Порядок выполнения работы

1. подать питание от сети (220 В).

2. Нажатием соответствующих клавиш получить коды: f1f2, f2f1, и т.д.

3. Нажать кнопку “ПУСК”. Звуковой индикатор выдаст данный код.

4. Подключив осциллограф к клеммам “осциллограф”, снять осциллограммы соответствующих кодов.

Контрольные вопросы

1. Что такое кодирование и в каких целях оно используется?

2. Какие бывают коды?

3. Принцип действия матричного шифратора параллельного двоичного кода и шифратора последовательного двухчастотного кода (Рис.3).

4. Перечислить все виды шифраторов.

Л и т е р а т у р а

1. Смирнов А. В. Изучение способов образования схем кодовой селекции: Методические указания к лабораторной работе. Л. : Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта,1974.

Лабораторная работа № 4

ИЗУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ ИМПУЛЬСОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1. Изучение принципа построения распределителей импульсов.

2. Изучение принципа построения и работы дешифратора на микросхемах К155ИЕ5, К155ИД3.

3. Изучение принципа построения и работы счетчика и триггера на микросхемах типа К155ИЕ5, К155ТМ2.

4. Исследование работы распределителя импульсов на микросхемах.

Теоретическая часть

Распределителем называется устройство, распределяющее как по времени, так и по отдельным электрическим цепям поданную на его вход серию импульсов.

Принцип действия распределителя представлен на рис.1.

а)

б)

в)

Рис.1

а – входящие импульсы распределителя;

б – общий вид распределителя;

в – временные (выходные) импульсы распределителя;

В данном случае распределитель распределяет поданную на его вход серию импульсов по четырем цепям, хотя число цепей может быть любым. В каждой цепи образуется своя серия импульсов (рис.1в) с частотой, в 4 раза меньшей частоты импульса на входе. Распределение импульсов по цепям происходит за время одного цикла Т. Время цикла Тц распределяется на интервалы t1 – t4 между цепями ( Тц = t1 + t2 + t3 + t4 ), причем t1 = t2 = t3 = t4. Длительность цикла определяется частотой следования импульсов и числом цепей Т = nt, где n – число цепей, t – время, отведенное для одной цепи.

В телемеханике, в настоящее время, применяются главным образом бесконтактные распределители, которые являются быстродействующими и практически не изнашиваются. Распределители могут работать непрерывно в течение длительного времени, поэтому они называются непрерывно действующими. Это значит, что после распределения импульсов в каждую цепь, следует такое же распределение в течение второго цикла, затем третьего и т.д. характерной его особенностью является распределение в данный момент времени лишь одного импульса. Это значит, что в интервале времени t1, или t2 и т.д. импульс будет появляться на входе только одной цепи.

Распределитель может также формировать и усиливать импульсы. Например, подавая на вход распределителя ( рис.6) синусоидальные импульсы, мы можем на выходе получить импульсы прямоугольной формы большей амплитуды и другой длительности. Таким образом, в общем случае распределитель может одновременно выполнять функции распределения, формирования, усиления и деления частоты импульсов.

В телемеханике распределители предназначены для разделения сигналов во времени нашли следующие бесконтактные распределители:

- магнитные ( на ленточных и ферритовых МЭППГ);

- однотактные и двухтактные (рис.2);

- транзисторные однотактные (рис.3)

- феррито-транзисторные однотактные и двухтактные.

Магнитные распределители. Они могут быть однотактными и двухтактными. На рис.2 представлен двухтактный распределитель, выполненный на четырех ФЭППГ.

а)

б)

Рис.2

а – принципиальная схема двухтактного магнитного распределителя;

б – состояния намагниченности элементов двухтактного магнитного распределителя при перемагничивании:

Перед началом работы состояние намагниченности сердечников должно быть таким, как это представлено на рис.2б. Намагниченность первого сердечника – обратная относительно всех остальных (запись единицы на М1). Первый приходящий импульс перемагнитит элемент М1 в состояние “0”. Вследствие большого изменения индукции на всех обмотках элемента М1 наводится большая импульсная э.д.с. и на резисторе R1 выделится импульс.

По цепи от начала w1 к концу w2 и через резистор Rсв потечет ток, который перемагнитит элемент М2 – возникает отрицательный импульс.

Второй импульс, поступающий на w3 четных элементов, перемагнитит в состояние “0” элемента М2, который в свою очередь по цепи связи перемагнитит М3 в состояние “1”. На нагрузке выделится положительный импульс. Третий импульс, поступающий вновь на обмотки движения w_д нечетных элементов, перемагнитит в состояние “0” элемент М3, которых подготовит М4. Четвертый импульс перемагнитит в состояние “0” элемент М4.

Если распределитель замкнуть в кольце (рис.3), то элемент М4 подготовит первый элемент М1, после чего начинает второй цикл работы распределителя.

Принципиальное отличие однотактного распределителя от двухтактного заключается в том, что питание (движение) однотактного распределителя осуществляется от одной серии импульсов, а не от двух.

Рис.3. а - Принципиальная схема мультивибраторного распределителя;

б – Выходные импульсы

Транзисторные распределители. Мультивибраторный распределитель. В основу этого распределителя положен ждущий мультивибратор. Каждый элемент распределителя состоит из одного транзистора, конденсатора и нескольких сопротивлений (рис.3)

После замыкания ключа К начинается зарядка конденсаторов С1-С3 и на базах всех транзисторов начинает возрастать отрицательное напряжение. Вследствие неидентичности транзисторов какой-то из них откроется раньше и проходящий через него ток создает отрицательное напряжение на резисторе Rк. Это напряжение будет запирать остальные транзисторы ( Т2 и Т3 ). Одновременно конденсатор С2 начинает разряжаться через резисторы Rб₃ , Rэ и транзистор Т2 (цепь разрядки на рис.3 показана пунктиром).

Когда заряд С1 будет близиться к концу, ток через переход эммитер-база транзистора Т2, уменьшится настолько, что транзистор Т2 закроется. Разряд конденсатора С2 также прекратится, и начинается его заряд по цепи ( + Е, Rэ, Т3, С2, Rк, -Е), отчего откроется Т3. В это время С3 будет разряжаться через открытый транзистор Т3 и т.д. Существуют триггерные и счетно-матричные распределители, состоящие из триггеров и матричного дешифратора.

Магнитно-транзисторные распределители. Эти распределители являются как бы обобщенными из вышеизложенных типов распределителей. Они могут быть как однотактными так и двухтактными.

Матричный распределитель. Все вышеприведенные распределители, за исключением счетно-матричного, строились так, что один элемент распределителя обеспечивал одну временную позицию. Для получения большого числа временных позиций такой способ является не экономичным, и распределитель необходимо строить так, чтобы один его элемент участвовал несколько раз (в течение одного цикла ) в создании ряда временных позиций.

Одним из вариантов такого распределителя является устройство , состоящее из двух распределителей Р1 и Р2 (рис.4), выходы которых поступают на схемы И. Оба распределителя замкнуты в кольцо и переключаются от одного ГТИ. Число ячеек в одном из распределителей должно быть больше, чем в другом.

Рис.4. Матричный распределитель

Распределитель на интегральных микросхемах. В настоящее время во всех областях техники широко используются интегральные микросхемы. Применение интегральных микросхем позволяет уменьшить габариты потребляемой мощности и повысить надежность устройства (системы).

На рис.5 показана функциональная схема одного из вариантов распределителя импульсов, предназначенного для изучения и исследования принципа его работы.

Рис.5. Функциональная схема распределителя на ИМС.

Здесь: ГТИ – генератор тактовых импульсов;

К – ключ;

СУДК – схему управления дребезга контакта;

S3 – переключатель;

С4 – счетчик;

Дш – дешифратор;

БПУ – блок переключения и удержания единицы;

БЦИ – блок цифровой индикации;

Схема самого распределителя, выполненного на интегральной микросхеме, состоит из:

1. Четырехразрядного двоичного счетчика (С4).

2. Четырехразрядного двоично-десятичного дешифратора ( Дш).

3. Блок пульта удержания и переключения единицы (БПУ).

Принципиальная схема распределителя, построенная по функциональной схеме рис.5, приведена на рис.6.

ГТИ собран на микросхеме К155ЛА3 (Д11, Д12 ) по схеме мультивибратора, частота которого изменяется переключателем, который переключает в схеме в одном случае R4, в другом - R5 по цепи обратной связи.

Четырехразрядный двоичный счетчик Cr собран на микросхеме К155ИЕ5 (Д3). Д1 служит для установки счетчика Д3 в состояние “0” при включении питания. Выходы счетчика соединены с микросхемой Д4 дешифратором Дш. Установочные входы 18, 19 дешифратора через сопротивление соединены с корпусом.

Схема устранения дребезга контакта выполнена на микросхеме К155ТМ2 (Д2.2) и служит для устранения дребезга контакта S2.

Блок переключения и удержания единицы состоит из триггера К155ТМ2 (Д2.1) и транзисторной схемы КТ315 (V4) и обеспечивает удержание и переключение логических “0” и ”1” второй цифровой индикаторной лампы.

Элемент Д5.1 служит для установки триггера в состояние “0” после окончания одного цикла. При появлении логической ”1” на входах 1,2,4,5 элемента Д5.1 на его выходе появится логический ”0”, который переводит триггер Д2.1 в состояние логического ”0”.

Прежде чем ознакомиться с принципом работы этой схемы, студенты должны знать типы ИМС, которые входят в состав схемы.

Принцип работы устройства .

После подключения источника питания переключения переключателя S3 в положение “Автоматический запуск” импульсы с частотой f поступают с выхода генератора на вход четырехразрядного двоичного счетчика Д3. независимо от количества поступающих импульсов счетчик Д3 их принимает и подсчитывает. На выходах двоичного счетчика появятся четырехразрядные двоичные коды, которые поступают на входы четырехразрядного двоично-десятичного дешифратора Д4 и поочередно появляются на его выходах. Поскольку дешифратор, выполненный на микросхеме К155ИД3, дешифрирует четырехразрядные двоичные импульсы (0-15), то для визуального наблюдения цифр использованы две лампы, одна из которых подсчитывает импульсы от 0 до 9, а другая – только “0” и ”1”.

После индикации девятой цифры первой лампы Н1, на входе R триггера Д2.1 появится логический ноль, а на выходе этого же триггера – логическая единица. Тогда триггер Д2.1 переключится, и на его инверсном входе появится логическая единица. В связи с этим, открывается транзистор КТ-315 и подает питание к катодной сетке лампы Н2, которая покажет цифру 1. А в это время первая лампа начинает отсчет импульсов заново. Отсчет происходит от 0 до 5, после чего обе лампы покажут 0. Таким образом, после каждой серии импульсов отсчет начинается заново.

Принципиальная схема распределителя на ИМС.