Файл: Емельянов Г.А. Передача дискретной информации и основы телеграфии учеб. для вузов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 225
Скачиваний: 3
Bxz. Сигнал на выходе устройства появляется тогда, когда оба
входных сигнала имеют одинаковую (положительную или отрица тельную) полярность.
|
х, |
хг |
У |
X, |
|
|
0 |
0 |
о |
у |
-у |
|
0 |
1 |
1 |
|
|
Вх,* |
1 |
0 |
1 |
л |
|
1 |
1 |
О |
|
|
|
у-х1х2+х,хг |
|
|
|
|
Рис. |
3.6. Схема отрицания равнозначности: |
||||
а — схема; б — условное |
обозначение |
|
|||
а) |
|
|
|
|
Xt |
|
|
х. |
хг |
У |
|
|
|
|
|||
Вх, <*- |
|
0 |
0 |
1 |
|
|
О |
1 |
о |
|
|
|
"г |
1 |
О |
0 |
|
8хг* Хг |
1 |
1 |
1 |
|
|
не— |
|
|
|
|
|
|
|
. Вых |
|
|
|
|
У = х,х2 |
+х,хҐ |
|
|
|
Рис. 3.7. Схема равнозначности:
а — схема; б — условное обозначение
Описанные схемы для реализации логических операций могут быть выполнены не только на полупроводниковых приборах, но и на других элементах: электронных лампах, электромеханических реле, безнакальных тиратронах, магнитных элементах и т. д.
3.2. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
Развитие микроэлектроники позволило создать миниатюрные и долговечные логические схемы. В этих схемах все элементы устрой ства объединены между собой, заключены в общий корпус и пред ставляют неразделимое целое. Это основной признак интегральной схемы. Особенности технологии производства интегральных схем во многом определили и их электрическую схему. Так, например, изготовление транзисторов в полупроводниковых схемах интеграль ного типа проще и дешевле, чем изготовление резистора большо го номинала. Кроме того, проще изготовить одновременно два или
.больше транзисторов с ухудшенными, но допустимыми парамет-
рами, чем один транзистор с высокими параметрами. Таким обра зом, принцип, чем проще схема, тем легче ее изготовить, неприме ним к технологии интегральных схем.
Степень интеграции схемы измеряется количеством компонен тов и межкомпонентных соединений, которые могут быть созданы •одновременно групповыми методами в едином технологическом процессе. Наиболее высокую степень интеграции имеют монолит ные полупроводниковые (твердые) схемы. Заметим также, что в интегральных схемах преимущественно используются кремниевые транзисторы п-р-п-шпа, так как они обладают лучшими электри ческими параметрами [23].
В настоящее время, как правило, изготовляют не отдельные логические схемы, а серии интегральных схем, выполняющих раз нообразные логические функции. Однако в любую схему входят составные элементы, выполняющие логические функции И—НЕ или ИЛИ — НЕ . Поэтому при классификации интегральных схем
исходят из |
сопоставления именно |
этих (основных) схем. |
||
С х е м а |
И—НЕ |
реализует |
логическую операцию отрицания |
|
умножения |
(y=XiXz). |
Сигнал |
на |
выходе схемы появляется тогда, |
когда на его одном или на обоих входах отсутствуют сигналы. Ча сто эту схему называют элементом Шеффера.
С х е м а |
И Л И — Н Е реализует |
логическую |
операцию отрица |
||||
ния сложения (y=Xi-\-X2). |
Сигнал |
на выходе |
схемы |
появляется |
|||
тогда, когда ни на одном из входов нет |
сигналов. Эту схему |
ча |
|||||
сто называют элементом Пирса. |
|
|
|
|
|
||
Все схемы, выполняющие указанные логические операции, мож |
|||||||
но разделить на две группы: |
|
|
|
|
|
|
|
— I группа —схемы, 'в которых |
обе |
логические |
операции |
И |
|||
(ИЛИ) и |
НЕ выполняются |
при помощи |
одних |
и тех |
же транзи |
сторов. Отличаются эти схемы только видом цепи базы транзисто
ра. Различают цепи |
с |
непосредственной связью (рис. 3.8а), с ре- |
|
|
в) |
вых |
|
вых |
|
|
|
|
h |
У |
О |
0 |
і |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
і |
/ |
0 |
Рис. 3.8. Основная логическая схема И—НЕ (элемент Шеффера): a — схема с непосредственной связью; б — схема с резистивной связью; в — условное обозначение
зистивной связью (рис. 3.86), с резистивно-емкостной связью (рис. 3.9а) и с объединенными эмиттерами (рис. 3.96);
*1 *2 У
0 |
О |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
О |
0 |
1 |
1 |
О |
Рис. 3.9. |
Основная логическая |
схема ИЛИ—НЕ (элемент Пирса): |
|
а — схема |
с резистивно-емкостной |
связью; |
б —• схема с объединенными |
|
эмиттерами; в — условное |
обозначение |
— I I группа—схемы, їв которых обе логические операции И (ИЛИ) и НЕ осуществляются различными частями схемы: опера ция НЕ — при помощи инвертора, а операция И (ИЛИ ) —схема ми, реализующими операции умножения (сложения).
Отличаются эти схемы элементами И ( И Л И ) , которые могут быть выполнены на резисторах, диодах и транзисторах. Соответ ственно различают резистивно-транзисторные (рис. 3.10а), диодно-
Рис. |
3.10. Основные |
логические схемы: |
а — резисторно-транзисторная схема |
ИЛИ—НЕ; б — диодно-транзистор- |
|
ная схема И—НЕ; |
в — транзисторно-транзисторная схема И—НЕ |
транзисторные (рис. 3.106), транзисторно-транзисторные (рис. З.Юв) интегральные схемы. Внутри указанных типов транзистор ных интегральных логических схем можно выделить несколько подтипов, которые отличаются наличием дополнительных ком понентов.
3.3.НАЗНАЧЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ И ПАРАМЕТРЫ ДВОИЧНЫХ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Переключающие устройства, имеющие два устойчивых состоя
ния равновесия и способные очень быстро1 ) |
переходить из одно |
|
го устойчивого состояния в другое под действием |
управляющего |
|
сигнала, называют двоичными. Обозначим |
одно |
устойчивое со |
стояние устройства цифрой «О», другое — цифрой «1». Работу уст ройства можно пояснить, пользуясь его пусковой характеристикой,
выражающей |
зависимость |
выходного сшнала |
£В ых от входного |
Евх. На рис. 3.11 изображена идеальная |
£вых |
||
характеристика |
двоичного |
устройства. |
|
Предположим, что к моменту появле ния івходного сигнала двоичное устрой
ство находилось в состоянии |
«О». До |
тех |
пор, пока значение входного |
сигнала |
Евх |
остается меньше некоторой пороговой ве
личины + £ П ор, состояние |
двоичного |
уст- |
роства не изменится. При |
E S X ^ E ^ 0 V |
уст |
ройство скачком перейдет в состояние «1». Дальнейшее увеличение входного сигна ла (или прекращение его) не изменит состояния устройства. Чтобы изменить состояние, необходимо, подать управляю щий сигнал противоположной полярности
Евх'' ' —Ел
-пор- Пусковая характерис
тика двоичного устройст ва имеет вид прямоуголь ной петли, ширина кото рой определяется значе ниями порогов срабатыва ния. Чем уже петля, т е м при меньших значениях £пор происходит срабаты вание, т. е. тем выше чув ствительность устройства.
Время, в течение 'которо го устройство способно пе рейти из состояния «О» в состояние «1» или наобо рот, называется временем
Emm
%4 |
-Ґ- |
(ъпот |
-Г- |
|
|
ПОТерЬ /пот В ДВОИЧНОМ
устройстве.
Рис. 3.12. Кривые, характеризующие работу двоичного переключающего устройства
') Время перехода двоичного устройства из одного состояния в другое должно быть значительно меньше, чем время, разделяющее два соседних уп равляющих сигнала.
Пусть на входе реального двоичного устройства действует сиг нал прямоугольной фоірмьі длительностью то (ірис. 3.12а). На вы ходе устройства форма сигнала будет иметь вид, изображенный на рис. 3.126. Наличие времени потерь вызывает некоторое укоро
чение установившегося значения выходного сигнала по отношению |
|||||
к входному. Вносимое укорочением искажение |
|
|
|||
Опот = — |
100% |
= |
1°0 % , |
|
(3.1) |
То |
|
t 0 |
|
|
|
где т/ — время, в течение которого действует выходной |
сигнал |
||||
установившегося значения. |
|
|
|
|
|
Отношение т'/то называют коэффициентом |
отдачи двоичного |
уст |
|||
ройства ц: |
|
|
|
|
|
т| = —-100% = (1 - б п о т ) |
100% = (1 - B t m ) 100%, |
ь |
(3.2) |
||
То |
|
|
|
|
|
где В —скорость передачи, |
бод. Поскольку |
время потерь tnoT |
пред |
определяется конструкцией переключающего устройства и не за висит от скорости передачи, то с увеличением скорости передачи (уменьшением то) коэффициент отдачи устройства линейно умень шается. При определенной скорости передачи В коэффициент от дачи уменьшается настолько, что устройство перестает выполнять свои функции. Предельная скорость, при которой устройство еще способно выполнять свои функции, называется допустимой скоро стью работы.
Двоичные переключающие устройства могут быть контактными (т. е. иметь контактный выход) и бесконтактными. К контактным электромеханическим двоичным устройствам относятся реле, а к бесконтактным — триггерные схемы, построенные на элементах электроники (электронных лампах, транзисторах, безнакальных тиратронах и т. д.) и на магнитных элементах с прямоугольной петлей гистерезиса.
3.4. П О Л Я Р И З О В А Н Н Ы Е Т Е Л Е Г Р А Ф Н Ы Е Р Е Л Е
Поляризованное реле состоит из постоянного магнита, элект ромагнита и якоря с контактами. Конструкция одного из типов
поляризованного реле приведена |
на рис. 3.13. Постоянный |
магнит |
NS создает магнитные потоки |
и Фг> проходящие через |
воздуш |
ные промежутки йі и а%. В левом положении якоря реле (см. ри сунок) Ci<fl2, поэтому Ф і > Ф 2 . Якорь реле будет притягиваться к левому полюсному наконечнику, а язычок якоря — прижиматься к левому контакту.
При включении в обмотку реле источника тока создается маг нитный поток Ф\, который проходит последовательно через оба воздушных зазора. Если направление потока Фг противоположно направлению потока Фь а его величина больше Фі—Ф& то якорь реле будет переброшен к правому контакту. После выключения ис точника тока якорь останется притянутым к правому контакту под.
действием потока Ф'=Фг—Фі. |
Таким образом, |
поляризованное ре |
ле характеризуется наличием |
двух источников |
магнитодвижущей |
силы, перемещением якоря реле под совместным действием двух
магнитных потоков и зависимостью поло |
|
|||||||||
жения якоря от направления тока, про |
|
|||||||||
текающего |
через |
обмотки реле. |
|
|
|
|||||
Основными параметрами реле, от ко |
|
|||||||||
торых зависит 'качество его работы, яв |
|
|||||||||
ляются: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
чувствительность, |
характеризуемая |
|
|||||||
пороговым |
значением тока |
(ток 'срабаты |
|
|||||||
вания), при котором якорь реле перебра |
|
|||||||||
сывается к противоположному |
контакту; |
|
||||||||
— |
время |
трогания |
якоря |
— время, |
в |
|
||||
течение которого ток в обмотках реле на |
|
|||||||||
растает от |
нуля |
до |
'величины тока |
сра |
|
|||||
батывания. |
Это |
время |
зависит от индук Рис. 3.13. Поляризованное |
|||||||
тивности и |
активного |
сопротивления об |
реле |
|||||||
моток; |
|
потерь, которое складывается из времени, необходи |
||||||||
— |
время |
|||||||||
мого на перелет |
(движение) |
якоря |
от |
одного |
контакта к другому, |
|||||
и времени |
вибрации якоря |
у |
контакта |
^Пот = |
^дв+^виб; |
|||||
— |
коэффициент |
отдачи |
реле |
|
|
|
||||
|
|
ц = ( \ - |
|
100% = |
(\-BtDOW) |
100%. |
Условные обозначения поляризованных телеграфных реле по казаны на рис. 3.14 а и б. Для определения направления движе ния контактного язычка придерживаются следующего правила: ес
ли ток, протекающий по обмотке реле, на |
|
|
|
|
||||||
правлен по часовой стрелке, то язычок пе- Ф |
|
|
|
|||||||
реброшен к |
правому контакту, если |
про |
|
|
|
|
||||
тив |
часовой |
стрелки,— то |
к левому |
кон |
|
|
|
|
||
такту. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Работа реле во многом зависит от его $) |
|
|
|
|||||||
регулировки. Последняя может быть прове- |
|
Г 7 |
|
^37 |
||||||
дена |
нейтрально или с преобладанием. |
|
Ней- |
— * ч з - > < - о — |
||||||
тральная регулировка характеризуется за- |
—/ — |
— V— |
||||||||
мыканием на одинаковое время якорем |
s) |
|
|
|
||||||
каждого из контактов реле при пропускании |
|
|
|
|
||||||
через его обмотку одинаковых по продол |
|
|
|
|
||||||
жительности и амплитуде посылок тока обо |
|
|
|
|
||||||
их направлений. Как правило, поляризован |
|
|
|
|
||||||
ные реле регулируют нейтрально. При этом |
|
|
|
|
||||||
расстояние в± между полюсной надставкой |
Рис. 3.14. |
Поляризован- |
||||||||
сердечника и якорем при левом положении |
||||||||||
якоря и |
соответствующее расстояние |
в2 |
при |
- |
|
н о е |
р е л е : |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Д О |
—~~ VCJIOBHOC О О О З Н З ' |
||
правом |
положении якоря |
одинаковы |
в |
(рис. ч ^ т е |
2 в |
_ |
С Х ема, пояс- |
|||
3.14в). |
Силы, |
удерживающие якорь |
том |
няющая |
его регулировку |