Файл: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 210

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Л.М.Гольденбѳрг

ИМПУЛЬСНЫЕ И ЦИФРОВЫ Е

Л. М. ГОЛЬДЕНБЕРГ

ИМПУЛЬСНЫЕ

И ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Допущено Министерством связи СССР

в качестве учебника для электротехнических институтов связи

ИЗДАТЕЛЬСТВО «СВЯЗЬ»

МОСКВА 1973

6Ф2

Г63

УДК 621.374:681.3

Гольденберг Л. М.

Г63

Импульсные

и

цифровые

устройства.

Учебник

для вузов. М., «Связь»,

1973.

 

 

 

496 с. с мл., табл., библ.

 

 

 

 

В книге излагаются основы теории и расчета импульсных и циф­

ровых устройств. Основное внимание уделяется устройствам на полу­

проводниковых приборах,

в том

числе на интегральных схемах.

 

Рассматриваются

линейные

импульсные элементы,

ключепме

схемы, триггеры, генераторы импульсов,

функциональные

устройства

техники связи и управления (регистры,

счетчики, селекторы импуль­

сов

и т. д.).

 

 

 

 

 

Учебник, предназначенный студентам радиотехнических специаль­ ностей, будет полезен и специалистам, работающим в области импуль­ сной и цифровой техники.

6Ф2

©Издательство «Связь», 1973 г.

РЕ Ц Е Н З Е Н Т Ы : КАЛАБЕКОВ Б. А., ЛЕИТЕС Р. Д.

Гос. публичная

наѵ-.мо-техничі ,*кая

б бгио сіла OvC^

ЗКЗЕІ'ИГІ 3 P 52 ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА


ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

Стр.

П редисловие...................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

8

Введение................................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

10

 

 

I.

л и н е й н ы е э л е м е н т ы и м п у л ь с н ы х у с тро й с тв

 

 

1.1. Методы анализа линейных импульсных

у с т р о й с тв ............................

14

 

1.2. Переходный процесс

в цепи первого порядка......................................

16

1.3.1.

1.3. RC

RL - ц е п и .................................................................................................

 

 

 

 

18

Методы

рассм отрения.........................................................................................

 

 

 

18

1.3.2.

Реакции

/?С-цепи

(Я/. - цепи) на некоторые типовые воздействия . . . 20

1.3.3.

Передача импульсов через /?С-цепи {RL-цепи)..............................................

22

1.3.4.

Разделительные RC-цеп и .....................................................................................

 

 

 

26

1.3.5.

Укорачивающие (дифференцирующие) ц е п и ..................................................

28

1.3.6. Расширяющие (интегрирующие) ц еп и ..............................................................

 

32

1.4.1.

1.4. Резисторно-емкостные д е л и т е л и ..............................................................

 

33

Резисторные делители .

.....................................................................................33

'1.4.2.

Резисторные делители

с несколькими входами.............................................

35

1.4.3.

Резисторные делители с емкостной нагрузкой..............................................

35

1.4.4.

Резисторно-емкостные делители.........................................................................

 

 

36

 

1.5. Колебательные контуры ударного возбуждения..................................

38

 

1.6. Линин задержки............................................................................................

 

 

 

 

43

1.7.1.

1.7. Импульсные

трансформаторы .................................................................

 

50

Общие свед ен и я

....................................................................................................

 

 

И Т

 

50

1.7.2.

Параметры

и эквивалентная ..........................................................схема

 

50

1.7.3.

Искажения

трансформируемых импульсов

. . ...........................................55

 

 

 

 

2.

к л ю ч е в ы е схем ы

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

2.1. Общие сведения

 

 

 

 

60

2.2.1.

2.2. Диодные к л ю ......................................ч и

 

 

 

 

64

Диодно-резисторные .................................................................................ключи

 

 

64

2.2.2.

Диодно-резисторные ......................................логические элементы ( Д Л )

73

2.2.3.

Многоступенчатые .......................диодно-резисторные логические схем ы

79

2.2.4.

Диодно-трансформаторные .....................................................................ключи

ключи,

 

83

 

2.3. Насыщенные

транзисторные

ключи на электронных

2.3.1.

л а м п а х

 

 

 

 

 

83

Насыщенные транзисторные ключи с общим эмиттером.

Стати­

 

ческие р е ....................................................................................................ж и м ы

 

 

 

 

 

83

2.3.2. ^Насыщенные транзисторные ключи с общим эмиттером. Переходные

2.3.3.

Транзисторные .................................................. ...ключи с общей базой

 

. 107

2.3.4. Транзисторные ключи

с

общим

коллектором. Эмнттерные

повто­

2.3.5.

рители .

 

.................................................................................................................. 108

Транзисторный ..............................................к л ю ч -зв езд а

 

 

ПО

2.3.6.

Ключи на

составных транзисторах

. ..............................................................ПО

2.3.7.

Ключи на ........................................................................электронных лам пах

 

 

112

 

2.4. Цепи ..................................................................связи между ключами

 

 

IJ3

1*

 

 

 

 

 

 

 

3


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стр.

2.4.1.

Общие

сведен и я....................................................................................................

 

 

с

резистивной

и

резистивно-емкостной

113

2.4.2.

Насыщенные

 

ключи

 

114

2.4.3.

связью

...................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Насыщенные ключи с непосредственной с в я зь ю ...........................................

119

2.4.4.

Насыщенные

ключи

с

 

емкостной с в я зь ю ......................................................

 

 

121

2.4.5.

Насыщенные

ключи

с диодной

с в я зь ю ..........................................................

 

 

123

2.4.6.

Насыщенные

ключи

с трансформаторной с в я зь ю ..............................

. 124

2.4.7.

Цепи связи

ламповых

 

к л ю ч ей .........................................................................

 

 

130

 

2.5. Ненасыщенные транзисторные к л ю ч и ......................................................

 

 

130

2.5.1. Ключи ОЭ с диодной

фиксацией......................................................................

 

 

130

2.5.2.

Ненасыщенные

ключи

ОЭ

с

нелинейной

отрицательной обратной

2.5.3.

связью

...................................................................................................................

 

переключатели

т о к а

 

 

131

Транзисторные

 

 

136

 

2.6. Транзисторные логические элементы на дискретных и интеграль­

2.6.1.

ных ком понентах................................................................................................

 

 

 

элем ентов

 

 

140

Характеристики

логических

 

 

140

2.6.2.

Резисторно-транзисторные логические элем енты ...........................................

143

2.6.3.

Диодно-транзисторные

 

логические эл ем ен ты

..............................................

148

2.6.4.

Транзисторно-транзисторные логические элем енты .......................................

156

2.6.5.

Транзисторные

логические элементы с резистивными н непосредст­

2.6.6.

венными связями ....................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

162

Транзисторные логические элементы .на переключателях тока . . . .

167

2.6.7.

Микромощные цифровые интегральные с х е м ы

..............................................

173

 

2.7. Ключевые схемы на полевых транзисторах .......................................

174

2.7.1. Классификация и характеристики полевых транзисторов.......................

174

2.7.2.

Сопоставление свойств и возможных применений полевых и биполяр­

2.7.3.

ных транзисторов ............................................................................................

 

 

 

 

в н агр у зк е

 

178

Ключи

с линейным резистором

 

179

2.7.4.

Ключи

с МДП

транзистором в н агр у зк е ......................................................

 

 

181

2.7.5.

Логические

элементы

 

.........................................................................................

 

 

 

 

186

 

2.8. Ключевые схемы на. ферромагнитных сердечниках с прямоуголь­

2.8.1.

ной петлей гистерезиса

( П П Г ) ..........................................................................

П П Г

186

Статические

характеристики

сердечников с

186

2.8.2.

Переключение сердечника с

ППГ импульсом

т о к а ...................................

188

2.8.3.

Магнитная двоичная

я ч е й к а .............................................................................

 

 

 

196

2.8.4.

Феррит-днодные

схемы .....................................................................................

 

 

 

 

198

2.8.5.

Логические

элементы

 

.........................................................................................

 

 

 

 

200

 

 

 

 

3.

 

ФОРМИРОВАТЕЛИ ИМПУЛЬСОВ

 

3.1.1.

3.1. Ограничители амплитуды и м п у л ьсо в

....................................................

 

204

Общие

сведен и я ..................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

204

3.1.2., Диодные ограничители.......................................................................................

 

 

 

 

205

3.1.3. Усилители-ограничители..............................

 

 

 

 

210

3.1.4. Применение ограничителей................................................................................

 

 

 

211

3.1.5. Динамическое смещение. Фиксаторы уровня..................................................

 

213

 

3.2. Усилители-формирователи укороченных импульсов .........................

217

3.2.1. Общие

с в е д е н и я ......................................

 

 

 

 

 

 

 

217

3.2.2. Усилители-формирователи.с,укорачивающей .цепыо на выходе . . .

. 217

3.2.3. Усилители-формирователи

с укорачивающей

цепыо на входе . . .

. 220

 

3.3.. Усилители-формирователи, расширенных импульсов ...........................

223

 

3.4. Формирователи импульсов с контурами ударного возбуждения

. 224

 

3.5. Формирователи импульсов

с линиями

задерж ки.................................

226

3.5.1. Нестационарные процессы в длинной линии.................................................

 

226

3.5.2. Формирователи

импульсов

..............................................................................

 

 

 

229

3.6.1.

3.6. Импульсные устройства на диодах с накоплением заряда . . .

. 234

Общие с в е д е н и я ................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

234

3.6.2.

Формирователи крутых перепадов напряж ения.......................................

235

4


4. ТРИГГЕРЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стр.

 

4.1. Общие сведен и я ..........................................................................................

 

 

240

 

4.2. Симметричные триггеры на транзисторах. Статические режимы . 242

4.2.1. Принцип работы и условия работоспособности.......................

'. . . .242

4.2.2.

Влияние нагрузки. . ..........................................................................................245

4.2.3. Триггеры с

автоматическим смещением.......................................................

 

246

 

4.3. Симметричные триггеры на транзисторах. Переходные процессы . 247

4.3.1. Основные этапы переключения триггера.......................................................

 

247

4.3.2. Быстродействие триггера

..................................................................................

 

251

 

4.4. Расчет симметричных триггеров на транзисторах.............................

 

254

4.4.1. Общие

с в е д е н и я .................................................................................................

триггера

 

254

“4.4.2. Р.асчет

насыщенного

 

255

4.4.3. Расчет

ненасыщенного триггера на ключах с О О С ................................

 

256

4.5.1.

4.5. Схемы

запуска

симметричных т р и г г е р о в ............................................

 

257

Схемы

раздельного

з а п у с к а ...........................................................................

 

257

4.5.2.

Схемы

общего зап у ск а ......................................................................................

 

 

261

4.5.3.

Расчет

цепей

запуска..........................................................................................

 

 

263

 

4.6. Несимметричные триггеры на транзисторах (триггеры с эмиттер-

4.6.1.

иой

связью .)..........................................................................................................

 

 

 

265

Общие св ед ен и я ..................................................................................................

 

 

 

265

4.6.2.

Статические

режимы.............................................................................................

 

 

267

4.6.3.

Переходные

п р о ц ессы .......................................................................................

 

 

271

4.6.4.

Расчет и применение триггеров с эмиттерной связью .............................

 

272

 

4.7. Триггеры

с дополнительной сим м етрией ............................................

 

274

4.8.1.

4.8. Триггеры

на цифровых интегральных с х е м а х ....................................

 

276

Общие

св ед ен и я ..................................................................................................

 

 

 

276

•4.8.2.

/?5-триггеры ..........................................................................................................

 

 

 

279

4.8.3.

Г-триггеры.............................................................................................................

 

 

 

 

282

4.8.4.

О-триггеры.................................................................................................

 

 

 

 

28

4.8.5.

У/С-триггеры.........................................................................................................

 

 

 

287

 

4.9.

Триггеры на полевых тран зи сторах ....................................................

 

288

 

4.10. Триггеры на электронных л а м п а х ........................................................

 

289

 

 

 

 

 

 

5.

МУЛЬТИВИБРАТОРЫ

 

 

 

5.1. Общие сведен ия..........................................................................................

 

связями .

291

 

5.2. Ждущие

мультивибраторы с коллекторно-базовыми

. 293

5.2.1. Принцип действия и условия работоспособности....................................

 

293

5.2.2. Основные количественные соотношения.......................................................

 

296

 

5.3.

Автоколебательные мультивибраторы с коллекторно-базовыми

298

 

с в я з я м и .................................................................................................................

 

 

 

 

 

5.3.1. Принцип действия и условия работоспособности...................................

 

298

5.3.2. Основные количественные

соотношения.......................................................

 

301

5.3.3. Особенности

мультивибраторов на дрейфовых транзисторах . . . .

303

 

5.4.

Методы улучшения характеристик мультивибраторов.................

304

5.5.Расчет мультивибраторов с коллекторно-базовыми связями . . 306

5.6.

Мультивибраторы

с эмиттерной с в я з ь ю ............................................

307

5.7.

Мультивибраторы с ненасыщающимися транзисторами.................

309

5.8.

Мультивибраторы

на интегральных схемах........................................

310

5.9.

Мультивибраторы на МДП транзисторах ........................................

314

5.10. Мультивибраторы

за электронных л а м п а х ........................................

314

5.11. Некоторые применения мультивибраторов........................................

316

 

6.

БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРЫ

 

6.1. Общие сведен и я ..........................................................................................

 

319

6.2. Ждущие блокинг-генераторы...................................................................

319

5


 

 

 

Стр.

6.2.1.

Схема и принцип действия...............................................................................

319'

6.2.2.

Основные количественные соотношении........................................................

325

6.2.3.

Выбор параметров ждущего блокпнг-генератора.....................................

334

6.2.4.

Способы запуска и снятия выходного импульса........................................

336

 

6.3. Автоколебательные блокинг-генераторы................................................

338

 

6.4. Блокинг-генераторы на транзисторах О Б ............................................

340

 

6.5. Блокинг-генераторы на сердечниках с прямоугольной

петлей

 

гистерезиса..............................................................................................................

 

342

 

6.6. Применение блокинг-генераторов в качестве преобразователей

 

постоянного напряжения

и генераторов напряжения прямоугольной

 

ф о р м ы ....................................................................................................................

 

345

 

6.7. Блокинг-генераторы

на электронных лампах.........................................

346

7.СИНХРОНИЗАЦИЯ РЕЛАКСАЦИОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ И ДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТЫ

7.1. Общие свед ен и я ...........................................................................................

347

7.2.Синхронизация блокинг-генераторов короткими импульсами . . . 348

7.2.1.Установление режима синхронизации . . .................................................... 348

7.2.2.

Режимы синхронизации......................................................................................

350

7.2.3.

Графическое изображение областей синхронизации . . ■ .....................

352

 

і7.3. Синхронизация блокинг-генераторов синусоидальным напряжением

355

 

7.4. Синхронизация мультивибраторов............................................................

357

 

7.5. Применение синхронизированных релаксаторов в качестве дели­

 

 

телей частоты импульсов..................................................................................

359

8.ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА ПИЛООБРАЗНОЙ ФОРМЫ

8.1.Принципы формирования напряжения пилообразной формы . . . 368

8.2.Простейший генератор пилообразного напряжения с зарядом

 

конденсатора через резистор...........................................................................

368

 

8.3. Стабилизаторы т о к а ...................................................................................

367

8.3.1.

Основные п а р а м е тр ы .......................................................................................

367

8.3.2.

Стабилизаторы тока на транзисторах ......................................................

369-

8.3.3.

Особенности ламповых стабилизаторов т о к а ............................................

376

 

8.4. Классификация генераторов со стабилизаторами т о к а .................

378

 

8.5. Генераторы линейно растущего напряж ения.....................................

379

 

8.6 . Генераторы линейно падающего напряжения.....................................

383

 

8.7. Компенсационные генераторы с положительной обратной связью . 385

 

8.8. Компенсационные генераторы с отрицательной обратной

связью 389

 

8.9. Коррекция нелинейности в генераторах пилообразного напряжения 393

 

8.10. Расчет генераторов пилообразного напряж ения.............................

395

 

8.11. Особенности ламповых генераторов пилообразных импульсов

 

напряж ения..........................................................................................................

397

 

8.12. Ждущие и автоколебательные релаксационные генераторы с ли­

 

нейным разрядом конденсатора ..................................................................

398

8.12.1.Ждущие мультивибраторы с линейным разрядом конденсатора . . . 398

8.12.2.Автоколебательные мультивибраторы с линейным разрядом конден­

сатора ..................................................................................................................

402

8.12.3. Ф антастроны ......................................................................................................

404

8.12.4. Оценка погрешности преобразования уровня напряжения во

вре­

менной интервал..................................................................................................

406

8.13. Принципы получения импульсов тока пилообразной! формы

. . 408

8.14. Схемы генераторов пилообразного то к а ............................................

415

9.ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРАХ

СОТРИЦАТЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

9.1.

Общие сведения...........................................................................................

418

9.2.

Импульсные устройства на туннельных диодах.................................

419

6