книги из ГПНТБ / Шляпоберский В.И. Элементы дискретных систем связи

Рассматривая выражения внутри скобок как одно Переменное, получим

В ряде случаев может оказаться, что переключательная функ­

F4 — ab (1 + c) -f be (1 + a) — ab + be.

Как видно, получили новое выражение, в котором отсутствует член ас. Следовательно, этот член в (5.22) был лишний.'

Аналогично можно доказать справедливость следующих выра­ жений:

Лишние члены могут быть найдены также методом испытаний. Переменным, входящим в испытуемый член, задаются такие зна­ чения, при которых он обращается в единицу. Если при этом хотя бы один из остальных членов тоже обращается в единицу, то ис­ пытуемый член лишний.

В некоторых случаях упрощение выражения переключательной функции может быть достигнуто приведением ее к виду ИЛИ — И.

= (д -j- b -j- с) [(а + с) (р ~Ь с) + с\ (a -f- Ъ-f- с) [(а + Ь) (а + с) -f- а].

90

Нетрудно показать, что выражения в квадратных скобках явля­ ются всегда истинными и, следовательно, равны единице. Тогда

F ч (и b -f- с ) ((I -f- b с).

В заключение рассмотрим один из способов составления Пере­ ключательных функций.

Пусть необходимо создать преобразующее устройство, имеющее два входа и четыре выхода (рис. 67,а).

6

Рис. 67. Преобразующее устройство с двумя вхо­ дами и четырьмя выходами (о) и его блок-схема (б)

Условие работы устройства, т. е. зависимость между выход' ными и входными величинами записывается в таблицу.

91

ГЛАВА 6

РЕГИСТРЫ И СЧЕТЧИКИ ИМПУЛЬСОВ

§ 18. ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ РЕГИСТРОВ

Регистром называется устройство, состоящее из последовательно соединенных двоичных переключающих элементов, посредством ко­ торого поступающая на его вход . информация задерживается на время, обусловленное числом элементов и частотой управляющих импульсов.

Учитывая дискретный характер управления, подобные устройства часто называют сдвигающими регистрами или регистрами сдвига.

Рис. 68. Блок-схема однотактного регистра

Сдвигающие регистры широко используются в аппаратуре ди­ скретной связи. Посредством сдвигающих регистров осуществляются такие весьма важные операции, как накопление и распределение им­ пульсов, смещение информации во'времени (задержка) и др..

Принцип построения регистров можно пояснить, пользуясь блоксхемой (рис. 68).

При отсутствии на входе информации все двоичные элементы регистра (/, //, ..., п) под действием непрерывно поступающих сдвигающих импульсов находятся в состоянии «О». Каждый посту­ пающий на вход регистра импульс, соответствующий информацион­ ному импульсу одного знака, переводит элемент / в состояние «1». Это состояние сохраняется до действия очередного сдвигающего импульса, который переводит элемент I в состояние «О». В резуль­ тате этого на его выходе появляется импульс, который, пройдя цепь задержки 3, переводит элемент II в состояние «1». Действие сле-

93

дующего сдвигающего импульса вызовет срабатывание элемента III и возвращение элемента II в состояние «О» и т. д.

Таким образом, записанный на вход регистра сигнал с каждым сдвигающим импульсом будет перемещаться от элемента к элементу и спустя п импульсов появится на выходе регистра. Время за­ паздывания сигнала составит

Рис. 69. Диаграмма работы регистра

На рис. 69 приведены графики, поясняющие принцип работы ре­ гистра при п = 4.

Как видно из рис. 68, каждый последующий двоичный элемент регистра связан с предыдущим через цепь задержки 3, смещаю­ щую импульсы записи относительно сдвигающих импульсов на время t0, что исключает их совпадение.

Такое смещение импульсов принципиально необходимо. Если же импульс записи совпадает с сдвигающим импульсом, то реги­ страция информации не произойдет, так как считывающий импульс по отношению к записывающему является запрещающим.

Если импульсы записи задерживаются при помощи реактивных . элементов, то для работы регистра достаточно иметь один генератор сдвигающих импульсов. Такие регистры называются однотактными,

или одноходовыми.

Применение для задержки импульсов обычных двоичных элемен­ тов приводит к увеличению вдвое общего числа элементов регистра

9 4

й К необходимости иметь два генератора, сдвигающие импульсы ко­ торых смещены на полпериода. Такие регистры называются двух­ тактными, или двухходовыми (рис. 70). Работа двухтактных регист­ ров аналогична работе однотактных (рис. 69), только время за­

держки ta всегда равно

Одним из преимуществ двухтактных регистров является воз­ можность снятия информации в любой из двух фаз работы сдви­ гающих генераторов. В тех случаях, когда для построения некото-

Сдвигающие

импульсы

Рис. 70. Блок-схема двухтактного регистра

рых специальных устройств необходимо снимать информацию в три различных момента времени, применяют трехтактные регистры.

Из рассмотренного следует, что сдвигающие регистры могут быть построены с использованием любых двоичных переключающих элементов. Наибольшее распрбстранение получили однотактные и двухтактные регистры на сердечниках с прямоугольной петлей ги­ стерезиса.

§ 19. РЕГИСТРЫ НА МАГНИТНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ С ППГ

‘Однотактные регистры

На рис. 71 представлена схема однотактного сдвигающего ре­ гистра, в котором в качестве цепи задержки используется кон­ тур R C .

Информация вдоль регистра продвигается следующим образом. Пусть сердечник / под действием входного сигнала перемагничен в состояние «1». Тогда при перемагничивании его сдвигающим им­ пульсом в состояние «0» конденсатор С, подключенный к выходу через диод, будет заряжаться импульсом, появляющимся при этом на его выходной обмотке.

95

Так как сопротивление диода в направлений запирания больше сопротивления R, то по окончании действия сдвигающего импульса конденсатор С, заряженный до определенного потенциала, будет разряжаться через входную обмотку сердечника //, перемагничивая его в состояние «1». Следующий сдвигающий импульс как бы переместит единицу с сердечника II на сердечник III и т. д.

Рис. 72. Схемы однотактных регистров с ключом в цепи связи:

а —с непосредственной подачей сдвигающих импульсов; /5 — с подачей сдвигающих импульсов от блокинг-генератора

Недостатком однотактных регистров с контуром RC в цепи связи является то, что при разряде конденсаторов значительная часть энергии бесполезно расходуется на сопротивлении R. Это приводит к необходимости применения мощных генераторов сдви­ гающих импульсов.

Кроме того, подобные схемы очень критичны к длительности сдвигающих импульсов.

Указанные недостатки могут быть устранены, если в цепи связи однотактных регистров использовать ключевой триод (рис. 72).

В схеме рис. 72, а на базу ключевого триода КТ подаются сдви­ гающие импульсы, которые его запирают на все время перемаг-

96

ничивания сердечников. Благодаря этому конденсаторы заряжа­ ются до наибольшего напряжения. По окончании 'действия сдви­ гающего импульса ключевой триод открывается и, так как его со­ противление равно нулю, энергия конденсаторов полностью ис­ пользуется для перемагничивания сердечников.

Если в качестве источника сдвигающих импульсов используется блокинг-генератор, ключевой триод включается, как показано на рнс. 72, б.

Из схемы видно, что в спокойном положении ключевой триод закрыт и открывается под действием короткого импульса, индук­ тируемого на выходной обмотке трансформатора блокинг-генера- тора при спадении коллекторного (анодного) тока. Таким образом, ключевой триод, открываясь после того, как процесс перемагничи­ вания сердечников закончился и конденсаторы заряжены, обеспе­ чивает наилучшие условия перемагничивания сердечников.

Двухтактные регистры

Двухтактные регистры, несмотря на удвоенное число элементов по сравнению с однотактными и наличие двух генераторов сдвигаю­ щих импульсов находят весьма широкое распространение, так как обеспечивают большее быстродействие и менее критичны к изме­ нению условий работы.

На рис. 73 представлена простейшая схема двухтактного ре­ гистра с диодной связью. Поступающая на вход регистра инфор­ мация будет перемещаться от элемента к элементу при каждом перемагничивании сердечников под действием сдвигающих им­ пульсов.

Устойчивая работа такого регистра будет обеспечена только в том случае, если приняты меры к подавлению тока обратной ин­ формации.

Предположим, „что сдвига(ощим импульсом / сдi с сердечника III считывается единица (рис. 73). Тогда на обмотках W2 и Wt будет индуктироваться э. д. с., причем начала обмоток имеют более вы­ сокий потенциал. Эти э. д. с. обусловят протекание токов в цепях связи III сердечника. В цепи связи с IV сердечником будет проте­ кать ток записи, являющийся полезным переносчиком информации. В цепи связи со II сердечником появится ток обратной информации

В данной схеме ключевые триоды открываются только при по­ ступлении соответствующего сдвигающего импульса, замыкая цепь связи. Так как в это время второй триод закрыт, цепь тока обрат­ ной информации оказывается разомкнутой.

Влияние прямоугольное™ петли гистерезиса на работу регистров

При практическом осуществлении однотактных и двухтактных регистров необходимо принять меры к обеспечению определенного соотношения сигнал/помеха на выходе элемента. Если величина помехи будет превышать допустимую, то устойчивая работа ре­ гистра может быть нарушена.

Выше указывалось, что величина помехи (рис. 32) определяется разностью Вт— ВТ.

Из принципа работы регистров следует, что при каждом воз­ действии считывающего импульса на сердечник, находящийся в со­ стоянии «О», на его выходной обмотке будут появляться два им­ пульса помех. Один из этих импульсов, воздействуя на последую­ щий сердечник, вызовет изменение его индукции от —Вг до неко­ торого значения (точка а), зависящего от величины помехи. По окончании действия помехи остаточная индукция в сердечнике установится выше —Вт (точка Ь, рис. 76, а).

При воздействии очередного сдвигающего импульса на этот сер­ дечник з его обмотках будет наводиться э. д. с. помехи, превы­ шающая помеху с предыдущего сердечника. Эта помеха, переда­ ваясь на следующий сердечник, еще больше изменит его магнитное состояние (от точки —В, до точки с, рис. 76,а). По окончании дей­ ствия помехи остаточная индукция в сердечнике окажется еще выше, чем в первом случае (точка d, рис. 76,а).