Оглавление

26. 1

Счетчики импульсов 1

27. 5

28. 10

Регистры  10

Параллельные регистры (регистры памяти)  10

Регистры сдвига 15

31. 17

32. 23

Цифровые запоминающие устройства 23

Информационная ёмкость цифрового запоминающего устройства 23

Классификация[править | править исходный текст] 24

33. 29

Однофазный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой 29

34. 32

Способы реализации ЦАП с взвешенным суммированием токов 37

26.

Счетчиком импульсов называют устройство, предназначенное для подсчета числа импульсов, поступающих на его вход, и хранения результата счета в виде кода. Выходная информация может быть в двоичном или двоично-десятичном коде. Счетчики широко применяются в измерительной технике и устройствах цифровой обработки информации. Практически любую аналоговую величину (перемещение, скорость, длительность процесса и т.д.) можно преобразовать в электрические импульсы, число которых пропорционально значению аналоговой величины, подсчитать эти импульсы с помощью счетчика и выразить числом или кодом.

Основные параметры счетчиков:

– информационная емкость или коэффициент пересчета К_сч = 2ⁿ. После поступления на счетчик 2ⁿ импульсов он сбрасывается (обнуляется). Следовательно, максимальное число – 2ⁿ –1;

– быстродействие счетчика, определяемое разрешающей способностью

t_p = 1/f_сч (где f_сч – частота следования считаемых импульсов) и временем установления выходного кода.

По целевому назначению счетчики подразделяются на простые и реверсивные. Простые могут быть суммирующими и вычитающими (импульс +1 или – 1). Реверсивные счетчики могут переключаться из суммирующего в вычитающий и наоборот.

По способу переключения триггеров счётчики подразделяются на асинхронные и синхронные. По способу организации цепей переноса счетчики бывают с последовательным и параллельным переносом.

Для увеличения количества разрядов счетчиков применяют их каскадное соединение друг за другом, для чего в схеме счетчика предусматривается специальный выход Р, с которого снимают сигнал переноса на информационный вход следующего счетчика. Для этой цели в схеме счетчика введен дополнительный логический элемент 4И, на входы которого поступают сигналы с входа С и с выходов Q₀, Q₁, Q₂.

Счетчики импульсов

перейти в каталог

Счетчики импульсов представляют собой современные модули автоматики и могут применяться в системах управления автоматическими линиями, станками и т.д. Счетчики импульсов предназначены для прямого, обратного и реверсивного счета импульсов и включение/выключение цепей управления внешними объектами по достижении заданного количества импульсов. Счетчики импульсов имеют на передней панели знакосинтезирующий индикатор и кнопки управления. Конструкция счетчиков рассчитана на установку в переднюю панель шкафов управления. Подключение внешних цепей осуществляется к клеммнику на тыльной стороне корпуса счетчика.

Принцип работы счетчиков импульсов

Счетчики импульсов работают следующим образом: с помощью кнопок на лицевой панели задается уставка счета, которая высвечивается на индикаторе, и запоминается заданное значение в энергонезависимой памяти. Подача внешнего импульса на вход СЧЕТ увеличивает/уменьшает значение счетчика на 1. На индикатор выводится сосчитанное значение. При совпадении заданного значения с сосчитанным происходит срабатывание встроенного реле и переключение его контактов. При подаче сигнала на вход СБРОС происходит обнуление счетчика импульсов и обратное переключение реле. У реверсивных и обратных счетчиков происходит счет от заданной уставки до 0. Некоторые типы счетчиков не имеют отдельного входа для сброса, поскольку обнуление происходит автоматически по совпадению сосчитанного значения с уставкой. При этом происходит срабатывание выхода счетчика и переключение контактов на заданное время. Имеются также комбинированные счетчики, рассчитанные на прямой и обратный счет, причем направление счета определяется фазировкой входных импульсов, что позволяет, например, применять счетчик в намоточных станках для определения количества витков. Ввод уставки счета производится следующим образом: нажатие кнопки ПРОСМОТР переводит счетчик в режим ввода уставки (или выводит из него), при этом начинает мигать младший разряд уставки. Нажатием кнопки ВЫБОР можно выбрать для изменения любой разряд уставки (выделяется миганием). Кнопкой УСТАВКА можно установить требуемое значение разряда уставки.

Классификация счетчиков импульсов

Счетчики классифицируются по следующим параметрам:

• Напряжение питания

• Напряжение входных сигналов

• Быстродействие

• Разрядность

• Управление счетом

• Количество устройств в одном корпусе

• Прямой счет/ обратный счет/реверсивный счет

• Функция выхода

• Тип выхода

• Тип корпуса

Подключение счетчиков

Питание счетчиков (в зависимости от выбранного типа) может осуществляться:

• Постоянным/переменным напряжением 18…36В

• Постоянным/переменным напряжением 85…240В

Входными сигналами(в зависимости от выбранного типа) могут быть:

• Постоянное/переменное напряжение 18…36В

• Постоянное/переменное напряжение 85…240В

Выход счетчика - “сухой” контакт, коммутирующий постоянный/переменный ток до 3А напряжением до 250В. Исключение составляют быстродействующие счетчики, выход которых представляет собой транзисторный ключ pnp или npn типа. Некоторые типы счетчиков имеют встроенный источник питания =24В, которое выведено на клеммник счетчика и предназначено для питания оптических/индуктивных и других выключателей (датчиков), используемых в качестве источников входного сигнала для самого счетчика. 

Счетчики - это устройства предназначенные для подсчета числа сигналов, поступающих на его вход и фиксация этого числа в виде кода хранящегося в триггерах. Количество разрядов счетчика определяется наибольшим числом, которое должно быть получено в каждом конкретном случае. Для подсчета и выдачи результата счетчики имеют один вход и n выходов, где n -количество разрядов. В общем случае счетчик имеет 2? устойчивых состояния, включая и 0 -е. Количество устойчивых состояний называется коэффициентом пересчета счетчика (М= 2?).

По назначению счетчики подразделяются на:простые и реверсивные.

Простые счетчики- счетчики, работающие только на сложение или вычитание.

Реверсивный счетчик может работать и на сложение и на вычитание.

Суммирующий счетчик предназначен для выполнения счета в прямом направление, т.е. с приходом очередного сигнала показатель счетчика увеличивается на 1.

Вычитающий счетчик предназначен для счета в обратном направлении, т.е. с приходом новогосигнала счетчик уменьшается на 1 .  По способу организации счета счетчики бывают:  асинхронные или синхронные.

По способу организации цепей переноса между разрядами счетчика счетчики бывают:  последовательные, параллельные и частичнопараллельные.

Cуммирующий счетчик работает по принципу суммирования сигналов, поступающих на его вход (см. таблицу 3.3.3.1). На рисунке 3.3.3.1 приведена функциональная схема трехразрядного суммирующего счетчика и временная диаграмма работы (см. рисунок 3.3.3.2), в таблице 3.3.3.1 – состояния его триггеров(Тг). В начальный момент времени все триггеры устанавливаются сигналом Уст 0 в состояние “0”. После прихода первого счетного импульса триггер Тг1 перейдет в состояние “1” и в счетчике зафиксируется код 001.Второй импульс, пришедший на вход, переведет Тг1 снова в состояние “0”. При этом возникает импульс переноса, который устанавливает следующий триггер Тг2 в состояние “1” и в счетчике зафиксируется код 010. После третьего входного сигнала Тг1 вновь прейдет в состояние “1”, а остальные триггеры останутся в прежнем состоянии. Так будет продолжаться до тех пор, пока счетчик не просуммирует максимальное для трех разрядов число 7₁₀=111₂. Восьмой импульс переведет Тг1 в состояние “02, возникший перенос поступит на Тг2 и также переведет его в состояние “0”. В свою очередь, импульс переноса со второго разряда переведет в состояние “0” и Тг3. В результате этого счетчик установится в исходное нулевое состояние (000)

Номер импульса	Состояние триггеров
	Q1	Q2	Q3
0	0	0	0
1	0	0	1
2	0	1	0
3	0	1	1
4	1	0	0
5	1	0	1
6	1	1	0
7	1	1	1
8	0	0	0

Таблица 3.3.3.1 - Таблица истинности суммирующего двоичного счетчика

Рисунок 3.3.3.1 - Схема суммирующего двоичного счетчика

 Классификация: 1 По направлению счёта:

• суммирующие;

• вычитающие;

• реверсивные;

2 По способу построения цепи переноса:

• с последовательным переносом;

• с параллельным переносом;

• с комбинированным переносом;

3 По способу переключения триггера:

• синхронные;

• асинхронные.

Рисунок 3.3.3.2 - Диаграмма работы суммирующего двоичного счетчика

Рисунок 2.2 – Временная диаграмма работы суммирующего асинхронного счётчика

27.

У множители напряжения

В современных радиоэлектронных устройствах умножители нашли широкое применение. Они используются в телевизионной и медицинской аппаратуре (источники анодного напряжения кинескопов, питания маломощных лазеров), в измерительной технике (осциллографы, приборы для измерения уровня и доз радиоактивного излучения), в приборах ночного видения и электрошоковых устройствах, бытовых и офисных электронных устройствах (ионизаторы, "люстра Чижевского", ксерокопировальные аппараты) и многих других областях техники. Произошло это благодаря главным свойствам умножителей - возможности формировать высокое, до нескольких десятков и сотен тысяч вольт, напряжение при малых габаритах и массе. Еще одно их важное преимущество - простота расчета и изготовления. ). Главным недостатком УН является отсутствие элементов, обеспечивающих стабилизацию выходного напряжения. УН выполняет функцию преобразования входного низковольтного напряжения переменного тока в выходное высокое напряжение постоянного тока и состоит из включенных по определенной схеме диодов и конденсаторов.

Умножитель напряжения состоит из включенных определенным образом диодов и конденсаторов и представляет собой преобразователь напряжения переменного тока низковольтного источника в высокое напряжение постоянного тока.

Принцип его работы понятен из рис. 1, на котором приведена схема однополупериодного умножителя. Рассмотрим происходящие в нем процессы поэтапно.

Во время действия отрицательного полупериода напряжения конденсатор С1 заряжается через открытый диод VD1 до амплитудного значения приложенного напряжения Uа. Когда к входу умножителя приложено напряжение положительного полупериода, конденсатор С2 через открытый диод VD2 заряжается до напряжения 2Uа. Во время следующего этапа - отрицательного полупериода - через диод VD3 до напряжения 2Uа заряжается конденсатор С3. И, наконец, при очередном положительном полупериоде до напряжения 2Uа з аряжается конденсатор С4.

Очевидно, что запуск умножителя происходит за несколько периодов переменного напряжения. Постоянное выходное напряжение складывается из напряжений на последовательно включенных и постоянно подзаряжаемых конденсаторах С2 и С4 и составляет 4Uа.

Изображенный на рис. 1 умножитель относится к последовательным умножителям. Существуют также параллельные умножители напряжения, для которых требуется меньшая емкость конденсатора на ступень умножения. На рис. 2 приведена схема такого однополупериодного умножителя.

Н аиболее часто применяют последовательные умножители. Они более универсальны, напряжение на диодах и конденсаторах распределены равномерно, можно реализовать большее число ступеней умножения. Имеют свои достоинства и параллельные умножители. Однако такой их недостаток, как увеличение напряжения на конденсаторах с увеличением числа ступеней умножения, ограничивает их применение до выходного напряжения примерно 20 кВ.

Н а рис. 3 и 4 приведены схемы двухполупериодных умножителей. К достоинствам первого (рис. 3) следует отнести следующие: к конденсаторам С1, С3 приложено только амплитудное напряжение, нагрузка на диоды равномерна, достигается хорошая стабильность выходного напряжения. Второй умножитель, схема которого приведена на рис. 4, отличают такие качества, как возможность обеспечения высокой мощности, простота в изготовлении, равномерное распределение нагрузки между компонентами, большое число ступеней умножения.

В таблице приведены типовые значения параметров и область применения умножителей напряжения.

При расчете умножителя следует задать его основные параметры: выходное напряжение, выходную мощность, входное переменное напряжение, требуемые габариты, условия работы (температура, влажность).

Кроме того, необходимо учесть некоторые ограничения: входное напряжение может быть не более 15 кВ, частота переменного напряжения ограничена в пределах 5...100 кГц, выходное напряжение - не более 150 кВ, интервал рабочей температуры от -55 до +125 град. С, а влажности - 0... 100 %. На практике разрабатывают и применяют умножители с выходной мощностью до 50 Вт, хотя реально достижимы значения в 200 Вт и более.

Выходное напряжение умножителя зависит от тока нагрузки. При условии, что входное напряжение и частота постоянны, оно определяется формулой:   где I - ток нагрузки, А; N - число ступеней умножителя; F - частота входного напряжения, Гц; С - емкость конденсатора ступени, Ф. Задавая выходное напряжение, ток, частоту и число ступеней, из нее вычисляют требуемую емкость конденсатора ступени.

Эта формула приведена для расчета последовательного умножителя. В параллельном для получения того же выходного тока необходимая емкость меньше. Так, если в последовательном емкость конденсатора 1000 пф, то для трехступенчатого параллельного умножителя потребуется емкость 1000 пФ / 3 = 333 пФ. В каждой последующей ступени такого умножителя следует применять конденсаторы с большим номинальным напряжением.

Обратное напряжение на диодах и рабочее напряжение конденсаторов в последовательном умножителе равно полному размаху входного напряжения.

При практической реализации умножителя следует уделить особое внимание выбору его элементов, их размещению и изоляционным материалам. Конструкция должна обеспечивать надежную изоляцию во избежание возникновения коронного разряда, который снижает надежность умножителя, приводит к выходу его из строя.

Если требуется изменить полярность выходного напряжения, полярность включения диодов следует изменить на обратную.

Приведенная на фиг. 8.29 схема отражает тот важный с аппаратурной точки зрения факт, что в умножителях, основанных на сложении и сдвиге, разряды   хранятся в последовательном сдвиговом регистре. В гл. 9 будет показано, что представление данных в виде последовательного потока положительно влияет на структуру цифрового фильтра и приводит к снижению стоимости его памяти.

Рисунок 1 - Умножитель напряжения последовательного типа.

На отрицательном полупериоде переменного тока конденсатор С1 заряжается через диод VD1. Величина напряжения заряда конденсатора определяется амплитудным значением входного напряжения Ua. На положительном полупериоде происходит заряд конденсатора С2 через диод VD2 до напряжения 2Ua. Далее аналогично происходит заряд конденсаторов С3 и С4. Стоит отметить, что амплитудное значение в цепи синусоидального переменного тока определяется как Ua=1.41∙Uвх. Поэтому на выходе удвоителя напряжения с входным напряжением в 100В будет Uвых=2∙1.41∙100=282В. Существует несколько типов УН: - последовательные (Рис. 1) и параллельные (Рис. 2) умножители; - симметричные (Рис. 3а) и несимметричные (Рис. 3б) умножители.

Рисунок 2 - Умножитель напряжения параллельного типа

К преимуществам УН последовательного типа относятся их универсальность, равномерное распределение напряжения на конденсаторах и диодах, а также возможность реализации бОльшего числа ступеней умножения. Главным недостатком УН параллельного типа является увеличение напряжения на конденсаторах с увеличением числа ступеней умножения, что ограничивает их применение.

Рисунок 3 - Симметричный и несимметричный умножители напряжения

Симметричные схемы УН обладают лучшими характеристиками, по сравнению с несимметричными УН, обусловленными двойной частотой пульсаций выпрямленного напряжения. Промышленностью выпускаются умножители напряжения серии УН.

28.