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

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

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

 

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

 

 

1

О

0

 

г* 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.

Рис. 3.11. Пусковая ха­ рактеристика двоично­ го переключающего уст­ ройства

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