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: 83
Скачиваний: 0
43
и на несимметричных. Пример принципиальной схемы кольцевого рас пределителя импульсов на симметричных триг герных ячейках приве ден на рис.2.1 .
На практике наи большее распростране ние получили симмет ричные триггеры. Од нако в ряде случаев более целесообразно применение несиммет ричных триггерных схем (так называемых триггеров Шмидта). Преимущества несим метричных триггеров по сравнению с сим метричными заключают ся в следующем.
Прежде всего несишетричные триггер ные ячейки имеют бо лее высокую скорость переключения. Перед ний и задний фронты выходных импульсов имеют примерно одина ковую длительность.. Следовательно, элек тронный коммутатор,
вкотором использует ся триггер Шмидта, не только более ско ростной, но и вносит меньшую погрешность
втракт передачи дан ных. .
Рис.2.1
44
Нагрузочная способность несимметричных триггерных схем больше,, чем у симметричных, что при одной и той же нагрузке распределителя означает более высокую надежность работы распре делителя импульсов.
Наконец, важным достоинством триггера Шмидта является его меньшая чувствительность к разбросу параметров транзисторов (особенно р и 1кВ). -
К недостаткам несиыетричных триггеров следует отнести зави симость параметров запускающих сигналов от величин питающих на пряжений и относительную сложность инженерного расчета и налад ки триггера.
Кольцевые распределители импульсов в схемном отношении и наладке проще матричных, однако в матричных распределителях им пульсов на один выход схемы приходится гораздо меньше активных элементов (транзисторов).
.В практических схемах кольцевых распределителей импульсов число выходов не превышает 10 - 15.
§ 2 .1 . РАСЧЕТ СИММЕТРИЧНОГО ТРИГГЕРА НА ЗАДАННУЮ МОЩНОСТЬ
Нагрузкой кольцевого распределителя импульсов являются различного рода каскады временной селекции. 3 зависимости от выбора схемы селекции расчет триггерной ячейки может произво диться либо на заданное выходное напряжение Щых , либо на мощ ность, необходимую на управление схемой селекции, либо на за данный ток 1И в известной нагрузке Рн .
Методика расчета симметричного триггера на заданное выход ное напряжение изложена в главе I . Нике приводится порядок рас чета триггера на заданную выходную мощность.
Исходными данными в этом случае являются предельная часто
та запуска ^ |
, |
определяемая как произведение частоты комму |
|
тации |
FK на число |
каналов N , напряжение источника питания |
|
Ек , |
заданная в нагрузке мощность Рн и максимальная рабочая |
||
температура |
t°max . |
|
|
Расчет триггера начинается с выбора типа транзистороз. 3 режиме раздельного запуска предельная частота запуска триггера определяется формулой
F |
=£= |
M f K . |
( 2. 1) |
1зап.пр |
|
45
Поэтому транзистор выбирается таким образом, чтобы выпол нялись условия:
f ^ ^ 5 F 3annp=2,5HF^ |
. (2.2) |
U'8on*EK. (2.3)
Если величина напряжения Ек не задана, ее можно опреде лить по формуле:
(2 .4)
*к доп
азатем проверить выполнение неравенства (2 .3 ).
Прежде чем начать расчет параметров схемы, необходимо убе диться в том, что при заданной величине Ек заданную мощность удастся получить при использовании выбранных транзисторов. Сде
лать это можно с помощью формулы |
(2 .4 ). |
Если окажется, что |
Fх Iк доп~ |
? |
(2 .5) |
необходимо выбрать транзистор с большим 1к3оп или повысить на пряжение Е к (если Ек не является жестко заданным параметром).
Расчет параметров схемы производится по следующим форму
лам:
|
г |
- р ^ № Е* ■ |
(2 .6) |
|||
|
|
~ |
п |
’ |
|
|
|
*к доп |
|
|
26; |
|
|
|
16 л EgS 0,2Ек |
( 2 .7 ) |
||||
|
|
D |
|
|
. |
( 2 .8 ) |
|
|
KZ |
9 1ко max |
1t°-20° |
(2 .9) |
|
|
1KOmax ~ J-K0200 |
Ы1 |
||||
ос |
ток |
I K0 при |
t° = |
2CP; |
|
|
коэффициент, |
равный 9 |
для германиевых и 16 |
для |
|||
|
кремниевых транзисторов; |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
(2.10) |
где RH - |
сопротивление |
нагрузки; |
|
|
||
|
|
С = |
0,3 |
|
(2. И ) |
|
|
|
f |
v |
|
||
|
|
|
'о! |
Кк |
|
|
46
Следует заметить, что при такой методике расчета величины сопротивлений Рк и нагрузки Рн должны быть, равны между собой. Если же сопротивление нагрузки Ри является заданным, то расчет триггера возможен лишь в том случае, если заданные EKt Рн и Рн удовлетворяют неравенству:
Р Л * ц г Е ‘' . |
(2.12) |
Цепи запуска триггерной ячейки рассчитываются по методике, изложенной в главе I: диоды должны иметь малые прямые сопро тивления и паразитные емкости и большие обратные сопротивления (обычно это точечные диода Д2, ДЗ и Д9), постоянная времени Рг Съдолжна удовлетворять неравенствам:
v п ^ |
__ -____ |
• |
(2.13) |
*4 |
S F ^ n p |
’ |
|
ZRK . |
(2.14) |
|
На практике может возникнуть необходимость отбора заданной мощности от триггера с уже рассчитанными параметрами. Такой случай возможен, например при стремлении сделать триггерную ячейку унифицированной, единой для всей радиотелеметрической системы. В этом случае необходимо проверить возможность такого отбора. Для этого необходимо выполнение условия
°’гЕ *‘ > р |
(2.15) |
Иногда требуется при подключении нагрузки сохранить неиз менной не схему триггера, а режим его работы. Для этого необ ходимо произвести перерасчет параметров триггера. С этой целью вычисляется поправочный коэффициент (У :
(2.16)
где
а |
M i l |
( ’2.17) |
|
Рн |
|
|
|
Тогда остальные параметры будут определяться по формулам:
Я. (2.18)
|
47 |
|
|
|
( |
« |
• |
V |
(2.19) |
’ |
р„ |
’ |
(2.20) |
|
|
|
|
|
|
р ' _ |
|
|
(2.21) |
|
|
|
|
|
|
р '_ |
Рг |
|
(2.22) |
|
К2~ & |
|
|||
|
|
|||
|
|
|
|
(2.23) |
с- |
- |
. |
|
'2 .24) |
§ 2.2. ПРИМЕР РАСЧЕТА
Преть требуется рассчитать триггерную ячейку распределите
ля при следующих исходных данных: |
F3an = N ■FK = 600 |
кгц; |
Е = 10 в; Ри = 10 мвт, t°m ax = 4(ЯС. |
|
|
Триггер может быть рассчитан на транзисторах типа П15, ибо |
||
параметры этих транзисторов удовлетворяют условиям (2 .2) |
и |
|
(2 .5 ): |
|
|
Ез а п .а р = 600 КГЦ « 0,4 ^ |
= 640 К Г Ц , |
|
°^ Еккдог 20 мвт< Рн = ГО «ВТ-
Всоответствии с «формулой (2 .6) находится величина сопро тивления и„
Е' |
w |
|
|
П ^ 0,2Егк |
_ о М _ |
2 ком . |
|
* к доп |
Ш |
|
|
|
W |
|
|
Целесообразно выбрать |
|
= 1,5 ком. |
Остальные |
параметры |
|||
определяются по (формулам: |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
$Н=ВК= 7,5ком; |
|
|
|
|
|
2 1 , |
|
' |
°’15Е\о -го - ^ 2 к т - , |
|
||
|
|
2-15-2 ~ё ~ |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
I ____ |
|
10 |
-1 |
-4,75ком; |
|
|
1+ р |
Es RK |
u m lllb S |
||||
|
р |
F |
|
и 10- 6,2 |
|
|
|
|
|
кг |
L к |
|
|
|
|
Г = |
р |
0,3 |
ъ = !25пср. |
f |
1,6 W-1,5 -10s |
||
V |
кк |
|
|
Остальные параметры схемы триггера рассчитываются так же, как в глазе I.
§ 2 .3 . РАСЧЕТ СИММЕТРИЧНОГО ТРИГГЕРА НА ЗАДАННУЮ НАГРУЗКУ
Если известно входное сопротивление каскада временной се лекции и ток, необходимый для его управления 18х , расчет триггерной ячейки можно произвести по следующей методике [15] .
После выбора транзистора определяется величина коллектор ного тока насыщения 1К :
|
I . , . , * |
<2‘25) |
|
Величина 1К8т |
приводится в справочных данных. |
|
|
При заданных |
1Н= Цх и PH= fyx напряжение |
на коллекторе |
за |
крытого транзистора определяется формулой: |
|
|
|
|
|
(2 |
.26) |
Максимально допустимое напряжение на коллекторе выбранного транзистора Uk Son должно превышать найденную величину IIк .
Значения сопротивлений и напряжений источников питания определяются с помощью соотношений:
ик |
. ик . |
(2.27) |
|
|
|
|
|
(2.28) |
76 ^ E j = (0,l-0,2)EK*2b. |
(2.29) |
|
При использовании в распределителе схемы триггера с авто матическим смещением (рис.1.3) сопротивление Рэ находится по формуле:
49
Величины сопротивлений £, и Я2 должны удовлетворять не равенствам:
Ejl Em- f а - |
|
к кас+ здд)Р . |
(2.31) |
|
Я» |
h (£ * -u S3J |
|||
*и+ * ' * ~ } |
’ |
|||
D > (£f~U fsanW i |
• |
(2.32) |
||
*'2 "" ^ гг |
гг |
|
|
|
‘Лгзап+ ^к нас
Здесь и^заа~ напряжение между базой и эмиттером закрытого транзистора, требуемое для надежного запирания транзистора. Обычно бывает достаточно Uf3arl = 0,1 - 0,2 в . Величина UKHac представляет собой потенциал на коллекторе насыщенного тран зистора. Значение UKиас обычно не превышает величины 0,1 £*.
Остальные параметры триггера (цепи запуска, емкости С, и С3 ) определяются так же, как и в предыдущем случае.
§ 2 .4 . ПРИМЕР РАСЧЕТА
Пусть требуется рассчитать триггерную ячейку кольцевого распределителя импульсов, имеющего максимальную скорость отбо ра данных F3arunp = 400 кгц, работающего при температурах до 4(ЯС и предназначенного для управления каскадами временной селекции
с Ifa = 3 ма, |
Rfa = 3 ком. |
|
|
|
|
Величина F3an пр = 400 кгц может. быть получена при примене |
|||||
нии транзисторов типа П14, |
имеющих ^ |
& I |
Мгц, 1Кдоа = 50 ма, |
||
мин' “1 9 , UKgm=*3 Q В. |
|
|
|
|
|
Исходя из |
(2 .2 5 ), |
ток 1К следует выбрать таким, чтобы вы |
|||
полнялось условие |
|
|
|
|
|
|
50 > |
I к ~ |
3*2 = б ма. |
|
|
Этому неравенству удовлетворяет |
1К= |
10 ма. |
|||
Согласно |
(2.26) |
|
|
|
|
|
U. - I k Klx. 3 -3 ~ 9 b. |
■ |
|||
Величина |
сопротивления |
определяется по (2 .27): |
|||
а.
=1,5КОМ .
«’Н ) '5
1Ь) найденному RK в соответствии с формулами (2 .28) и (2.29) легко вычислить требуемые напряжения питания:
