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: 80
Скачиваний: 0
24
Кроме того, параметры схемы должны быть выбраны таким образом, чтобы ток заряда емкости Cj был достаточен для отпирания тран зистора.
Схемы на элементах задержки и многофазные мультивибраторы являются распределителями с N состояниями равновесия, работаю щими в автоколебательном режиме. В тех случаях, когда требуется кольцевой распределитель с шаговым режимом работа, может быть использована схема генератора импульсов на четырехслойных дио дах (ри с.15).
При включении схемы один из диодов переходит в проводящее
состояние; ток этого диода на сопротивлении |
создает запи |
рающее смещение для остальных диодов. Импульс |
запуска отрица |
тельной полярности, поданый на сопротивление £0(Г , запирает проводящий диод, создавая на нагрузке этого диода отрицатель ный перепад напряжения. Этот скачок напряжения через емкость С поступает на следующую ячейку кольца и открывает стоящий в ней диод. Теперь уже ток этого диода создает на сопротивлении #gS запирающее смещение для остальных диодов. С приходом оче редного импульса запуска происходит новое переключение-схемы. Таким образом, на выходах схемы (на Рн ) последовательно выра батываются положительные селектирующие импульсы.
Особенностью распределителей на четарехслойных гиодах яв ляется сравнительно большая величина питающего напряжения
25
(порядка 100 в) и низкий коэффициент его использования (при мерно 0 ,3 ).
Матричные распределители импульсов
Матричный распределитель импульсов состоит чаще всего из цепочки последовательно соединенных двухстабильных элементов и присоединенной к выходам этих элементов матрицы. В более слож ных матричных распределителях матрица может питаться от несколь ких источников импульсного напряжения.
Цепочка последовательно соединенных двухстабильных элемен тов представляет собой пересчетную схему с коэффициентом деле ния N - 2* , где п - число элементов. В пересчетной схеме при менимы только триггеры со счетным запуском.
Матрицы состоят из набора логических схем И, выполняемых на диодах или сопротивлениях.
По схеме выполнения матричные схемы делятся на параллель ные и последовательные.
Я, |
|
Ж |
ж |
|
Г У |
— |
|
|
Ж |
Ж |
|
|
■1 |
||||
«н |
ж |
■ |
.ж |
■ |
|
-2 |
||
Я* |
.Ж |
л |
ж |
,ж |
■ |
|
-3 |
|
~Е$— |
|
|
|
,Ж -4 |
||||
1.. |
ж |
у |
у |
|
|
Ж |
■ ■5 |
|
|
|
|
||||||
R H |
У |
|
|
■ |
|
ж |
-6 |
|
Л |
Ж |
|
____________ А |
У |
____________ JL |
|
У |
-7 |
Д |
|
|
|
|
-8 |
|||
Рис.16
Параллельные матрицы бывают одноступенчатыми и многоступен чатыми. Пример матричного распределителя с одноступенчатой па-
26
раздельной матрицей представлен на рис. 16. Число каналов, ком
мутируемое с помощью такого распределителя, равно N = 2 |
, |
||||
где а - число двустабильных элементов |
(в |
данном случае |
тран |
||
зисторных триггеров). |
В распределителе |
с |
одноступенчатой мат |
||
рицей число транзисторов |
равно 2 п , число |
диодов - n ( 2 + N ) . |
|||
При больших величинах |
N |
число диодов оказывается чрезвычай |
|||
но большим. Например, |
уже при N = 256 |
на |
каждый выход распре |
||
делителя приходится 8 диодов. Матрица распределителя оказывает ся довольно сложной.
В случае больших А/ целесообразен переход на многоступен чатую схему распределителя, представляющую собой два и более одноступенчатых распределителя, нагруженных на одну общую мат рицу. Пример такого распределителя при двух ступенях приведен на рис.17. Простые расчеты показывают, что в двухступенчатом распределителе число диодов составляет 2»2П+ п (2Т + 2 ), т .е . при N = 256 на один канал приходится не 8, а только 2,5 диода.
С дальнейшим увеличением числа каналов экономия в диодах де лается еще заметней.
27
Инженерный расчет параллельных матричных распределителей приводится в главе I.
В современных радиотелеметрических системах контролируемые параметры имеют самые различные частотные спектры, что приводит к целесообразности коммутирования этих параметров с разными ча стотами опроса. В ряде случаев требуется менять программу изме рений и по числу параметров. Поэтому в современных высокоинфор мативных системах электронный коммутатор должен обеспечивать возможность получения различных частот опроса по различным ка налам и изменения самого числа каналов. Параллельные матричные и кольцевые распределители позволяют строить такие коммутато-
Пример матричного распределителя последовательного (пира мидального) типа приведен на рис.18. Отличие его от описанно го выше состоит в том, что диодная матрица построена по друго
му принципу. |
Число диодов в такой матрице составляет |
4(2* - I ) , |
г .е . на один |
выход распределителя приходится примерно |
4 диода. |
Недостатком последовательных матричных распределителей являет ся то, что при большом числе каналов коммутатора проектирова ние логических ячеек вызывает большие трудности вследствие вы соких требований к диодам.
29
Р А З Д Е Л I . ШЖЕНЕШЙ РАСЧЕТ ПОЛУПРСВСДНИКСВЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ ИМПУЛЬСОВ
Г л а в а I
МАТРИЧНЫЕ РАСПЕЙТЕЛИТЕЛИ ШП7ЛВСОВ НА ТРИГГЕРНЫХ ЯЧЕЙКАХ
Распределител» импульсов матричного типа могут быть реали зованы только на триггерных ячейках, в которых возможен счет ный запуск. Поэтому в матричных распределителях применяются в основном толыю симметричные триггеры. А Пример принципиальной схемы матричного распределителя на 8
выходов представлен на рис.16. На этом рисунке триггерная ячейка выполнена по схеме с внешним смещением. На практике иногда ис
пользуются триггеры без |
смещения (рис.1.1 |
и 1.2) |
и с автосмеще |
||
нием (рис.1 .3). |
|
|
|
|
|
Матрица, как прави |
|
|
|
|
X |
ло, потребляет от триг |
|
|
|
|
|
герных ячеек большие |
|
|
|
|
|
токи, что предъявляет |
|
|
|
|
|
повышенные требования |
|
|
|
4 Н |
|
к нагрузочной способно |
|
Л |
Л |
||
сти триггеров. Поэтому |
|
||||
в ряде случаев между |
г 7 ] |
|
|
|
|
логическими элементами |
|
** |
*2 |
||
матрицы и триггерными |
___ |
' т |
|
||
ячейками встраивают |
___ z U 1 — j___ |
||||
эмиттерные повторители, |
|
|
|
|
|
работающие в режиме уси |
|
|
Рис.1.1 |
|
|
ления мощности (рис.1 .4). |
|
|
|
|
|
При этом выходное сопротивление |
триггерной ячейки заметно сни |
||||
жается, что упрощает проектирование матриц. |
|
|
|||
\
30
Как было указано раньше, наиболее рациональными являются матричные распределители с одноступенчатой и многоступенчатой матрицами параллельного типа.
I
В одноступенчатой матрице число диодов на один выход равно числутриггерных ячеек распределителя п , а в двухступенчатой - &+ 2 г . Следовательно, при числе выходов распределителя, боль шем 8, целесообразен переход на параллельную матрицу с двумя и более ступенями.
Рис,1.4
31
При проектировании полупроводниковых распределителей им пульсов обычно задаются следующие исходные данные:
- |
число выходов N |
; |
|
- |
частота коммутации |
FK ; |
|
- |
параметр выходного |
сигнала (напряжение ^ вых* мощность |
|
в нагрузке Рн или ток |
1Н в нагрузке Рн ); |
||
- |
температурный диапазон работы распределителя. |
||
Расчет матричного распределителя может быть произведен в следующем порядке:
1.Определение числа триггерных ячеек.
2.Составление функциональной схемы матрицы.
3. Расчет триггера.
4.Расчет матрицы.
§ I . I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ТРИГГЕРНЫХ ЯЧЕЕК
Число выходов распределителя импульсов в матричной схеме определяется выражением
N = |
2 n, |
( I .I ) |
отсюда число триггерных ячеек |
п |
находится следующим образом: |
|
п-ЩгЫ. |
( 1 . |
|
При заданном N |
величина а |
определяется округлением до |
|
ближайшего большего |
числа. |
|
|
В ряде случаев |
число каналов |
N может существенно отличать |
|
ся от любого из чисел 2 я . При этом между соседними тактами |
|||
коммутации образуется "мертвая зона" времени', в которое датчи |
|||
ки телеметрической системы на опрашиваются, а коммутатор рабо |
|||
тает. Следовательно, техническая эффективность системы, |
снижав |
||
ется. |
|
|
|
Устранить этот |
недостаток можно введением в цепочку |
триг |
|
герных ячеек обратных связей.
Известно, что обратные связи, введенные в переечетную схе му, могут изменить коэффициент пересчета [4] . Например, на рис.1.5 приведена цепочка из трех триггеров, в которой коэффи циент пересчета уменьшен с 8 до 5.
Поэтому число |
выходов N , |
отличное от чисел 2 Л , целесо |
образно разделить |
на множители |
таким образом, чтобы каждый из |
