Файл: Цифровые многозначные элементы и структуры учеб. пособие.pdf

вания с достаточно большой разностью тМакс и Тмин и с линейной за­ висимостью запаздывания от UBX.

Принципиальная схема время-импульсного многоустойчивого эле­ мента на основе описанного четырехполюсника изображена на рис. 26. В этой схеме в качестве блока 3 использован одновибратор с эмиттерной связью, запускаемый через конденсатор С1 последователь­ ностью коротких импульсов. Выходные импульсы одновибратора с коллектора транзистора Т2 поступают на заторможенный блокинггенератор, построенный на транзисторе ТЗ. Блокинг-генератор, яв­ ляющийся усилителем-формирователем, запускается задним фронтом

оказывается задержанным относительно импульсов U3 на величину т. Импульс с обмотки L3 поступает на базу ключевого транзистора Т4, к эмиттеру которого приложено напряжение UBпилообразной формы. Коллектор транзистора Т4 через диод Д 2 соединен с конденсатором С5, а постоянное напряжение, снимаемое с С5, используется для уп­ равления одновибратором.

Общим недостатком время-импульсных элементов на основе опи­ санного четырехполюсника является необходимость использования двух вспомогательных напряжений U3 и UB.

В таких элементах преобразование входного напряжения в длитель­ ность и длительности в выходное напряжение выполняется раздель­ но. При этом первое преобразование носит монотонный характер, а немонотонность амплитудной характеристики всего четырехполюс­ ника обусловлена немонотонностью преобразования временного пара­ метра в напряжение. Использовав немонотонное преобразование на­ пряжения в длительность, можно упростить схему элемента. В таком случае второй преобразователь заменяется интегрирующим звеном.

На рис. 27 представлена схема импульсного элемента (хронотро­ на), состоящего из компаратора К, фильтра низкой частоты ФНЧ и блока обратной связи БОС. Для запуска компаратора, которым может служить триггер-формирователь или усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления, используется напряжение

28

U3 ступенчатой формы (рис. 28). Длительность выходных сигналов Ux компаратора определяется величиной входного напряжения UBX. Плавное изменение UBX вызывает скачкообразное изменение длитель­ ности сигналов Ux (рис. 28). Импульсы с выхода компаратора посту­

пают на фильтр Ф, постоянное напряжение на выходе которого

т

и вых = -jr J Ux dt =

где Т — период запускающего напряжения U3. Осуществляя таким образом линейное преобразование длительности импульсов напряжения Ux в величину постоянного напря­

жения Uвых» получим нелинейный че­ тырехполюсник со ступенчатой ампли­ тудной характеристикой. При охвате этого четырехполюсника цепью поло­ жительной обратной связи можно по­ строить элемент, в котором длитель­ ности импульсов, как признаки ус­ тойчивых состояний, зависят только от длительности ступенек напряжения U3. Благодаря этому может быть достигну­ та высокая стабильность работы времяимпульсного элемента. Количество

устойчивых состояний такого элемента определяется числом ступе­ нек напряжения U3.

Переводят элемент из одного состояния в другое, изменяя напря­ жение UBX. Напряжение же на выходе фильтра Uвых можно использо­ вать для управления другими время-импульсными элементами.

В принципиальной схеме время-импульсного элемента, построен­ ного в соответствии с блок-схемой рис. 27, в качестве компаратора ис­ пользуется триггер с эмиттерной связью (рис. 29). Ступенчатое напря­ жение U3поступает на базу транзистора Т 1. Управление длительностью импульсов на выходе триггера осуществляется изменением параметров цепи обратной связи. Переменное сопротивление R8 служит для регу­ лировки глубины обратной связи. Источник напряжения £ см необ­ ходим для обеспечения требуемого взаимного расположения ампли­ тудной характеристики и характеристики обратной связи.

§ 1.6. Фазо-импульсные элементы

Фазо-импульсными элементами называют многоустойчивые эле­ менты, у которых каждое из k устойчивых состояний определяется ве­ личиной фазового (временного) сдвига выходной периодической после­ довательности импульсов относительно некоторой опорной последо­ вательности импульсов, следующих с такой же частотой.

29

Для большинства описанных ранее многоустойчивых элементов характерно наличие интегрирующего звена, необходимого для пре­ образования некоторого динамического параметра в напряжение, которое является статическим признаком устойчивых состояний. Ин­ тегрирующее звено значительно ограничивает быстродействие элементов и усложняет их схемы. В отличие от таких элементов, фазо-импульсные элементы можно построить без интегрирующего звена, а следователь­

фициент деления. При использовании опорной последовательности им­ пульсов той же частоты, что и частота импульсов с выхода делителя, состояния такого элемента будут различаться фазовым сдвигом его выходных импульсов относительно импульсов опорной последователь­ ности, а их количество будет равно коэффициенту деления.

Блок-схема фазо-импульсного элемента, работающего по изложен­ ному принципу, изображена на рис. 30 [25]. Здесь делитель частоты

врат напряжения на на­ копителе Я к начальному значению. Число устойчивых состояний та­

кого фазо-импульсного элемента определяется параметрами импульсов ТИ, напряжением Uon и свойствами емкостного накопителя.

Принципиальная схема фазо-импульсного элемента, построенного

всоответствии с описанной блок-схемой, представлена на рис. 31

[25].Тактовые импульсы отрицательной полярности поступают на базу транзистора Т1, который, если нет импульсов ТИ, закрыт поло­ жительным смещением на базу. Импульсы ТИ открывают транзистор Т1 до насыщения, вследствие чего на сопротивлении R6 появляется

30

положительный импульс U, амплитуда которого равна значению Ек. Импульс U через конденсатор С1 открывает диод Д1. Время заряда кон­ денсатора С1 определяется постоянной времени цепи заряда и не за­ висит от длительности импульса U. Таким образом, цепочка С1Д1 стабилизирует длительность импульсов, поступающих на накопитель. По окончании действия импульса U конденсатор С1 заряжается так, что диод Д1 закрывается, а диод Д2 открывается, вследствие этого CI разряжается на накопительную емкость С2. По мере поступления так­ товых импульсов напряжение на емкости С2 нарастает по ступен­ чатой кривой причем высота i-и

ступени

связи. Когда напряжение на конденсаторе С2 достигает значения f/on, диод ДЗ открывается, тем самым замыкая цепь обратной связи блокинггенератора. Разряд конденсатора С2 производится положительным импульсом, который индуктируется в обмотке L1, когда срабатывает блокинг-генератор. При этом благодаря фиксирующему действию дио­ дов Д1 и Д2 напряжение на конденсаторе С2 ограничивается нулевым уровнем. Выходные импульсы снимаются с коллектора транзистора Т2 или с обмотки L3 трансформатора.

Отметим, что из всего многообразия типов многоустойчивых эле­ ментов самое широкое распространение в цифровой технике получили именно фазо-импульсные элементы [22, 231. Разработано и реализова­ но довольно много различных схем таких элементов [25, 26]. Созданы фазо-импульсные элементы, не содержащие индуктивностей. Это упрощает реализацию таких элементов методами интегральной техноло­ гии. Схема одного из вариантов фазо-импульсного элемента такого ти­ па изображена на рис. 32. Элемент выполнен на базе синхронизирован­ ного емкостного релаксационного генератора. Конденсатор С1 заря­ жается от источника напряжения Е1 с постоянной времени RxCx. Зарядный ток протекает через переход база — эмиттер транзистора Т1У поддерживая его открытым. Когда напряжение на конденсаторе С1 достигнет уровня Uon, диод Д / открывается, а транзистор 77 закрыва­ ется вследствие прекращения тока заряда. Поэтому очередной тактовый

31