книги из ГПНТБ / Барсуков Ф.И. Элементы и устройства радиотелеметрических систем

пользуются непосредственно как управляющие импуль­ сы соответствующих каналов или же после предвари­ тельного преобразования их по длительности и ампли­ туде.

Основное достоинство распределителя с последова­ тельным соединением спусковых схем состоит в их иден­ тичности, что значительно упрощает изготовление и ре­ гулировку распределителя. Существенный недостаток распределителя из последовательно включенных спуско­ вых схем с одним устойчивым положением равновесия состоит в значительной нестабильности временных ка­ нальных интервалов, что в некоторых случаях может привести к срыву в синхронности (синфазности) работы передающего и приемного коммутаторов.

Кроме того, выход из строя одной спусковой схемы приводит к отказу всего распределителя. Для устране­ ния этого недостатка можно использовать распредели­ тель с параллельно включенными спусковыми схемами, которые в этом случае запускаются одновременно. Длительность импульса на выходе каждой последующей схемы превышает длительность предыдущей на вели­ чину канального интервала. Поэтому выходные импуль­ сы необходимо еще соответственно проселектировать. Последнее делает распределители такого типа более сложными в схемном отношении.

Используются также распределители, управляемые пилообразным напряжением. На рис. 5-5 приведена структурная схема такого распределителя. Генератор тактовых импульсов ГТИ вырабатывает импульсы с ча­ стотой опроса Fо, которые запускают генератор пило­ образного напряжения ГПН. Пилообразное напряжение поступает на каскады сравнения (КСі—КСП), куда также подаются фиксированные по величине постоянные напряжения сравнения (Upl—Upn).

В те моменты времени, когда величина пилообраз­ ного напряжения Un достигает значений Uvі—Upn

(рис. 5-6,а), на выходе соответствующих каскадов срав­ нения (амплитудных различителен) образуются перепа­ ды напряжений, под действием которых в каскадах формирования КФі—КФП образуются канальные управ­ ляющие импульсы необходимой амплитуды и длитель­ ности (рис. 5-6,6—г). Для обеспечения качественной работы такого коммутатора важное значение имеют

высокая линейность пилообразного напряжения Un и

140.

постоянство его амплитуды. Амплитудные различители должны иметь высокую стабильность уровней сравнения

—и*рп.

Нелинейность пилообразного напряжения и неста­ бильность его амплитуды приводят к тому, что управ­ ляющие канальные импульсы формируются не через одинаковые промежутки времени. При этом нарушается синфазность поступления управляющих импульсов на ключевые схемы одноименных каналов в коммутаторах кодера и декодера РТС. В результате работа отдельных

информационных каналов может быть нарушена или возникнут значительные искажения. К таким же ре­ зультатам приводит и нестабильность уровней срав­ нения.

Распределители с пилообразным напряжением из-за повышенных требований к стабильности работы отдель­ ных его элементов чаще применяются в декодерах РТС, где эта стабильность может быть успешнее реализована. Синхронизация и фазирование такого распределителя осуществляются сравнительно просто.

Распределители на симметричных триггерах. Симмет­ ричный триггер может находиться в двух устойчивых состояниях равновесия: первое — левый транзистор триггера Гі (рис. 5-7,а) закрыт, а правый Г2 открыт (такое состояние условно обозначено на рис. 5-7,6) й второе — левый транзистор триггера открыт, а правый закрыт (рис. 5-7,б). Одно из этих состояний (например, первое) обозначается как «О», а второе — как «1 ».

141

Переход триггера из одного состояния в другое мо­ жет происходить только под действием внешних пуско­ вых импульсов. Триггер имеет два входа (Хі и Х2) и два выхода (Уі и Y2). Пусковые импульсы соответствующей полярности могут подаваться на любой из двух входов.

Если первый пусковой импульс, подаваемый на один

ч)

Рис. 5-7. Триггер.

в положение, обозначенное «1 », тогда другой пусковой

налы триггера могут сниматься с двух выходов. Выход Уі транзистора триггера, на вход которого подается

Рис. 5-8. Функциональная схема двоичного счетчика импульсов на триггерах.

142

пусковой импульс, приводящий триггер в состояние «1 », называют единичным выходом, а выход Yz второго тран­ зистора при этом называют нулевым.

Если симметричные триггерные ячейки соединить по­ следовательно через дифференцирующие цепи (рис. 5-8) и подать импульсные сигналы на счетный вход первого триггера, то такое устройство может выполнять функции счета входных импульсов, делителя частоты и преобразо­ вателя. Каждая триггерная ячейка может осуществлять счет или деление поступающих на вход импульсов на два. Перед проведением счета необходимо все триггеры счет­ чика установить в нулевое состояние.

При последовательном соединении N триггеров общий коэффициёнт пересчета составит:

Ü= 2 W.

Это означает, что при поступлении на пусковой вход такой схемы | импульсов, на выходе последнего каскада цепочки (из N последовательно соединенных триггеров) выделится один импульс, т. е. произойдет деление чис­ ла поступивших импульсов в I раз.

Если на пусковой вход схемы делителя поступило меньше, чем £ импульсов, то количество поступивших им­ пульсов можно определить в двоичной системе счисления по состоянию каждого из сработавших первых триггеров. При этом первая (входная) триггерная ячейка будет представлять разряд единиц (2 °), вторая —- разряд, соот­ ветствующий числу два (21), и т. д. Последняя (N-я) ячейка в этом случае представляет разряд, соответствую­ щий числу 2 Л’_1. Таким образом, цепочка из іѴпоследова­ тельно соединенных триггеров с двумя устойчивыми сос­ тояниями может использоваться как счетчик импульсов, ведущий счет в двоичной системе исчисления.

Информация о количестве импульсов, поступивших на вход счетчика, может храниться в виде числа в дво­ ичной системе счисления, определяемого состоянием триггеров счетчика. Устройство, предназначенное для кратковременного запоминания одного числа, называ­ ется регистром..

На рис. 5-9 приведена функциональная схема шаго­ вого распределителя импульсов, образованного из по­ следовательно включенных триггеров. При этом единич­ ный вход каждого последующего триггера соединен через дифференцирующую цепь с единичным выходом

143

предыдущего. Все пулевые входы триггеров соединены параллельно и представляют собой единый вход.

В исходном положении все триггеры находятся в ну­ левом состоянии (левый транзистор закрыт, а правый открыт). На единичный вход первого триггера подаются кадровые импульсы UK, следующие с частотой опроса (Fo). На общий нулевой вход подаются импульсы про­ движения. Частота их следования численно равна ин­ формативности коммутатора (FiM= liK=nF0).

С поступлением кадрового импульса на единичный вход первого триггера этот триггер переводится в со-

Рис. 5-9. Функциональная схема шагового распреде­ лителя импульсов на триггерах.

стояние «1». Первый, поступивший вслед за кадровым, продвигающий импульс возвратит первый триггер в ис­ ходное («О») состояние. Другие триггеры распредели­ теля на первый продвигающий импульс реагировать не будут, так как они находятся в состоянии «О». В момент возвращения первого триггера в исходноё состояние на его единичном выходе формируется перепад напря­ жения, из которого после дифференцирования образует­ ся импульс нужной полярности для опрокидывания вто­ рого триггера.

Таким образом, с возвращением первого триггера в исходное состояние второй триггер переходит-в состоя­ ние «1». Следующий импульс продвижения опрокинет второй триггер в исходное состояние и переведет третий триггер в состояние «1». Этот процесс поочередного сра­ батывания триггеров по мере поступления продвигаю­ щих импульсов будет продолжаться до тех пор, пока не сработает последний триггер распределителя. Новый цикл начнется с момента поступления очередного кад­ рового импульса.

144

Шаговый распределитель подобного типа называют часто регистром сдвига, т. е. устройством, способным запоминать двоичное число и сдвигать его на один или несколько разрядов вправо (или влево).

На выходах триггеров в процессе их последователь­ ного срабатывания образуются импульсы, которые мо­ гут использоваться как управляющие. Часто подобные распределители выполняются по кольцевой схеме, в ко­ торых единичный выход последней триггерной ячейки распределителя соединяется ' через дифференцирующую цепь с единичным входом первой триггерной ячейки. Кольцевые распределители для своей работы не требуют подачи кадровых импульсов.

Распределитель из последовательно соединенных триггерных ячеек может обеспечить весьма высокую ча­ стоту следования управляющих импульсов в каждом из каналов. Максимальное значение этой частоты зависит от быстродействия триггерной ячейки и определяется, в основном, частотными свойствами транзисторов триг­ гера.

Для триггера с раздельным и общим входами мак­

большого числа каналов наиболее удобными оказыва­ ются электронные коммутаторы с распределителями матричного типа.

Матричная схема может быть использована непо­ средственно для коммутации канальных напряжений с подачей их на один общий выход кодера и распреде­ ления сигнала с выхода приемника по каналам в деко­ дере. Однако применять для этих целей коммутатор матричного типа целесообразно только при коммутации сигналов сравнительно большого уровня. При коммута­ ции же малых напряжений (менее одного вольта) из-за значительных собственных шумов матричного коммута­ тора существенно увеличиваются погрешности изме­ рения.

Поэтому чаще в коммутаторе матричная схема при­ меняется в качестве распределителя управляющих им­ пульсов, подаваемых на канальные ключевые схемы. Ключевая схема может быть выполнена с небольшим уровнем собственных шумов, и поэтому электронный коммутатор с матричным распределителем может обес­ печить коммутацию малых напряжений (милливольтового диапазона) без существенного уменьшения отно­ шения сигнал/шум. Матричные схемы находят также

Рис. 5-10. Схема одноступенчатого матричного распределителя импульсов.

применение- в. качестве преобразователей кодов чисел двоичной системы счисления в десятичную. Матрицы могут быть одноступенчатыми, многоступенчатыми и пирамидальными.

На рис. 5-10 приведена схема одноступенчатого мат­ ричного распределителя..

Матричный распределитель образуется из независи­ мых логических элементов типа И, число которых равно числу коммутируемых каналов. Так, например, резистор Ri и диоды Діь Да, • • •, Д т образуют логический эле­ мент Иі (схему совпадений) первого канала, резистор R2

146

на выходе п-й горизонтальной шины Uyn. С поступле­ нием первого счетного импульса на вход двоичного счетчика первый триггер опрокинется и в этом случае окажутся запертыми все диоды второго логического эле­ мента II, связанные с первой горизонтальной шиной. На выходе этого логического элемента появится управляю­ щий импульс первого канала. С поступлением последую­ щих счетных импульсов будут появляться управляющие импульсы на выходах других логических элементов И (горизонтальных шинах матрицы) Uуъ £/уз и т. д. После появления управляющего импульса на выходе последнего логического элемента цикл повторяется снова.

Матричные распределители оцениваются по надежно­ сти функционирования, рабочему диапазону температу­ ры, максимальной скорости коммутации, а также по мас­ се и габаритам. Надежность, масса, габариты и другие качественные показатели распределителей зависят от числа элементов И, в частности диодов, используемых в матричной схеме распределения. Для построения рас­ пределителя с одноступенчатой матрицей требуется зна­ чительное число диодов, что является недостатком этого типа распределителей.

в ней диодов Мі определяется произведением из числа диодов, входящих в логический элемент И каждого ка­ нала, которое соответствует числу триггеров Nі, на число коммутируемых каналов пі, т. е.

Число каналов щ, которое может коммутироваться одноступенчатой матрицей, зависит от числа триггеров Ni, входящих в счетчик, и равно:

nt = 2 N\

поэтому

Для уменьшения потребного числа диодов при вы­ бранном числе каналов используют многоступенчатые матрицы.

В многоступенчатом распределителе матричного типа приме­ няется последовательное (ступенчатое) соединение нескольких ма­ триц. На рис. 5-11 в качестве примера приведена схема двухступен­ чатой матрицы. Первую ее ступень составляют матрицы 1а и 1 а на

148

четыре выхода каждая, вторую ступень — диодная матрица на 16 выходов (выходы пронумерованы от 0 до 15). Диодные матрицы ступени управляются цепочкой из четырех триггеров.

Выходы двух матриц первой ступени соединяются с горизон­ тальными шинами матрицы второй ступени. Каждая из 16 верти­ кальных шин вместе с соответствующим резистором и диодами об­ разует логический элемент И матрицы второй ступени. Коммутация логических элементов И второй ступени производится выходными импульсами матриц 1а и Іо- В коммутирующее устройство второй

ступени матрицы могут включаться на параллельную работу две, три и более первичных матриц, причем эти матрицы могут иметь одинаковое или разное число выходов (идентичные или неидентичиые первичные матрицы).

В двухступенчатой матрице управляющий импульс появляется, как и в одноступенчатой матрице, на выходе того канала двухсту­ пенчатой матрицы, номер которого совпадает с числом (в двоичной системе счисления), соответстующим состоянию триггерной цепочки.

Число выходов у двухступенчатой матрицы (дг) с двумя пер­ вичными матрицами 1а и Іо, используемых в качестве коммутирую­ щего устройства, составит:

149