Обратного преобразований

жения замедляется и сопротивление резко падает. В конце участка 2, в точке А, сопротивление обращается в нуль. Происходит обратимый пробой перехода Яг. Напряжение и ток, соответствующие точке включения А, называются напряжением UBKSl и током /вкл включения. После включения дальнейшее возрастание тока сопровождается уменьшением падения напряжения на динисторе, т. е. на участке 3 сопротивление становится отрицательным. Минимальное падение напряжения ?/ОСт = 0,8^-1,5 В наблюдается в точке обратного переключения при токе выключения /выкл- При этом эмиттерные и коллекторные переходы смещены в прямом направлении и прибор работает в режиме насыщения. В дальнейшем рост тока (участок 4) почти не сказывается на значении остаточного напряжения t/ост, которое увеличивается незначительно ввиду падения напряжения в широкой базе р2 (см. 64, а).

Синхронные триггеры. Из-за конечного времени переключения логических интегральных элементов и задержки срабатывания в логических схемах возможны «состязания» или «гоны» — переходные режимы, вызванные тем, что из-за задержек поступления информации выходной сигнал на некоторое (обычно короткое) время принимает ложные значения. Рассмотрим эти режимы на примере логического каскада, выполняющего операцию Y = Х + Х. При выполнении такого устройства на элементах И—НЕ это равенство можно переписать в виде Y= Х- X. В соответствии с правилами алгебры логики значение функции Y = X + X всегда должно быть тождественно равно единице и не изменяться при переключениях сигнала X. Однако в реальных устройствах, в частности в схеме на 6.45, а, из-за неодинаковости условий передачи сигнала на первый и второй входы оконечной схемы И—НЕ (на рисунке обозначена через У2) в моменты переключения сигнала X от уровня логического «О» до уровня логической «1» (или наоборот) возможны «состязания». Например, сигнал X изменился от уровня «О» до уровня «1», как показано на 6.45, б. В момент времени t0 значение сигнала X достигнет порогового уровня t/nop, и начнется переключение инвертора У4. Сигнал на выходе инвертора станет меньше /7пор в момент времени tlt отстоящий на время задержки 4° от момента времени /„. В течение времени 4° на входы второго логического элемента Уа поступают сигналы, превышающие t/nopi т- е- соответствующие уровню логической «1». Каскад Уа переключается. На его выходе в момент времени tl установится уровень напряжения, меньший Uпор, т. е. нулевой. Через отрезок времени 4°, отсчитанный от момента времени tu, на выходе инвертора У4 сигнал является нулевым и совпадения единичных уровней на входе Уа уже не будет. Создадутся условия для обратного переключения У2.

Стадия восстановления исходного состояния. После обратного переключения состояние элементов 34 и Э2 соответствует исходному. Отличие от исходного состояния заключается в значении напряжения на конденсаторе С. При отсутствии диода Д разряд конденсатора протекал бы через резистор R и выходное сопротивление каскада на элементе 34. При этом на резисторе R выделялось бы значительное напряжение отрицательной полярности, что для ТТЛ-элементов и И—НЕ недопустимо (см. § 4.9). Диод Д ограничивает отрицательное напряжение на входе 52, фиксирует напряжение ывх2(0 на уровне —еоп, где еоя — напряжение отсечки в. а. х. диода Д. Конденсатор С разряжается выходным втекающим током элемента Э4, протекающим через резистор г, конденсатор С и диод Д. Постоянная времени цепи разряда 62 = C(Ri0 + гпр) = С(гВЫ1 0 +

После обратного переключения элементов 9t и Э2 начинается процесс восстановления начальных условий: конденсатор С, зарядившийся при формировании импульса до напряжения t/CT » ?/пор — — ?„, разряжается через выходное сопротивление гвых ^ элемента Эь резистор г и сопротивление гпр диода Д на источник начального напряжения Ек. Постоянная времени цепи разряда в2«С(/-ВЬ1Х1 + + т + гпр) время восстановлени-я tB » Зв2. Диод Д, шунтируя резистор R при разрядке конденсатора С, ускоряет процесс восстановления. Кроме того, при использовании это го диода исключается появление положительных выбросов напряжения, превышающих напряжение питания -\-Е, на первом входе элемента Э2. Максимальное положительное напряжение на этом входе, соответствующее моменту обратного переключения t— ti, равно Ен-\-еок.

Таким образом, на выходе Р при запуске сформировался перепад напряжения «1—0». Этот перепад подается на вход формирователя задержанных импульсов типа D\O. Через время задержки ta на выходе этого формирователя вырабатывается перепад выходного напряжения также типа «1—0». Этот перепад воздействует на инверсный вход/? триггера и вызывает его обратное опрокидывание. На выходе Q устанавливается сигнал логического «О», на выходе Р—логической «1». На выходе Q вырабатывается положительный импульс напряжения длительностью твых = t3, на выходе Р — противофазный ему сигнал той же длительности. Перепад напряжения «О—1», появившийся на выходе Р после обратного переключения триггера, в течение времени 4 распространяется через формирователь задержанных импульсов D. Время ta соответствует времени восстановления устройства.

такого устройства на элементах И —НЕ равенство можно переписать в виде Y = X-X. В соответствии с правилами алгебры логики значение функции Y — X + X всегда должно быть тождественно равно единице и не изменяться при переключениях сигнала X. Однако в реальных устройствах, в частности в схеме на 5.50, а, из-за неодинаковости условий передачи сигнала на первый и второй входы оконечной схемы И — НЕ (на рисунке обозначена через У2) в моменты переключения сигнала X от уровня логического «О» до уровня логической «1» (или наоборот) возможны «состязания». Пусть, например, сигнал X изменился от уровня «О» до уровня «1», как это показано на 5.50, б. В момент времени t0 значение сигнала X достигнет порогового уровня Un, и начнется переключение инвертора Ух. Сигнал на выходе инвертора станет меньше Un в момент времени tlt отстоящий на время задержки t™ от момента времени t0. В течение времени ^° на входы второго логического элемента У2 поступают сигналы, величина которых превышает Un, т. е. соответствующие уровням «1». Каскад У2 переключается. На его выходе в момент времени tl установится уровень напряжения, меньший [/„, т. е. нулевой. Через отрезок времени t™, отсчитанный от момента времени tot на выходе инвертора Уг сигнал будет нулевым и совпадения единичных уровней на входе У2 уже не будет. Создадутся условия для обратного переключения У2. Через время задержки выходного каскада У2, равное tf и отсчитываемое от .момента времени tlt на выходе устройства установится единичный уровень напряжения. Видим, что в течение интервала времени /JJ1 единичный уровень на выходе изменялся на нулевой; правильность выполнения логической операции нарушилась. Если сигнал Y использовался для управления триггером, то изменение уровня выходного напряжения могло вызвать ложные срабатывания триггера.

ИС-датчик перенапряжений. Проблемы, возникающие при построении простой схемы защиты на стабилитроне и КУВ (плохая предсказуемость и отсутствие подстройки), превосходно решаются при использовании специальной триггерной ИМС защиты, такой, например, как МС3423-5, TL431 или МС34061-2. Это недорогие ИМС в удобных корпусах (8-штырьковом мини-DIP или 3-вывод-ном ТО-92), напрямую управляющие КУВ и очень простые в использовании. Например, ИМС МС3425 имеет регулируемые порог и время срабатывания, а также имеет вывод для сигнализации о недопустимом уменьшении напряжения питания (очень удобно для схем с микропроцессорами). ИМС содержит встроенный источник опорного напряжения, несколько компараторов и драйверов, и для построения всей схемы защиты требуется еще только два внешних резистора, КУВ и конденсатор (необязательно). Эти ИМС защиты относятся к классу схем «слежения за источником питания», куда входят такие сложные ИМС, как МАХ691, которые не только воспринимают падение напряжения, но и переключаются на батарейное питание в случае отключения питания в сети переменного тока, генерируют сигнал обратного переключения при восстановлении нормального питания и непрерывно контролируют отсутствие замыкания в схеме микропроцессора.

Если контролируемое напряжение находится в зоне нечувствительности, то в цепях включения В и отключения О и регулятора — логические 0. При снижении напряжения первая логическая единица — импульс команды включения через И1.1, на втором входе которого имеется единица с инверсного выхода 77, поступает на триггер 77, переключая его. Триггер Т2 первым импульсом не переключается, так как на второй вход логического элемента И2.1 подается сигнал запрета 0 с прямого выхода триггера 77. По этой причине не переключается и триггер ТЗ. Переключившись, тригер 77 выдает команду на действие исполнительного элемента ИЭ1, включающего первую секцию, и подает разрешающий сигнал — единицу на второй вход элемента И2.1. В связи с этим второй импульс команды включения переключает триггер Т2; при этом триггер 77 остается в прежнем положении (так как на втором входе элемента И1.1 сигнал запрета — нуль с инверсного выхода 77). После переключения триггера Т2 действует исполнительный элемент ИЭ2, включающий вторую секцию, и подается разрешающий сигнал на логический элемент ИЗ Л. Третий импульс переключает триггер ТЗ, при этом включается третья секция конденсаторной батареи. При поступлении сигналов отключения работа устройства происходит аналогично, но в обратном порядке. Необходимую очередность обратного переключения триггеров (сначала ТЗ, затем Т2 и TJ) обеспечивают логические элементы И3.2—И1.2. На основе рассмотренного устройства разработан регулятор АРК.ОН-1 [91].

В соответствии с общепринятой концепцией в ДШ следует избегать инжекции неосновных носителей, чтобы не увеличивать время обратного переключения. Поэтому должен использоваться кремниевый слой с относительно низким сопротивлением, иначе на этом слое возникает большое падение напряжения. Однако это неизбежно приводит к низкому напряжению пробоя, а также к большой емкости перехода, повышающей инерционность прибора.

Авторы настоящей статьи разработали новую структуру контактного слоя вместо сильнолегированного в обычных диодах с р-и-переходом. Этот контактный слой состоит из сильнолегированных р+ и и+-областей в мозаичном, расположении и в дальнейшем именуется универсальным контактом (УК). Диод с р-и-переходом, оснащенный таким контактом, называется диодом с малыми потерями (ДМП). На 6.3.7, а показана энергетическая диаграмма для ДМП, в котором р-и-переход образован между сильнолегированным и-слоем и слаболегированным р-слоем, который оканчивается УК. У условиях прямого смещения электроны поглощаются и+-областью УК, а дырки поставляются из р+-областей. В связи с тем, что неосновные носители, в данном случае электроны, с одной стороны, не допускаются в этот контакт и, с другой стороны, не накапливаются в излишнем количестве в слаболегированном слое, прямое напряжение и время обратного переключения одновременно уменьшаются.

Для решения проблем с применением ДШ обычно используемые в них металлы (Al, Ni, Аи, Сг) были заменены металлами Шоттки, выделяющими неосновные носители. Диод с таким контактным металлом получил название биполярный диод Шоттки (БДШ). В этом диоде может использоваться слой кремния с относительно низким сопротивлением, так как эмиссия неосновных носителей из контактного металла вызывает модуляцию проводимости и предотвращает большое падение напряжения на слое кремния. Таким образом может быть достигнуто высокое напряжение пробоя (> 200 В). Более того, когда высота контактного барьера выбрана правильно, даже небольшое количество неосновных носителей может вызвать достаточную модуляцию проводимости. В этом случае время обратного переключения меньше времени обычных ДШ благодаря большому снижению барьерной емкости.

В таком случае изображение F (р) = f (t) является аналитической функцией в полуплоскости Re/?> j> c0, а следовательно, и на мнимой оси; поэтому в формулах прямого и обратного преобразований Лапласа

равен конечному числу (условие абсолютной интегрируемости функции). В таком случае изображение F (р) == == I (t) является аналитической функцией в полуплоскости Re р > с0, а следовательно, и на мнимой оси; поэтому в формулах прямого и обратного преобразований Лапласа:

Первый способ состоит в непосредственном применении прямого и обратного преобразований Фурье.

показаний до 1 с, от 1 до 4 с и более 4 с. Из-за переходных процессов во время установления показаний значение те-леизмеряемой величины может отличаться от истинного значения. Погрешность, возникающая в этом случае, обусловлена наличием в тракте телеизмерений узкополосных фильтров, инерционных и интегрирующих звеньев, а в дискретных и кодовых устройствах — также временем прямого и обратного преобразований непрерывного сигнала в цифровой (в виде кодовых комбинаций), периодичностью отсчетов в циклических системах ТИ и временем передачи (см. определение быстродействия ТИ в § 8.4).

Первый способ состоит в непосредственном применении прямого и обратного преобразований Фурье.

Изменение знака и временной области в формулах разложения (5.59) , (5.60) обусловлено обходом контура интегрирования, охватывающего правую полуплоскость, по ходу часовой стрелки, т, е. в отрицательном направлении. Положительное направление .обхода восстанавливается при перестановке пределов интегрирования в формуле (5.52) . При этом надо переставить пределы интегрирования и в формуле (5.37) , т. е. изменить t на — t, чтобы не изменился результат последовательного применения прямого и обратного преобразований Фурье (5.18), (5.47).

114.1. Изложите суть спектрального метода расчета переходных процессов в линейных цепях с использованием прямого и обратного преобразований Фурье.

114.4. При расчете переходных процессов в линейных цепях спектральным методом с использованием прямого и обратного преобразований Фурье воздействующая на цепь непериодическая функция /(/) рассматривается как периодическая с периодом Т, стремящимся к бесконечности. Она заменяется суммарным воздействием бесконечно большого числа бесконечно малых и бесконечно близких по частоте синусоид. Амплитуда и начальная фаза синусоиды с частотой со определяется комплексом

Выборочная оценка функции корреляции основана на использовании преобразования Фурье. Из статистической радиотехники известно, что спектральная плотность и функция корреляции случайного процесса связаны теоремой Винера — Хитина, выражаемой в виде прямого и обратного преобразований Фурье:

MathCAD предоставляет возможность получить прямое и обратное преобразование Фурье заданной функции. Действия в этом случае аналогичны действиям при получении прямого и обратного преобразований Лапласа, только В меню выбирают опции Символы/Преобразование/Фурье или Символы/Преобразование/Фурье Обратное. Чтобы разложить функцию в ряд Фурье, достаточно вычислить коэффициенты ряда. В приведенных ниже примерах коэффициенты вычисляются непосредственно.