Файл: Белицкий В.И. Коммутаторы каналов радиотелеметрических систем учебное пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2024
Просмотров: 78
Скачиваний: 0
84
|
|
|
Рвх |
R H |
|
|
(4.13) |
|
|
|
К.зат Р |
7 ,2 |
|
|
|||
|
|
|
вых |
|
|
|
||
Таким образом, выбор элементов |
схемы, |
представленной на |
||||||
рис.4 .3 ,производится на базе |
неравенств: |
|
|
|||||
|
|
Р до5р |
R si |
Р |
' ^ |
|
|
|
|
|
К 62 |
» |
|
|
|||
|
|
}' t > > R t + |
* 0 np |
|
|
(4.14) |
||
|
|
|
|
|
||||
|
|
:R z > > R anp |
|
|
|
|||
расчет |
|
RH |
RSl + |
RS2 |
|
|
выбора сопротивления |
|
схемы целесообразно |
начинать с |
|||||||
Rh = fj'X |
При этом |
надо учитывать |
требования по ^быстродейст |
|||||
вию схемы |
(см,§ 4 .1 ). Максимальная величина RH= |
ограничи |
||||||
вается соотношением |
(4 .6 ), |
откуда |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
N |
|
|
|
(4.15) |
|
|
R |
*■ЗСиЕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н зап.пр |
|
|
|
Затем последовательно выбираются сопротивления RBl ,
И,2 •
При выборе диода надо стремиться к максимально возможному RdoBp , так как при учете этого сопротивления видна опасность прохождения селекторного импульса на выход схемы:
|
иг |
^ R6l+ RS1 |
(4.16) |
|
сел Вых ' |
|
|
|
|
RdoBp |
|
Погрешности, |
возникающие при этом, оценены в работе |
[16]. |
|
§ 4 .3 . |
ДИОДНЫЕ СХЕМЫ ВРЕМЕННОЙ СЕЛЕКЦИИ |
|
|
|
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ТИПА |
|
|
Диодная схема временной селекции последовательного типа |
|||
представлена на рис.4.4 |
и состоит из цепочки смещения ECm~ Rcmi |
||
диодов Ej и Eg с |
выравнивающими сопротивлениями R, и /?2 |
, це |
пи селектирующих импульсов Uce/)- Rs , а также входной и выход ной цепей.
При отсутствии положительного селектирующего импульса Ucejl оба диода за счет отрицательного напряжения смешения, подавае-
85 |
|
мого на их анода от источника 5 |
, находятся в запертом со |
стоянии, надежно изолируя выход схемы от ее входа. С приходом положительного импульса исел>Есмоб& диода открываются и коммути руемый сигнал ивх с некоторым ослаблением поступает в нагрузку коммутатора.
Рис.4.4
Сопротивления Яем и Rs обычно выбираются достаточно боль шой величины, чтобы ограничить потребление тока от источников
смещения и исел. Сопротивления R1 |
и Rz |
служат для выравнива |
ния прямых сопротивлений диодов Д | |
и Д^. |
Поэтому необходимо вы |
бирать R, И |
|
|
В рассматриваемой схеме целесообразно использозать такие диода, обратное сопротивление когодах много больше сопротивле
ния R, . |
|
|
|
оых |
|
|
|
Следовательно,в каскаде временной селекции последовательно |
|||
го типа необходимо соблюдение следующих неравенств: |
|
||
R см ~ |
RB ^ |
RBbix * |
|
R i = R z > > R 3 n P ', |
(4 .1 7 ) |
||
R doBp |
R Sbix » |
|
|
RВых >:> R1i R2.’ |
|
||
^ сел ^ |
^ cm |
‘ |
|
При выполнении указанных неравенств влияние разброса пара метров диода на точность схемы практически исключается.
I
86
Поскольку на величину сопротивления нагрузки рассмотренной схемы не накладывается столь жестких требовании, как в предыду щем случае, схема последовательного типа применима в коммутато рах с большим числом каналов N . Недостатком схемы следует при знать необходимость источника смещения Есм и связь между селек торными и сигнальными цепями. Последнее призодит к тому, что в выходном напряжении схемы появляется какая-то часть селектирую щего импульса. Из-за этого повышаются требования к форме импуль сов селекции: импульс должен быть строго прямоугольным, иначе будет искажен выходной сигнал.
§ 4 .4 . МОСТОВЫЕ СХЕМЫ ВТЕМЕННОЙ СЕЛЕКЦИИ
Один из вариантов мостовой схемы временной селекции приве ден на рис.4 .5 . Для управления этой схемой необходимы селекти рующие импульсы обеих полярностей. Управляющие1 напряжения по даются в нижнюю и верхнюю вершины моста, входом является левая вершина, выходом - правая вершина моста.
В том случае, когда через диоды и на мост поступают положи тельные импульсы, а че рез диоды Д6 и Д8 - от рицательные, все четыре диода моста открываются и мост представляет со бой эквипотенциальную точку, т .е . выход схемы соединяется со входом и все напряжение сигнала передается на общеканаль ный элемент. Как только полярность напряжения, подаваемого через любой из диодов Д5 - Д8, изме нится на противоположную,
сопротивление моста резко возрастает и входной сигнал на выход не проходит.
Точность схемы селекции зависит от степени попарной согла сованности диодов моста Д^- - Дг> и Дд - Д^. Если, например, рас
87
согласование составляет 2%, разность между входным и выходным напряжением составляет 10 мв, т .е . 0,2% от диапазона измере ний 0-5в.
Приведенная на рис.4.5 схема является сравнительно сложной и дорогостоящей. Преимуществом ее помимо высокой точности явля ется способность ограничивать входной сигнал по максимуму, что предохраняет передатчик радиотелеметрической системы от пере-
модуляции. |
Это возможно благодаря |
тому, что при увеличении вход |
||
ного сигнала |
токи в диодах |
и Д^ |
снижаются до тех пор, пока |
|
эти диоды |
не |
закроются полностью. |
||
Диода рассмотренной схемы обычно являются кремниевыми, а |
||||
сопротивления |
R и RH достаточно |
большими (единицы мегаом). |
||
У кремниевых диодов Rdo6p |
доходит до нескольких десятков мегаом. |
|||
Другая мостовая схема временной селекции представлена на |
рис.4 .6 . Для управления этой схемы достаточно селектирующих им пульсов одной полярности (положительной). Поданные на вход
трансформатора положитель |
|
|
ные импульсы селекции от |
|
|
крывают все диода моста, |
|
|
и сигнал с входных зажимов |
|
|
поступает на выходные. Од |
|
|
новременно происходит |
за |
|
ряд конденсатора Ср |
После |
|
окончания импульса времен |
|
|
ной селекции на емкости |
|
|
сохраняется некоторое |
вре |
|
мя напряжение, полярность |
|
|
которого такова, что диода |
Рис.4.6 |
|
моста находятся в запертом |
||
состоянии. Для того чтобы |
|
напряжение |
на емкости Cj могло |
играть |
роль источника |
смещения, |
постоянную |
времени т=/?Д берут |
достаточно большой по |
сравнению |
|
с периодом коммутации Т ( /? С . » Т |
). |
|
||
Вполне очевидно, что приведенная на рис.4.6 схема была бы |
||||
гораздо более стабильной, если |
бы вместо цепочки RfCt |
был вклю |
чен источник постоянного смещения. Однако в этом случае потре бовалось бы столько источников смещения, сколько имеется схем временной селекции, что существенно усложняет коммутатор и сни жает его экономичность. Ограничиться одним, общим для всех схем источником смещения, как в мостовых схемах, подобных приведен
88
ной на рис.4.5» в данном случае нельзя, так как источники долж ны быть изолированы от земли.
Для достижения необходимой точности и стабильности мост дол жен быть хорошо сбалансирован. С этой целью в каждое плечо мо ста последовательно с диодом включается балансное сопротивление R , величина которого много больше прямого сопротивления дио да R3np . Максимальная стабильность нулевого уровня имеет место при выполнении условия:
(4.18)
R~\fR dnp Ядобр
Врассматриваемой мостовой схеме удается получить стабиль-г яость в балансировке моста порядка 0,5 - 1%, что практически полностью устраняет влияние селектирующих импульсов на выход ной сигнал.
К недостаткам схемы следует отнести прежде всего наличие
дорогостоящего |
импульсного трансформатора и сложность схемы. |
||||||||
|
Ориентировочный расчет мостовой схемы с трансформатором |
||||||||
производится весьма |
просто. |
|
|
|
|
||||
|
Диоды и сопротивления |
R |
выбираются таким образом, чтобы |
||||||
выполнялись условия: |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
R--\/Rdnpд пр ™я,добр |
> |
(4.18) |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
R » R |
дпр |
|
(4.19) |
||
|
|
|
|
|
|
||||
|
В практических схемах величина сопротивления |
R обычно ле |
|||||||
жит в пределах от единиц до |
нескольких десятков |
килоом. |
|||||||
. |
Для того чтобы емкость |
С, |
заряжалась во время действия |
||||||
селектирующего шпульса гораздо быстрее, чем разряжалась в |
|||||||||
его |
отсутствие, |
сопротивление |
Rf выбирают намного больше со |
||||||
противления |
R |
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R , » R . |
|
(4.20) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Значение |
емкости |
Cf |
определяется |
из условия: |
||||
|
|
|
|
|
|
|
Тк |
|
(4.21) |
|
Отсюда |
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.221
т* - период коммутации.
89
Г л а в а У
ТРИОДНЫЕ КАСКАДЫ ВРЕМЕННОЙ СЕЛЕКЦИИ
Схемы временной селекции, выполненные на транзисторах, более сложны и дорогостоящи, менее экономичны и сложнее в на ладке, чем диодные схемы, но зато передаточные характеристики триодных селекторов отличаются высокой линейностью. Поэтому в тех случаях, когда требование точности является преобладающим, необходимо применять транзисторные схемы временной селекции.
Селекторы на транзисторах бывают с внешним смещением и без него. Транзисторы в схемах без смещения работают только в клю чевом режиме. Во временных селекторах с внешним смещением тран зисторы могут работать как в ключевом, так и в усилительном режимах.
Строгой классификации схем временной селекции на триодах нет. Ниже сначала описываются схемы, в которых транзисторы ра ботают в активной .области вольтамлерных характеристик, а затем рассматриваются различного рода ключевые каскады.
§ 5.1. ДВУХКАСКАДНЫЕ СХЕМЫ ВРЕМЕННОЙ СЕЛЕКЦИИ С УСИЛЕНИЕМ
Наиболее распространенные каскады временной селекции с
•двумя транзисторами, в которых происходит усиление коммутируе мого сигнала, приведены на рис.5.,1 и 5.2.
Приведенная на рис.5.1 схема представляет собой двухкаскадный усилитель, каждый из каскадов которогс выполнен по схеме с общим эмиттером. Особенностью этого усилителя является то, что каскад усилителя на транзисторе Tj является нагрузкой для другого уси лительного каскада.
Напряжение коммутируе мого сигнала подается на базу транзистора Tg, а се лектирующий импульс посту-
|
|
90 |
|
пает в |
базу T j. |
Пока шлульс селекции отсутствует, транзис |
|
тор Tj |
заперт специальным источником смещения |
Есм , ток через |
|
сопротивление |
йк не течет и на выходе схеш |
сигнал отсутст |
вует. Как только с распределителя импульсов на базу Tj посту пит селектирующий импульс отрицательной полярности,транзистор Tj откроется и на сопротивлении RK выделится определенный сиг нал. Амплитуда этого сигнала зависит от потенциала эмиттера . транзистора Tj, а потенциал эмиттера Tj определяется величиной коммутируемого сигнала. Таким образом, сигнал, поступающий на вход каскада временной селекции, усиливается дважды. При этом следует иметь в виду, что кошу тируемый сигнал в данной схеме должен иметь отрицательную полярность, иначе транзистор Tj за кроется.
Представленный на рис.5 .2 усилитель содержит каскады с об щим коллектором (на транзисторе Tj) и общим эмиттером (на тран зисторе Tg). В отсутствие
селектирующего импульса на базе Tj ток транзисто
ра Tj создает на сопроТ1
тивлении R смещение, достаточное для запира ния транзистора Tg. Поэ тому подаваемый на базу Tg коммутируемый сигнал на выходе селекции не по является. С приходом по ложительного селектирую щего импульса транзистор Tj запирается и напряже ние на сопротивлении R3
исчезает. Через сопротивление RK начинает протекать ток вто рого транзистора, величина которого пропорциональна входному сигналу USx.
Достоинством схемы является высокая степень линейности функции передачи, а недостатком - большое потребление тока от крытым транзистором Tj.
Расчет каскада временной селекции, приведенного на рис. 5.2, слагается из расчета эмиттерного повторителя на транзисторе Tj (рис.5.3) и усилителя с общим эмиттером, содержащим сопротив ление отрицательной обратной связи R3 (ри с.5 .4).