Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Белицкий В.И. Коммутаторы каналов радиотелеметрических систем учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
4.98 Mб
Скачать

51

ную чувствительность к разбросу параметров схемы и сложность в наладке. Инженерный расчет триггера с непосредственной связью между эмиттерными цепями изложен в работах [5, 19].

Более простая схема несимметричного триггера представлена на рис.2 .3 . 3 этой схеме непосредственная связь объединяет кол­ лектор одного транзистора с базой другого. Запуск триггера про­ изводится поочередной подачей запускающих импульсов на эмиттер

и базу первого транзистора через диоды

и Д«р. Диоды Дд

и Д^

не являются необходимыми элементами схемы.

Их назначение

со­

52

стоит в фиксации потенциалов коллектора и эмиттера первого тран­ зистора.

Второй вариант несимметричного триггера с непосредственной связью между коллектором одного транзистора и базой другого при­ веден на рис.2 .4 . Отличие его от предыдущей схемы состоит в том, что в триггере на рис.2.4 отсутствует источник U,pUKC, сопротив­ ление Pj-r и диод Дд и введены сопротивления J?3 и , Запуск схемы осуществляется в одну точку через Д| и Дд разнополярными импульсами.

Преимуществами схем, представленных на рис.2.3 и 2 .4 ,

яв­

ляются

устойчивость к колебаниям температуры и параметров окру­

жающей среды,

простота схемного выполнения и. наладки. Однако по

сравнению со

схемой с непосредственной связью между эмиттерами

(см .рис.2 .2)

триггер!, приведенные на рис.2.3 и 2 .4 , имеют бо­

лее низкий коэффициент использования источников питания.

Кроме

того,

для их запуска требуется большая мощность запускающих им­

пульсов.

В настоящем параграфе будет изложена методика инженерного расчета триггера, представленного на рис.2.4. Анализ этого триг­ гера [22] приводит к следующим основным расчетным соотношениям.

Условия существования двух состояний равновесия записывают­

ся в виде неравенств:

 

 

 

 

_§_3_

Ек Р3

(2.33)

1,

в,

№ , + №

 

53

 

 

 

 

 

(2.34)

 

$4^ Яг+^з *

 

 

(2.35)

 

 

 

 

Амплитуда выходного импульса Щь№связана с источником пита­

ния через

коэффициент использования источника

Кист, который оп­

ределяется соотношением сопротивлений Rz

и

#3

:

 

 

 

 

 

(2.36)

Как следует из формулы (2 .3 6 ),

для увеличения амплитуды

необходимо повышать значение сопротивления

R3 .

Однако увели­

чение R3 приводит к снижению стабильности

и надежности тригге­

ра. Поэтому допустимые значения коэффициента использования .

лежат в пределах 0,7 - 0,85.

 

 

 

 

При включении в схему фиксирующего диода Д3 и напряжения

фиксации

(см .рис.2.3) вместо

напряжения

Ек в расчетные

формулы необходимо подставлять

Коэффициент исполь­

зования при этом снижается и становится равным

 

 

 

 

 

 

(2.37)

Длительность процессов переключения в несимметричном триг­ гере ориентировочно оценивается по частотным свойствам исполь­ зуемых транзисторюв. Экспериментальные исследования различных схем несимметричных триггеров показывают, что длительность процессов переключения в них примерно на 20 - 50% корюче дли­ тельности процессов переключения в симметричных триггерах, рассмотренных в главе I . Поэтому можно считать, что максималь­ ная частота переключения несимметричных триггеров, выполнен­ ных на транзисторах с граничной частотой Ты =£ 10мгц, опреде­ ляется формулой

(2.38)

Для осуществления переключения триггера на эмиттер первого транзистора необходимо подавать поочередно положительный отпи­ рающий и отрицательный запирающий импульсы со следующими харак­ теристиками:

54

 

 

 

Е к К3

E3

 

(2.39)

I,отп *

+

 

 

 

 

 

_ Ек $2____ Е3 Р5 .

(2.40)

D

D

D

*

Rz+Q3

$1

 

 

 

 

 

 

(2.41)

 

 

 

 

(2.42)

где /г„ - входное сопротивление

транзистора с общей базой.

На базе приведенных соотношений может быть построена мето­

дика инженерного расчета несимметричного триггера.

Один из воз­

можных вариантов расчета приводится ниже.

 

 

Исходными данными для расчета

триггерной ячейки распредели­

теля импульсов является максимальная частота переключений Fmnp,

амплитуда выходных импульсов

Щ и максимальная рабочая темпе-

рз-чгра t°max.

 

 

В данном случае влияние

температурных токов

на режим рабо­

та триггера при расчете не учитывается, так как

токи 1к0 прак­

тически на состояния равновесия схемы влияния не оказывают. Не­ которое изменение режима работа триггера наступает только лишь при Ь°з» Ю0°С, когда выходная проводимость транзистора h22ста­ новится соизмеримой с величиной у и членами, содержащими h.^ , при выводе формул пренебрегать нельзя.

Расчет триггера целесообразно начинать с выбора коэффи­ циента использования Кисп и источников питания Ек и Еэ . Ре­ комендуемая величина К^сп лежит в пределах 0,7 * 0,85, а напря­ жение источника коллекторного напряжения Ек определяется необ­ ходимым выходным напряжением Ugblx:

(2.43)

Выбор смещения Ед осуществляется из соображений общего миндаального числа источников питания в аппаратуре. Электронные блоки радиотелеметрической системы обычно содержат разнополяр­ ные транзисторы ( р -п и а - р - п ) , для питания которых не­ обходимы и положительные, и отрицательные напряжения. Поэтому для создания смещения на эмиттере целесообразно использовать один из имеющихся источников отрицательного напряжения. Напри­ мер, можно для питания триггера использовать симметричные ис­ точники смещения Ек = £ 9.

55

После выбора смещений по величине

Е к и заданной предельной

частоте переключешэ ния триггера F3an выбирается;

тип транзистора с

параметрами:

 

Fзап, . пр

 

 

 

L

 

(2.44)

 

0,5F 0,6 ’

 

 

 

 

 

 

и ,

S

£

 

(2.45)

Величины сопротивлений Рг

и

Ия рассчитываются по формулам

 

R <

 

^

 

(2.46)

 

2

1 -к„

 

 

 

 

/ _ I/

Л2

(2.47)

 

 

 

 

 

'

Л ист

 

 

Здесь

- сопротивление

коллекторной нагрузки второго

транзистора.

В зависимости от варианта

каскада

временной селек­

ции это гложет быть либо омическое сопротивление входа каскада селекции или включаемое в триггер сопротивление величиной от

нескольких сот ом до нескольких килоом. Значения

Pk обычно

 

ограничиваются неравенством

 

<

-jP>1

[23]

, где

Ск-

па­

разитная емкость коллекторного перехода.

 

 

 

 

Для расчета сопротивлений

Р,

и Р5 необходимо

задаться

па­

раметрами запускающего

импульса 1отп и I Ма

. Если токи

запуска

много меньше величины 1<г

,

то

 

р

 

(2.48)

 

 

 

 

 

Р - ;

 

 

 

R^

r1,ПП+ -

 

 

 

 

£s =

 

£ .* *

 

 

(2.49)

(*г+*з)(?«тл+ 'If)

 

 

 

Обычно токи запуска

 

 

 

При

 

составляют единицы миллиампер.

 

/ 3art= / om)l сопротивление

 

Р5 можно найти по формуле:

 

 

 

л

_

 

 

*г*з_____

 

(2.50)

 

 

5

(Иг + Р3)(2Иг - р у

 

 

 

 

 

 

По найденному значению сопротивления

Р5 рассчитывается

 

величина ускоряющей емкости

С, :

 

 

 

 

 

 

 

с

_

0,6-0,8

 

 

(2.51)

 

 

 

 

4 * 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На этом расчет несимметричного триггера заканчивается. Па найденным параметрам триггера можно проверить существование

 

 

56

 

двух состояний равновесия схемы:

 

 

°^7 ^2

р5 + 7 <Уг ,

(2.52)

 

^2 + ^з

 

 

где су,

и асг - коэффициенты усиления транзисторов

по току в

схемах с

общей базой.

 

 

§ 2 .6 . ПРИМЕР РАСЧЕТА

Пусть заданы следующие характеристики распределителя: мак­ симальная скорость отбора данных Fsan пр = 400 кгц, амплитуда се­ лектирующего имцульса USbm = 7,5 в и предельная рабочая темпе­ ратура t°max = 70°С.

Задавшись величиной коэффициента использования источника питания Касп = 0,75, по амплитуде Щыхлегко рассчитать напря­ жение питания Ек :

Щых_ 7,5 10Ь

=

0,75

По найденному Ек и заданному значению F3an np выбирается транзистор типа П15, удовлетворяющий неравенства (2.44) и (2 .4 5 ):

 

 

' L

-

 

Fsan.np

(7,3МГц;

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

и , ы - т > £ . - т .

 

Рассчитывается максимально допустимое значение сопротивле­

ния

:

 

 

 

 

 

 

4

 

Ск Ъ

 

----- Ч г ------й-2коп.

 

 

 

30-10 Цв-юв

 

Достаточно взять

£ 4 = I

 

ком.

 

 

Сопротивления #

и

R,

определяются по формулам (2.46) и

(2 .47):

 

 

 

 

 

 

 

И,

к.

Р = Д ^ _ . 4 = 72ком.

 

 

 

 

3

1- К , cm г

1 - 0 J 5

57

Задавшись амплитудами тока запуска триггера 1отп=1ш - 1ма, в соответствии с формулами (2.48) и (2.50) нетрудно найти значение сопротивлений R, и #5 :

 

7 _

иЭ

 

10

-

2,9ком .

 

1

I +

р

u

f

 

 

 

 

 

 

1запт

 

 

 

Здесь ЕК’=ЕЭ = 10Ь.

кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Величина

 

 

 

 

 

 

 

 

■р -

 

 

 

2М -12

?

 

5

(Я2+Я3) ( Щ - ^ W n W W ’

Величина ускоряющей емкости

С,

определится по формуле

(2 .5 1 )

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с -

 

 

г

г

т

*-

В заключение расчета проверяется выполнение неравенства

(2 .5 2 )

:

 

 

 

 

 

 

 

 

Rz + R3 =

ц г ~

 

"

X

+ ]-0 ’95= W -

Г л а в а Ш

МНОГОФАЗНЫЕ МУЛЬТИВИБРАТОРЫ

Из известных схем кольцевых распределителей импульсов много­ фазный мультивибратор (рис.3.1) является наименее сложным и наи­ более надежным распределителем, поскольку в нем на каждый выход приходится лишь по одному транзистору и по три пассивных элемен­ та. Очевидными достоинствами многофазного мультивибратора (МФМВ) являются также его высокая экономичность и простота схемного вы­ полнения.

Указанные преимущества МФМВ уже в настоящее время сделали его одним из самых распространенных распределителей импульсов. Использование многофазных мультивибраторов позволяет совершенст-

58

вовать и такие схемы бортовой аппаратуры, как кодирующие и декодирующие устройства, делители частоты, преобразователи не­ прерывных величия в дискретные, цепи задержки и т .д .

Многофазные мультивибраторы относятся к распределителям импульсов с автоколебательным режимом работы. Однако они могут работать и в стартстопном режиме, а также хорошо синхронизи­ руются внешним напряжением.

Несмотря на очевидные преимущества, многофазный мультивиб­ ратор является малоизученным устройством. Поэтому прежде чем излагать методику его инженерного расчета, целесообразно оста­ новиться на принципе работы МФМЗ как распределителя импульсов и его основных характеристиках.

§ 3 .1 . ПРШШ РАБОТЫ МНОГОФАЗНОЮ МУЛЬТИВИБРАТОРА

Осциллограммы напряжений в некоторых точках многофазного мультивибратора представлены на рис.3 .2 . 3 установившемся авто­ колебательном режиме все транзисторы, кроме одного, например

Tlt заперты отрицательным напряжением Us , возникающим на их эмиттерах за счет протекания тока открытого транзистора Т7 по общеэМиттерному сопротивлению R3 . На базе транзистора Т7 за счет переходного процесса в предыдущем каскаде действует на­ пряжение

Рис.3.2

60

(S .I)

ил (Ь) = UKT(l+&)e~%

где

(3.2)

постоянная времени разряда конденсатора С , а

Кш =

( 3 . 3 )

^к+^ Щ х

я. Р £<f

 

'*

представляет собой коэффициент, учитывающий влияние входного сопротивления открытого транзистора RSxtaр Рэ на величину RK+

Транзистор Т1 работает в усилительном режиме. Поэтому на­ пряжение на его коллекторе ц.,(£)изменяется по закону, близкому к экспоненциальному. На его форму заметно влияет реактивный ха­ рактер нагрузки (нагрузкой является цепочка C-Rf ). Одновремен­ но с падением напряжений на коллекторе изменяется и напряжение

на общеэмиттерном сопротивлении R3 . Через цепочку

CR# напряже­

ние с

коллектора 7", подается

на базу

следующего транзистора Тг .

 

т £ .

 

 

Открытый транзистор

Т, можно

 

И

 

рассматривать как генератор напря­

 

 

 

жения с внутренним сопротивлением

 

V v — .С

 

 

 

 

 

сопротивле-

 

ние эмиттер-коллектор открытого тран­

 

H h

зистора)

и выходным напряжением ви­

 

да ик1(Ь) . Тогда эквивалентная схе­

 

 

 

 

 

 

ма перезаряда

емкости С

имеет вид,

- К

©

 

представленный на рис.3.3 .

 

 

Дейстзие напряжения ик1(Ь) на за­

 

 

 

 

 

 

 

ряженный д о -Е Д в

момент отпирания

 

R;

 

транзистора Г,

£ =

0) конденсатор

 

 

С эквивалентно воздействию двух

 

 

 

 

 

 

напряжений: постоянного положитель­

 

 

 

ного напряжения + UK(Q) и отрица­

 

РИС.3.3 Г7ГГТ77

тельного напряжения, вид которого

представлен на рис.3.4а. Величина

UK(0)

близка к

'посколь­

ку при £ .= 0 рабочая точка открытого

транзистора

находится

вблизи области

насыщения,

где

RK+ R3

- - г

.-Поэтому действие

положительного

напряжения

 

К

•»

 

кэотк

 

UK (0)

направлено

к сняты

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ