Лекция по"Импульсной технике"

4.4.Влияние паразитных емкостей.

 

 

На работу диодных  ограничителей влияют паразитные ёмкости: междуэлектродная ёмкость диода  С_д и ёмкость С_о которая составляется входной ёмкости С_вх последующего устройства и ёмкостью монтажа С_м.

 

1. Схема последовательного ограничителя:

 

 

 

Каждый скачёк напряжения на входе (2U_m) делится между ёмкостями

С_д и С₀ и обусловленный скачёк напряжения на выходе:

2. Схема параллельного диодного ограничителя, где С_о= С_м +С_вх +С_д

 

 

Когда на вход действует положительный импульс напряжения с амплитудой U_m. При этом открытый диод шунтирует ёмкость С_о и напряжение на выходе U_вых≈ 0. Изменяя полярности импульса на входе вызывает запирание диода. После этого ёмкость С₀ заряжается через сопротивление R_огр параллельно R_н (R_огр<<R_н) до напряжения U_со≈- U_m с постоянной времени:

и на выходе экспонициально устанавливается напряжение U_вых≈- U_m

Изменение полярности входного напряжения не вызывает мгновенно отпирания  диода.

 

5.Формирования импульсов в цепях с ударным возбуждением.

 

В цепях с ударным возбуждением используют параллельный колебательный контур, включённый в качестве нагрузки транзисторный ключ. Транзисторный ключ открыт и насыщён до прихода запирающего импульса при подаче на базу транзистора запирающего импульса, транзистор закрывается  и отрицательный перепад напряжения на коллекторе если контур включён в цепь коллектора возбуждает свободные колебания к контуре, т.к. контур обладает активными потерями в проводах катушки и диэлектрике конденсатора, то эти свободные колебания называются затухающими. Свободные колебания состоят в переходе магнитной энергии катушки в эл.энергию конденсатора и обратно. После генератора с контуром ударного возбуждения ставится двухсторонний ограничитель, который формирует разнополярные импульсы одинаковой амплитуды. После двухстороннего ограничителя включается дифференцирующая цепь которая формирует остроконечные импульсы. Включённый односторонний ограничитель который формирует остроконечный импульс одной полярности. Структурная схема формирователя имеет следующий вид:

 

 

Схема генератора с включённым контуром ударного возбуждения в  коллектор и графики запускающих  видео импульсов информируемых  в результате ударного возбуждения  радио импульсов.

По окончанию действия запирающего транзистора, транзистор открывается и его малое сопротивление шунтирует колебательный контур срывая в нём колебания. Верхний конец контура через конденсатор С₁ соединяется по высокой частоте с землёй. Следовательно контур оказывается по высокой частоте включённым параллельно коллектор-эмиттер транзистор. Если в контур включен эмиттер, будет иметь положительную полярность, а не отрицательную в случае включенном в коллектор.

 

Колебания в контуре  по окончании действия запирающего  импульса, срывается за счёт того, что контур шунтируется малым сопротивлением транзистором работающего в режиме эмиторного повторителя.

6.Формирующие импульсы.

 

 

С помощью ключей Кл1 и Кл2 длинная  линия может присоединяться к  источнику постоянного напряжения Е и нагрузке Rн.

 

 

Если замкнуть ключ Кл1, оставив ключ Кл2 разомкнутым, через  время t=2l/ν (где l-длинна линии, ν-скорость распространения волны вдоль нее) такая разомкнутая линия будет по всей длине равномерно заряжена до напряжения Е.

Если же в некоторый момент времени t=t1 замкнуть Кл2 и разомкнуть Кл1, тогда на нагрузке Rн выделится напряжением:

Каждый участок линии  заряжен до напряжения E>Uн, то линия начинает разряжаться через Rн. От нагрузки к разомкнутому началу линии распространяется волна с напряжением –E/2, разрежающаяся E/2.

В момент эта волна напряжения достигнет разомкнутого начала линии, отразится от него без изменения амплитуды и фазы начнет распространяться к нагрузке.

При этом начальные участки линии окажутся разряженными до нуля.

А к моменту  вся линия полностью разрядится.

т.к. волна – Е/2 достигает нагрузки через время , после замыкания Кл2, то на нагрузке выделяется прямоугольный импульс напряжения.

 

 

7.Транзисторные ключи.

        а)     б)

в)      г)

Ключ в том числе  и транзисторный коммутирует  т.е. вкл. и выкл. участки электрической  цепи. Его действие основано на том, что во включенном состоянии его  сопротивление очень мало. Можно считать нулевое. А в выкл. состоянии оно очень большое. Транзистор работает в нелинейном режиме переходя от режима отсечки к режиму насыщения вслед за изменением Uб. Нагрузка представляет собой коммутируемый участок цепи вкл. либо последовательно либо параллельно с ключом.

 

На рис. а) –  параллельный ключ.

Когда под действием  управляющего напряжения. Транзистор заперт ток Iк=0, Rн подсоединен к Ек. Напряжение на выходе на Rн=Ек, т.к. Rк значительно меньше чем Rн. При Uупр обеспечивает включение транзистора и переход его в режим насыщения Rн шунтируется малым сопротивлением открытого VT и Uвых=0.

 

 

На рис. б)- последовательный ключ.

При включении транзистора, Rн подключается параллельно Uвх. При выкл. VT его большое сопротивление разрывает эту связь. Для нормальной работы необходимо чтоб Uвх было больше 0.

Возможны 3 схемы включения  транзистора: 1) с общим эмитором 2) с общей базой      3)с общим коллектором. Наиболее применимы  первые 2 схемы с эмитором и базой. На более ВЧ применяются схемы  с общей базой т.к. заземленная база препятствует возникновению  паразитной обратной связи выход-вход. Такая паразитная обратная связь может быть причиной паразитных колебаний.

В настоящий момент широко используются микросхемы на которых  строятся не только ключевые каскады, но и построенные на них триггеры. Для рассмотрения стационарных и переходных режимов ключей на БТ  транзистор включается с общим эмитором схема (в).

Транзистор может находится  в 1 из 2 стационарных состояний во включенном и выключенном.

Режим насыщения возникает при положительном напряжении если ток базы удовлетворяет условию .

 

8.Транзисторный усилитель-ограничитель.

 

Усилители-ограничители выполняются  на усилительных элементах и наряду с ограничителями напряжения обеспечивают усиление.

При форматировании прямоугольных  импульсов из синусоидального напряжения эти ограничители могут обеспечить большую амплитуду и более  высокую крутизну фронтов, или диодные  при тех же входных напряжениях. Недостатком усилителей-ограничителей  является большая сложность схемы.

 

В такой схеме транзистор работает в режиме ключа, переходя из насыщенного состояния в запертое и обратно. При этом С1 заряжается полярностью, за счет того, что ток  зарядки через насыщенный транзистор больше тока разрядки R1, когда транзистор заперт, диод дает возможность разделительному конденсатору на входе, быстро разрядится и тем самым предотвращает “сползание” исходной рабочей точки.

 

Чтобы напряжение на выходе ограничителя было симметрично, но относительно оси  времени, исходную рабочую точку “A” на нагрузочной прямой выбираем так, чтобы изменения коллекторного тока до границы насыщения и до начала отсечки были одинаковы(Ik’=Ik”).

При нарастании отрицательной  полуволны входного напряжения рабочая  точка перемещается вдоль нагрузочной прямой вверх, ток коллектора увеличивается, а напряжение на нем падает.

Положительная полуволна  входного напряжения уменьшает коллекторный ток, за счет этого увеличивается  напряжение на коллекторе. При некотором  значении Uвх наступает режим отсечки, когда с дальнейшим увеличивается напряжения на входе ток коллектора не будет меняться.

Тепловой режим транзистора  в данном случае облегченный, т.к. мощность на коллекторе выделяется, по существу, только во время переключения; при работе в области насыщения напряжения на коллекторе незначительно, а в области отсечки незначителен коллекторный ток.

 

9.Внешнее запоминающее устройство(ВЗУ).

 

Периферийное устройство обеспечивает общение человека с  машиной. В настоящее время в  качестве ВЗУ используется магнитные диски, кроме того исп. оптико-магнитные устройства информации, а так же лазерные диски и магнитно-оптические диски. Магнитная лента относится к запоминающему устройству(ЗУ) с произвольным доступом к памяти, магнитные диски относятся к ЗУ с произвольным доступом к памяти, т.е. можно записывать и считывать информацию сразу по заданному адресу. При записи информации информация наносится на магнитный носитель с движущейся головкой памяти. В соответствии с заданным кодом происходит намагничивание элементарных участков магнитной поверхности, называются доменами. В магнитных лентах информация записывается перпендикулярно направлению движения. Для записи информации используются следующие методы:

1. Метод без возврата к 0.
2. Метод фазовой модуляции.
3. Метод частотной модуляции.

 Для записи на  лазерные диски и на магнитные  ленты используется метод без  возврата к 0.

Метод записи без возврата к 0.

Метод без возврата к  нулю, состоит в том что перемагничивание происходит при записи 1.

При записи 0 перемагничивание не происходит.

ЭДС наводимый головкой считывания.

Импульсы ЭДС появляются в головке считывания только если была записана 1.

При распознавании информации может быть ошибка, при которой  отсутствие информации может принято  за 0. При считывании по специальной  дорожке предаются синхроимпульсы (тактоимпульсы), если есть только синхроимпульс, то это записан 0, если записан еще импульс, то это синхроимпульс.

1) Метод фазовой модуляции  состоит в том, что 1 и 0 передаются резной фазой. Например 1 перепад от max к min, а 0 перепад от min к max.

Если нужно записать подряд 2 одинаковых символа (0,0 или 1,1), то делается дополнительный перепад  в середине. Распознавание происходит по полярности импульса в начале такта, если импульс отрицательный записана 1, если положительный, записан 0. Импульс в середине такта в учет не берется.

2) Частотная модуляция.

Единица передается сигналом с частотой в два раза больше, чем передачи 0.

Распознавание информации происходит по наличию импульса в  середине такта. Метод частотной  модуляции и фазовой модуляции является самосинхронизирующимся. Нет необходимости передавать синхроимпульсы параллельно с передачей информации.

 

 

10.Устройство ввода, вывода.

 

Устройство ввода вывода предназначены для ввода данных и программ, а так же для внешнего информации хранящих данные ЭВМ. Они подразделяются на автоматические и неавтоматические. Автоматические характеризуются тем, что в них информация вводится с напечатанных текстов и графиков, с человеческой речи. Их быстродействие выше, чем у ручных, но ручные позволяют корректировать информацию процесса ввода. К ручным относятся: клавиатура, пульт управления. К автоматическим относятся устройства счет информации, устройства опознавания речи, читающие автоматы.

1. Устройства вывода служат для вывода ЭВМ информации, результатом обработки данных отобразиться виде таблиц, графиков, текстов и др. представлений. Они подразделяются на устройства вывода информации, оптические, магнитно-оптические, магнитные диски.
2. Устройства для вывода и фиксации информации в виде графика, таблиц. К ним относят печатающие устройства.
3. Устройства вывода информации во внешнюю среду к ним относят ЦАП и линии связи (модем).

       Устройства  ввода.    Устройства вывода.

Вывод информации на дисплей. Дисплей является наиболее удобным устройством общения человека с машиной. Набирать информацию на клавиатуре, высвечивать на экране, записывать в память машины, исправлять введенную  информацию, связь ЭВМ и дисплея осуществляется через блок интерфейса записывается в память ЭВМ. Информация, которая должна быть выведена на экран через блок интерфейса записывается в буферном устройстве. Объем ПЗУ равен количеству знаков, которые могут быть одновременно высвечены на экране, после того как БЗУ полностью загружена, дисплей переходит в автономный режим. Код знака записанного в БЗУ являются командой под которой из постоянного ЗУ (ПЗУ) считывается микропрограмма воспроизведения на экран. Микрокоманда этой микропрограммы подается преобразует в аналоговые сигналы управляющие отклоняющими стонами ЭЛТ. Существуют 2 способа развертки луча на экране ЭЛТ.

1)Функциональный при  котором луч перемещается по  экрану в пределах 1 знакового   места, т.е. он высвечивает букву  за буквой.

2)Растровый луч перемещается  по экрану высвечивая знаки  послойно. Количество зависит от типа экрана. Дисплей позволяет исправлять введенную информацию с помощью маркера или светового пера. Маркер совмещает со знаком который необходимо исправлять.