Импульсов длительность

Обширная область применения ограничителей — устройства амплитудной селекции (выделения). Амплитудным селектором называют устройство, предназначенное для выделения импульсов, амплитуда которых больше или меньше определенного уровня (уровня селекции), или импульсов, амплитуда которых находится в заданных пределах (см. § 8.10). 8.19, а поясняет применение последовательного диодного ограничителя (см. 8.9, а) для селекции импульсов, превышающих уровень Е. При нулевом уровне ограничения (Е=0) можно выделять импульсы по полярности ( 8.19,6).

Амплитудный селектор импульсов, амплитуда которых находится в заданном интервале, можно построить по схеме 8.62, а. Такое устройство состоит из двух селекторов максимальной амплитуды с уровнями селекции t/ci и (УС2 ( 8.62, б) и элемента ЗАПРЕТ. На выходе устройства сигнал появляется только тогда, когда на запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ не поступает сигнал иг от селектора с уровнем селекции (УС2, а на другой вход поступает сигнал иг от селектора с уровнем селекции Uci ( 8.62, б).

8.62. Структурная схема (а) и временные диаграммы (б) селектора импульсов, амплитуда которых находится в заданном интервале

Для получения прямоугольных импульсов амплитуда входного напряжения должна во много раз превышать напряжения ограничения U1 и ?/2.

При частоте управляющих импульсов, равной или в целое число раз меньшей частоты /0, возникает явление электромеханического резонанса, которое при слабом демпфировании колебаний может вызвать нарушение периодичности движения ротора и привести к выпадению его из синхронизма. При частоте /i>/0 имеют место вынужденные колебания с частотой, равной частоте управляющих импульсов; амплитуда их монотонно уменьшается с увеличением частоты. Для устойчивой работы шагового двигателя необходимо, чтобы Мв/М„акс < 0,3ч-Ч- 0,5, J n/Jj, < 1 4- 2 и имелось внутреннее или внешнее демпфирование.

Амплитудным селектором называется устройство, предназначенное для выделения импульсов, амглитуда которых больше или меньше определенного уровня (уровня селекции), или импульсов, амплитуда которых находится в заданных пределах. На 12.17, а поясняется применение последовательного диодного ограничителя (см. 12.12, а) для селекции импульсов, превышающих уровень ?0. При нулевом уровне ограничения (?0 = 0) можно выделять импульсы по полярности ( 12.17, б) с помощью схемы последовательного диодного ключа (см. 12.11., а)

В соответствии с перечнем основных параметров импульсных сигналов (амплитуда, длительность, период повторения — см. § 1.2) различают селекторы по амплитуде, длительности, периоду или частоте повторения. Признаком селекции может служить и временное положение импульса. Селекторы, осуществляющие выделение импульсов с заданным временным положением, называют временными.

В амплитудных селекторах параметром селекции является амплитуда поступающих на вход устройства импульсов. Рассмотрим типовые разновидности амплитудных селекторов.

Селектор импульсов, амплитуда которых превышает заданный уровень. Такой селектор работает по принципу ограничителя «снизу». Его простейшая схема совпадает с приведенной на 3.73. Источник напряжения Е0 задает порог ограничения. При поступлении на вход устройства импульсов амплитудой, меньшей Е0, диод Д остается запертым, напряжение на выходе схемы постоянно и равно ?0. В том случае, когда амплитуда выходного импульса Um превышает значение Е0, диод отпирается и передает сигнал на выход селектора. На выходе схемы появляются импульсы амплитудой Um ВЫх = Um — — ЕО, имеющие начальный уровень Е0. Зависимость выходного сигнала от времени показана на 10.1.

Селектор импульсов, амплитуда которых равна максимальной или меньше ее на значение, не превышающее заданного Е0. Такой селектор называют селектором максимальной амплитуды Особенность работы схемы состоит в том, что максимальная амплитуда импульсов t/max в большинстве случаев является не постоянной величиной и может изменяться в известных пределах. При этом обязательным элементом селектора должен быть фиксатор вершины импульсов (см. §3.8) Он является первым функциональным узлом селектора, схема которого показана на 10.2, а. После фиксатора импульсы, имеющие амплитуду Umax, своими вершина-ми «привязаны» к нулевому уровню (график Ui на 10.2, б). Селекторы подобного вида часто используют для выделения синхронизирующих импульсов в телевидении, поэтому на 10.2, б в качестве входного сигнала ывх взят телевизионный сигнал. С фиксатора вершины импульсов напряжение Ui поступает на вход ограничителя, построение которого было рассмотрено в предыдущем примере (см. 3.73). Отличие состоит только в том, что опорный уровень постоянного напряжения Е„ отрицателен. Он численно равен заданному допуску на максимальную амплитуду. В промежутке между импульсами напряжение на выходе устройства равно —?0. Импульсы с амплитудой, меньшей ?/га»х — Ей, на выходе устройства изменения напряжения не создают.

Селектор импульсов, амплитуда которых меньше заданного значения Е0. Данное устройство ( 10.3, а) состоит из селектора С

Падение напряжения на резисторе Rcl становится малым, и лампа Л1 закрывается. Благодаря наличию обратной связи отпирание лампы «/72 и запирание лампы JIt происходит скачком в момент времени 1г. Для нового перехода схемы в первоначальное устойчивое состояние нужен новый пусковой импульс (момент времени t2). Разделительный конденсатор Ср и резистор Rp образуют дифференцирующую цепь (см. § 9.7) и уменьшают длительность пусковых импульсов. Длительность переднего фронта пускового импульса должна быть по возможности минимальна. Полный цикл работы триггера осуществляется путем подачи двух входных импульсов. Если входные импульсы следуют через равные промежутки времени, то выходное напряжение будет иметь вид прямоугольных импульсов, длительность которых равна длительности интервалов между импульсами «вх (см. 9.12, б). Триггер с общим (счетным) входом применяют в качестве счетного или запоминающего элемента в схемах автоматики и телемеханики. Запуск импульсами положительной полярности (см. 9.12, а и б) является помехоустойчивым, но требует сравнительно большой амплитуды запускающих импульсов. Поэтому в триггерах, предназначенных для работы в схемах электронных цифровых вычислительных машин, используют запуск импульсами отрицательной полярности ( 9.12, в и г).

^С-цепи получили очень широкое распространение в импульсной технике. Различные преобразования импульсов во многих случаях осуществляются с помощью цепей, в состав которых входят резисторы и конденсаторы. ^L-цепи применяются значительно реже по чисто практическим соображениям. Поэтому более подробно рассмотрим ^С-цепь. #С-цепь можно использовать как дифференцирующую, переходную или интегрирующую. То или иное использование цепи зависит от того, с какого элемента схемы снимается выходное напряжение, и от соотношения между длительностью входного импульса ta и постоянной времени г RC-цепн.

Дифференцирующими называются цепи, у которых сигнал на выходе пропорционален производной по времени от входного сигнала. Они позволяют производить укорочение длительности импульсов, служащих для запуска и синхронизации различных устройств. Напряжение на выходе такой цепи будет иметь вид остроконечных импульсов, длительность которых меньше длительности входного импульса, если постоянная времени цепи значительно меньше длительности входного импульса ta, т. е.

Искажения импульсных сигналов определяются величиной изменения формы импульсов (длительность фронтов, спад вершины импульса и т. д.).

В типовых регистрах на квазистатических триггерах информация передается однотактным способом (для работы требуется однотактный внешний сигнал), хотя регистры являются много-тактными схемами. Динамические регистры характеризуются многотактным режимом работы, выполняют функции сдвигающих регистров и применяются в качестве элементов задержки. Их отличительная особенность — низкая потребляемая мощность (потребление мощности происходит только во время действия тактовых импульсов, длительность которых составляет 0,5— 2,0 мкс).

При высокой частоте следования импульсов длительность импульса (время перемагничивания) определяется частотой следования импульсов, т. е. для двухтактной системы можно считать

Форма импульсных сигналов малой длительности от ГИ сильно отличается от идеальной и, следовательно, вносит большие погрешности в процесс измерения. С целью ограничения этих погрешностей введены условия на параметры переключающих импульсов: длительность фронта включающих импульсов должна быть в 10 раз меньше измеряемых параметров, а длительность запирающего импульса в 5—10 раз больше времени рассасывания в измеряемых транзисторах. При измерении выключающих параметров длительность фронта переключающего импульса тока должна быть в 5—10 раз меньше, а длительность насыщающего импульса в 10 раз больше измеряемого времени рассасывания. Выброс напряжения на фронте не должен превышать 5% амплитуды импульса, которая определяется в середине его длительности. Отсчет момента переключения проводится от середины фронта импульса. Необходимо, чтобы время установления переходного процесса в измерителе времени было в 5 раз меньше измеряемой длительности параметра.

При построении селекторов импульсов по длительности используют различные технические приемы: преобразование длительности импульса в амплитуду пилообразного напряжения с последующим применением методов селекции по амплитуде; счет числа тактовых импульсов, поступающих на устройство за время действия входного импульса; сравнение длительности поступающих сигналов с длительностью известного импульса или известным временем задержки. Существует большое число принципиальных схем селекторов длительности. Рассмотрим наиболее характерные из них.

Селектор импульсов, длительность которых превышает заданное значение т0. Структурная схема такого селектора, в котором использован принцип преобразования временного интервала (длительности) в амплитуду выходного сигнала, показана на 10.5, а. В селекторе использованы два основных элемента — преобразователь длительности в амплитуду и амплитудный селектор.

выходе изменяется лишь в том случае, когда длительность импульсов ывх(/) пре

При необходимости на выходе устройства может быть, установлен формирователь импульсов, который преобразует сигналы ивых(0 в им-пульсы стандартной формы. Селектор импульсов, длительность которых меньше заданного значения -с„. На 10.6, а показана схема такого селектора, в котором использован принцип сравнения длительности входных импульсов с известным временем задержки входных сигналов, обеспечиваемым искусственной линией задержки D. Устройство работает следующим образом. Входной импульс ивх(0 подается на элемент задержки D. Сигнал Ui(t) на ее выходе по форме повторяет входной сигнал, но имеет запаздывание на время т3 относительно входного. Сигналы^) поступает на вход дифференцирующей цепи. Сигнал uz(t) на выходе этой