 рассматриваются линейные элементы (за исключением линейных импульсных усилителей, изучение которых является предметом спе циального курса); здесь же напоминаются основные методы ис следования переходных процессов в линейных электрических це пях, причем только в таком объеме и такой форме, в какой это существенно для понимания принципов работы и методики расчета импульсных устройств.

Глава 2 посвящена ключевым схемам. Вначале рассматривают ся ключевые схемы на диодах, затем на биполярных транзисторах и лампах, а также цепи связи, используемые для соединения ключе вых схем друг с другом. Наряду с ключами, построенными на дис кретных компонентах, изучаются ключи и логические элементы, по строенные на цифровых интегральных схемах (ЦИС); последние, благодаря быстрому прогрессу микроэлектронной технологии, ста новятся наиболее надежными и экономически эффективными эле ментами импульсных и цифровых устройств. Наконец, в гл. 2 рас сматриваются ключевые схемы на полевых транзисторах и ключе вые схемы на магнитных сердечниках с. ППГ.

Главы 3—8 посвящены основам теории и расчета важнейших импульсных устройств: различных формирователей импульсов, триггеров, мультивибраторов, блокинг-генераторов, генераторов пи лообразных (линейно изменяющихся) напряжений и токов. В схе мах этих устройств используются линейные элементы и ключи, рассмотренные в первых двух главах. Естественно, что в основе теории и методики расчета упомянутых устройств лежат соотно шения и зависимости, полученные в первых главах. В гл. 3—8 затронуты также вопросы построения импульсных устройств на цифровых интегральных схемах; особо подробно рассматриваются структуры триггеров на интегральных схемах.

По методическим соображениям устройства на туннельных дио дах и тиристорах рассматриваются в отдельной, 9-й главе.

Глава 10 посвящена изучению различных функциональных уст ройств техники связи и управления (регистров и счетчиков импуль сов, дешифраторов, импульсных селекторов и т. д.). В приложении рассмотрены вопросы анализа и оптимизации импульсных и цифро вых устройств с применением ЦВМ. В список литературы включены лишь книги, которые могут служить в качестве учебных пособий по различным разделам курса.

Необходимо отметить, что, хотя во всех главах книги рассмат риваются только элементы схемотехники и основы теории и рас чета импульсных и цифровых устройств, всюду, где это представ лялось целесообразным, приводятся возможные варианты схем и рекомендации по их практическому применению.

Автор благодарит В. А. Малева за советы и помощь и сотруд ников кафедры импульсной и вычислительной техники Ленинград ского электротехнического института связи им. проф. М. А. БончБруевича, принимавших участие в обсуждении книги.

Автор признателен зав. кафедрой вычислительной техники МЭИС Б. А. Калабекову и доценту ВЗЭИС Р. Д. Лейтес за цен ные замечания.

Отзывы и замечания по книге просьба направлять по адресу: Москва-центр, Чистопрудный бульвар, 2, издательство «Связь».

1 / 501 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ