План лекции
1. Общие сведения.
2. Мультивибраторы.
3. Блокинг-генератор.
3.1. Принцип работы блокинг-генератора.
3.2. Порядок расчета блокинг-генератора.
4. Генераторы пилообразного напряжения.
4.1. Основные параметры генераторов пилообразного напряжения.
4.2. Разновидности схем транзисторных генераторов пилообразного напряжения.
5. Триггер на транзисторах.
Общие сведения.
Импульсная техника – раздел электроники, предметом которого является разработка теоретических основ, практических методов и технических средств генерирования, преобразования и измерения параметров электрических импульсов, а также исследование импульсных процессов в электрических цепях.
Наиболее часто в импульсных электронных устройствах используются импульсы прямоугольной (рис. 1,а), трапецеидальной (рис. 1,б), треугольной (рис. 1,в) и экспоненциальной (рис. 1,г) формы.
Рисунок 1
Импульсы, формы которых приведены на рис. 1,а…г, являются идеализированными. Форма реальных импульсов не является геометрически правильной из-за нелинейности характеристик полупроводниковых приборов и влияния реактивных сопротивлений в схемах. Поэтому реальные прямоугольные импульсы, наиболее часто используемые в практических импульсных схемах, имеют форму, приведенную на рис. 1,д. Участки быстрого нарастания и спада напряжения или тока называются фронтом и срезом импульса , а интервал, на котором напряжение или ток изменяются сравнительно медленно, - вершиной импульса .
Упрощенная форма реального прямоугольного импульса показана на рисунке 1,е. Спрямленные отрезки ab, bc, cd отображают соответственно фронт, вершину и срез импульса, а отрезки de и ef – нарастание и спад обратного импульса. Скорость нарастания напряжения или тока на рисунке 1,е характеризуется крутизной фронта импульса
а убывание напряжения или тока на вершине относительным снижением
Одним из важнейших показателей импульсных сигналов является длительность импульсов . Помимо указанного параметра τ а, определяющего активную длительность вершины на уровне 0,5U m , длительность импульса характеризует время t и, определяемое либо на уровне 0,1U m , либо по основанию импульса (рис. 1,е).
К основным параметрам импульсов относится период повторения импульсов Т – интервал времени между началом двух соседних однополярных импульсов. Величину, обратную периоду повторения, называют частотой следования импульсов f. Часть периода Т занимает пауза t п – отрезок времени между окончанием и началом двух соседних импульсов t п = T – t и.
Отношение длительности импульса к периоду повторения называется коэффициентом заполнения
Величина, обратная коэффициенту заполнения, называется скважностью импульсов
Качество работы импульсных устройств во многом определяется временем восстановления импульса t вос (рис. 1,е). Чем меньше t вос, тем надежнее работает схема, тем выше ее быстродействие.
Мультивибраторы
Одним из наиболее распространенных генераторов импульсов прямоугольной формы является мультивибратор, представляющий собой двухкаскадный резистивный усилитель с глубокой положительной обратной связью. Одна из наиболее простых и типичных схем мультивибратора приведена на рис. 2. Элементы схемы подобраны так, чтобы обеспечить идентичность каждого из усилительных каскадов, собранных на однотипных транзисторах VТ1, VT2. При R1 = R4, R2 = R3, C1 = C2 и одинаковых параметрах транзистора мультивибратор называется симметричным.
Рисунок 2
Т.к. идеальной симметрии схемы практически невозможно, то любая, даже самая незначительная асимметрия мгновенно приведет к тому, что один из транзисторов закроется, а другой будет открыт и доведен до режима насыщения. Допустим, что по тем или иным причинам ток коллектора транзистора VT2 оказался несколько больше коллекторного тока транзистора VT1. Это приведет к увеличению падения напряжения на резисторе R4 и снижению отрицательного потенциала на коллекторе VT2. Через конденсатор С2 изменение потенциала коллектора транзистора VT2 передается на базу транзистора VT1. Это приведет к уменьшению тока коллектора транзистора VT1 и к увеличению отрицательного потенциала на его коллекторе. Через С1 изменение потенциала коллектора транзистора VT1 передается на базу транзистора VT2, что вызывает дополнительное увеличение тока коллектора этого транзистора. Далее процесс повторяется, и в конечном итоге транзистор VT2 полностью откроется и войдет в режим насыщения, а транзистор VT1 закроется. Этот процесс протекает лавинообразно.
В режиме запирания транзистора VT1 конденсатор С1 заряжается по цепи: 0, участок эмиттер – база открытого транзистора VT2, С1, R1, -Eк. В то же время конденсатор С2 разряжается через открытый транзистор VT2 и резистор R3.
Переключение схемы из одного состояния в другое зависит от скорости заряда и разряда конденсаторов. По мере заряда конденсатора С1 положительный потенциал точки А все более нарастает, а по мере разряда конденсатора С2 положительный потенциал точки В все более снижается. В связи с этим потенциал базы транзистора VT2 постепенно повышается, а потенциал базы транзистора VT1 снижается. В определенный момент времени транзистор VT1 отопрется, начнется лавинообразный процесс нарастания тока этого транзистора, а транзистор VT2 запрется. Этот процесс переключения повторяется. Таким образом, транзисторы в мультивибраторе по очереди находятся или в режиме отсечки тока или в режиме насыщения и с каждого коллектора можно снять прямоугольные импульсы с амплитудой, почти равной величине напряжения питания источника. Схема будет генерировать импульсы (режим самовозбуждения ). Такой режим называется автоколебательным .
На рис. 3 приведены временные диаграммы токов, протекающих в транзисторах, и напряжений на коллекторах и базах транзисторов. Исходный момент t 0 соответствует тому случаю, когда транзистор VT1 заперт, а транзистор VT2 открыт. Моменты t 1 , t 2 , t 3 соответствуют переключению схемы.
Приведенная на рис. 2 схема получила название схемы с коллекторно-базовыми емкостными связями.
Рисунок 3
При расчете мультивибратора в автоколебательном режиме должны быть заданы: период следования импульсов Т; длительность импульсов t и; амплитуда импульсов U m ; длительность фронта τ ф; длительность среза τ с; время восстановления t вос; температура окружающей среды t окр (или допустимая температурная нестабильность мультивибратора σ Т в заданном диапазоне изменения температуры).
В результате расчета необходимо выбрать тип транзисторов и определить параметры элементов схемы.
1) Определяем напряжение источника питания
. (5)
Если напряжение источника питания задано и значительно превышает амплитуду импульсов U m , то можно расчет мультивибратора вести на бо́льшую амплитуду, чем задано, а импульсы снимать с помощью делителя напряжения в коллекторной цепи одного из транзисторов, как показано на рис. 4.
Рисунок 4
2) Выбираем тип транзисторов, параметры которых удовлетворяют условиям:
где U КБ max – максимально допустимое постоянное напряжение коллектор – база для выбранного типа транзистора;
f h 21э – предельная частота коэффициента передачи тока биполярного транзистора.
Если мультивибратор работает при повышенных температурах или от него требуется высокая температурная стабильность (σ Т < 5%), то выбирают кремниевые транзисторы; если допустимое значение σ Т > 5% - германиевые транзисторы.
При выборе транзисторов по их частотным свойствам, можно, кроме соотношения (7), руководствоваться следующими рекомендациями: если заданная длительность фронта τ ф не меньше (0,2 …),5)мкс, то могут быть использованы низкочастотные транзисторы; если же τ ф < (0,2 … 0,5)мкс – следует выбрать высокочастотные транзисторы.
3) Находим сопротивления резисторов R1 = R4 = Rк. При этом необходимо выполнить условие
, (8)
где I Ки max – максимально допустимый импульсный ток коллектора;
I КБ 0 – обратный ток транзистора.
Как правило, для маломощных транзисторов R к выбирают не менее (0,5 … 1) кОм, а для мощных – не менее (200 … 300) Ом.
4) Находим сопротивление резисторов R2 = R3 = R Б
где h 21э – коэффициент передачи тока;
К нас – коэффициент насыщения транзистора.
Коэффициент насыщения определяется из соотношения
. (10)
При К нас < 1 транзистор работает в ненасыщенном режиме, при К нас = 1 находится на грани насыщения, при К нас > 1 – в режиме насыщения.
Для обеспечения режима открытого транзистора при неглубоком насыщении выбирают К нас = 1…4.
В некоторых схемах симметричных мультивибраторов для регулировки периода автоколебаний в цепь баз транзисторов включают источник регулируемого напряжения (Е Б на рис. 5). Формула для определения периода генерируемых импульсов
, (11)
где R Б = R2 = R3; С = С1 = С2;
U Б m – часть напряжения, которая передается с коллекторов в цепи баз.
Рисунок 5
5) Определяем емкости конденсаторов С1 и С2. Для симметричного мультивибратора
. (12)
Для несимметричного мультивибратора
6) Находим время восстановления схемы
Как видно, для уменьшения t вос, т.е. для улучшения формы генерируемых импульсов, следует уменьшать величины R K и С. Однако с уменьшением емкости С уменьшаются длительность импульса и период колебаний. Для предотвращения этого необходимо увеличивать сопротивление резисторов R Б, но при этом ухудшается термостабильность схемы. Уменьшение R K также нецелесообразно, так как это приводит к увеличению тока насыщения транзистора и уменьшению перепада напряжения на коллекторе, что может нарушить самовозбуждение схемы. Поэтому, если полученное значение I вос оказалось больше заданного, в схему мультивибратора следует внести изменения. На рис. 6,а показана схема симметричного мультивибратора с корректирующими диодами.
Рисунок 6
В схеме ток заряда конденсаторов связи С1 и С2 замыкается не через коллекторные резисторы R1 и R4, а через вспомогательные резисторы R5, R6, что обеспечивается включением диодов VD1, VD2. Диоды не препятствуют развитию лавинообразных процессов нарастания и спадания токов транзисторов, но позволяют уменьшить постоянную времени заряда конденсаторов С1 и С2. Благодаря этому напряжение на коллекторе запертого транзистора после опрокидывания схемы устанавливается близким к –Ек намного быстрее (рис. 6,б), чем в основной схеме мультивибратора.
Блокинг-генератор
Все электронные устройства имеют дело с электрическими сигналами, изменяющимися во времени. Именно благодаря этому изменению во времени сигнал может нести в себе какую-то информацию. По характеру изменения различают сигналы аналоговые импульсные и цифровые.
Аналоговый сигнал может принимать любые значения в определенных пределах. В любой момент времени математически может быть представлен аналитической функцией без разрывов (рис 1.1а).
Рис 1.1. Электрические сигналы; а) аналоговый, б) импульсный, в) цифровой
Устройства, работающие только с аналоговыми сигналами, называются аналоговыми устройствами.
Цифровой сигнал может принимать только два значения высокое/низкое или 0/1 (иногда третье значение - «нет сигнала»). Допускаются некоторые отклонения от этих значений (рис 1.1в). Устройства, работающие исключительно с цифровыми сигналами, называются цифровыми устройствами.
Импульсный сигнал, как и аналоговый, может иметь любые значения в определенном диапазоне. В некоторые моменты времени его поведение резко изменяется и он не может быть описан единой аналитической функцией без разрывов (рис 1.1б). В современной электронике иногда импульсные сигналы формируются цифровыми методами (цифроаналоговый преобразователь, аналоговые коммутаторы и т.д.). Такие устройства принято называть аналого-цифровыми. Таким образом, понятие импульсный сигнал является обобщающим. Цифровые и аналого-цифровые устройства являются частным случаем импульсных устройств.
Цифровые сигналы защищены гораздо лучше аналоговых от действия шумов, наводок и помех. Небольшие отклонения от разрешенных значений не искажают цифровой сигнал, так как всегда существуют зоны допустимых отклонений. В определенных пределах на них не влияет изменение температуры, напряжения питания, разброс параметров элементов, допускают длительное хранение без потерь, качественную передачу по каналам связи.
Особенностью цифровых сигналов, чтобы его можно было распознать, является то, что он должен оставаться в каждом из своих разрешенных уровней хотя бы в течение какого-то минимального временного интервала. Аналоговый сигнал может принимать любое свое значение бесконечно малое время. Поэтому максимально достижимое быстродействие аналоговых устройств принципиально больше, чем цифровых.
Аналоговый сигнал более емкий с точки зрения передачи информации, так как передает информацию каждым текущим значением своего уровня в отличие от цифрового, у которого всего лишь два уровня. Для передачи того же объема полезной информации, который содержится в одном аналоговом сигнале, приходиться использовать многоразрядные цифровые сигналы (8, 16 разрядов, иногда и более).
Аналоговые устройства, как правило, требуют значительной трудоемкости на индивидуальную настройку и регулировку. Цифровые устройства проще проектировать и налаживать.
Взаимное преобразование аналоговых и цифровых сигналов требует применение специальной аппаратуры – аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей. Так, чтобы реализовать преимущества цифровой обработки сигналов зачастую требуется значительные затраты.
Современные электронные устройства содержат обычно и аналоговую и цифровую часть. Аналоговая электроника чаще используется для предварительной обработки сигналов в реальном времени, когда на первый план выдвигается быстродействие, а требования к точности преобразования предъявляются умеренные. Цифровую обработку обычно используется на следующем этапе, когда требуется высокая точность преобразования сигналов, надежное долговременное хранение информации, передача по каналам связи в условиях помех. Однозначного рецепта нет, когда применять аналоговую и когда цифровую обработку сигналов. Граница зависит от уровня элементной базы и квалификации разработчика.
Рис. 1.2. Параметры импульсного сигнала
Импульсный сигнал, показанный на рис. 1.2, характеризуется следующими параметрами:
U m – амплитуда импульса – наибольшее отклонение напряжения Umax от исходного уровня Umin;
Если импульсы следуют через равные промежутки, то говорят о периодической последовательности импульсов с периодом повторения
T и = t и + t п,
где t и и t п – соответственно длительность импульса и паузы между импульсами; обычно определяются по уровню 0,5 от амплитуды импульса;
Участок импульса, на котором происходит отклонение напряжения от исходного уровня, называется фронтом , а участок, где напряжение возвращается к исходному уровню – спадом (срезом ). В реальном импульсе бывает трудно указать границы фронта и спада, и их длительность t ф и t ср рассчитываются на уровне 0.1 Um и 0.9U m . Уровень обычно по умолчанию считается равным 10% (0.1) от амплитуды, хотя иногда встречается 5% (0.05), но обязательно с оговоркой.
Число импульсов, следующих в течении одной секунды называется частотой повторения импульса Fи ;
Для описания периодической последовательности импульсов используется параметр скважность импульсов x, который представляет собой отношение интервала между импульсами (паузы) к длительности самого импульса ;
В тех случаях, когда обычно имеют дело с короткими периодическими импульсами (большой скважности), например, радиолокации, когда tи < Частным случаем периодической последовательности импульсов, у которых длительность импульса равна длительности паузы, является меандр
, для которого скважность x=1. Цифровые сигналы являются частным случаем импульсных, имеют два разрешенных уровня напряжения. Для удобства формального математического описания один из этих уровней называется уровнем логической единицы (единичным уровнем), а другой – уровнем логического нуля (нулевым уровнем). Чаще всего уровню логического нуля соответствует низкий уровень напряжения, а логической единице – высокий уровень напряжения. Принято называть такую логику положительной
. Иногда в системных шинах микропроцессоров, при передаче сигналов через каналы связи используют обратное представление, называемой отрицательной логикой
; логический нуль – высокий уровень, а логическая единица – низкий уровень. Есть и более сложные методы кодирования. Но мы в основном будем использовать понятия положительной логики. Структура типового логического элемента (ЛЭ) показана на Рис 1.3. Узел входной логики выполняет логические операции над входными сигналами. Каждый входной логический сигнал I (Input) описывается набором параметров; ¾ логические уровни входного/выходного напряжения Е 0 и Е 1 , ¾ входные токи I 0 и I 1 , соответствующие входным уровням. Каждый входной сигнал должен подаваться на отдельный вход ЛЭ. Иначе подаче нескольких входных сигналов на один вход ЛЭ возможна конкуренция сигналов и, как следствие, неопределенность уровня напряжения на входе, что конечно не допустимо. Количество входов m называется коэффициентом объединения по входу m
и может быть 1 £ m £1. Максимальное m=8 обусловлено тем, что единица информации - байт
содержит 8 бит (может принимать 2 8 =256 состояний, что считается достаточным для кодирования любого символа информации – чисел от 0 до 9, букв алфавита и т.д.). В редких случаях, когда требуется ЛЭ с большим количеством входов, к входу ЛЭ подключают специальную ИС – логический расширитель. Транзисторный ключ, который на рис 1.3 условно изображен как механический ключ, управляется результирующим сигналом входной логики и обычно выполняет две функции: ¾ логическую операцию отрицания «НЕ» (при высоком уровне на входе, ключ замыкается, и уровень сигнала на выходе становиться низким); ¾ обеспечивает требуемую нагрузочную способность ЛЭ, чтобы иметь возможность управлять последующими несколькими ЛЭ. Нагрузочная способность n
(коэффициент разветвления) – число входов, которое может быть подключено к данному выходу без нарушения работы. Этот параметр определяется отношением выходного тока I out ЛЭ к входному I in Стандартная величина n =10 при использовании микросхем одного типа (одной серии). Входной ток микросхемы при приходе на вход логического нуля (), как правило, отличается от входного тока при приходе на вход логической единицы (). Например, = -0.4 мА, а = 20 мкА (считается, что положительный ток втекает во вход микросхемы, а отрицательный - вытекает из него). Точно так же выходной ток микросхемы при выдаче логического нуля () может отличаться (и обычно отличается) от выходного тока при выдаче логической единицы (). Например, для одной и той же микросхемы < -0,4 мА, a < 8 мА (считается, что положительный ток втекает в выход микросхемы, а отрицательный - вытекает из него). Надо также учитывать, что разные входы и выходы одной и той же микросхемы могут иметь различные входные и выходные токи. Для выходных напряжений логического нуля () и единицы () в справочниках обычно задаются предельно допустимые значения при заданной величине выходного тока. При этом, чем больше выходной ток, тем меньше напряжение логической единицы и тем больше напряжение логического нуля. Например, > 2,5 В (при < - 0,4 мА), a < 0,5 В (при <8mA). Задаются в справочниках также и допустимые уровни входных напряжений, которые микросхема еще воспринимает как правильные логические уровни нуля и единицы. Например, > 2,0 В, < 0,8 В. Как правило, входные напряжения логических сигналов не должны выходить за пределы напряжения питания. Скачать книгу Импульсные и цифровые устройства
абсолютно бесплатно.
Для того, чтобы бесплатно скачать книгу с файлообменников нажмите на ссылки сразу за описанием бесплатной книги. "Импульс - единственная сила, способная преодолеть и инерцию, и силу тяжести".
/Уилл Фергюсон/ Предисловие Глава 2. Характеристика формы импульсов РАЗДЕЛ ВТОРОЙ. ЛИНЕЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ Глава 4. Дифференцирующие и укорачивающие цепи Глава 5. Импульсные трансформаторы Глава 6. Линии временной задержки сигналов Глава 7. Линейные формирующие цепи РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ И НЕЛИНЕЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФОРМЫ СИГНАЛОВ Глава 9. Нелинейные устройства преобразования сигналов и формирования импульсов РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ. РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА Глава 11. Мультивибраторы Глава 12. Блокинг-генераторы Глава 13. Импульсные делители частоты Глава 14. Триггеры Глава 15. Импульсные устройства на полупроводниковых приборах с отрицательным сопротивлением РАЗДЕЛ ПЯТЫЙ. ГЕНЕРАТОРЫ ЛИНЕЙНО ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА Глава 17. Генераторы ЛИН фантастронного типа Глава 18. Генераторы пилообразного тока РАЗДЕЛ ШЕСТОЙ. ЭЛЕМЕНТЫ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ Глава 20. Основные логические схемы Глава 21. Сложные и комбинированные логические схемы РАЗДЕЛ СЕДЬМОЙ. МНОГОКАСКАДНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА Глава 23. Селекция импульсных сигналов Название: Импульсные и цифровые устройства МОСКВА «СОВЕТСКОЕ РАДИО» Книга может служить учебником по курсу «Импульсные и цифровые устройства». В книге излагаются линейные и нелинейные устройства преобразования и формирования импульсных сигналов, электронные ключи, разнообразные импульсные устройства регенеративного типа, устройства формирования пилообразного напряжения и тока, логические схемы, основные элементы цифровых устройств и многокаскадные устройства функционального назначения. При изложении уделяется внимание обеспечению надежного и стабильного режима работы устройств при действии неизбежных в условиях эксплуатации дестабилизирующих факторов и помеховых импульсов. Ицхоки Я. С, Овчинников Н. И. Импульсные и цифровые устройства. Москва, Издательство «Советское радио». 1972, 592 с Предисловие РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИМПУЛЬСНЫХ ПРОЦЕССАХ
Глава 2. Характеристика формы импульсов
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ. ЛИНЕЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ
Глава 4. Дифференцирующие и укорачивающие цепи
Глава 5. Импульсные трансформаторы
Глава 6. Линии временной задержки сигналов
Глава 7. Линейные формирующие цепи
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ И НЕЛИНЕЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФОРМЫ СИГНАЛОВ
Глава 9. Нелинейные устройства преобразования сигналов и формирования импульсов
РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ. РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА
Глава 11. Мультивибраторы
Глава 12. Блокинг-генераторы
Глава 13. Импульсные делители частоты
Глава 14. Триггеры
Глава 15. Импульсные устройства на полупроводниковых приборах с отрицательным сопротивлением
РАЗДЕЛ ПЯТЫЙ. ГЕНЕРАТОРЫ ЛИНЕЙНО ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА
Глава 17. Генераторы ЛИН фантастронного типа
Глава 18. Генераторы пилообразного тока
РАЗДЕЛ ШЕСТОЙ. ЭЛЕМЕНТЫ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ
Глава 20. Основные логические схемы
Глава 21. Сложные и комбинированные логические схемы
РАЗДЕЛ СЕДЬМОЙ. МНОГОКАСКАДНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА
Глава 23. Селекция импульсных сигналов
ПРЕДИСЛОВИЕ
Книга может служить учебником по курсу «Импульсные и цифровые устройства» для ряда радиотехнических вузов. В соответствии с программой курса в книге излагаются линейные и нелинейные устройства преобразования и формирования импульсных сигналов, электронные ключи, релаксаторы, импульсные делители частоты, триггеры, устройства формирования пилообразного напряжения и тока, устройства для выполнения логических операций и некоторые многокаскадные устройства функционального назначения. Рассматриваются импульсные устройства, построенные на электронных лампах и, в особенности, на полупроводниковых приборах: транзисторах (в основном), диодах, туннельных диодах и лавинных транзисторах. Наряду с изложением принципа работы устройств, и анализом протекающих в них процессов выводятся основные закономерности процессов и расчетные соотношения. При этом особое внимание уделяется выявлению условий устойчивой и надежной работы устройств и выбору надлежащих режимов их работы с учетом действия неизбежных при эксплуатации устройств дестабилизирующих факторов и помеховых импульсов. Каждая глава книги имеет свою порядковую нумерацию формул, рисунков и таблиц. При ссылке на формулу, рисунок и таблицу другой главы первая цифра указывает номер главы. В целях использования учебника при программированном обучении каждый параграф подразделяется на пункты, пронумерованные по порядку. Главы 1-15 написаны Ицхоки Я. С., главы 16-24 написаны Овчинниковым Н. И.; общее редактирование книги выполнено Ицхоки Я. С. Рукопись книги была внимательно просмотрена и обсуждена коллективами специалистов некоторых вузов; при этом был дан ряд полезных советов и рекомендаций. Авторы выражают признательность всем, принявшим участие в просмотре рукописи и ее обсуждении и, в особенности, официальным рецензентам-С. Я. Шацу и Г. Д. Федотову, а также А. А. Куликовскому, Б. X. Кривицкому, В. В. Григорину-Рябову, В. К. Любченко, В. Г. Позднякову, В. П. Дья-Еонову, Я. Е; Беленькому и Б. С. Мушу. Скачать книгу Ицхоки Я. С., Овчинников Н. И. Импульсные и цифровые устройства
. Москва, Издательство «Советское радио»». 1972 Импульсные
устройства
(конспект лекций) Введение
Импульсные
устройства представляют собой класс электронных устройств, оперирующих с
колебаниями (сигналами) импульсного вида, т.е. действующими на ограниченном
интервале времени и, возможно, повторяющимися периодически или через
произвольные отрезки времени. Импульсные
устройства возникли практически одновременно с появлением других технических
устройств, использующих существующие тогда электронные приборы - электронные
лампы. Наиболее интенсивное развитие импульсных устройств в начале 40-х годов
было связано с важной прикладной задачей – созданием импульсных РЛС. Импульсные
устройства в РЛС используются и в настоящее время, при этом по-прежнему
используются электронные приборы СВЧ: магнетроны, ЛБВ и др. вследствие
необходимости получения мощности в единицы и десятки мегаватт, что определяет
требования к рабочиим напряжениям в сотни вольт и недоступно полупроводниковой
технологии. Тем не менее,
развитие микроэлектронной технологии компьютеров не исчерпывает применения
импульсной техники, которая широко используется при решении разнообразных
практических задач в специализированных цифровых устройствах, в том числе в
устройствах управления станками, механизмами, устройствами сильноточной электротехники,
бытовой технике и т.п. Знание принципов и методов конструирования импульсных
устройств отличают специалиста в этой области от пользователя персонального
компьютера при любом уровне программного обеспечения. Цифровые
устройства используют представление анализируемых данных в цифровом коде, в
подавляющем количестве случаев – двоичном. Цифровой код не является импульсным
сигналом, он просто представляет набор несовместимых символов, в качестве
которых обычно используются дискретные символы «0» и «1». В электронном
устройстве эти символы сопоставляют с наличием или отсутствием аналоговой
величины - напряжения (тока). В условиях неизбежного существования помех
степень помехоустойчивости кода определяется различием напряжений на
электронных элементах в состоянии «0» и «1». При передаче кодовой
последовательности эти состояния сменяют друг друга, что и образует импульсный
сигнал. Это определяет роль импульсных устройств как базового схемотехнического
принципа построения цифровых устройств. С течением
времени некоторые схемотехнические решения традиционной импульсной техники
утратили своё значение, но базовые принципы сохраняются в современных
микроэлектронных схемах различного уровня интеграции, используемых
разработчиками разнообразных электронных устройств. Поэтому знание основ
построения и правил использования импульсных устройств составляют необходимую
часть подготовки специалистов в области цифровой схемотехники, что определяет
целесообразность выделения раздела «Импульсные устройства» как предварительного
в дисциплине «Цифровые устройства». Тема1.
Основные понятия и определения импульсной техники
Основной вид
используемого в импульсных устройствах электрического колебания (сигнала)
называется импульсом. В англоязычной литературе используются два термина Impulse
и Pulse. Первый относится к одиночному финитному сигналу, имеющему
выбранные по некоторому правилу точки начала и конца на оси времени (рис.1.1).
Второй термин обычно относится к повторяющимся с некоторой частотой импульсным сигналам,
создаваемым некоторым генератором импульсов (Pulser). Одиночный
импульсный сигнал на практике имеет достаточно сложную форму, как на рис.1.1,
определённую действием многочисленных факторов, возникающих при построении
схемы и при её эксплуатации. В задачах измерения требуется использование
выбранных числовых параметров, существенных для решаемой прикладной задачи. Сигнал
на рис.1.1 в целом близок к
прямоугольной форме. Для характеристики отклонения реального сигнала от
прямоугольной функции используют различные числовые параметры.
Рис. 1.3. Структура типового логического элемента.
Лучший учебник советского времени по курсу "Импульсные и цифровые устройства". Если повезет, сейчас можно найти у букинистов. А вообще-то, каждый радиоинженер должен знать этот курс как молитву, так как импульсы "преследуют" нас повсюду: электромагнитные импульсы, видеоимпульсы, короткие и длинные импульсы, импульсные источники питания, импульсные генераторы, радиолокация, лазеры и многое другое.
В книге представлены линейные и нелинейные устройства преобразования и формирования импульсных сигналов, электронные ключи, разнообразные импульсные устройства регенеративного типа, устройства формирования пилообразного напряжения и тока, логические схемы, основные элементы цифровых устройств и многокаскадные устройства функционального назначения.
При изложении уделяется внимание обеспечению надежного и стабильного режима работы устройств при действии неизбежных в условиях эксплуатации дестабилизирующих факторов и помеховых импульсов.
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИМПУЛЬСНЫХ ПРОЦЕССАХ
Глава 1. Вводные сведения
§1.1. Импульсный режим работы и его особенности
§ 1.2. Роль импульсной техники в радиоэлектронике
§ 1.3. Предмет курса
§ 1.4. Из истории развития импульсной техники
§2.1. Форма и параметры импульсов
§ 2.2. Параметры типовых импульсов
§ 2.3. Аналитическое выражение импульсов
§ 2.4. Приближенная оценка длительности фронта
§ 2.5. Активная ширина спектра импульсов
Глава 3. Интегрирующие цепи
§ 3.1. Назначение и принцип работы интегрирующей цепи
§ 3.2. Требования к параметрам интегрирующей цепи
§ 3.3. Варианты схем интегрирующей цепи
§ 4.1. Дифференцирующие цепи
§ 4.2 Укорачивающие цепи
§ 5.1 Назначение импульсных трансформаторов
§ 5.2. Намагничивание сердечника трансформатора
§ 5.3. Эквивалентная схема трансформаторной цепи
§ 5.4. Искажение формы трансформированного импульса
§ 5.5. Требования к конструкции трансформатора
§ 6.1 Назначение линии временной задержки
§ 6.2. Свойства немскажающих электрических систем временной задержки
§ 6.3. Электромагнитные линии временной задержки
§ 6.4. Искусственные линии задержки (ИЛЗ)
§ 6.5. Ультразвуковые линии задержки (УЛЗ)
§ 7.1. Общие положения
§ 7.2. Формирующие электромагнитные линии
§ 7.3. Искусственные формирующие линии
§ 7.4. Формирующие реактивные двухполюсники
§ 7.5. Схемы включения формирующих цепей
Глава 8. Электронные ключи
§ 8.1. Общие положения
§ 8.2. Транзисторный ключ (ТК)
§ 8.3. Переходные процессы в транзисторном ключе
§ 8.4. Варианты транзисторных ключевых схем
§ 8.5. Диодный ключ
§ 9.1. Амплитудные ограничители
§ 9.2. Формирование импульсов путем ограничения и дифференцирования синусоидального напряжения
§ 9.3. Пик-трансформатор
§ 9.4. Фиксаторы уровня
Глава 10. Общие свойства регенеративных импульсных устройств
§ 10.1. Принципы построения регенеративных устройств
§ 10.2. Режимы работы регенеративных устройств
§ 11.1. Мультивибраторы с анодно-сеточными связями
§ 11.2. Мультивибратор с коллекторно-базовыми связями
§.11.3. Ждущий мультивибратор с эмиттерной связью
§ 11.4. Типовые схемы ждущих мультивибраторов
§ 11.5. Ждущий мультивибратор с транзисторами разного типа проводимости
§ 11.6. Мультивибратор с мостовыми цепями
§ 11.7. Многофазные мультивибраторы
§ 12.1. Общая характеристика блокинг-генератора
§ 12.2. Ламповый блокинг-генератор
§ 12.3. Варианты схем ламповых блокинг-генераторов
§ 12.4. Транзисторный блокинг-генератор
§ 13.1 Принцип действия делителя частоты
§ 13.2. Стабильность режима деления частоты
§ 13.3. Ступенчатый делитель частоты
§ 14.1. Общие свойства триггеров и требования к ним
§ 14.2. Симметричный транзисторный триггер
§ 14.3. Схемы запуска триггера
§ 14.4. Обеспечение состояний покоя триггера
§ 14.5. Варианты схем триггеров
§ 15.1 Устройства на туннельных диодах (УТД)
§ 15.2. Устройства на лавинных транзисторах (УЛТ)
Глава 16. Простейшие генераторы линейно изменяющегося напряжения. Методы линеаризации
§ 16.1. Параметры линейно изменяющегося напряжения
§ 16.2. Принцип построения генераторов ЛИН
§ 16.3. Простейшие генераторы ЛИН
§ 16.4. ГЛИН с токостабнлизующим элементом
§ 16.5. ГЛИН с компенсирующей э. д. с, вводимой посредством неинвертирующего усилителя
§ 16.6. ГЛИН с компенсирующей э. д. с, вводимой посредством инвертирующего усилителя
§ 17.1. Общие сведения
§ 17.2. Фантастрон со связью по экранирующей сетке
§ 17.3. Фантастрон с катодной связью
§ 17.4. Транзисторный фантастрон
§ 18.1. Параметры пилообразного тока
§ 18.2. Принцип формирования пилообразного тока
§ 18.3. Схемы генераторов пилообразного тока
Глава 19. Общая характеристика логических схем
§ 19.1. Основные логические операции
§ 19.2. Классификация и характеристики логических схем
§ 20.1. Схема логического отрицания (НЕ)
§ 20.2. Диодные схемы логического умножения (И)
§ 20.3. Диодные схемы логического сложения (ИЛИ)
§ 20.4. Логические схемы на туннельных диодах
§ 21.1. Диодно-транзнсторные логические схемы (ДТЛС)
§ 21.2. Транзисторные логические схемы (ТЛС)
§ 21.3. Логическая схема запрещения (ЗАПРЕТ)
§ 21.4. Логические схемы равнозначности и неравнозначности
§ 21.5. Многоступенчатые диодные логические схемы
Глава 22. Устройства кодирования сигналов
§ 22.1. Формирование импульсных кодов с фиксированными интервалами между импульсами
§ 22.2 Формирование импульсных кодов с регулируемыми интервалами между импульсами
§ 22.3. Регистрация двоичного цифрового кода
§ 22.4. Диодные дешифраторы
§ 22.5. Цифровые счетчики импульсов
§ 22.6. Кодирование непрерывно изменяющихся величин
§ 23.1. Общие сведения
§ 23.2. Амплитудная селекция импульсов
§ 23.3 Селекция импульсов по частоте повторения
§ 23.4 Селекция импульсов по длительности
§ 23.5. Селекция кодированной серии импульсов
Дорогие читатели если у Вас не получилось скачать Импульсные и цифровые устройства
напишите об этом в комментарияхи и мы обязательно вам поможем.
Мы надеемся, что Вам понравилась книга и Вы получили удовольствие от чтения. В качестве благодарности можете оставить ссылку на наш сайт на форуме или блоге:)
Электронная книга Импульсные и цифровые устройства предоставлена исключительно для ознакомления перед покупкой бумажной книги и не является конкурентом печатным изданиям.
Глава 1. Вводные сведения
§1.1. Импульсный режим работы и его особенности
§ 1.2. Роль импульсной техники в радиоэлектронике
§ 1.3. Предмет курса
§ 1.4. Из истории развития импульсной техники
§2.1. Форма и параметры импульсов
§ 2.2. Параметры типовых импульсов
§ 2.3. Аналитическое выражение импульсов
§ 2.4. Приближенная оценка длительности фронта
§ 2.5. Активная ширина спектра импульсов
Глава 3. Интегрирующие цепи
§ 3.1. Назначение и принцип работы интегрирующей цепи
§ 3.2. Требования к параметрам интегрирующей цепи
§ 3.3. Варианты схем интегрирующей цепи
§ 4.1. Дифференцирующие цепи
§ 4.2 Укорачивающие цепи
§ 5.1 Назначение импульсных трансформаторов
§ 5.2. Намагничивание сердечника трансформатора
§ 5.3. Эквивалентная схема трансформаторной цепи
§ 5.4. Искажение формы трансформированного импульса
§ 5.5. Требования к конструкции трансформатора
§ 6.1 Назначение линии временной задержки
§ 6.2. Свойства немскажающих электрических систем временной задержки
§ 6.3. Электромагнитные линии временной задержки
§ 6.4. Искусственные линии задержки (ИЛЗ)
§ 6.5. Ультразвуковые линии задержки (УЛЗ)
§ 7.1. Общие положения
§ 7.2. Формирующие электромагнитные линии
§ 7.3. Искусственные формирующие линии
§ 7.4. Формирующие реактивные двухполюсники
§ 7.5. Схемы включения формирующих цепей
Глава 8. Электронные ключи
§ 8.1. Общие положения
§ 8.2. Транзисторный ключ (ТК)
§ 8.3. Переходные процессы в транзисторном ключе
§ 8.4. Варианты транзисторных ключевых схем
§ 8.5. Диодный ключ
§ 9.1. Амплитудные ограничители
§ 9.2. Формирование импульсов путем ограничения и дифференцирования синусоидального напряжения
§ 9.3. Пик-трансформатор
§ 9.4. Фиксаторы уровня
Глава 10. Общие свойства регенеративных импульсных устройств
§ 10.1. Принципы построения регенеративных устройств
§ 10.2. Режимы работы регенеративных устройств
§ 11.1. Мультивибраторы с анодно-сеточными связями
§ 11.2. Мультивибратор с коллекторно-базовыми связями
§.11.3. Ждущий мультивибратор с эмиттерной связью
§ 11.4. Типовые схемы ждущих мультивибраторов
§ 11.5. Ждущий мультивибратор с транзисторами разного типа проводимости
§ 11.6. Мультивибратор с мостовыми цепями
§ 11.7. Многофазные мультивибраторы
§ 12.1. Общая характеристика блокинг-генератора
§ 12.2. Ламповый блокинг-генератор
§ 12.3. Варианты схем ламповых блокинг-генераторов
§ 12.4. Транзисторный блокинг-генератор
§ 13.1 Принцип действия делителя частоты
§ 13.2. Стабильность режима деления частоты
§ 13.3. Ступенчатый делитель частоты
§ 14.1. Общие свойства триггеров и требования к ним
§ 14.2. Симметричный транзисторный триггер
§ 14.3. Схемы запуска триггера
§ 14.4. Обеспечение состояний покоя триггера
§ 14.5. Варианты схем триггеров
§ 15.1 Устройства на туннельных диодах (УТД)
§ 15.2. Устройства на лавинных транзисторах (УЛТ)
Глава 16. Простейшие генераторы линейно изменяющегося напряжения. Методы линеаризации
§ 16.1. Параметры линейно изменяющегося напряжения
§ 16.2. Принцип построения генераторов ЛИН
§ 16.3. Простейшие генераторы ЛИН
§ 16.4. ГЛИН с токостабнлизующим элементом
§ 16.5. ГЛИН с компенсирующей э. д. с, вводимой посредством неинвертирующего усилителя
§ 16.6. ГЛИН с компенсирующей э. д. с, вводимой посредством инвертирующего усилителя
§ 17.1. Общие сведения
§ 17.2. Фантастрон со связью по экранирующей сетке
§ 17.3. Фантастрон с катодной связью
§ 17.4. Транзисторный фантастрон
§ 18.1. Параметры пилообразного тока
§ 18.2. Принцип формирования пилообразного тока
§ 18.3. Схемы генераторов пилообразного тока
Глава 19. Общая характеристика логических схем
§ 19.1. Основные логические операции
§ 19.2. Классификация и характеристики логических схем
§ 20.1. Схема логического отрицания (НЕ)
§ 20.2. Диодные схемы логического умножения (И)
§ 20.3. Диодные схемы логического сложения (ИЛИ)
§ 20.4. Логические схемы на туннельных диодах
§ 21.1. Диодно-транзнсторные логические схемы (ДТЛС)
§ 21.2. Транзисторные логические схемы (ТЛС)
§ 21.3. Логическая схема запрещения (ЗАПРЕТ)
§ 21.4. Логические схемы равнозначности и неравнозначности
§ 21.5. Многоступенчатые диодные логические схемы
Глава 22. Устройства кодирования сигналов
§ 22.1. Формирование импульсных кодов с фиксированными интервалами между импульсами
§ 22.2 Формирование импульсных кодов с регулируемыми интервалами между импульсами
§ 22.3. Регистрация двоичного цифрового кода
§ 22.4. Диодные дешифраторы
§ 22.5. Цифровые счетчики импульсов
§ 22.6. Кодирование непрерывно изменяющихся величин
§ 23.1. Общие сведения
§ 23.2. Амплитудная селекция импульсов
§ 23.3 Селекция импульсов по частоте повторения
§ 23.4 Селекция импульсов по длительности
§ 23.5. Селекция кодированной серии импульсов
