режиме глубокого насыщения и диоды с накоплением заряда. Время рассасывания заряда определяет время задержки фронта запирания транзистора (диода) относительно момента подачи запи рающего импульса; это время регулируется величиной прямого тока (определяющего глубину насыщения) и величиной обратного, запи рающего тока.
В) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
___________ I__ _ |
|
------------ 1 |
— |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
І Х Г | |
|
|
— |
Iл |
|
л Л Лі |
rV/1 |
|
|
VÂMVÜ7 |
|
|
Л f \ |
|
Л Л |
TL |
— |
•./I |
V/ |
Ѵ/| |
V/ |
V'l |
t |
|
|
I |
|
I |
I |
г |
I |
l |
|
|
S |
|
|
|
t |
|
|
|
|
I |
|
t~ H |
|
I |
I |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
! |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
|
|
£ |
|
|
|
|
|
|
* |
|
|
f. |
|
Ь у п Т П |
ң |
j |
|
|
|
|
|
|
Рис. 10.28 |
о) |
П С |
ОгСОх к-------Я>и„(t) |
|
|
|
Ж |
\т\Расшир\— I |
" Г - |
|
щ (i) bulf |
SP |
|
Ж. |
.ж .h - |
ГЕ |
|
У С
б)
uh |
v t' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
ui |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J |
______________ |
О,п |
I I |
I |
I I I |
I I |
. |
. . |
t |
I |
I J _____ ^ |
Ѵіш |
0\ |
1 |
2 |
i/7 |
|
/ |
t |
|
--- 1------— |
I |
|
|
|
|
I |
|
nt: |
|
|
|
Рис. 10.29
Теперь рассмотрим другой аналоговый метод получения регу лируемой задержки — фазометрический, основанный на сдвиге времязадающего синусоидального напряжения по оси времени. Та кой сдвиг получается в результате сдвига фазы синусоидального напряжения. С изменением сдвига фазы меняется временное положение точки сравнения синусоидального времязадающего на пряжения и порогового уровня и тем самым изменяется интервал задержки (рис. 10.28а). Основная функциональная схема, реали-
зующая фазометрическпй метод и соответствующие временные диаграммы, приведены на рис. 10.28, где 1 — расширитель импуль сов; 2 — генератор ударного возбуждения; 3 — фазовращатель; 4 — формирователь; 5 — временной селектор; — формирователь им пульсов длительностью пТ, п — целое число; 7 — формирователь се лекторного импульса; 9 — устройство управления фазовращателем II формирователем .
Заметим, что для увеличения стабильности задержки можно использовать другой вариант функциональной схемы, в которой вместо генератора ударного возбуждения применен стабилизиро
ванный кварцем генератор синусоидального напряжения |
(при |
этом нестабильность задержки может оказаться всего |
по |
рядка ІО-5). |
|
10.6.2. ФОРМИРОВАНИЕ КВАНТОВАННЫХ ЗАДЕРЖЕК |
|
Функциональная схема, изображенная на рис. 10.29, реализует метод формирования интервалов задержки, принимающих лишь
дискретные значения t3 = nt\, где п — целое число, tl— квант за держки. В этой схеме имеются два счетчика — основной ОС и упра вляющий УС и устройство сравнения — устройство равнозначности многоразрядных чисел, записанных в ОС и УС.
Пусть в УС записано число п и с момента t' действия импуль са «в* и отпирания схемы II на вход ОС поступает последователь
ность импульсов с периодом повторения f3. Через время nt°3 в ОС окажется число, равное п, сработает устройство равнозначности (УР) и на его выходе образуется импульс, задержанный относи
тельно начала входного иі на время t3 = nt°3; задержанным им пульсом возможен и сброс числа в ОС, после чего можно пода вать очередной импульс серии ывх [сброс счетчика ОС часто осуще ствляется задним фронтом импульса Время задержки можно регулировать изменением числа п, записанного в УС (обычно этот счетчик является реверсивным), а также изменением
кванта |
задержки |
[последнее обычно реализуется путем изме |
нения |
частоты стабилизированного генератора синусоидального |
напряжения, служащего исходным для формирования последова тельности импульсов иа(і)].
П р и л о ж е н и е
М а ш и н н ы й р а с ч е т и м п ул ь сн ы х и ци ф р о в ы х у с т р о й с тв
П.1 ЗАДАЧИ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА
Для решения задач анализа и синтеза импульсных и цифро вых устройств все более широко (применяются цифровые вычис лительные машины (ЦВМ). Машинные методы позволяют суще ственно ускорить процесс анализа и синтеза схем, повысить точ ность расчета, выполнить проектирование с учетом требований к надежности функционирования схем и их стоимости.
Основной задачей анализа является установление зависимости
выходных параметров (характеристик) |
устройства Уі ( / =1 , 2 , ... |
. . . , т) |
(например, амплитуды выходных перепадов, быстродей |
ствия, |
пороговых уровней и т. п.) от |
входных параметров — па |
раметров его компонентов (сопротивлений резисторов, емкостей
конденсаторов, коэффициентов |
усиления транзисторов |
и т. п.) и |
входных сигналов х,- (і — 1,2, |
. . . , п) : |
( И . 0 |
Уj ff {%l» |
...............• • •» '^rt) • |
При анализе логической схемы задачей является также провер ка выполнения (или установление) логической функции, реали зуемой схемой. Задачами анализа могут быть: определение поля допуска Дг/j выходных параметров по заданным допускам Ах,- параметров компонентов; вычисление вероятности безотказной ра боты устройства в заданном интервале времени и т. п.
Задачей синтеза устройства является выбор оптимальных функциональной и принципиальной схем и определение оптималь ных параметров их компонентов; естественно, что в различных конкретных ситуациях могут быть заданы различные критерии оптимальности.
В настоящее время практические методы применения ЦВМ для выбора функциональных схем разработаны еще весьма недоста точно; ЦВМ используются прежде всего для решения задач ана лиза, а также оптиматизации параметров анализируемых схем. Исходными данными при этом являются топологическая структу ра схеіуіы, математические модели компонентов, номинальные зна
чения их параметров и величины допусков. На основе этих данных составляется математическая модель схемы, т. е. описывающая схему система уравнений в той или иной форме.
Задачи анализа и оптимизации определяются программой, вводимой в машину. Программа может быть автоматической или полуавтоматической; в первом случае ЦВМ используется и для составления уравнений схемы, и для их решения, во втором — только для решения.
П.2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КОМПОНЕНТОВ
Математическая модель компонента-транзистора, диода, кон денсатора и т. д. — устанавливает связь между его токами, напря жениями и параметрами (входными и выходными сопротивле ниями, коэффициентами усиления и т. п.).
Математическую модель компонента можно задать (или полу чить) аналитически (в виде системы уравнений) или графически (например, в виде вольтамперной характеристики), или в виде таблицы (полученной, например, в результате экспериментального исследования компонента), или, наконец, в виде подпрограммы для реализации на ЦВМ.
Использование математической модели, известной в любой форме, для расчетов на ЦВМ предполагает ее представление в форме расчетного алгоритма, т. е. в форме цифровой модели (ЦМ). При этом важно, чтобы ЦМ компонентов была по воз можности проста (с целью сокращения затрат машинного вре мени, необходимого для расчета) и хорошо обусловленна, кроме того, желательно, чтобы модель была непрерывной (т. е. чтобы одну и ту же модель можно было использовать для расчета раз личных режимов работы компонентов).
Для построения математических моделей компонентов обычно
используются их эквивалентные схемы; сложность этих схем за висит от необходимой точности расчета. Так, эквивалентная схе ма резистора может содержать только его активное сопротивле ние R; но во многих случаях (например, при расчете интеграль ных схем) необходимо учитывать и паразитные параметры рези стора — его емкость и индуктивность.
Независимо от степени сложности эквивалентных схем линей ных пассивных компонентов (резисторов, конденсаторов и т. п.) методика составления их математических моделей — системы уравнений Кирхгофа в той или иной форме — очевидна.
Рассмотрим примеры составления математических моделей нелинейных компонентов — диодов и транзисторов. Одним из ме тодов описания процессов в этих компонентах является исполь
зование уравнений Эберса — Молла. Вольтампериая |
характери |
стика р-л-перехода описывается уравнением |
|
/ = /до(еи;Фт- 1 ) , |
(П.2) |