Ицхоки Я. С., Овчинников Н. И. Импульсные и цифровые устройства. Импульсная техника
Все электронные устройства имеют дело с электрическими сигналами, изменяющимися во времени. Именно благодаря этому изменению во времени сигнал может нести в себе какую-то информацию. По характеру изменения различают сигналы аналоговые импульсные и цифровые.
Аналоговый сигнал может принимать любые значения в определенных пределах. В любой момент времени математически может быть представлен аналитической функцией без разрывов (рис 1.1а).
Рис 1.1. Электрические сигналы; а) аналоговый, б) импульсный, в) цифровой
Устройства, работающие только с аналоговыми сигналами, называются аналоговыми устройствами.
Цифровой сигнал может принимать только два значения высокое/низкое или 0/1 (иногда третье значение - «нет сигнала»). Допускаются некоторые отклонения от этих значений (рис 1.1в). Устройства, работающие исключительно с цифровыми сигналами, называются цифровыми устройствами.
Импульсный сигнал, как и аналоговый, может иметь любые значения в определенном диапазоне. В некоторые моменты времени его поведение резко изменяется и он не может быть описан единой аналитической функцией без разрывов (рис 1.1б). В современной электронике иногда импульсные сигналы формируются цифровыми методами (цифроаналоговый преобразователь, аналоговые коммутаторы и т.д.). Такие устройства принято называть аналого-цифровыми. Таким образом, понятие импульсный сигнал является обобщающим. Цифровые и аналого-цифровые устройства являются частным случаем импульсных устройств.
Цифровые сигналы защищены гораздо лучше аналоговых от действия шумов, наводок и помех. Небольшие отклонения от разрешенных значений не искажают цифровой сигнал, так как всегда существуют зоны допустимых отклонений. В определенных пределах на них не влияет изменение температуры, напряжения питания, разброс параметров элементов, допускают длительное хранение без потерь, качественную передачу по каналам связи.
Особенностью цифровых сигналов, чтобы его можно было распознать, является то, что он должен оставаться в каждом из своих разрешенных уровней хотя бы в течение какого-то минимального временного интервала. Аналоговый сигнал может принимать любое свое значение бесконечно малое время. Поэтому максимально достижимое быстродействие аналоговых устройств принципиально больше, чем цифровых.
Аналоговый сигнал более емкий с точки зрения передачи информации, так как передает информацию каждым текущим значением своего уровня в отличие от цифрового, у которого всего лишь два уровня. Для передачи того же объема полезной информации, который содержится в одном аналоговом сигнале, приходиться использовать многоразрядные цифровые сигналы (8, 16 разрядов, иногда и более).
Аналоговые устройства, как правило, требуют значительной трудоемкости на индивидуальную настройку и регулировку. Цифровые устройства проще проектировать и налаживать.
Взаимное преобразование аналоговых и цифровых сигналов требует применение специальной аппаратуры – аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей. Так, чтобы реализовать преимущества цифровой обработки сигналов зачастую требуется значительные затраты.
Современные электронные устройства содержат обычно и аналоговую и цифровую часть. Аналоговая электроника чаще используется для предварительной обработки сигналов в реальном времени, когда на первый план выдвигается быстродействие, а требования к точности преобразования предъявляются умеренные. Цифровую обработку обычно используется на следующем этапе, когда требуется высокая точность преобразования сигналов, надежное долговременное хранение информации, передача по каналам связи в условиях помех. Однозначного рецепта нет, когда применять аналоговую и когда цифровую обработку сигналов. Граница зависит от уровня элементной базы и квалификации разработчика.
Рис. 1.2. Параметры импульсного сигнала
Импульсный сигнал, показанный на рис. 1.2, характеризуется следующими параметрами:
U m – амплитуда импульса – наибольшее отклонение напряжения Umax от исходного уровня Umin;
Если импульсы следуют через равные промежутки, то говорят о периодической последовательности импульсов с периодом повторения
T и = t и + t п,
где t и и t п – соответственно длительность импульса и паузы между импульсами; обычно определяются по уровню 0,5 от амплитуды импульса;
Участок импульса, на котором происходит отклонение напряжения от исходного уровня, называется фронтом , а участок, где напряжение возвращается к исходному уровню – спадом (срезом ). В реальном импульсе бывает трудно указать границы фронта и спада, и их длительность t ф и t ср рассчитываются на уровне 0.1 Um и 0.9U m . Уровень обычно по умолчанию считается равным 10% (0.1) от амплитуды, хотя иногда встречается 5% (0.05), но обязательно с оговоркой.
Число импульсов, следующих в течении одной секунды называется частотой повторения импульса Fи ;
Для описания периодической последовательности импульсов используется параметр скважность импульсов x, который представляет собой отношение интервала между импульсами (паузы) к длительности самого импульса ;
В тех случаях, когда обычно имеют дело с короткими периодическими импульсами (большой скважности), например, радиолокации, когда tи < Частным случаем периодической последовательности импульсов, у которых длительность импульса равна длительности паузы, является меандр
, для которого скважность x=1. Цифровые сигналы являются частным случаем импульсных, имеют два разрешенных уровня напряжения. Для удобства формального математического описания один из этих уровней называется уровнем логической единицы (единичным уровнем), а другой – уровнем логического нуля (нулевым уровнем). Чаще всего уровню логического нуля соответствует низкий уровень напряжения, а логической единице – высокий уровень напряжения. Принято называть такую логику положительной
. Иногда в системных шинах микропроцессоров, при передаче сигналов через каналы связи используют обратное представление, называемой отрицательной логикой
; логический нуль – высокий уровень, а логическая единица – низкий уровень. Есть и более сложные методы кодирования. Но мы в основном будем использовать понятия положительной логики. Структура типового логического элемента (ЛЭ) показана на Рис 1.3. Узел входной логики выполняет логические операции над входными сигналами. Каждый входной логический сигнал I (Input) описывается набором параметров; ¾ логические уровни входного/выходного напряжения Е 0 и Е 1 , ¾ входные токи I 0 и I 1 , соответствующие входным уровням. Каждый входной сигнал должен подаваться на отдельный вход ЛЭ. Иначе подаче нескольких входных сигналов на один вход ЛЭ возможна конкуренция сигналов и, как следствие, неопределенность уровня напряжения на входе, что конечно не допустимо. Количество входов m называется коэффициентом объединения по входу m
и может быть 1 £ m £1. Максимальное m=8 обусловлено тем, что единица информации - байт
содержит 8 бит (может принимать 2 8 =256 состояний, что считается достаточным для кодирования любого символа информации – чисел от 0 до 9, букв алфавита и т.д.). В редких случаях, когда требуется ЛЭ с большим количеством входов, к входу ЛЭ подключают специальную ИС – логический расширитель. Транзисторный ключ, который на рис 1.3 условно изображен как механический ключ, управляется результирующим сигналом входной логики и обычно выполняет две функции: ¾ логическую операцию отрицания «НЕ» (при высоком уровне на входе, ключ замыкается, и уровень сигнала на выходе становиться низким); ¾ обеспечивает требуемую нагрузочную способность ЛЭ, чтобы иметь возможность управлять последующими несколькими ЛЭ. Нагрузочная способность n
(коэффициент разветвления) – число входов, которое может быть подключено к данному выходу без нарушения работы. Этот параметр определяется отношением выходного тока I out ЛЭ к входному I in Стандартная величина n =10 при использовании микросхем одного типа (одной серии). Входной ток микросхемы при приходе на вход логического нуля (), как правило, отличается от входного тока при приходе на вход логической единицы (). Например, = -0.4 мА, а = 20 мкА (считается, что положительный ток втекает во вход микросхемы, а отрицательный - вытекает из него). Точно так же выходной ток микросхемы при выдаче логического нуля () может отличаться (и обычно отличается) от выходного тока при выдаче логической единицы (). Например, для одной и той же микросхемы < -0,4 мА, a < 8 мА (считается, что положительный ток втекает в выход микросхемы, а отрицательный - вытекает из него). Надо также учитывать, что разные входы и выходы одной и той же микросхемы могут иметь различные входные и выходные токи. Для выходных напряжений логического нуля () и единицы () в справочниках обычно задаются предельно допустимые значения при заданной величине выходного тока. При этом, чем больше выходной ток, тем меньше напряжение логической единицы и тем больше напряжение логического нуля. Например, > 2,5 В (при < - 0,4 мА), a < 0,5 В (при <8mA). Задаются в справочниках также и допустимые уровни входных напряжений, которые микросхема еще воспринимает как правильные логические уровни нуля и единицы. Например, > 2,0 В, < 0,8 В. Как правило, входные напряжения логических сигналов не должны выходить за пределы напряжения питания. Скачать книгу Импульсные и цифровые устройства
абсолютно бесплатно.
Для того, чтобы бесплатно скачать книгу с файлообменников нажмите на ссылки сразу за описанием бесплатной книги. "Импульс - единственная сила, способная преодолеть и инерцию, и силу тяжести".
/Уилл Фергюсон/ Предисловие Глава 2. Характеристика формы импульсов РАЗДЕЛ ВТОРОЙ. ЛИНЕЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ Глава 4. Дифференцирующие и укорачивающие цепи Глава 5. Импульсные трансформаторы Глава 6. Линии временной задержки сигналов Глава 7. Линейные формирующие цепи РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ И НЕЛИНЕЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФОРМЫ СИГНАЛОВ Глава 9. Нелинейные устройства преобразования сигналов и формирования импульсов РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ. РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА Глава 11. Мультивибраторы Глава 12. Блокинг-генераторы Глава 13. Импульсные делители частоты Глава 14. Триггеры Глава 15. Импульсные устройства на полупроводниковых приборах с отрицательным сопротивлением РАЗДЕЛ ПЯТЫЙ. ГЕНЕРАТОРЫ ЛИНЕЙНО ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА Глава 17. Генераторы ЛИН фантастронного типа Глава 18. Генераторы пилообразного тока РАЗДЕЛ ШЕСТОЙ. ЭЛЕМЕНТЫ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ Глава 20. Основные логические схемы Глава 21. Сложные и комбинированные логические схемы РАЗДЕЛ СЕДЬМОЙ. МНОГОКАСКАДНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА Глава 23. Селекция импульсных сигналов Название: Импульсные и цифровые устройства 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛАХ Кроме напряжения синусоидальной формы в практике электротехники и электроники применяются напряжения других форм. Наиболее широко применяется импульсное напряжение. Импульсным называется прерывистое во времени напряжение (сигнал) любой формы.
Под формой сигнала понимается закон изменения во времени напряжения или тока. Широкое применение импульсных сигналов обусловлено рядом причин. Сочетанием импульсов и пауз легко передавать дискретную информацию. Импульсный сигнал оказался единственно приемлемой формой при создании радиолокации, он необходим для работы систем синхронизации, удобен для управления многими производственными процессами. Импульсы применяются и для передачи непрерывной информации. В этом случае передаваемая информация может содержаться в значениях амплитуды, длительности или временного положения импульсов. Наличие пауз между импульсами позволяет уменьшить мощность, потребляемую от источника питания. Кроме того, во время паузы можно передавать информацию от других корреспондентов. Наиболее широко применяются импульсы прямоугольной, пилообразной экспоненциальной и колокольной формы (рис. 25.1, а
). Импульсы характеризуются – амплитудой U m
, – длительностью τ и
, – длительностью паузы τ п
, – периодом повторения Т = τ и + τ n
, – частотой повторения F = 1/T
, – скважностью Q u = T/τ u
. В реальных устройствах прямоугольные импульсы характеризуются также длительностью фронта τ фр
и среза τ ср
. Фронт и срез определяют в течение нарастания или спада напряжения от 0,1 U m
до 0,9U m
. 2. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ Устройства, выполняющие обработку импульсных сигналов, называются импульсными устройствами
. Среди различных импульсных устройств видное место занимают электронные ключи. Через идеальный разомкнутый ключ ток не протекает. Напряжение на идеальном замкнутом ключе равно нулю. Смена состояния ключа происходит под действием сигналов, подаваемых на один или нескольких входов. Наиболее широкое применение в качестве электронных ключей нашел транзисторный каскад по схеме с ОЭ в классе усиления D
(т.е. в ключевом режиме). Схема такого каскада приведена на рис. 25.1, б
. Рассмотрим работу схемы
. В ключевом режиме транзистор может находиться в одном из двух состояний – в состоянии отсечки или в состоянии насыщения. В состоянии отсечки ключ разомкнут. Через транзистор протекает только малый обратный ток Iкэ 0
. Напряжение на участке коллектор-эмиттер . Мощность, теряемая в транзисторе в режиме отсечки определяется произведением Р отс = I кэ0 ·U к
и мала, так как пренебрежимо мал ток I кэ0
. Чтобы транзисторный ключ находился в разомкнутом состоянии, необходимо подать на базу отрицательное напряжение смещения, т.е. . Для этого часто применяют дополнительный источник смещения – Е см
и резистор R
2 (эти элементы показаны на рис. пунктиром). При таком включении напряжение смещения создается двумя источниками Е см
и источником тока I кэ0
, т.е. Полагая U б
<
0, получаем: Когда транзистор находится в состоянии насыщения, электронный ключ замкнут. Через транзистор протекает ток насыщения, значение которого ограничивается резистором R к
. Пренебрегая малым напряжением насыщения, можем записать: Режим насыщения достигается при токе базы: Как и в режиме отсечки, мощность, теряемая в транзисторе в режиме насыщения, мала, потому что мало напряжение насыщения U н
. Ток базы в режиме насыщения создается источниками напряжения U ВХ
и Е СМ
. При этом участок база - эмиттер транзистора можно считать закороченным. Поэтому Условие насыщения (13.4) принимает вид Выражения(25.2), (25.3) и (25.5) позволяют выполнить расчет электронного ключа. В настоящее время электронные ключи выпускаются в микросхемном исполнении. Например, микросхема К564КТ3
содержит четыре двунаправленных ключа, предназначеных для коммутации аналоговых и цифровых сигналов с током до 10 мА
. 3. КОМПАРАТОРЫ Компаратор – это устройство сравнения двух напряжений
. Такие возможности приобретают ОУ в нелинейном режиме работы. Для анализа процесса сравнения обратимся еще раз к передаточной характеристике ОУ (рис. 25.2, а
). Мы знаем, что ОУ работает в линейном режиме, если разность . Когда разность Для реальных ОУ значение ∆U гр
не более нескольких мВ. При достаточно больших входных сигналах им можно пренебречь, полагая ∆U гр ≈0
. Тогда при Возможности применения ОУ как компаратора иллюстрируются графиками рис. 25.2, б
. Как следует из графиков, на прямой вход ОУ подано синусоидальное напряжение u вх1 (t)
, а на инвертирующий вход – постоянное положительное напряжение U вх2
. Компаратор переключается в момент равенства u .вх1 (t) = U вх2
. Выходное напряжение имеет прямоугольную форму. Значит, компаратор можно применять для преобразования синусоидального напряжения в напряжение прямоугольной формы, т. е. в импульсное напряжение. По графикам легко увидеть, что длительность прямоугольных импульсов зависит от величины U вх2
. Изменяя величину U вх2
от –U m.вх1
до U m.вх1
, можно изменять длительность импульсов от 0
до Т
, где Т
– длительность периода u вх1 (t)
. Значит, компаратор можно применять в качестве преобразователя амплитуда – длительность. Широкое практическое применение находит схема компаратора с положительной обратной связью (ПОС). Она приведена на рис. 25.3, а
. Другое название схемы – триггер Шмитта
. Входной сигнал поступает на инвертирующий вход, а напряжение обратной связи – на прямой. На рис. 25.3, б
приведена передаточная характеристика компаратора. При большом отрицательном напряжении на инвертирующем входе ОУ U вх << 0
, напряжение на выходе максимальное положительное –U вых = U вых. m
. Напряжение на прямом входе ОУ U пр
формируется двумя источниками – U 0
и . Определим его методом суперпозиции, учитывая, что для обоих напряжений цепочка R 1
, R 2
выполняет роль делителя: Предположим, что напряжение на входе увеличивается. Компаратор будет находиться в режиме положительного насыщения U вых = U m.вых
до тех пор, пока U ВХ
< U пр
. Значение U пр
выполняет роль порога срабатывания, поэтому его называют пороговым и обозначают U П1
. Когда входное напряжение U ВХ
приближается по величине к напряжению U П1
настолько, что ОУ усилит это приращение, в результате чего напряжение на его выходе уменьшится еще больше, т. е. возникнет отрицательное приращение Так как U ВЫХ
после переключения изменило свой знак, то изменилось и значение U пр
, т. е. значение порога – U П2
, причем, Новое переключение компаратора произойдет только тогда, когда U вх ≈ U П2
. Передаточная характеристика компаратора имеет вид петли гистерезиса. Ширина петли гистерезиса определяется отношением R 2 / R 1
, а ее положение на оси абсцисс (оси U вх
) величиной U 0
. 4. ФОРМИРУЮЩИЕ ЦЕПИ При генерации импульсных сигналов различной формы необходимо формирование интервалов времени, задающих длительность импульсов и пауз, частоту повторения импульсов и т.п. Эта задача решается с помощью формирующих цепей, содержащих реактивные элементы. Наиболее простыми и надежными являются RC
-цепи. Они разделяются на прямые
и обращенные
. Прямые RС-
цепи применяются в качестве передаточных
и дифференцирующих
, а обращенные – в качестве интегрирующих
цепей. Схема прямой RC
-цепи приведена на рис. 25.4, а
. Рассмотрим работу цепи
по графикам напряжений на ее входе и выходе (рис 25.4, б
). При анализе процесса формирования напряжения на выходе RC
-цепи будем полагать, что внутреннее сопротивление источника входного напряжения равно нулю, а сопротивление нагрузки – бесконечно большое. Пусть в момент t=
0 на вход цепи (зажимы 1 -1 "
) поступает прямоугольный импульс амплитудой U m
и длительностью t u
. В начальный момент времени конденсатор С
разряжен и ток в RC
-цепи определяется только амплитудой импульса U m
и сопротивлением R
. Поэтому на зажимах 2 - 2 "
создается напряжение, равное максимальному . По мере заряда конденсатора С
ток в цепи, а значит, и напряжение на выходе будут экспоненциально убывать: где t ц = R×C
[С] – постоянная цепи
. К моменту окончания импульса (когда t = t u
) выходное напряжение уменьшается до U вых (t u)
, причем, После окончания импульса напряжение на входе цепи U вх
= 0. Поэтому конденсатор С
начинает разряжаться через источник U вх
и резистор R
. Ток разряда создает на выходе цепи отрицательный перепад напряжения, причем, Передаточная цепь должна передавать импульс от входа к выходу цепи с возможно меньшими искажениями его формы. Искажение формы оценивают максимальным относительным снижением вершины выходного импульса. Из выражения (25.11) следует, что DU
тем меньше, чем больше U вых (τ u)
, а U вых (t и)
тем больше, чем меньше отношение t u / t ц
. Если требуется, чтобы максимальное относительное снижение вершины импульса не превышало 1%
, то постоянная времени цепи t ц
должна превышать длительность импульса t u
не менее чем в 100
раз. Таким образом, чтобы цепь, приведенная на рис. 25.4, а стала передаточной, необходимо выполнить условие Так как емкость С
рассматриваемой цепи не пропускает на выход постоянную составляющую источника питания, то за цепью закрепилось еще одно название – разделительная цепь
. Дифференцирующая цепь предназначена для деления импульсов или для выделения их фронта и среза. Эта задача обратная ранее рассмотренной. Она решается тем лучше, чем больше отношение t u / t ц
. Реально t u / t ц
≈ (10 ÷ 100). Выходное напряжение представляет два биполярных импульса, совпадающих во времени с фронтом и срезом входного сигнала (рис. 25.4, б
). Амплитуда биполярных импульсов затухает экспоненциально в соответствии с (25.9). Длительность этих импульсов оценивается на уровне 0,05 U m
произведением t вых
» 3 t ц
. Подбором t ц
ее можно сделать сколь угодно малой. Схема обращенной RC
- цепи приведена на рис. 25.5, а
. Работа этой цепи иллюстрируется графиками напряжений на рис. 25.5, б
. При поступлении на вход такой цепи (зажимы 1 - 1 "
) прямоугольного импульса выходной сигнал нарастает по экспоненциальному закону, Время, необходимое для нарастания выходного сигнала до уровня 0,9U m
, составляет 2,3 t ц
, а до уровня 0,99 U m – 4,6 t ц
. По окончании входного сигнала напряжение на выходе обращенной цепи убывает также по экспоненциальному закону: На начальном участке выходное напряжение изменяется по закону, близкому к линейному. Этот участок часто используется для линейного накопления напряжения сигнала, поэтому рассматриваемая цепь получила название интегрирующей
. Чтобы цепь работала как интегрирующая, отношение t u /t ц
должно быть значительно меньше единицы. 6. ТРИГГЕРЫ Триггер – это устройство, имеющее два устойчивых состояния, спо- собное под воздействием управляющего сигнала скачком переходить из одного состояния в другое и хранить это состояние сколь угодно долго. Такие свойства позволяют использовать триггеры в качестве элементов памяти, для деления частоты следования управляющего сигнала, для счета импульсов, для формирования прямоугольных импульсов из напряжения произвольной формы, для сравнения напряжений и т. д. Для построения триггеров могут использоваться туннельные диоды, тиристоры, транзисторы и логические элементы. В лекции рассмотрим триггеры на биполярных транзисторах. Условные обозначения триггеров на транзисторах приведены на рис. 25.6. Они имеют один или несколько входов и два выхода. Один из выходов называется прямым и обозначается
. Другой выход называется инверсным и обозначается . Когда на прямом выходе устанавливается высокий уровень напряжения (близкий к напряжению источника питания), на инверсном выходе устанавливается низкий уровень(близкий к нулю). Условно высокий уровень напряжения обозначают “1
”, а низкий – “0
”. Различаются триггеры способом управления (запуска). Триггер с раздельным запуском (рис.25.6, а
) имеет два входа – S
и R
. Управляющие сигналы (импульсы тока или напряжения) поступают на эти входы от раздельных источников. При поступлении управляющего сигнала на вход S
(set – установка единицы) триггер устанавливается в состояние “1
”, при котором = 1
, а = 0
. При поступлении управляющего сигнала на вход R
триггер устанавливается в состояние “0
”, при котором = 0
, а = 1
. Если к моменту поступления управляющего сигнала на вход S
, триггер уже находился в состоянии “1
”, то его состояние не изменится. При раздельном запуске триггер срабатывает от каждого управляющего сигнала только тогда, когда они поступают на входы S
и R
поочередно. Сокращенное название триггера – RS
– триггер. Триггер с общим запуском (рис. 25.6, б
) имеет один вход – Т
. Управляющие сигналы поступают на этот вход, а триггер срабатывает от каждого сигнала, изменяя свое состояние на противоположное. Сокращенное название триггера – Т
– триггер. Триггер с комбинированным запуском (рис. 25.6, в
) имеет три входа S
, R
и Т
. Триггер допускает как раздельный, так и общий запуск. Сокращенное название – RSТ
– триггер. Схема триггера с раздельным запуском на биполярных транзисторах p - n – p
типа приведена на рис. 25.7. Схема состоит из двух транзисторных ключей. Выход ключа на транзисторе Т 1
Т 2
. Выход ключа на транзисторе Т 2
соединен со входом ключа на транзисторе Т 1
.Так замыкается петля ПОС. Рассмотрим работу схемы, используя графики токов и напряжений рис. 25.8. На временном интервале от 0
до t 1
схема находится в исходном состоянии. Предположим, что в исходном состоянии = 0
, = 1
. При этом транзистор Т 1
открыт и насыщен, напряжение U кэ1 = U кн ≈ 0
. Транзистор Т 2
закрыт и U кэ2 ≈ -Е к
. Высокий отрицательный потенциал - U кэ2
через делитель R 1 , R б1
приложен к базе транзистора Т 1
и поддерживает его в открытом состоянии. В цепи базы протекает ток I б1 = I бн
. В базе транзистора накоплен большой избыточный заряд носителей. Пусть в момент t 1
в базу транзистора Т 1
подан управляющий сигнал – импульс тока I вх
. Если выполняется условие |I вх
| > |I б1
|, то ток базы Т 1
меняет знак, но транзистор остается открытым до момента времени t 2
. На интервале времени t 2 – t 1
происходит рассасывание избыточного заряда базы Т 1
. Если управляющий сигнал достаточно сильный, то интервал рассасывания τ р
определяется выражением где S = β·I б / I кн
– коэффициент насыщения транзистора, τ = 1 / 2π·f
– время пролета неосновных носителей заряда через базу. С момента t 2
начинает убывать коллекторный ток транзистора Т 1
, а |U кэ1
| увеличивается. Транзистор работает в активном режиме. Отрицательное приращение напряжения - ∆U кэ1
через делитель R 2 , R б2
передается на базу транзистора Т 2
. Это приводит к уменьшению напряжения U б2
. В момент времени t 3
напряжение U б2
достигает уровня отпирания транзистора Т 2
– U б0
. Интервал времени t 3 – t 2
называется интервалом подготовки к отпиранию t п
. Его длительность определяется выражением С момента t 3
оба транзистора работают в активном режиме. В схеме возникает лавинообразный (регенеративный) процесс опрокидывания, когда запирается транзистор Т 1
и отпирается Т 2
. Увеличение |- U кэ1
| приводит к росту |- U б2
| и к уменьшению U кэ2
. Это вызывает увеличение напряжения U б1
и более глубокое запирание транзистора Т 1
. Длительность регенеративного процесса t рег
имеет порядок τ
. Он завершается в момент t 4
, когда Т 1
закрыт, а Т 2
открыт. Управляющий сигнал больше не нужен. Будем полагать, что его срез соответствует моменту времени t 4
. Окончание управляющего сигнала приводит к скачку тока базы I б1
до I к0
. После завершения лавинообразного процесса начинается установление нового состояния триггера. Длительность этапа установления определяется скоростью перезаряда конденсаторов С 1
и С 2
. До запуска схемы конденсатор С 1
был заряжен до напряжения, близкого к Е к
. Теперь он разряжается через резистор R 1
и по цепи R б1
, Е б
, эмиттер – коллектор Т 2
. Конденсатор С 2
до запуска схемы был разряжен. На этапе установления он заряжается. Ток заряда протекает от + Е к
, через корпус, переход эмиттер – база Т 2 , С 2 , R к1
, к -Е к
. Скорость перезаряда определяется значением постоянной цепей перезаряда. Этап установления завершается в момент времени t 5
и обозначается t у
. После окончания этапа t у
схема готова к приему следующего управляющего сигнала. Сумма T мин = τ р + t п + t рег + t у
определяет минимальный временной интервал между управляющими сигналами, при котором обеспечивается надежное срабатывание триггера. Схема триггера, приведенная на рис. 25.9, отличается от рассмотренной ранее типом транзисторов, связями между их базами и коллекторами и числом входов. Это обусловливает существенные отличия в принципе работы триггера. При замыкании ключа К положительный потенциал источника питания + Е к
через резистор R к1
подается на базу транзистора Т 2
и открывает его. Транзистор Т 1
закрыт. Если напряжение на входе отсутствует U вх = 0,
то это состояние (назовем его исходным) может сохраняться как угодно долго. Триггер изменяет свое состояние под воздействием положительного управляющего сигнала на базу транзистора Т 1
. В новом состоянии транзистор Т 1
открыт и насыщен, а транзистор Т 2
закрыт. Чтобы вернуть триггер в исходное состояние, нужно выключить и вновь включить источник питания. Схема может быть полезной для управления временем начала (момент включения Е к
) и прекращения какого - либо процесса по управляющему сигналу. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ 25.1. Приведите примеры применения импульсных сигналов для решения практических задач. 25.2. Перечислите основные параметры импульсных сигналов, приведите известные соотношения для их оценки. 25.3. Докажите, что мощность, потребляемая электронными ключами, пренебрежимо мала. 25.4. Рассчитайте элементы R 1
, R 2
и R к
для схемы рис. 25.1, б
, если известно, что Е к = 10 В
, Е СМ = 1,5 В
, U вх = 2, 5 В
, β = 40 – 100
, I кэо = 50 мкА
, I кн = 9,5 мА
. 25.5. В схеме триггера Шмитта по рис. 25. 3, а
определите U 0
, при котором |U п1
| = |U п2
|. 25.6. На вход прямой RC
цепи поступает прямоугольный импульс τ и = 10 -3 С
. Определите значение С
, при котором цепь будет передавать импульс с минимальными искажениями, если R = 10 кОм
. 25.7. Определите значение С
, при котором прямая RC
цепь будет дифференцировать импульс, если R = 10 кОм
. 25.8. Приведите условные схемные обозначения триггеров. Определите назначение их входов и выходов. 25.9. Определите требования к амплитуде и длительности управляющего сигнала триггера по схеме рис. 25.7. 25.10. Триггер по схеме рис. 25.9 имеет один вход. Почему его относят к классу RS
триггеров? ИМПУЛЬСНАЯ ТЕХНИКА, область радиотехники и электроники, охватывающая разработку и использование методов и средств генерирования, преобразования и усиления электрических импульсов, их измерения и индикации, а также исследование импульсных процессов в электрических цепях. Наиболее широко электрические импульсы - как одиночные, так и последовательности (серии) импульсов, образующих импульсные сигналы, - используются в системах автоматики, телемеханики и вычислительной техники, радиосвязи и радиолокации, телевидения и измерительной техники. Импульсные сигналы, несущие информацию или управляющие работой электронных устройств, различаются по амплитуде, длительности и частоте следования импульсов, а также их взаимному расположению в серии. Большое значение в импульсной технике имеет скважность - отношение периода повторения импульсов одной серии к их длительности. Скважность, например, определяет отношение пиковой мощности импульсных сигналов к их средней мощности, что для многих импульсных устройств является важнейшим показателем работы. Длительность импульсов в зависимости от области применения может изменяться в значительных пределах. В автоматике, например, оперируют с импульсами длительностью порядка 0,01-1 с, в импульсной радиосвязи - 10 -4 -10 -6 с, в вычислительной технике - до 10 -9 с. Часто даже в одной области техники применяют импульсы с различной длительностью и частотой следования. При воздействии импульсов тока или напряжения на электрическую цепь, обладающую свойством запасать энергию, возникают переходные процессы, значение которых в импульсной технике весьма велико. Явления, связанные с переходными процессами, часто используют в работе импульсных устройств, но в ряде случаев они оказывают вредное влияние и приводят к схемному и конструктивному усложнению аппаратуры. Специфичность методов и средств формирования, преобразования, измерения и регистрации импульсных сигналов и анализа процессов в импульсных устройствах обусловлены главным образом их нестационарностью. Для импульсных сигналов характерна высокая концентрация энергии в небольших временных интервалах; например, мощность в радиоимпульсе, излучаемом радиолокационным передатчиком, достигает десятков МВт и более, что в несколько тысяч раз выше мощности, усреднённой за время передачи всей последовательности импульсов. Такая концентрация энергии позволяет решать многие задачи при передаче электрических сигналов, когда отклик на выходе системы пропорционален мощности сигнала на её входе. Мощные кратковременные электромагнитные импульсы широко применяются в физических исследованиях свойств материи, сопровождают природные явления. Воздействия электромагнитных импульсов приводят к нарушениям работы в первую очередь систем энергоснабжения, к помехам, перебоям в работе радиотехнических служб (связи, вещания, радиолокации, радионавигации, радиоастрономии и др.), радиоэлектронной аппаратуры. Первые импульсные системы - искровые радиопередатчики для телеграфных и речевых сигналов - созданы А. С. Поповым в 1895 и 1903 годах соответственно. Бурное развитие импульсной техники с начала 1930-х годов связано, прежде всего, с зарождением и совершенствованием радиолокации и телевидения. В 1930-40-х годах были заложены основы формирования импульсов практически любой формы с помощью усилительных элементов - радиоламп, а также пассивных элементов - резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности; в 1950-х годах на смену радиолампам пришли транзисторы, позднее интегральные аналоговые микросхемы, всё шире стали применяться цифровые методы. В конце 20 века формирование импульсов аппаратным методом заменяется формированием вычислительными (программными) методами, позволяющими синтезировать импульсы заданной формы с необходимыми параметрами. С. Л. Мишенков. Импульсные устройства предназначены для генерирования, формирования, усиления, передачи, преобразования и измерения электрической импульсов. К ним относятся импульсные генераторы, импульсные трансформаторы, триггеры, мультивибраторы, счётчики импульсов и др. Импульсные устройства подвергаются прерывистому воздействию электрических сигналов, различающихся по форме, амплитуде и длительности, частоте следования, а также по расположению их в серии согласно избранному виду импульсной модуляции и некоторому условному коду. В импульсных устройствах используются одиночные импульсы и последовательности (серии) импульсов. В радиолокаторах, системах радионавигации, радиосвязи и т. п. импульсные сигналы имеют частотное заполнение от десятков Гц до десятков ГГц. С помощью импульсных устройств можно весьма точно фиксировать время воздействия импульсных сигналов, изготовлять бесконтактные электронные ключи. В логических схемах на импульсных устройствах используется чёткое разделение двух возможных состояний электронной схемы: «есть напряжение» - «нет напряжения» («да» - «нет»). Для выполнения логических операций разной сложности служат, например, дифференцирующие цепи и интегрирующие цепи, формирующие линии, импульсные трансформаторы и усилители, линии задержки, ограничители, фиксаторы уровня, пересчётные схемы, триггеры, мультивибраторы, блокинг-генераторы, импульсные делители частоты, селекторы импульсов, кодирующие устройства (и декодирующие), дешифраторы, матрицы, элементы памяти ЭВМ и др. С помощью соответствующих преобразований и логических операций над импульсными сигналами выделяют, анализируют, распознают и регистрируют полезную информацию, содержащуюся в обрабатываемых импульсах. Импульсные устройства широко применяются в радиоизмерительных приборах (частотомерах, осциллографах, анализаторах спектра, измерителях временных интервалов и др.). Лит.: Ицхоки Я. С., Овчинников Н. И. Импульсные цифровые устройства. М., 1972; Ерофеев Ю. Н. Импульсные устройства. 3-е изд. М., 1989, Зельдин Е. А. Импульсные устройства на микросхемах. М., 1991; Фролкин В. Т., Попов Л. Н. Импульсные и цифровые устройства. М., 1992; Браммер Ю. А., Пащук И. Н. Импульсные и цифровые устройства. 8-е изд. М., 2006.
Импульсными называют информационные и энергетические электронные устройства, основанные на работе переключающих элементов и управлении моментами включения и выключения этих элементов. В зависимости от закона управления различают системы с амплитудной, частотной, широтной и фазовой модуляцией. Первые электронно-ионные регуляторы, основанные на фазоимпульсном методе регулирования, были разработаны в СССР в 1937-1941 гг. Л.С. Гольдфарбом и Г.Р. Герценбергом. Они содержали все узлы, характерные и для современных систем импульсного регулирования: измеритель регулируемой величины, компаратор, усилитель рассогласования, импульсный модулятор и усилитель мощности для энергетического воздействия на объект управления. Импульсные энергетические преобразовательные устройства, основанные на работе управляемых силовых вентилей и полупроводниковых ключевых элементов в замкнутых системах импульсного регулирования, являются основой быстро развивающегося направления силовой (энергетической) электроники. Информационные импульсные устройства основаны на преобразовании информации с использованием одного из видов импульсной модуляции, дискретизации данных и изменении числа координат. Наиболее распространенные виды преобразования информации импульсными устройствами: развертка (сканирование), частотно- и широтно-импульсная модуляция, измерение временных характеристик сигнала (моментов перепада, периода, частоты). Впервые идея сканирования как последовательного просмотра точек плоского объекта была запатентована в Германии в 1884 г. Паулем Нипковым. Диск П. Нипкова был основой первого телевизора с механической разверткой. Благодаря развертке плоский двумерный образ преобразовывался в одномерный сигнал яркости. На принципе развертывания основано осциллографирование процессов, изменяющихся во времени. Привычная всем картина изменения сигнала в функции времени на экране электронно-лучевой трубки может быть получена при условии равномерного движения изображающего элемента (электронного луча, светящейся точки) по одной координате и отклонения этого элемента по другой координате на значение, пропорциональное сигналу. Идея развертки для наблюдения процессов была выдвинута Л.И. Мандель-штаммом в России в 1907 г., применение электронно-лучевой трубки с этой целью предложено в России Б.Л. Розингом в том же году. Эта фундаментальная идея дала множество выдающихся технических решений. Применение развертывающего преобразования можно пояснить несколькими примерами из арсенала средств промышленной электроники. Определение местонахождения поврежденного участка основано на использовании отраженного эхосигнала и точном измерении времени между посланным зондирующим импульсом и принятым отраженным. К этому классу приборов относятся искатели повреждений в линиях электропередачи. Искатель повреждений генерирует зондирующий импульс напряжения, который распространяется в линии, порождая отражения от различных неоднородностей. Измеряя время между зондирующим и отраженным импульсами, можно определять местонахождение аварийного участка. К этому же классу приборов относятся импульсные ультразвуковые дефектоскопы. Источником зондирующих сигналов в них служит пье-зопреобразователь, дающий акустический импульс; он же используется и для обратного преобразования отраженного акустического сигнала в электрический. Точное измерение времени между зондирующим и отраженным импульсами производится одним из двух способов: измерением расстояния между импульсами на экране электронно-лучевой трубки или подсчетом числа меток времени, генерируемых с эталонной частотой. Второй из этих методов оказался более предпочтительным и получил широкое распространение и развитие. Время -- наиболее удобная физическая величина для эталонирования и прецизионного измерения. Кварцевые генераторы давно и прочно вошедшие в практику радиотехнических систем, продолжают до наших дней сохранять свое место и значимость, как простые и сравнительно дешевые эталоны частоты или интервалов времени с точностью порядка 10 -6 --10 -7 . Приборы для ультразвуковой дефектоскопии и искатели повреждений широко распространены в энергетике, машиностроении, железнодорожном транспорте. Они не требуют мощных установок высокого напряжения, как рентгеновские промышленные аппараты, экологически безопасны в отличие от радиоизотопных дефектоскопов. При частоте ультразвуковых колебаний 2--4 МГц удается обнаруживать неоднородности в материале площадью до 1 мм 2 . В Советском Союзе промышленное производство дефектоскопов ведется с 50-х годов. Промышленное применение развертывающего преобразования связано с измерением ширины листа прокатываемого металла. При большой скорости движения полосы горячего металла в условиях вибрации единственным способом измерения могло быть бесконтактное оптическое сканирование. Измеритель проката был разработан в лаборатории автоматики Института черной металлургии (Г.Х. Зарезанко). Два сканирующих измерительных устройства определяли координаты обеих кромок листа, разность координат в 1960 г. с помощью показывающих и регистрирующих приборов позволяли быстро измерить и зафиксировать ширину ленты проката. Создателю установки пришлось решить проблему оптических помех, точного и воспроизводимого измерения положения фронта импульсов при сравнительно низкой крутизне. Развертывающее преобразование в промышленных устройствах было реализовано с помощью специально разработанного для таких устройств прибора -- диссектора. Сравнительно низкая чувствительность компенсировалась большой яркостью источника света. Быстродействие диссектора оказалось существенно выше, чем у передающих телевизионных трубок с накоплением заряда. Естественным следующим шагом на пути развития развертывающих и сканирующих устройств стали установки промышленного телевидения. Их основные функции -- наблюдение за процессами в условиях, когда непосредственное нахождение оператора вблизи объекта невозможно, нежелательно или сопряжено с опасностью . На развитие импульсной техники решающее влияние оказало развитие радиолокации. Это направление способствовало, во-первых, формированию импульсов высокой энергии. Повышение мощности излучаемого импульса при разумных ограничениях на среднюю энергию установки стало возможным лишь благодаря импульсному характеру работы при отношении периода к длительности импульса порядка 1000. Во-вторых, разрешающая способность импульсного устройства во времени могла быть повышена только за счет увеличения крутизны фронтов используемых сигналов. Как и во многих других направлениях, промышленное использование импульсной техники стало вторичным результатом их применения в оборонных отраслях. Благодаря импульсному характеру сигнала удавалось получать импульсы высоких энергий от относительно маломощных устройств. Этому способствовало свойство электронных ламп с оксидными катодами давать огромные по сравнению со средними токи импульсной эмиссии. Электронная лампа со средним током в десятки миллиампер могла длительное время эксплуатироваться с импульсными токами в несколько ампер. В отличие от радиолокационных систем технические средства промышленной электроники заняли полный диапазон возможностей и способов импульсной модуляции. Регулирование среднего и действующего напряжений осуществлялось путем изменения коэффициента заполнения при широтно-импульсном регулировании. Исторически первой была освоена разновидность импульсного регулирования, при которой синхронное с сетью отпирание вентиля осуществлялось с запаздыванием по отношению к моменту естественной коммутации. Широтно-импульсное регулирование постоянного напряжения получило распространение в высокоэкономичных импульсных стабилизаторах постоянного напряжения. Это стимулировало развитие и инженерное приложение теории замкнутых импульсных систем. Анализу импульсных систем в 60-е годы посвящены фундаментальные работы Я.З. Цыпкина . В промышленной электронике для решения задач регулирования мощности импульсная техника стала главным инструментом воздействия. Классические методы управления преобразователями, основанные на использовании угла запаздывания отпирания управляемых вентилей, вначале базировались на сдвиге фазы управляющего сеточного напряжения ртутных преобразователей (так называемый горизонтальный метод). Следующим и гораздо более перспективным стал вертикальный метод. Сущность его состояла в фиксации момента сравнения развертывающего (гармонического или пилообразного) сигнала с управляющим. Вертикальный метод фазосмещения стал основным инструментом широтно-импульсного, фазоим-пульсного и (в соответствующем исполнении) частотно-импульсного регулирования. Многоканальная система импульсно-фазового управления преобразователями служит для управления многофазными преобразователями. Система содержит несколько (по числу фаз) источников опорного напряжения, синхронных с напряжениями питания соответствующих фаз. Напряжения опорных источников сравниваются с помощью компараторов с единственным для всех фаз управляющим сигналом. Задержка срабатывания каждого компаратора дает запаздывание момента отпирания вентиля в соответствующей фазе. Форма опорного напряжения (косинусоидальная или пилообразная) дает разные регулировочные характеристики. Для успешной реализации вертикального способа фазосмещения необходимо было решить вспомогательные задачи формирования опорного напряжения, сравнивания двух сигналов, формирования управляющего импульса определенной амплитуды и длительности в момент равенства двух сигналов. Для выполнения этих задач были разработаны специальные импульсные схемы: в 1918 г. М.А. Бонч-Бруевичем было предложено катодное реле; в 1919 г. американцы X. Абрагам и Е. Блох изобрели мультивибратор; в 1919 г. американцы В. Иклс и Ф. Джордан изобрели схему, без которой трудно представить себе современную компьютерную цивилизацию, -- триггер. Были сделаны сотни изобретений различного рода формирователей импульсов, генераторов линейно изменяющихся напряжений и токов, блокинг-генераторов (мощных импульсных схем с глубокой положительной обратной связью). Анализ схем с обратными связями, возникновение колебаний в нелинейных системах, решение задач об устойчивости таких схем стали предметом работ А.А. Андронова, А.А. Витта, С.Э. Хайкина(1959 г.) .
Рис. 1.3. Структура типового логического элемента.
Лучший учебник советского времени по курсу "Импульсные и цифровые устройства". Если повезет, сейчас можно найти у букинистов. А вообще-то, каждый радиоинженер должен знать этот курс как молитву, так как импульсы "преследуют" нас повсюду: электромагнитные импульсы, видеоимпульсы, короткие и длинные импульсы, импульсные источники питания, импульсные генераторы, радиолокация, лазеры и многое другое.
В книге представлены линейные и нелинейные устройства преобразования и формирования импульсных сигналов, электронные ключи, разнообразные импульсные устройства регенеративного типа, устройства формирования пилообразного напряжения и тока, логические схемы, основные элементы цифровых устройств и многокаскадные устройства функционального назначения.
При изложении уделяется внимание обеспечению надежного и стабильного режима работы устройств при действии неизбежных в условиях эксплуатации дестабилизирующих факторов и помеховых импульсов.
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИМПУЛЬСНЫХ ПРОЦЕССАХ
Глава 1. Вводные сведения
§1.1. Импульсный режим работы и его особенности
§ 1.2. Роль импульсной техники в радиоэлектронике
§ 1.3. Предмет курса
§ 1.4. Из истории развития импульсной техники
§2.1. Форма и параметры импульсов
§ 2.2. Параметры типовых импульсов
§ 2.3. Аналитическое выражение импульсов
§ 2.4. Приближенная оценка длительности фронта
§ 2.5. Активная ширина спектра импульсов
Глава 3. Интегрирующие цепи
§ 3.1. Назначение и принцип работы интегрирующей цепи
§ 3.2. Требования к параметрам интегрирующей цепи
§ 3.3. Варианты схем интегрирующей цепи
§ 4.1. Дифференцирующие цепи
§ 4.2 Укорачивающие цепи
§ 5.1 Назначение импульсных трансформаторов
§ 5.2. Намагничивание сердечника трансформатора
§ 5.3. Эквивалентная схема трансформаторной цепи
§ 5.4. Искажение формы трансформированного импульса
§ 5.5. Требования к конструкции трансформатора
§ 6.1 Назначение линии временной задержки
§ 6.2. Свойства немскажающих электрических систем временной задержки
§ 6.3. Электромагнитные линии временной задержки
§ 6.4. Искусственные линии задержки (ИЛЗ)
§ 6.5. Ультразвуковые линии задержки (УЛЗ)
§ 7.1. Общие положения
§ 7.2. Формирующие электромагнитные линии
§ 7.3. Искусственные формирующие линии
§ 7.4. Формирующие реактивные двухполюсники
§ 7.5. Схемы включения формирующих цепей
Глава 8. Электронные ключи
§ 8.1. Общие положения
§ 8.2. Транзисторный ключ (ТК)
§ 8.3. Переходные процессы в транзисторном ключе
§ 8.4. Варианты транзисторных ключевых схем
§ 8.5. Диодный ключ
§ 9.1. Амплитудные ограничители
§ 9.2. Формирование импульсов путем ограничения и дифференцирования синусоидального напряжения
§ 9.3. Пик-трансформатор
§ 9.4. Фиксаторы уровня
Глава 10. Общие свойства регенеративных импульсных устройств
§ 10.1. Принципы построения регенеративных устройств
§ 10.2. Режимы работы регенеративных устройств
§ 11.1. Мультивибраторы с анодно-сеточными связями
§ 11.2. Мультивибратор с коллекторно-базовыми связями
§.11.3. Ждущий мультивибратор с эмиттерной связью
§ 11.4. Типовые схемы ждущих мультивибраторов
§ 11.5. Ждущий мультивибратор с транзисторами разного типа проводимости
§ 11.6. Мультивибратор с мостовыми цепями
§ 11.7. Многофазные мультивибраторы
§ 12.1. Общая характеристика блокинг-генератора
§ 12.2. Ламповый блокинг-генератор
§ 12.3. Варианты схем ламповых блокинг-генераторов
§ 12.4. Транзисторный блокинг-генератор
§ 13.1 Принцип действия делителя частоты
§ 13.2. Стабильность режима деления частоты
§ 13.3. Ступенчатый делитель частоты
§ 14.1. Общие свойства триггеров и требования к ним
§ 14.2. Симметричный транзисторный триггер
§ 14.3. Схемы запуска триггера
§ 14.4. Обеспечение состояний покоя триггера
§ 14.5. Варианты схем триггеров
§ 15.1 Устройства на туннельных диодах (УТД)
§ 15.2. Устройства на лавинных транзисторах (УЛТ)
Глава 16. Простейшие генераторы линейно изменяющегося напряжения. Методы линеаризации
§ 16.1. Параметры линейно изменяющегося напряжения
§ 16.2. Принцип построения генераторов ЛИН
§ 16.3. Простейшие генераторы ЛИН
§ 16.4. ГЛИН с токостабнлизующим элементом
§ 16.5. ГЛИН с компенсирующей э. д. с, вводимой посредством неинвертирующего усилителя
§ 16.6. ГЛИН с компенсирующей э. д. с, вводимой посредством инвертирующего усилителя
§ 17.1. Общие сведения
§ 17.2. Фантастрон со связью по экранирующей сетке
§ 17.3. Фантастрон с катодной связью
§ 17.4. Транзисторный фантастрон
§ 18.1. Параметры пилообразного тока
§ 18.2. Принцип формирования пилообразного тока
§ 18.3. Схемы генераторов пилообразного тока
Глава 19. Общая характеристика логических схем
§ 19.1. Основные логические операции
§ 19.2. Классификация и характеристики логических схем
§ 20.1. Схема логического отрицания (НЕ)
§ 20.2. Диодные схемы логического умножения (И)
§ 20.3. Диодные схемы логического сложения (ИЛИ)
§ 20.4. Логические схемы на туннельных диодах
§ 21.1. Диодно-транзнсторные логические схемы (ДТЛС)
§ 21.2. Транзисторные логические схемы (ТЛС)
§ 21.3. Логическая схема запрещения (ЗАПРЕТ)
§ 21.4. Логические схемы равнозначности и неравнозначности
§ 21.5. Многоступенчатые диодные логические схемы
Глава 22. Устройства кодирования сигналов
§ 22.1. Формирование импульсных кодов с фиксированными интервалами между импульсами
§ 22.2 Формирование импульсных кодов с регулируемыми интервалами между импульсами
§ 22.3. Регистрация двоичного цифрового кода
§ 22.4. Диодные дешифраторы
§ 22.5. Цифровые счетчики импульсов
§ 22.6. Кодирование непрерывно изменяющихся величин
§ 23.1. Общие сведения
§ 23.2. Амплитудная селекция импульсов
§ 23.3 Селекция импульсов по частоте повторения
§ 23.4 Селекция импульсов по длительности
§ 23.5. Селекция кодированной серии импульсов
Дорогие читатели если у Вас не получилось скачать Импульсные и цифровые устройства
напишите об этом в комментарияхи и мы обязательно вам поможем.
Мы надеемся, что Вам понравилась книга и Вы получили удовольствие от чтения. В качестве благодарности можете оставить ссылку на наш сайт на форуме или блоге:)
Электронная книга Импульсные и цифровые устройства предоставлена исключительно для ознакомления перед покупкой бумажной книги и не является конкурентом печатным изданиям.
,
. (25.4)
.
. (25.5)
, выходное напряжение ограничено значением ±U m.ВЫХ
. Это означает, что транзисторы выходных каскадов ОУ работают в ключевом режиме. Значение U m . ВЫХ
лишь немного меньше Э.Д.С. источника питания E n
, поэтому на передаточной характеристике выделяют область положительного 
и отрицательного 
насыщения.
выходное напряжение 
. Наоборот, при 
выходное напряжение. Другими словами можно сказать, что выходное напряжение ОУ в нелинейном режиме зависит от того, какое из входных напряжений больше. Значит, ОУ в нелинейном режиме является схемой сравнения (компаратором).
. (25.6)
, ОУ переходит в линейный режим. Напряжение на выходе уменьшается, т. е. получает отрицательное приращение -∆U вых
. Через делитель R 1
, R 2
приращение поступает на прямой вход ОУ, уменьшая значение U пр
на величину:
. (25.7)
. Последнее, в свою очередь, еще больше уменьшит U пр
. Процесс развивается лавинообразно и завершается переходом ОУ в область отрицательного насыщения, когда 
. Таким образом, ПОС ускоряет процесс переключения компаратора. Такое ускоренное переключение получило название регенеративного процесса.
. (25.8)
, (25.9)
. (25.10)
. (25.11)
.
. (25.13)
,
.
На базу транзистора Т 2
действует незначительный отрицательный потенциал - U кэ1
и положительный потенциал Е б
. Так как |Е б
| > |U кэ1
|, то транзистор Т 2
поддерживается в закрытом состоянии. Таким образом, состояние транзистора Т 1
поддерживает состояние транзистора Т 2
и наоборот. Схема находится в устойчивом состоянии до воздействия управляющего сигнала.
