Елементи електричних кіл можуть бути лінійними та нелінійними, зосередженими і
 Скачать 40.81 Mb.
|
|
46. Як відомо, частота автоколивань у такому генераторі визначаєтьсяформулою (1), а загасання в частотно-залежної гілки зворотногозв'язку на частоті (0. Для поліпшення форми кривої вихідногонапруги частотно-незалежну гілку ООС в мосту Вина зазвичай виконуютьінерційно- нелінійної. [4] Потрібний характер нелінійності забезпечується тоді, коли із зростаннямамплітуди сигналу зменшується опір R3 або збільшуєтьсяопір R4. Тому як R3 використовується напівпровідниковийтерморезистор. Як інерційно-нелінійного резистора застосовуютьперехід стік- витік польового транзистора, на затвор якого подаютьвипрямлена і плавним вихідна напруга генератора. У пристрої реалізована двоступенева ланцюг ООС. Перший ступінь:резистор R3 і польовий транзистор, друга ступінь: резистори R4, R5. При у пристрої виникають автоколивання, частота якихвизначається формулою. Зазвичай використовують у частотно-залежної гілкимоста Вина R1 = R2 = R, C1 = C2 = C, а частоту автоколивань:, причомуавтоколивання виникають за умови, що коефіцієнт підсилення підсилювача,що складається з ОУ і резисторів R3, R4, більше ніж три, інакше кажучи, маєбути виконана умова Сталі автоколивання в замкнутій ланцюга можливі тільки приумови точного рівності одиниці одиничного коефіцієнта петлевогопосилення на частоті f0. Але, для виникнення автоколивань потрібно, щоб упочатку коефіцієнт петлевого посилення був більш 1. Після виникненняавтоколивань їх амплітуда стабілізується в кінцевому рахунку на такомурівні, при якому за рахунок нелінійного елемента в петлі коефіцієнтзменшується до 1. Якщо не вживати спеціальних заходів, то згадананелінійність проявиться в амплітудної характеристиці ОУ, в цьому випадку формаавтоколивань може помітно відрізнятися від синусоїди. Потрібний характер нелінійності забезпечується тоді, коли із зростаннямамплітуди сигналу падає опір R3 або зростає опір R4. При побудові генераторів з частотно-залежними ланцюгами,забезпечують на частоті автоколивань зсув фази, рівний (, зручновикористовувати потенційно-струмові різновиди виборчих ланцюгів. Такіланцюга призначені для використання спільно з підсилювачами, що маютьмалі вхідний і вихідний опір. [2] 47. Логічний елемент — пристрій, призначений для обробки інформації в цифровій формі (послідовності сигналів високого — «1» і низького - «0» рівнів у двійковій логіці, послідовність «0», «1» та «2» в трійковій логіці, послідовності «0», «1», «2», «3», «4», «5», «6», «7», «8» та «9» в десятковій логіці). Фізично логічні елементи можуть бути виконані механічними, електромеханічними (на електромагнітних реле, електронними (на діодах і транзисторах, пневматичними, гідравлічними, оптичними та ін. способами. Із розвитком електротехніки від механічних логічних елементів поступово перейшли до електромеханічних логічних елементів (на електромагнітних реле, а потім до електронних логічних елементів на електронних лампах, пізніше - на транзисторах . Після підтвердження в 1946 р. теореми Джона фон Неймана про економічність показникових позиційних систем числення стало відомо про переваги двійкової та трійкової систем числення в порівнянні з десятковою системою числення. Від десяткових логічних елементів перейшли до двійкових логічних елементів. Двійковість та трійковість дозволяє значно скоротити кількість операцій і елементів, що виконують цю обробку, порівняно з десятковими логічними елементами. Логічні елементи виконують логічну функцію (операцію) над вхідними сигналами операндами, даними). Функція y=f(x1, x2,..., xn) називається перемикальною, або логічною, якщо сама функція y і кожен з її аргументів xi, приймають значення тільки із множини {0,1}. Всього можливо логічних функцій і відповідних їм логічних елементів, де — основа системи числення, — число входів (аргументів), — число виходів, тобто нескінченне число логічних елементів. Тому в даній статті розглядаються тільки найпростіші і найважливіші логічні елементи. Всього можливо двійкових двовхідних логічних елементів та двійкових тривхідних логічних елементів (булева функція). Окрім 16 двійкових двовхідних логічних елементів та 256 двійкових тривхідних логічних елементів можливі 19 683 трійкових двовхідних логічних елементів і 7 625 597 484 987 трійкових тривхідних логічних елементів (тризначна логіка). Заперечення. Операція "НЕ"[ред. ред. код] Інвертор, НЕ (IEC) Інвертор, НЕ (ANSI) 0 1 1 0 Мнемонічне правило для НЕ звучить так На виході буде • «1» тоді і лише тоді, коли на вході «0», • «0» тоді і лише тоді, коли на вході «1» Кон'юнкція. Операція "І" І (IEC) І (ANSI) 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 Логічний елемент, який реалізує функцію кон'юнкції, називається схемою збігу. Мнемонічне правило для І з будь-якою кількістю входів звучить так На виході буде • «1» тоді і тільки тоді, коли на всіх входах діють «1», • «0» тоді і тільки тоді, коли хоча б на одному вході діє «0» Словесно цю операцію можна виразити таким виразом: "Істина на виході може бути при істині на вході 1 І істині на вході 2". Диз'юнкція. Операція "АБО" АБО (IEC) АБО (ANSI) 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 Мнемонічне правило для АБО з будь-якою кількістю входів звучить так На виході буде • «1» тоді і тільки тоді, коли хоча б на одному вході діє «1», • «0» тоді і тільки тоді, коли на всіх входах діють «0» 48. Тригер типу JK є пристроєм про двома стійкими вихідними станами, що володіє двома інформаційними входами / і / С рис. 3.5,6). За принципом дії він подібний з тригером, з тією різницею, що в станах / / (-тригера немає невизначеності при одночасному надходженні сигналів високого рівня на обидва входи. На рис. 3.5, впоказана схема J К-тригера на ЛЕ И-НЕ До Вона відрізняється від схеми i ^ S-тригера (див. рис. 3.2, б тільки тим, що елементи DD3 і DD4 включені не як інвертори, а по входах Л і Л управляються сигналами з виходів тригера Q і Q відповідно. Роботу схеми пояснює риса. Якщо / / (-тригер знаходиться в нульовому стані (Q = 0, a Q = = 1 – до моменту 1i) і на вхід / надійде сигнал показаного на малюнку виду, на виході DD3 за рахунок зв'язку виходу Q із входом А, Виникне сигнал виду JjU. Він буде діяти подібно сигналу S на вході ^ S-тригера, утвореного елементами DDI і DD2, тобто викликає зміну стану тригера. (В цей час на вході До напруга низького рівня, на вході Ва, Пов'язаному з ь, .1 ходом Q, також низький рівень, в результаті чого на виході DD4 напруга високого рівня.) Еслй / / (-тригер перебував в одиничному стані (Q — 1 і Q = 0 – до моменту t 2 J і сигнал надійде на вхід Кто, міркуючи аналогічно, можна переконатися, що на виході DD4 виникає сигнал (зображений на малюнку штрихами, який діє подібно сигналу R, тобто стан тригера знову зміниться (в цьому випадку на виході DD3 напруга високого рівня). Коли на обох входах / і К одночасно напруга низького рівня, стан тригера зберігається. До цих пір дії JK- і / ^ S-тригерів підлога * ністю збігалися. Вхід / подібний входу S, а К входу R. Рис. 3.5. / / (-Тригер: a – тимчасова діаграма роботи; б – умовне графічне позначення; в - схема з чотирма ЛЕ І-НЕ Коли на входи J я До одночасно надходить напруга високого рівня, подальша поведінка тригера залежить від його вихідного стану. 1. Початковий стан / / (-тригера – одиничне (Q = 1 і Q = 0 – після моменту t 3 ). За рахунок зв'язку Q з Аз на вході Л = 0 і на виході DD3 зберігається напруга високого рівня, на який сигнал / = 1 на вході Вз не впливає. У той же самий час на виході елемента І-НЕ (DD4) Внаслідок зв'язку входу В 4 з виходом Q (Q — 1) з'явиться сигнал R, від якого ^ S-тригер, що складається з DDI і DD2, змінить стан (Q = 0, a Q = 1 – після моменту / 4 ). 2. Початковий стан тригера – нульове (Q = 0 і Q = 1 – Після моменту / 4 ). Розмірковуючи аналогічно, неважко переконатися, що на виході DD4 збережеться напруга високого рівня, а на виході DD3 з'явиться сигнал який змінить стан RS- тригера (Q = 1, Q = 0 – після моменту 43 Таким чином, в обох випадках / / (-тригер змінює свій стан. У цьому й полягає різниця міжду / / З- і RS-Тригерами, 49.LC-автогенератори. Параметри. Принципиальная электрическая схема этого генератора представлена на рисунке 11. Рисунок 11 - Принципиальная электрическая схема LC автогенератора с трансформаторной обратной связью В этом генераторе в качестве усилительного элемента используется транзистор VT1 включенный по схеме с общим эмиттером. Нагрузкой транзистора является параллельный колебательный контур L2 C2. Этот контур используется как колебательная система, с помощью которой формируются колебания, и как избирательная цепь, от которой зависит частота и форма колебаний. Катушки индуктивности L1 и L2 образуют высокочастотный трансформатор. Кроме того катушка L1 является элементом обратной связи, с помощью которого колебания подаются на базу транзистора. Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения. Сего помощью на транзистор подается напряжение смещения U 0 , которым задается положение рабочей точки на вольт-амперной характеристике. Резистор R3 является температурной стабилизацией транзистора. Также R3 с конденсатором C4 образуют цепь автоматического смещения, которая осуществляет перевод генератора из мягкого режима самовозбуждения в жесткий. Конденсаторы Си С являются разделительными, и отделяют постоянную составляющую тока питания от переменной составляющей колебания. Электропитание генератора осуществляется от источника Ек. Принцип действия генератора заключается в следующем. При включении источника питания Ек происходит заряд конденсатора C2, который затем разряжается на L2. Таким образом, в контуре появляются колебания. Эти колебания, за счет ЭДС взаимоиндукции, возбуждают переменное напряжение в катушке L1, которое вместе с напряжением смещения U 0 поступает на базу транзистора. За счет усилительных свойств возникшие колебания нарастают. По мере нарастания амплитуды колебаний возрастает ток базы транзистора. Постоянная составляющая этого тока создает падение напряжения на R3 (переменная составляющая этого тока проходит через конденсатор СВ результате этого, напряжение смещение, подаваемое на транзистор, уменьшается. Уменьшение U 0 приводит к смещению рабочей точки вниз по характеристике, и генератор переходит в жесткий режим самовозбуждения. Колебания возрастают до значения точки устойчивого равновесия, и затем генератор переходит в стационарный режим работы. Условие баланса амплитуд выполняется за счет усилительных свойств транзистора. Условие баланса фаз выполняется за счет транзистора включенного по схеме с общим эмиттером (осуществляет сдвиг фазы на 180°) и катушек индуктивности L1 и L2 (при подобном включении, каждая катушка сдвигает фазу на 90°). Частота колебаний вырабатываемых данным автогенератором определяется выражением w г =l(sqlrt(L 2 С 2 )) (15) Амплитуда генерируемых колебаний определяется выражением Um вых =Im 1 ?w г ?L 2 (16) Коэффициент обратной связи определяется выражением Кос=М/L 2 (17) где М — взаимная индуктивность между катушками L1 и L2. Условия самовозбуждения генератора определяются неравенством М ? QSдиф))>1 (18) где Q — добротность колебательного контура Sдиф — дифференциальная крутизна вольт-амперной характеристики усилительного эДля побудови автогенератора синусоїдальних коливань, як правило ,використовується два типи підсилювальних схем – резонансні підсилювачі і підсилювачі на резисторах. Автогенератори резонансного підсилювання називаються автогенераторами типу LC. Автогенератори, що побудовані на резисторах – автогенератори типу RC. LC використовуються головним чином на високих частотах, RC – на низьких. В якості підсилювальних елементів схем автогенераторів, що використовуються в пристроях електронної автоматики та обчислювальної техніки, найбільш широко використовуються транзистори та тунельні діоди. Схема LC генератора складається з - коливальної системи; - джерела електричної енергії; - транзистора - елементу зворотнього зв’язку. лемента. 50. Лічильник імпульсів на базі D-тригерів Три́гер — електронна логічна схема, яка має два стійкі стани, в яких може перебувати доки не зміняться відповідним чином сигнали керування. Цифровий лічильник імпульсів - це цифровий вузол, який здійснює рахунок надходять на його вхід імпульсів. Результат рахунку формується лічильником в заданому коді і може зберігатися необхідний час. Реверсивнийпослідовнийлічильник Дляреалізаціїреверсивноголічильниканеобхіднооб'єднати функції підсумовуючоголічильникаіфункці ївіднімаючийлічильника.Схемаданоголічильниканаведенанарис. 5. Для управління режимом рахунки служать сигнали сума і «різницю». Для режиму підсумовування сума = лог, «0»- короткочасний лог «різницю» = лог, «1»-короткочасний лог. При цьому елементи DD4.1 і DD4.3 дозволяють подачу на тактові входи тригерів DD1.2, DD2.1 через елементи DD5.1 і DD5.2 сигналів з прямих виходів тригерів DD1.1, DD1.2 відповідно. При цьому елементи DD4.2 і DD4.4 закриті, на їх виходах присутній лог, тому дія інверсних виходів ніяк не відбивається на рахункових входах тригерів DD1.2, DD2.1. Таким чином, реалізується операція підсумовування. Для реалізації операції віднімання на вхід сума подається лог, на вхід «різницю» лог. При цьому елементи DD4.2, DD4.4 дозволяють подачу на входи елементів DD5.1, DD5.2, а відповідно і на рахункові входи тригерів DD1.2, DD2.1 сигналів з інверсних виходів тригерів DD1.1, DD1.2. При цьому елементи DD4.1, DD4.3 закриті і сигнали з прямих виходів тригерів DD1.1, DD1.2 ніяк не впливають на рахункові входи тригерів DD1.2, DD2.1. Таким чином, реалізується операція віднімання. Рис. 4 Послідовний реверсивний х розрядний лічильник Для реалізації даних лічильників також можна використовувати тригери, що спрацьовують по передньому фронту рахункових імпульсів.Тоді при підсумовуванні на рахунковий вхід старшого розряду треба подавати сигнал з інверсного виходу сусіднього молодшого розряду, а при відніманні навпаки - з'єднувати лічильний вхід з прямим виходом. Недолік послідовного лічильника - при збільшенні розрядності пропорційно збільшується час установки (уст) даного лічильника.Перевагою є простота реалізації. Рис. 3 - Реверсивний лічильник Для рахункових імпульсів передбачені два входи "+1" - на збільшення, "-1" - на зменшення. Відповідний вхід (+1 або -1) підключається до входу С. Це можна зробити схемою АБО, якщо вліпити її перед першим тригером ( вихід елемента до входу першого тригера, входи - до шин +1 і -1). Незрозуміла фігня між тригерами (DD2 і DD4) називається елементом І-АБО. Цей елемент складається з двох елементів І і одного елемента АБО, об'єднаних водному корпусі. Спочатку вхідні сигнали на цьому елементі логічно перемножуються, потім результат логічно складається. Число входів елемента І-АБО відповідає номеру розряду, тобто якщо третій розряд, то три входи, четвертий - чотири і т. д. Логічна схема є двохпозиційним перемикачем, керованим прямим або інверсним виходом попереднього тригера. При лот. 1 на прямому виході лічильник відраховує імпульси з шини "+1" (якщо вони, звичайно, надходить), при лот. 1 на інверсному виході - з шини "- 1". Елементи І (DD6.1 і DD6.2) формують сигнали переносу. На виході> 7 сигнал формується при коді 111 (число 7) і наявності тактового імпульсу на шині +1, на виході <0 сигнал формується при коді 000 і наявності тактового імпульсу на шині -1. Все це, звичайно, цікаво, але красивіше виглядає в мікросхемних виконанні: Рис. 4 чотирирозрядний двійковий лічильник Ось типовий лічильник з передустановкою. СТ означає, що лічильник двійковий, якщо він десятковий, то ставиться СТ, якщо двійково-десятковий - СТ. Входи D0 - D3 називаються інформаційними входами і служать для запису в лічильник будь-якого двійкового стану. Цей стан відобразиться на його виходах і від нього буде проводиться початок відліку. Іншими словами, це входи попередньої установки або просто предустановки. Вхід V служить для дозволу запису коду по входах D0 - D3, або, як кажуть, дозволу предустановки. Цей вхід може позначатися і іншими літерами. Попередній запис в лічильник проводиться при подачі сигналу дозволу запису у момент приходу імпульсу на вхід С. Вхід З тактовий. Сюди запихають імпульси. Трикутник означає, що лічильник спрацьовує по спаду імпульсу. Якщо трикутник повернений на 180 градусів, тобто дупою до букви С, значить він спрацьовує по фронту імпульсу. Вхід R служить для обнулення лічильника, тобто при подачі імпульсу на цей вхід на всіх виходах лічильника встановлюються лот. 0. Вхід PI називається входом переносу. Вихід p називається виходом перенесення. На цьому виході формується сигнал при переповненні лічильника коли на всіх виходах встановлюються лот. 1). Цей сигнал можна подати на вхід перенесення наступного лічильника. Тоді при переповненні першого лічильника другий буде переключатися в наступний стан. Виходи 1, 2, 4, 8 просто виходи. На них формується двійковий код, відповідний числу надійшли на вхід лічильника імпульсів. Якщо висновки з кружечками, що буває набагато частіше, значить вони інверсні, тобто замість лот. 1 подається лот. 0 і навпаки. Більш докладно робота лічильників спільно з іншими пристроями буде розглядатися в подальшому. Паралельний лічильник, що підсумовує Принцип дії даного лічильника полягає в тому, що вхідний сигнал, що містить рахункові імпульси, подається одночасно на всі розряди даного лічильника. А установкою лічильника в стан лог або лог управляє схема управління. Схема даного лічильника показана на рис Рис. 4 суммирующий лічильник паралельної дії Розряди лічильника - тригери DD1, DD2, DD3. Схема управління - елемент DD4. Гідність даного лічильника - малий час установки, яке не залежить від розрядності лічильника. Недолік - складність схеми при підвищенні розрядності лічильника. |