Структура и эквивалентная схема уэ

 

С точки зрения электрических свойств любой усилитель можно рассматривать как четырехполюсник, имеющий 2 входных зажима, на которые поступает входной сигнал, и 2 выходных, с которых снимается выходной сигнал.

 

 

Z’н – комплексное сопротивление.

 

 

 

Любой усилитель со стороны входа может быть представлен как R_вх. Любой усилитель со стороны выхода может быть представлен либо в виде управляемого источника напряжения (kU_вх), либо управляемого источника тока k_ii_вх, а также эквивалентного выходного сопротивления.

 

 

Как правило, в усилителях вход и выход связаны общей шиной (заземление корпуса).

Используются усилители, не имеющие гальванические связи между входом и выходом – изолирующие УЭ.

61. Автогенераторы и импульсные устройства.

Импульсные устройства. Автогенераторы Общие понятия

В импульсной технике используются кратковременные, прерывистые электрические колебания. Импульсная техника служит, в частности, базой радиолокации, радиона­вигации, телевидения, многоканальной связи. На основе импульсной техники созда­ны современные ЭВМ. К импульсным устройствам относят функциональные узлы, предназначенные для формирования импульсных сигналов требуемой формы и выполнения над ними раз­личных операций и преобразований (интегрирования, дифференцирования, задерж­ки по времени, изменения формы, длительности, селекции по амплитуде и т. п.). Импульсными сигналами принято называть электрические колебания, существую­щие в пределах конечного отрезка времени. Электронные узлы (устройства) функци­онируют в импульсном режиме, при котором кратковременная работа устройства че­редуется с паузой. Большую группу импульсных устройств составляют генераторы прямоугольных сигналов, для обозначения которых согласно ГОСТ 18682-73 используют буквы ГГ, например, К218ГП серии 218, генераторы линейно изменяющихся сигналов обозна­чаются ГЛ, а генераторы смешанной формы — ГФ. Группа импульсных устройств, работающих с одиночными прямоугольными им­пульсами, выделилась в самостоятельный класс цифровых устройств (см. темы 4 и 5). Отметим преимущества устройств, работающих в импульсном режиме, по сравне­нию с устройствами непрерывного действия: • в импульсном режиме достигается большая мощность в импульсе при малом значении потребляемой средней мощности устройства; • меньшее влияние разброса параметров полупроводниковых элементов и тем­пературы, так как они работают в ключевом режиме (включение — выключе­ние); • большая пропускная способность передачи информации и лучшая помехоус­тойчивость (меньшее искажение информации); • удобство разработки сложных устройств на основе нескольких однотипных эле­ментов, получаемых методами интегральной технологии.

Параметры импульсов и импульсных устройств

В импульсных устройствах используются следующие виды электрических сигналов: • импульсы; • перепады напряжения (тока). Электрический импульс — это отклонение напряжения (тока) от первоначального значения в течение короткого промежутка времени, соизмеряемого с длительностью переходных процессов в импульсном устройстве. При этом предполагается автовозврат в исходное состояние. Перепад напряжения (тока) — это переход на другой уровень. Возврат в исходное состояние происходит только после подачи дополнительного сигнала.  Рассмотрим несколько примеров. Идеальный импульс прямоугольной формы (рис. 3.1) имеет следующие участки: аb — фронт (нарастание) импульса; cd — срез импульса; be — вершина; ad —основание импулься. Параметры импульса: U_m — амплитуда; t_u — длительность импульса; t_Ф = 0 — дли­тельность фронта; t_c = 0 — длительность среза импульса. Идеальный импульс трапецеидальной формы (рис. 3.2) имеет t_Ф ≠ 0 и t_c ≠ 0. Длительность импульса t_u измеряют или на уровне 0,1 U_m от основания, или на уровне 0,5 U_m. Рис.3.1 Рис.3.2 Параметры реального импульса (рис. 3.3) определяют следующим образом: время фронта t_Ф равно времени нарастания импульса от уровня, равного 0,1 U_m,до момента, когда уровень достигнет значения 0,9U_m, а время среза t_c равно времени спада импуль­са от уровня 0,9U_m до уровня 0,1 U_m. На вершине bс импульса наблюдается выброс b₁ и завал ΔU вершины, а на основании — выброс b₂ после выключения устройства. Длительность импульса t_u измеряют между значениями 0,1 U_m его нарастания и спада. Рис. 3.3 На рис. 3.4 представлены перепады импульсов: положительный (рис. 3.4, а) и отри­цательный (рис. 3.4, б), где U_m — разность уровней. Рис.3.4 В периодических последовательностях прямоугольных импульсов (рис. 3.5, а) им­пульсы повторяются через равные промежутки времени, называемые периодом Т, а разность t_n=T—t_u — паузой. Отношение периода Т к длительности импульса t_u(см. рис. 3.5, а), т. е. N=T/t_u, называют скважностью импульсов, а отношение t_u к пери­оду T, т. е. γ=t_u/T — коэффициентом заполнения. Рис.3.5 В меандре (рис. 3.5, б) положительные прямоугольные импульсы чередуются с от­рицательными импульсами.

62. Цифро-аналоговые и аналогово-цифровые преобразователи.

Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи

Раздел: Аналогово-цифровая и цифро-аналоговая схемо-техника

Теоретическое введение:

1. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) служат для преобразования информации из цифровой формы в аналоговый сигнал – суммирование токов и напряжений. ЦАП широко применяется в различных устройствах автоматики для связи цифровых ЭВМ с аналоговыми элементами и системами.

Принцип работы ЦАП состоит в суммировании аналоговых сигналов, пропорциональных весам разрядов входного цифрового кода, с коэффициентами, равными нулю или единице в зависимости от значения соответствующего разряда кода.

ЦАП преобразует цифровой двоичный код Q₄Q₃Q₂Q₁ в аналоговую величину, обычно напряжение U_вых.. Каждый разряд двоичного кода имеет определенный вес i-го разряда вдвое больше, чем вес (i-1)-го. Работу ЦАП можно описать следующей формулой:

U_вых=e*(Q₁ 1+Q₂*2+Q₃*4+Q₄*8+…), (1)

где e - напряжение, соответствующее весу младшего разряда, Q_i - значение i -го разряда двоичного кода (0 или 1).

Например, числу 1001 соответствует

U_вых=у*(1*1+0*2+0*4+1*8)=9*e, а числу 1100

U_вых=e*(0*1+0*2+1*4+1*8)=12*e.

На рисунке 3.3.4.1 приведена схема цифро - аналогового преобразователя.

Рисунок 3.3.4.1 - Схема цифро-аналогового преобразователя

Упрощенная схема реализации ЦАП представлена на рис1. В схеме i – й ключ замкнут при Q_i=1, при Q_i=0 – разомкнут. Регистры подобраны таким образом, что R>>Rн.

Эквивалентное сопротивление обведенного пунктиром двухполюсника Rэк и сопротивление нагрузки Rн образуют делитель напряжения, тогда

Uвых = E Rн / Rэк + Rн » E*Rн / Rэк  (2)

Проводимость двухполюсника 1 / Rэк равна сумме проводимостей ветвей (при Q_i=1 i – ветвь включена, при Q_i=0 – отключена):

1 / Rэк = Q1 / 8R + Q2 / 4R + Q3 / 2R + Q4 / R   (3)

Подставив (3) в (2), получаем выражение, идентичное (1)

Uвых = (8Е Rн / R)*( Q₁*1 + Q₂*2 + Q₃*4 + Q₄*8 )

Очевидно, что е = 8Е Rн / R. Выбором е можно установить требуемый масштаб аналоговой величины.

2. Аналогово-цифровые преобразователи. В информационных и управляющих системах часть (или вся) информация от датчиков бывает представлена в аналоговой форме. Для ее ввода в цифровые ЭВМ и цифровое управляющее устройство широко применяются аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). В большинстве случаев АЦП выполняют преобразование входного напряжения или тока в двоичный цифровой код.

Существуют различные типы АЦП. Мы остановимся лишь на тех типах, которые получили в настоящее время наибольшее распространение.

Рисунок 3.3.4.2 - Схема АЦП последовательного приближения

63. Микропроцессоры.

Микропроце́ссор — процессор (устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде), реализованный в виде одной микросхемы^[1] или комплекта из нескольких специализированных микросхем^[2] (в отличие от реализации процессора в виде электрической схемы на элементной базе общего назначения или в виде программной модели). Первые микропроцессоры появились в 1970-х годах и применялись в электронных калькуляторах, в них использовалась двоично-десятичная арифметика 4-битных слов. Вскоре их стали встраивать и в другие устройства, например терминалы, принтеры и различную автоматику. Доступные 8-битные микропроцессоры с 16-битной адресацией позволили в середине 1970-х годов создать первые бытовыемикрокомпьютеры.

Дополнительные сведения: История вычислительной техники

Долгое время центральные процессоры создавались из отдельных микросхем малой и средней интеграции, содержащих от нескольких единиц до нескольких сотен транзисторов. Разместив целый процессор на одном чипе сверxбольшой интеграции, удалось значительно снизить его стоимость. Несмотря на скромное начало, непрерывное увеличение сложности микропроцессоров привело к почти полному устареванию других форм компьютеров. В настоящее время один или несколько микропроцессоров используются в качестве вычислительного элемента во всём, от мельчайших встраиваемых систем и мобильных устройств до огромных мейнфреймов исуперкомпьютеров.

В космических программах полётов к Луне «Аполлон» в 1960-х и 1970-х годов, все бортовые вычисления для первичного наведения, навигации и управления были предоставлены небольшими специализированными процессорами бортового компьютера Аполлон^[3].

С начала 1970-х годов широко известно, что рост мощности микропроцессоров следует закону Мура, который утверждает, что число транзисторов на интегральной микросхеме удваивается каждые 18 месяцев. В конце 1990-х главным препятствием для разработки новых микропроцессоров стало тепловыделение (TDP).^[4]

Некоторые авторы относят к микропроцессорам только устройства, реализованные строго на одной микросхеме. Такое определение расходится как с академическими источниками^[5], так и с коммерческой практикой (например, варианты микропроцессоров Intel и AMD в корпусах типа SECC и подобных, такие как Pentium II, были реализованы на нескольких микросхемах).

В настоящее время, в связи с очень незначительным распространением процессоров, не являющихся микропроцессорами, в бытовой лексике термины «микропроцессор» и «процессор» практически равнозначны.

64. Электробезопасность, термины и определения. Воздействие на людей электрического тока.

Электрическая безопасность, Электробезопасность, ЭБ — система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих вредное и опасное воздействие на работающих от электрического тока и электрической дуги.

Электрическая безопасность включает в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия.

Правила электробезопасности регламентируются правовыми и техническими документами, нормативно-технической базой. Знание основ электробезопасности обязательно для персонала, обслуживающего электроустановки и электрооборудование.