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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 216

Скачиваний: 4

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

редь, зависит от ряда факторов: от стабильности скорости ЛИН, порогового уровня Е{, от стабильности амплитуды входных им­ пульсов (последнее особенно существенно при использовании в качестве интеграторов /?С-цепей) и от ряда других причин.

Из-за указанных нестабильностей и ввиду того, что формиро­ ватель срабатывает только в том случае, если напряжение и" на его входе превосходит некоторый уровень Uuор, изменение дли­

тельности входных

импульсов

в окрестности t\

на А^р не приводит

 

 

 

 

к

срабатыванию

ДС; ми­

 

 

 

 

нимальное

значение

Д^р

 

 

 

 

определяет

зону

нечувст­

 

 

 

 

вительности

 

 

селектора.

 

 

 

 

При

проектировании

ДС

 

 

 

 

задание

Аtp

к

определяет

 

 

 

 

требования

 

 

стабиль­

 

 

 

 

ности амплитуды входных

 

 

 

 

импульсов,

к

стабильно­

 

 

 

 

сти скорости

 

ЛИН

и к

 

 

 

 

стабильности

 

порогового

 

 

 

 

уровня

формирователя.

 

 

 

 

 

Второй

принцип

по­

 

 

 

 

строения

ДС

>

/і)

ил­

 

 

 

 

люстрируется

 

 

структур­

 

 

 

 

ной схемой и временными

 

 

 

 

диаграммами, изображен­

 

 

 

 

ными

 

на

рис.

10.23.

На

 

 

 

 

временной

селектор

по­

 

 

 

 

ступают входная

последо­

 

 

 

 

вательность импульсов ивх

 

 

 

 

и импульсы и',

задержан­

 

 

 

 

ные

в

D

относительно

 

 

 

 

входных на время t3, рав­

 

 

 

 

ное

пороговой

 

длитель­

 

 

 

 

ности

 

/і,

 

т.

е.

u'{t) =

 

 

 

6

=

1 1 цу.(І ti).

 

При

этом

 

Рис.

10.24

 

 

 

 

сигналы и" на выходе ВС

случае,

когда одновременно

 

возникают

лишь

в

том

существуют

напряжения

 

на

обоих

входах, т. е. при длительности

входного импульса,

большей

дли­

тельности задержки t3. Этот случай

имеет

место

при

воздействии

входных импульсов (2 ) и (3).

 

м и н и м а л ь н о й д л и т е л ь ­

С е л е к т о р ы и м п у л ь с о в

н о с т и

(£и -< 4 ).

Основные

принципы

построения

селекторов,

реагирующих на импульсы, длительность t„ которых не превышает некоторой пороговой длительности tz, во многом совпадают с принципами построения рассмотренных выше селекторов мак­ симальной длительности. Действительно, структурная схема по­ следнего, приведенная на рис. 10.23, может выполнять функции

474


и ДС (tu < t2), если в качестве ВС применить вместо схемы совпа­ дения схему запрета (рис. 10.24). Здесь входные импульсы упра­ вляют схемой запрета: в интервале ta действия входного импульса схема запрета не пропускает положительные укороченные им­ пульсы и" [отрицательные импульсы и" вообще через схему запрета не проходят либо благодаря функциональным свойствам самой схемы, либо потому, что на ее входе (х) включен дополнительный селектор положительной полярности]. Импульсы и'" регистрируют наличие импульсов с длительностью, меньшей пороговой (им­ пульс /); эти импульсы управляют формирователем, на выходе которого получаются сигналы требуемой формы.

На практике применяются и некоторые другие функциональные схемы селекторов.

С е л е к т о р ы и м п у л ь с о в з а д а н н о й д л и т е л ь н о с т и (ti <. іИ<. t2) . Вариант функциональной схемы такого селектора и иллюстрирующие его работу временные диаграммы изображены

на рис. 10.25. Здесь ждущие

°)

 

 

 

мультивибраторы

Му и М2

 

 

 

(или

другие

ждущие

 

гене­

Ждущий

и_і

 

раторы

прямоугольных

им­

 

т о Мі

^=ГНЛД и ф ф . U І— І

пульсов)

запускаются

соот- и\

ветственно отрицательным и

Ждущий

положительным

фронтами

мулмибиб-

входных

импульсов

и

 

фор­

рснгор Мг

цель

 

мируют

импульсы

Ul

и и2

 

 

 

 

длительностью Ті и Т2, при­

S)

 

 

 

чем

Т і< Т 2.

Укороченные

 

 

 

 

импульсы из,

получающиеся

 

 

 

 

в

результате

дифференци­

 

 

 

 

рования

«2,

подаются

на

 

 

 

 

один из входов схемы сов­

 

 

 

 

падения, на другой ее вход

 

 

 

 

поступают импульсы щ.

 

 

 

 

 

 

Схема совпадения

И вы­

 

 

 

 

полнена так, что

импульс «4

 

 

 

 

на

ее

выходе

появляется

 

 

 

 

лишь

в

том

случае,

когда

 

 

 

 

на ее входах совпадают во

 

 

 

 

времени

 

положительный

 

 

 

 

импульс «1 и отрицательный

 

 

 

 

импульс

Из.

Из

временной

 

 

 

 

диаграммы

видно, что такое

 

(2),

у которого іа 2 > Т2

Ту.

положение имеет место для импульса

Для

импульса

(/), у которого tin < Т2

Ти и для импульса

(5), у

которого /,,з >

Т2, сигналы иу и и3

не совпадают и выходной сигнал

отсутствует.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, рассматриваемая схема реагирует лишь на вход­

ные импульсы, длительность ta которых лежит в пределах t\<.ta<.t2,

475


где t2 = Т 2 и 4 = Т 2 Ту. Следовательно, если

пороговые длитель­

ности 4 и 4 заданы, ждущие мультивибраторы

Му и М2 должны

рассчитываться

на

формирование импульсов длительности

Ту =

= t 2 t\ и Т 2

t 2.

 

 

 

10.6. УСТРОЙСТВА УПРАВЛЯЕМОЙ ВРЕМЕННОЙ

 

 

 

ЗАДЕРЖКИ ИМПУЛЬСОВ

 

 

 

 

10.6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

 

 

Рассмотренные

в 1.6 линии задержки (ЛЗ)

применяются

для

задержки импульсов на некоторый фиксированный интервал вре­

мени; при

этом форма

задержанного импульса

мало отличается

от формы импульса, действующего на входе ЛЗ.

 

Линии

задержки

с

распределенными

параметрами приме­

няются для

получения

временной задержки

4

в наносекундном

диапазоне (4=^ ІО-7 с), а ЛЗ с сосредоточенными параметрами — в диапазоне микросекундных (а иногда и миллисекундных) за­ держек. Для получения больших фиксированных задержек при­ меняются акустические ЛЗ (а также различного рода запоминаю­ щие устройства на магнитных лентах, дисках, барабанах, ферри­ тах, на электроннолучевых трубках и т. д.).

Во многих случаях необходимо, однако, решать другую за­ дачу— сформировать импульс (той или иной формы), запазды­ вающий во времени относительно входного. При этом время задержки 4 должно быть величиной регулируемой, зависящей, на­ пример, от некоторого уровня напряжения, или некоторой задан­ ной функцией времени

 

4 = /(0-

(10.6)

Заметим,

что функция (10.6) может быть кусочно-непрерыв­

ной (в этом

случае t3 — аналоговая величина, которая

может при­

нимать произвольные значения внутри некоторого временного ин­ тервала) или дискретной (в этом случае, как правило, время за­

держки 4 принимает лишь значения 4 = nt\, где п — 1, 2, 3 ... —

целое число, ^ — квант задержки)

Рассмотрим вначале аналоговые методы получения регулируе­ мой задержки импульсов, и прежде всего метод, основанный на сравнении времязадающего (например, линейно изменяющегося) напряжения и (или тока) с некоторым пороговым уровнем Unop (например, постоянным); момент равенства этих напряжений фиксируется формированием перепада или импульса напряжения, задержанного относительно входного, пускового импульса (или начала действия времязадающего напряжения). При изменении порогового уровня или времязадающего напряжения изменяется временное положение точки сравнения упомянутых напряжений, а тем самым и длительность задержки выходного импульса от­ носительно входного.

476


Функциональная схема метода сравнения напряжений и ил­ люстрирующие ее работу временные диаграммы приведены на рис. 10.26. В качестве расширителя импульсов можно использо­ вать ждущий релаксационный генератор (мультивибратор, бло- кинг-генератор) или триггер, который переключается в исходное состояние выходным импульсом «5 (см. пунктир на функциональ­ ной схеме). Роль времязадающего напряжения может играть, на­ пример, линейно-изменяющееся напряжение, формируемое гене­ ратором пилообразных импульсов, управляемых импульсами и

а)

иі

к

к

/ —расширитель импульсоВ

2

-

генератор дремязодаю-

 

 

t

 

щего напряжения

 

 

3 - сравнивающее устройство

 

 

4

-

рюрмироВатель импульсоб

 

 

 

трейуемой формы

■Я

Рис. 10.26

Функции сравнивающего устройства здесь могут выполнять раз­ личного рода пороговые устройства — ограничители, триггеры (в частности, несимметричные триггеры с эмиттерной связью) и т. д. В . качестве формирователей могут применяться укорачивающие цепи и трансформаторные ключи, ждущие блокинг-генераторы и т. п.

Как видно из временных диаграмм, изменение £/пор или сред­ ней скорости времязадающего напряжения приводит к изменению t3. Обычно устройства задержки подобного типа используются в диапазоне микросекундных задержек; стабильность задержки за­ висит от стабильности сравниваемых напряжений, инерционности

сравнивающего

устройства

« т. п.; обычно нестабильность

о = A t a макс/^змакс

(А/3макс —

максимальная абсолютная ошибка —

разность между истинным и измеренным значениями величины за­ держки) не превышает здесь (1—5)%,

477


Естественно, что не обязательно каждому блоку функциональ­ ной схемы сопоставлять отдельное устройство; можно два и более блоков совместить в одной схеме. Так, функции, выполняемые блоками 1 , 2 , 3, можно реализовать при помощи одного ждущего мультивибратора или фантастрона; при этом, однако, точность за­ держки оказывается обычно хуже.

Метод сравнения напряжений используется и для формирова­

ния переменных во

времени

интервалов

задержки. Пусть,

напри­

о)

 

 

 

 

 

мер,

задана

 

последователь­

Г

 

 

 

 

ность

импульсов uBX(t)

и тре­

 

 

 

 

 

буется

сформировать

последо­

Г------

 

 

 

 

 

 

 

 

вательность ИМПУЛЬСОВ Ццых (t) I

Uß, (t) ! I7

\*

|J

 

 

 

!

1

t

задержанных

 

(внутри

интер­

‘ 1

1

1

вала

Т)

 

относительно

соответ­

1

1

1

1

 

 

 

! 1

! 1

' I

 

 

 

ствующих

импульсов

Ui{t)

на

 

 

 

время

 

t3

=

at,

а = const';

на

 

} 1h>

'fa 1

Ы

 

 

 

 

 

* рис.

10.27а

показан

 

случай,

 

 

 

 

 

 

когда задержка і-го импульса

S)

 

 

 

 

 

последовательности uax(t)

рав­

 

 

«l(t)

 

на;

t3{ =

it30.

 

 

 

 

 

 

u,(t) Сро8 нидающее

 

 

 

 

 

 

 

 

ycmpoücmffo

 

 

 

 

Для решения подобной зада­

 

 

 

 

 

 

чи можно использовать сравни­

 

1 иг(t)

 

 

 

вающее устройство (рис. 10.276);

 

 

 

 

импульс на его выходе поя­

 

 

 

 

 

 

S)

 

 

 

 

 

вится

в момент

г1, когда

и,(/) =

Т

 

 

 

 

=

ih{t)\

если

 

выбрать

ul{t) =

 

 

" 1

 

 

 

 

 

 

 

 

=

h{tl),

 

где

tx— локальное

 

 

 

1'

 

 

время,

отсчитываемое

от

мо­

UsM 1

 

 

1

 

 

1 ___ 1_____L _________ 1 -

 

мента подачи і-го импульса по­

 

 

 

 

 

 

следовательности wDx ( 0 [каж­

 

 

 

 

 

 

дый импульс Ц „ х ( 0 приводит к

 

 

 

 

 

 

формированию

отрезка

ux{t)

 

 

 

 

 

 

функции

fiit1)

на входе

срав­

 

 

 

 

 

 

нивающего устройства], то для

 

 

 

 

 

 

получения

задержки

t3

=

t3

(t)

 

 

 

 

 

 

необходимо

 

выбрать

 

управ­

 

 

 

 

 

 

ляющее

 

напряжение

 

u2

{t) =

 

 

 

 

 

 

= fi[fs(t)] = —Ы 0 -

 

Напри­

функции fi{tl) = btl, b =

 

 

 

мер,

при

выбранной

линейной

const, получаем

u2

(t) =

bt3 (t) и для

фор­

мирования

линейно

переменной

задержки

 

t3

= t 3

( t ) = a t

нужно

выбрать u2

(t) — bat, т. е. u2 (t)

также линейно изменяющееся напря­

жение со средней скоростью Ьа. На рис. 10.27е показана реализация

последнего примера. Заметим, что если u{(t) и u2 (t)

имеют различ­

ную полярность, то длительность задержки U будет

во времени не

возрастать, а убывать.

для получения задержек

в наносекунд-

В

настоящее время

ном

и микросекундном

диапазонах используются

транзисторы в

478