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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 217

Скачиваний: 4

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

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-

479



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,- — 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

481


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)

482