книги из ГПНТБ / Коган В.С. Телеграфия и основы передачи данных учебник

ким образом во время нахождения в состоянии квазиуетойчивого

.равновесия однов-ибратор генерирует импульс прямоугольной фор­ мы, длительность которого определяется постоянной времени раз­

вариант) — и служит для измерения величины вибрации телеграф­ ного реле. На рис. 4.12а представлена упрощенная схема измере­ ния вибрации телеграфного реле прибором ПУТ-1, на рис. 4.126 — временные диаграммы работы схемы. Обмотки проверяемого реле подключаются к точкодавателю. С якоря реле сигнал поступает на дифференцирующий трансформатор, который выделяет фронты импульсов, возникающих при вибрации реле. Эти сигналы, вы­ прямленные диодами Д 1 и Дг, служат импульсами запуска однозибратора. Запуск в этой схеме отличается от показанного на рис. 4.11 и осуществляется отрицательными импульсами на базу запертого транзистора Ti. На выходе одновибратора образуются импульсы постоянной длительности и амплитуды, число которых равно количеству фронтов во входном сигнале. Нагрузкой одно­ вибратора является микроамперметр, измеряющий постоянную со­ ставляющую выходного сигнала. При появлении вибрации (дре­ безга) количество фронтов возрас­ тает, постоянная составляющая то­ ка увеличивается и стрелка микро­ амперметра переходит в сектор шкалы «дребезг».

Мультивибратор с коллекторно­ базовыми связями

Схема мультивибратора пока­ зана на рис. 4.,13а, а временная диа­ грамма его работы — на рис. 4.136. Мультивибратор имеет два квазиустойчивых состояния и вырабаты-

о)

Рис. 4.13. Мультивибратор с коллекторно-базовыми связями

вает периодическую последовательность импульсов почти прямо­ угольной формы. Работа мультивибратора в каждом из квазиустойчивых состояний аналогична описанной выше работе одновиб-

00

ратора. Период повторения импульсов Тп определяется суммой

постоянных времен С^бг и С^бь а длительность импульса /и — какой-либо из этих постоянных времени. Таким образом мульти­ вибратор является генератором с самовозбуждением; период пов­ торения и длительность генерируемых им импульсов зависит от элементов схемы.

4.6. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ

Делитель частоты следования импульсов в 2" раз

Делитель частоты следования импульсов в 2 раза 'представляет собой триггер со счетным входом (рис. 4.14а). На выход триггера включается дифференцирующая цепочка Сд и Дд. С приходом каж­ дого импульса запуска триг­

4.146.

Если соединить последовательно п триггеров со счетным вхо­ дом и для запуска каждого последующего триггера использовать импульсы с выхода 'предыдущего триггера, то получится делитель частоты следования импульсов в 2П раз. В этом случае роль диф­ ференцирующей цепи выполняют элементы схемы запуска каж-

91

дого триггера. Функциональная схема делителя частоты в 2" раз представлена на рис. 4.15. В такой схеме при большом и задержка выходного сигнала относительно входного может быть недопусти-

Рис. 4.15. Функциональная схема делителя частоты сле­ дования импульсов в 2" раз

мо велика. В этом случае применяют более сложные схемы дели­ телей с использованием логических схем, управляющих работой делителя.

Регистры

Регистром называется устройство, предназначенное для запо- ' минания и преобразования двоичных сигналов, т. е. сигналов, при­ нимающих два значения 0 и 1. Регистр для запоминания «-разряд­ ного двоичного числа состоит из и триггеров с раздельным запус­ ком, рис. 4.16. Перед началом работы импульсом Уст. «О» все триг-

Код числа

Рис. 4.16. Функциональная схема регистра

геры устанавливаются в состояние «О». При записи двоичного числа импульсов Запись открываются схемы записи, и если в неко­ тором разряде числа есть 1 , то на вход соответствующего триггера поступает импульс, который перебрасывает его в состояние «1 ». На те триггеры, которые соответствуют разрядам числа, содержа­ щим 0, импульс не поступает, и они остаются в состоянии «О». Та­ ким образом, состояние триггеров регистра указывает на то число, которое записано в нем. При необходимости считывания числа, записанного в регистре импульсом Считывание, открываются схе­ мы И считывания, и на их выходе появляются импульсы, обозна­

92

Регистр сдвига, схема которого изображена на рис. 4.17а при разомкнутом положении ключа К, представляет собой п триггеров с раздельным запуском по двум входам. Основной выход каждого триггера через линию задержки соединен с входом Уст.«4» сле­ дующего триггера. На вход Уст.«0» подаются тактовые импульсы.

да в параллельный и наоборот.

Рис. 4.17. Регистр сдвига:

а) функциональная схема; б) диаграмма изменения напряжения при ра­ боте регистра в качестве циркулятора

Рассмотрим работу регистра. Пусть в нем записано число 0101, для чего требуется четыре триггера, как показано на рис. 4.17а. При этом на выходах Tt и Т3 имеются высокие, а на выходах Т2 и Т4 — низкие потенциалы. Первым импульсом сдвига все триггеры устанавливаются в нулевое состояние, однако Т2 и Т4 были в этом состоянии, поэтому на их выходах сигналов не образуется, Ti и Тз перебрасываются из состояния «1 » в «0 » и на их выходах появля­ ются импульсы (продифференцированные перепады напряжения) положительной полярности. Эти импульсы через соответствующие линии задержки поступают на входы Уст.«1». Т2 и Т4 и устанавли­ вают их в состояние «1». Наличие линии задержки ЛЗ вызвано необходимостью задержки импульсов Уст.«1» относительно такто­ вых импульсов для того, чтобы не допустить их одновременного

оказалось сдвинутым на один разряд вправо. Следующий импульс сдвига вызовет сдвиг числа 1 0 1 0 еще на один разряд вправо и т. д. Поскольку в рассматриваемом примере число триггеров ограни­ чено, младшие разряды числа выходят из регистра, а на место старших записываются нули. После четвертого импульса сдвига все число оказывается выведенным из регистра и в нем записана комбинация 0000. Аналогичным образом можно вводить некото­ рое число в регистр из внешнего устройства, последовательно по­ давая на вход Ует.«1» первого триггера разряды этого числа, на­ чиная с младшего. В результате после подачи п импульсов сдвига

9 3 .

в регистре будет записано «-разрядное число. При замыкании ключа К регистр сдвига превращается в кольцевой регистр. В нем число не выводится из регистра, а одновременно со сдвигом числа вправо происходит запись выводимого разряда в первый разряд регистра.

Если в старший разряд регистра записана 1, а в остальные разряды 0, то при поступлении тактовых импульсов 1 продвигается последовательно по всем разрядам кольцевого регистра и после вывода из последнего разряда вновь записывается в первый раз­ ряд. Такое устройство называется ц и р к у л я т о р о м . Временная диаграмма работы циркулятора показана на рис. 4.176. Если в ре­ гистре имеется « разрядов, а период поступления тактовых импуль­ сов Т, то 1 вновь появится в том же разряде регистра, через интер­ вал времени, равный пТ. Таким образом, частота следования им­ пульсов запуска на выходе любого разряда оказывается умень­ шенной в « раз и циркуляторы могут использоваться в качестве делителей частоты.

Шифраторы

Шифраторы предназначены для преобразования сигнала от ис­ точника сообщений в двоичное число, или кодовую комбинацию. Так как «-разрядным двоичным числом можно закодировать 2Псиг­ налов, то максимальное количество входов шифратора, имеющего « выходов, равно 2™. Наиболее широкое применение находят диод­ ные шифраторы. Схема диодного шифратора для четырехэлемент­ ного кода изображена на рис. 4.18а. На входы шифратора пода-

ются отрицательные потенциалы. Наличие отрицательного потен­ циала на определенном выходе (разряде) соответствует 1 в данном разряде кода числа, а отсутствие — 0. Пусть отрицательный по­ тенциал имеется на входе 5. В этом случае через диоды, подклю­ ченные к шине 5, отрицательный потенциал появляется в первом и третьем разрядах на выходе. Таким образом, сигналу на входе 5 будет соответствовать двоичное число 0101.

Дешифратор выполняет операцию, обратную шифратору, т. е. по кодовой комбинации на входе дешифратора выбирается един­ ственный выход, соответствующий этой комбинации.

В общем случае дешифратор на п входов имеет 2П выходов. Однако возможны случаи, когда дешифратор применяется для вы­ деления единственной кодовой 'комбинации. В этом случае он со­ держит только один выход. Входами дешифратора служат выхо­ ды регистра, в котором записано двоичное число.

Дешифратор представляет собой определенное соединение схем И. Как правило, дешифраторы строятся на основе диодных схем И, однако используются и дешифраторы на магнитных эле­ ментах.

Функциональная схема дешифратора на два входа показана на рис. 4.19а, а его принципиальная схема, выполненная на дио­ дах, — на рис. 4.196. Схема дешифратора на п входов включает в себя 2Псхем И, каждая из которых должна иметь п входов. В рас­ сматриваемом примере четыре схемы И — каждая на два входа.

Рис. 4.19. Дешифратор:

а) функциональная схема; б) принципиальная схема диодного дешифратора

Дешифратор связан с основными и инверсными выходами тригге­ ров всех разрядов регистра. Рассмотрим работу дешифратора по его структурной и принципиальной схемам. Пусть в регистре за­ писано число 1—0. В этом случае на основном выходе Ti появ­ ляется высокий потенциал, а на основном выходе То — низкий. Инверсный выход Ti имеет низкий, а То— высокий потенциалы. В любом случае высокий потенциал появится на выходе той схе­ мы И, на которую поданы оба высоких потенциала. Для рассмат­ риваемого примера это будет только схема, подключенная к вы­ ходу 2, так как к ее входу подключены инверсный выход Т0 и ос­ новной выход Ti. На принципиальной схеме диоды Д5 и Д6 будут заперты высоким потенциалам с Ti и То, и на выходе 2 появится высокий потенциал. В то же время диод Д 1 будет открыт так же, как и диоды Дз, Д4 и Дз. Поэтому на шинах 0, 1, 3 будут низкие потенциалы. Таким образом, при данной кодовой комбинации вы­ бранной оказывается только шина 2. Аналогично при других кодо­ вых комбинациях оказываются выбраны шины, соответствующие этим комбинациям.

96

Рассмотренные выше устройства преобразования дискретных сигналов применяются во многих областях техники. В то же время существуют схемы, предназначенные специально для техники пе­ редачи дискретной информации и телеграфии.

4.7. ЭЛЕКТРОННОЕ РЕЛЕ

Вместо электромагнитных поляризованных реле в телеграфном оборудовании находят широкое применение электронные реле, со­ бранные на транзисторах. Преимущества электронных реле заклю­ чаются в следующем: отпадает необходимость регулировки и про­ филактики, значительно увеличены срок службы, улучшены все основные технические дацные, сокращены до минимума возможные

в аппаратуре тонального телеграфирования. На вход ЭР посту­ пают маломощные сигналы постоянного тока, а на выходе схемы образуются двухполюсные сигналы постоянного тока. Помимо этой функции, реле осуществляет гальваническую развязку входных и выходных цепей.

Структурная схема ЭР изображена на рис. 4.20. Входные сиг­ налы поступают на триггер, который обеспечивает устойчивое со-

Рис. 4.20. Функциональная схема электронного реле

■стояние реле при отсутствии сигнала на входе и переключение схемы в другое устойчивое состояние при подаче импульса запуска. Для гальванической развязки входных и выходных цепей ЭР ис­ пользуется. трансформатор (на схеме не показан). Применение трансформатора вызывает необходимость преобразования сигналов постоянного тока на выходе триггера в сигналы переменного тока, которое осуществляется модуляцией напряжения с выхода триг­ гера последовательностью прямоугольных импульсов, вырабатывае­ мых генератором ГПИ. Промодулированное напряжение поступает во вторичную обмотку трансформатора и затем выпрямляется двухполупериодными выпрямителями Bi—В 4 . Постоянное отрица­ тельное напряжение с выхода выпрямителей управляет работой ключевых схем Кл—Кь каждая из которых является транзисторным переключателем. Ключи Ki—К4 соединены по схеме моста, в одну диагональ которого включено коммутируемое напряжение, а в дру­

96

гую — нагрузка. Если напряжение с выхода выпрямителей равно нулю, то ключевые схемы закрыты. При поступлении отрицатель­ ного потенциала е выходов Bi—В4 соответствующие транзисторы, входящие в состав ключевых схем, входят в режим насыщения и ключевые схемы открываются.

Предположим, что на основном выходе триггера высокий, а на инверсном — низкий потенциалы. В этом случае на выходе М0 Д1 появляются импульсы, а Модг не работает. Поэтому на выходах Bt и В2 имеется отрицательное напряжение и ключи Кь Кз будут открыты. В результате плюс источника питания окажется скоммутированным на выход 2, а минус — на выход 1. Если триггер изме­ нит свое состояние, то работать будет М0 Д2 и отрицательное на­ пряжение появится на выходах выпрямителей В3 и В4. В этом слу­ чае открыты будут ключи К2 и К4 и плюс источника питания ком­ мутируется на выход /, а минус-—на выход 2. Таким образом, на выходе 'реле получаются двухполюсные посылки.

4.8. ТЕЛЕГРАФНЫЕ ТРАНЗИСТОРНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА

В настоящее время телеграфные транзисторные переходные устройства заменяют релейные. Задача переходного устройства ПУ заключается в том, чтобы преобразовать однополюсные теле­ графные сигналы, поступающие от телеграфного аппарата, в двух­ полюсные, направляемые в канал передачи, и наоборот, двухпо­ люсные телеграфные сигналы, поступающие от канала приема, пре­ образовать в однополюсные и направить их к телеграфному ап­ парату.

Рис. 4.21. Упрощенная схема транзисторного телеграфного переходного устройства

На рис. 4.21 показана упрощенная схема транзисторного теле­ графного переходного устройства. На клемму Лщ, переходного устройства поступают двухполюсные сигналы от приемника канала частотного телеграфирования. Эти сигналы управляют работой триггера приема.

При поступлении отрицательного потенциала на клемму Лпр триггер устанавливается в такое состояние, что на базу транзи­ стора Тз поступает отрицательное напряжение и он находится в режиме насыщения. Поэтому через приемник телеграфного аппа­ рата, включенного в данное ПУ, проходит ток от источника — 60 В,

При поступлении сигнала положительной полярности на клемму Лпр триггер переключается, транзистор Т3 запирается и ток в це­ пи приемника телеграфного аппарата прекращается. Таким обра­ зом, двухполюсные сигналы, поступающие -с канала, превращаются на приеме в однополюсные (токовые и бестоковые).

Обратное преобразование сигналов на передаче происходит сле­ дующим образом. При замкнутых контактах передатчика Пер. ток от источника —60 В идет на клемму Лпер по направлению, указан­

клемму Лпер по направлению, указанному пунктирными стрелками. Таким образом, однополюсные сигналы, поступающие с контактов передатчика телеграфного аппарата, преобразуются в двухполюс­ ные сигналы на выходе Лпер переходного устройства.

Диоды Д 1 и Д2, лампочки Л 1 и Л2 защищают транзисторную схему от неправильного включения и перегрузок. Кроме того, так же как и в схеме электронного реле, описанной выше, все внешние цепи имеют гальваническую развязку (с помощью трансформато­ ров, которые на упрощенной схеме не показаны).

На телеграфной сети в настоящее время применяется несколько типов транзисторных переходных устройств. Наибольшее распрост­ ранение получили ПУ типа ИСУ-ТА — индивидуальные согласую­ щие устройства телеграфного аппарата. ПУ такого типа выполнено в виде переносного прибора, который устанавливается рядом с те­ леграфным аппаратом. К нему с помощью обычных аппаратных штепселей подключается телеграфный аппарат. Схема ИСУ-ТА предусматривает несколько режимов работы: с одним телеграфным аппаратом (полудуплекс и дуплекс без печатного контроля пере­ дачи) и дуплекс с двумя телеграфными аппаратами. Для питания ИСУ-ТА используется переменное напряжение 220/127 В, которое преобразуется в блоке питания прибора в необходимое постоянное напряжение.

4.9. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОННО-МЕХАНИЧЕСКОГО СТАРТСТОПНОГО ТЕЛЕГРАФНОГО АППАРАТА

Начиная с пятидесятых годов в Советском Союзе и за рубежом началась разработка электронно-механических телеграфных аппа­ ратов, в которых часть функций выполняют электронные схемы и узлы. Применение электроники позволяет повысить скорость теле­ графирования, уменьшить искажения сигналов при передаче и по­ лучить исправляющую способность, близкую к идеальной. Элек­

98

тронные телеграфные аппараты 'просты в обслуживании, имеют высокую надежность и значительно облегчают труд оператора. Все это дает возможность сделать вывод, что электронным теле­ графным аппаратам принадлежит будущее. Однако на пути пол­ ной замены всех механических узлов в телеграфном аппарате элек­ тронными стоит ряд нерешенных проблем. В настоящее время наи­ большее распространение получили электронно-механические те­ леграфные аппараты, в которых лишь часть механических узлов заменена электронными. Рассмотрим принцип действия такого ап­ парата, подробно описанный в работе {9].

Структурная схема передающей части электронно-механическо­ го телеграфного аппарата показана на рис. 4.22. С выхода механи-

Рие. 4.22. Структурная схема передающей части электронно­ механического телеграфного аппарата

ческого клавиатурного комбинатора поступает кодовая комбина­ ция, соответствующая передаваемому знаку. Наряду с этим при любом знаке в схему поступает пусковой импульс (ПИ), дающий начало работе всего устройства. ПИ управляет работой стартстопного устройства (СТУ), которое при поступлении пускового импуль­ са пропускает импульсы от генератора тактовых импульсов (ГТИ) на схему распределителя. В состав ГТИ входят высокостабильный генератор прямоугольных импульсов и делитель частоты следования импульсов. Распределитель управляет работой всего устройства. Управляющий импульс УИ с выхода распределителя поступает на выходное устройство и переводит его в стартовое состояние, кото­ рым может служить отсутствие тока в линии. Стартовый импульс разрешает запись кодовой комбинации в регистр памяти знака. Запись кодовой комбинации с выхода клавиатурного комбинатора происходит через устройство записи УЗ, в качестве которого ис­ пользуются пять схем И, по числу разрядов в кодовой комбинации. В регистре памяти код знака записан в параллельной форме, а для передачи в линию необходимо последовательное поступление раз­ рядов кода. Это преобразование осуществляется при помощи рас­ пределителя и устройства считывания УС, 'которое содержит пять схем И. С выходов 1—5 распределителя последовательно во вре­ мени поступают импульсы так, что в первый момент времени им­ пульс имеется на выходе 1, в следующий — на выходе 2 и т. д.