книги из ГПНТБ / Ицхоки Я.С. Импульсные и цифровые устройства [учебник]

(ЛЗ) на время Т& = ^„с и схема И. Работа устройства пояс­ няется временными диаграммами (рис. 22). Входной им­ пульс «их = их подается на один вход схемы И непосред­ ственно, а на другой вход — через ЛЗ . Если длительность импульса tn < tUß, то импульсы их и и2 поступают на входы схемы И разновременно. Если же t„ > ^и 0 , то импульсы Ui и «а перекрываются во времени, и на выходе схемы И об­ разуется выходной сигнал ы в ы х . Обычно этот сигнал по­ дается на выходной ждущий генератор импульсов.

§ 23.5. СЕЛЕКЦИЯ КОДИРОВАННОЙ СЕРИИ ИМПУЛЬСОВ

1. Рассмотрим в качестве примера работу селектора, предназначенного для выделения трехимпульсного кода с фиксированными интервалами Т32 и Т21 между импульса-

Рис 23 Рис. 24

ми. Функциональная схема селектора изображена на рис 23. Его работа поясняется временными диаграммами, приведен­

входах схемы. В этом случае, на выходе схемы И образует­ ся сигнал и в ы х . Обычно этот сигнал подается иа формирую­ щее устройство. Если на вход селектора поступает комбина-

660

§ 24.2. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ СТРУКТУРУ УСТРОЙСТВА

1. При разработке нужного устройства обычно известно срав­

параметры устройства. В соответствии с этими данными состав­

рующее появление импульсов заданной длительности Основ­ ная идея описываемого ниже способа состоит в том, что длитель­

662

(рис. 1) функциональная схема устройства должна иметь показан­

пропускающий только укороченный импульс иг < 0, который ин­ вертируется схемой НЕ. Положительный импульс с выхода этой

Ч

При »том, если Ѵя = Ѵр,, то иа выходе вентиля Вй появляется им­ пульс «вых (рис 2), фиксирующий появление на входе всего уст­

страции импульса заданной длительности равна периоду .тактовых импульсов; относительная величина этой ошибки

5. При выборе функционального принципа решения постав­ ленной задачи необходимо учитывать ряд рассматриваемых ниже факторов.

а) Точность работы устройства является важнейшим факто­ ром, определяющим техническую целесообразность выбора прин­ ципа работы устройства и его функциональной схемы.

Пусть, например, в рассмотренной в п. 4 задаче длительность

риодом повторения 7"т < tfilN* = 0,1 мкс (/т > 10 МГц) и соот­ ветственно весьма малой длительности — около (10 4- 20) не. Гораздо проще решается задача построения требуемого селектора на основе применения электромагнитной линии задержки на время Тв = tt = 1 мкс (см. рис. 23.9).

При б о л ь ш о й же длительности селектируемых импульсов (например, U ^ 1000 мкс и более) возникают трудности конструи­ рования линии задержки (ЛЗ), которые возрастают с повышением точности работы селектора. Действительно, в этом случае повы­

жесткие требования к широкополосности ЛЗ. Поэтому в большин­ стве подобных случаев предпочтительнее применять либо селекторы

важное значение как при выборе функциональной схемы устрой­ ства, так и при разработке его принципиальной схемы и элемент­ ной базы. Здесь наиболее важными являются:

664

степени ориентироваться па применение стандартных элементов и узлов (в особенности микроэлементов и узлов, изготавливаемых на основе интегральной технологии).

6. Учет указанного большого числа различных факторов и обстоятельств, влияющих на структуру и конструкцию сложного импульсного устройства, представляет весьма громоздкую и тру­ доемкую задачу. При ее решении в последние годы все в большей мере применяются ЭЦВМ, позволяющие произвести сравнитель­ ный анализ многих вариантов схем и конструкций устройств по показателям точности и надежности работы устройства, его стои­ мости и т. п. Для выяснения значимости этих показателей и окон­ чательного выбора принципа работы и конструкции сложного уст­ ройства, а также для умелой эксплуатации этого устройства инже­ нер должен обладать высокой квалификацией и глубоким понима­ нием принципов действия, особенностей работы в различных ус­ ловиях и технических характеристик разнообразных импульсных устройств

§24.3. МЕЖДУКАСКАДНОЕ СОГЛАСОВАНИЕ

А. СОГЛАСОВАНИЕ КАСКАДОВ ПО УРОВНЮ ПОТЕНЦИАЛОВ

1. Для получения нужных режимов работы взаимодействую­ щих каскадов и уменьшения вредного взаимовлияния между кас­ кадами применяют два основных способа согласования каскадов па действующим в них постоянным потенциалам. Один способ заклю­ чается просто в установке нужных значений напряжений (потен­ циалов) источников питания и смещения, а иногда и в подборе нужной высоты импульсных сигналов. Другой способ заключается в развязке смежных каскадов по нх входным и выходным потен­ циалам.

ке и предназначенной служить вентилем для пропускания в интер­

565

на выходе схемы И появляются не только в нужном интервале вре­ мени t2 — ti, но и вне его. Образование паразитных импульсов обусловлено неравенством Еі < Еч = 0, т. е. несогласованностью верхних уровней сигналов, подаваемых на входы схемы И. Для уст­ ранения этого недостатка надо либо перейти от триггера с авто­ смещением к триггеру с внешним смещением, у которого эмиттеры транзисторов заземлены, либо включить источник отрицательного смещающего напряжения в выходную обмотку трансформатора блокинг-генератора.

с импульсными сигналами, и в частности при передаче сигналов от усилителя к нагрузке.

Рассмотрим, например, ламповый усилитель импульсов (рис. 5, а), работающий в линейном режиме*'. При отсутствии вход­

валентное входное сопротивление нагрузочного каскада) этот кас­ кад подвергается воздействию как переменной, так и постоянной составляющей Ua0 анодного напряжения (рис. 6). Часто действие постоянной составляющей напряжения на нагрузке нежелательно или даже недопустимо. Во-первых, это приводит к излишнему рас-

*> Работа усилительного каскада в нелинейном режиме работы рассматривается в § 8.4, пп. 14—16.

566

ходу энергии (особенно при высокой скважности следования им­ пульсов); во-вторых, из-за нестабильности источников питания уровни 0й0 и ( 7 А П нестабильны, что может привести к изменению

режима работы нагрузочного каскада (например, усилителя) или

даже к нарушению правильной работы каскада (например, к воз­

ке достигается также при подключении нагрузки к усилителю че­ рез посредство импульсного трансформатора (см. рис. 5, в). Ха­

567

конденсатором. Однако сильное выполнение указанного неравен­ ства требует применения чрезмерно большой индуктивности на­ магничивания, что приводит к увеличению габаритов трансформа­ тора и возрастанию его паразитных параметров; последнее обус­ ловливает повышение интенсивности наложенных паразитных ко­ лебаний. Поэтому практически при использовании трансформа­ торного способа подключения нагрузки проявляется некоторое

в случаях, когда одновременно решается задача согласования соп­ ротивлений нагрузки и источника импульсных сигналов или же,

в них потенциалам выполняют элементы, предназначенные для осуществления заданного функционального преобразования сигна­ лов. Такую роль, например, выполняет конденсатор С укорачиваю­

ройства и временные диаграммы процессов в нем (в пренебрежении паразитными параметрами устройства и инерционностью транзи­ стора, который работает в обычных для него двух режимах — на­ сыщения и отсечки). В данном случае в отличие от использования конденсатора в схеме, приведенной на рис. 5, б, его емкость выби­

рается из двух условий:

(Ян+'н) С « и и 3 ( Я к + # н ) С<Ти.

Б.СОГЛАСОВАНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ КАСКАДОВ

5.В импульсных устройствах обычно имеет место однонаправ­ ленная передача сигналов и мощностей. Поэтому при работе двух смежных взаимодействующих каскадов один из каскадов является

нагрузочным, а другой — питающим При учете взаимодействия

668

и мощности, реализуемой в нагрузке) осуществляют согласование сопротивлений питающего и нагрузочного каскадов.

Общая теория согласования сопрот":1 тений источника сигналов и нагрузки рассматривается в теории радпоцепей и сигналов [21 — 24], где в частности формулируются условия передачи в нагрузку наибольшей мощности {Rn = Ra, где Ra — з а д а н н о е выход­ ное сопротивление питающего каскада; известное условие согла­ сования реактивных параметров обычно не является существенным

как при разработке импульсных устройств необходимо учитывать имеющийся ассортимент стандартных элементов и приборов, то нельзя дать однозначную рекомендацию в этом отношении. Часто при заданных (известных) параметрах питающего и нагрузочного каскадов осуществляют нужное согласование их сопротивлений с помощью промежуточного согласующего (развязывающего) кас­ када. В качестве согласующего каскада обычно используется им­ пульсный трансформатор или усилитель — инвертирующий или неи-нвертирующий.

Импульсный трансформатор используется в качестве согласую­ щего устройства в случае, когда не требуется осуществлять транс­ формацию мощности, передаваемой в нагрузку (мощности на входе и выходе трансформатора с точностью до потерь в трансформаторе одинаковы). Напомним, что входное сопротивление трансформа­ тора, приведенное к виткам Wi первичной обмотки, связано с соп­

ротивлением нагрузки, приключенной ко вторичной обмотке (ш2 ), соотношением R B X = Ra/n2, где п=тг1шх.

В случае, когда необходимо осуществить трансформацию мощ­ ности, передаваемой в нагрузку, применяются в основном катодные или эмигтерные повторители (см., например, § 17.2, В). Применение развязывающих катодных или эмиттерных повторителей оказы­ вается иногда обязательным в случаях переменной (динамической) нагрузки каскада (см., например, § 20.1 и 20.2).

7. На рис. 8 изображена схема" включения эмиттерного повто­ рителя в качестве согласующего устройства между питающим кас­ кадом с выходным сопротивлением Rn и нагрузочным каскадом с входным сопротивлением Rü Согласующие свойства эмиттерного

• 569*