Современной радиоэлектронной

44. Ульянов Г. К. Ультразвуковые устройства в современной радиоэлектронике; Тр. ЛИАП, 1969, вып. 64, с. 9...15.

В современной радиоэлектронике вакуумные диоды находят' ограниченное применение. При этом используются свойство односторонней проводимости (в высоковольтных выпрямителях переменного тока) и очень равномерный («белый»), не зависящий от частоты спектр шума, создаваемого током анода в режиме насыщения.

Относительная простота формирования электронного потока в электронный луч, малая инерционность электронного луча и возможность сравнительно простого управления его положением в пространстве с помощью электрических и магнитных полей привели к широкому применению в современной радиоэлектронике различных видов электронных ламп с отклонением луча, из которых важнейшие — электронно-лучевые коммутаторы.

Оптроны. Одним из широко используемых в современной радиоэлектронике оптоэлектронных приборов является оптрон. Оптрок выполняется на основе излучателя и приемника света,

Помимо трех основных видов рассмотренных усилительных каскадов, выполненных на основе одного электронного прибора, в современной радиоэлектронике (особенно в интегральной полупроводниковой микроэлектронике) широко используют сложные, составные каскады.

Функционально АЦП — устройство, предназначенное для преобразования аналоговых сигналов в эквивалентные им цифровые коды, которые затем вводятся в ЭВМ (или специализированное измерительно-вычислительное цифровое устройство) для дальнейшей обработки с целью выделения и измерения переносимой сигналами информации. Однако этим не ограничивается область применения АЦП в современной радиоэлектронике, где области их применения практически безграничны и необязательно связаны с совместным использованием АЦП + ЭВМ. Например, на основе АЦП выполняются электронные устройства, задерживающие сигналы на некоторое время (иногда — весьма длительное, исчисляемое десятками секунд) без использования записывающих электромеханических устройств (магнитофонов, электрофонов и т. д). Структурная схема подобного устройства приведена на 126, а. Входной непрерывный сигнал с помощью АЦП преобразуется в n-разрядный цифровой код. При этом цифровые отсчеты берутся с некоторой, частотой /т , т. е. через интервалы времени А? = 1//т ( 126, б). К выходу АЦП — ко всем разрядам — подключены регистры сдвига, имеющие N-триггеров и соответственно N-разря-дов. Таким образом, при первом отсчете в первых триггерах всех регистров сдвига записывается первое цифровое значение входного сигнала. В момент второго отсчета цифровой код перезаписывается из первых триггеров во вторые, а в первые записывается цифровой код значения напряжения сигнала во второй момент

Метод накопления широко используют в современной радиоэлектронике, реализуя его с помощью различных аналоговых и цифровых устройств. На 148, б приведена упрощенная схема многоканального цифрового накопителя-анализатора, позволяющего выделять периодические сигналы на фоне интенсивных шумов и помех. Основа накопителя — однокристалльная микроЭВМ и дополнительное запоминающее устройство — «память», выполненное на 212 = 4096 регистрах, каждый из которых способен запомнить до 220=1 Мбит информации. Входной сигнал X (t) поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и преобразуется в цифровой код и через порт ввода записывается в первый регистр памяти в течение первого периода сигнала. Второй период сигнала записывается во второй регистр, третий период — в третий и т. д., вплоть до 4096-го (если уровень помех очень велик; если же относительно мал, то запись обычно ограничивается 50—100 перио-

В современной радиоэлектронике большое распространение получили также устройства, в которых используется качание частоты колебания в широких пределах. Этот вопрос рассматривается в следующем параграфе.

Отсюда сдедует, что для повышения стабильности усиления системы целесообразно вводить отрицательную обратную связь. Этим приемом широко пользуются в современной радиоэлектронике. Абсолютную величину Кр в зависимости от требований к стабильности системы доводят до 100 и более. При этом, естественно, в 1 + /СР раз уменьшается и усиление системы /(„. Однако эта потеря не является слишком существенной, гак как соответственное увеличение в 1 + 4- I/CPI раз входного сигнала может быть осуществлено с помощью предварительного усиления на малом уровне мощности.

Применяемые в современной радиоэлектронике сигналы можно разделить на следующие классы:

Отсюда следует, что для повышения стабильности усиления цепи целесообразно вводить отрицательную обратную связь. Этим приемом широко пользуются в современной радиоэлектронике. Абсолютную величину \КуК0с\ в зависимости от требований к стабильности системы доводят до 100 и более. При этом, естественно, в (1 + /Су/(ос1) раз уменьшается и усиление цепи Ко- Это уменьшение может быть скомпенсировано увеличением /Су (например, увеличением числа каскадов в кольце, охваченном обратной связью).

1.1. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

1.1. Конструктивно-технологические особенности современной радиоэлектронной аппаратуры............... 5

В современной радиоэлектронной аппаратуре применяют наиболее совершенные логические ИС, основными из которых являются типа ТТЛ, И2 Л, ЭСЛ, пМОП и КМОП.

Выполнение поставленной задачи требует подготовки конструкторов, владеющих навыками конструирования современной радиоэлектронной аппаратуры.

Высокой надежности "можно достигнуть путем применения новых методов конструирования радиотехнических систем. Такими методами являются использование функционально-узлового принципа конструирования, модулей, многослойных печатных плат, пленочных схем, твердотельных микросхем с высоким уровнем интеграции и т. п. Надежность современной радиоэлектронной аппаратуры в значительной степени определяется условиями окружающей среды. На 4.2-М.6 по данным зарубежной печати [38] показан диапазон климатических и механических воздействий на самолетную, ракетную и космическую аппаратуру. На графиках цифрами обозначены следующие носители радиотехнических систем: /—самолет; 2 — реактивный снаряд; 3 — ракета-носитель; 4 — искусственный спутник Земли; 5 — межпланетная станция.

Большое количество деталей и узлов в современной радиоэлектронной аппаратуре усложняет проблему обеспечения надежности, причем большинство деталей и узлов соединено с точки зрения надежности последо-

В современной радиоэлектронной аппаратуре среднего класса точности (обеспечивающей погрешность измерений в десятые доли-единицы процентов) широко используются функциональные элементы и узлы, осуществляющие в аналоговом (не цифровом) виде основные математические операции над преобразуемыми сигналами: сложение и вычитание, умножение и деление, логарифмирование и антилогарифмирование, дифференцирование и интегрирование, возведение в степень и извлечение корня. Схема сумматора на гс-входов приведена на 75, а. Погрешность суммирования полностью определяется погрешностью подборки сопротивлений суммирующих и масштабных резисторов. При этом в сопротивление суммирующих резисторов R входит и внутреннее сопротивление источников сигналов Ui ... t/n. При указанных на схеме номиналах резисторов коэффициент передачи по каждому

Применение ИМС подтвердило их неоспоримое преимущество как основной элементной базы современной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). При этом резко повысилась надежность, улучшились технико-экономические характеристики РЭА. Поэтому можно утверждать, что широкое внедрение ИМС позволяет успешно решать сложные проблемы комплексной микроминиатюризации РЭА, к которым относятся:

Значительные достижения и стремительные темпы развития электротехники, радиотехники и электроники предъявляют все более высокие требования к уровню подготовки специалистов, связанных с разработкой и эксплуатацией современной радиоэлектронной аппаратуры. Среди дисциплин, составляющих основу базовой подготовки специалистов в этой области, важнейшее место отводится курсу «Основы теории цепей и электроники» (ОТЦиЭ). Содержание этой дисциплины составляют задачи анализа и синтеза электрических цепей, изучение как с качественной, так и с количественной стороны установившихся и переходных процессов, протекающих в различных электронных приборах и устройствах. Этот курс призван объединить в единое целое комплекс различных вопросов, излагаемых ранее в теории линейных и нелинейных электрических цепей, теоретической электротехнике и радиотехнике, теории электронных и квантовых приборов.

При создании современной радиоэлектронной аппаратуры используются три основные подхода к реализации дискретных устройств (ДУ): аппаратный, программный и аппаратно-программный. При аппаратном получают ДУ с традиционной «жесткой» логикой, что обеспечивает наибольшее быстродействие устройств, но требует трудоемкой разработки индивидуальной структуры ДУ. При программном ДУ реализуется в виде программы для готовой универсальной ЭВМ, в качестве которой можно использовать микро-ЭВМ, предназначенную для встраивания непосредственно в разрабатываемые блоки. Аппаратно-программный подход предполагает разработку как программных, так и аппаратных средств. Сюда относится рассмотренная в § 5.3 реализация ДУ в виде автомата с микропрограммным управлением и хранимой в ПЗУ программой, а также построение ДУ на основе микропроцессора (МП). Этот вариант открывает широкие возможности для применения современных БИС и позволяет в наибольшей степени согласовать разрабатываемые аппаратно-программные средства с особенностями решаемых задач 131].

Значительные достижения и стремительные темпы развития электротехники, радиотехники и электроники предъявляют все более высокие требования к уровню подготовки специалистов, связанных с разработкой и эксплуатацией современной радиоэлектронной аппаратуры. Среди дисциплин, составляющих основу базовой подготовки специалистов в этой области, важнейшее место отводится курсу «Основы теории цепей и электроники» (ОТЦиЭ). Содержание этой дисциплины составляют задачи анализа и синтеза электрических цепей, изучение как с качественной, так и с количественной стороны установившихся и переходных процессов, протекающих в различных электронных приборах и устройствах. Этот курс призван объединить в единое целое комплекс различных вопросов, излагаемых ранее в теории линейных и нелинейных электрических цепей, теоретической электротехнике и радиотехнике, теории электронных и квантовых приборов.