Усилитель самовозбуждается

ствием сигналов Ч г и Зап из АдрФ выдается сигнал, настраивающий ЗЭ 1-й линии либо на считывание (выдачу сигнала состояния), либо на запись. Выделение разряда / в i-м слове производится второй координатной линией. При записи по линии / от усилителя записи УсЗап поступает сигнал, устанавливающий выбранный для записи ЗЭц в состояние 0 или 1. При считывании на усилитель считывания УсСн по линии / поступает сигнал о состоянии ЗЭц.

выходной сигнал считывается путем произвольной ддреса-ции нескольких блоков во время между сдвиговыми импульсами. При считывании и записи информации тактовые импульсы подаются только на выбранный регистр. Таким образом достигается снижение потребляемой мощности. Поскольку в режиме хранения информация находится в стационарном состоянии, она может быть считана с нулевым временем ожидания. Недостатками ЗУ с произвольной выборкой со строчной адресацией являются высокая чувствительность к неоднородностям темнового тока и сравнительно большая площадь запоминающего элемента. В большинстве ЗУ на ПЗС схемы обращения, среди которых могут быть усилитель считывания, адресные дешифраторы, регенераторы и т. п., занимают примерно 50 % площади кристалла.

Время считывания элемента памяти представляет собой интервал времени от подачи импульса выборки на шину X до момента появления на шинах Y сигнала, достаточного для срабатывания усилителя считывания. Усилитель считывания (обычно дифференциальный) срабатывает, когда разность напряжений на шинах У и Y" превышает некоторое минимальное значение б(Уу(. — чувствительность усилителя. Предварительно на обеих шинах устанавливают одинаковые напряжения (например, U1), которые до прихода импульса выборки строки поддерживаются емкостями шин Су. После поступления импульса выборки устанавливается разность напряжений на шинах У, Y".

Усилитель считывания является дифференциальным. На один его вход подается опорное напряжение, на другой— сигнал с шины столбца. Таким образом, разностный сигнал равен 8U, его значение должно превышать чувствительность усилителя считывания б{/ус (30...50 мВ). На этой стадии напряжение на запоминающем конденсаторе С0 изменяется от начального (?/° или U1) до значения, примерно равного U0„ (если dU <^ Uоп). Для восстановления исходного состояния напряжение U° или U1, сформированное усилителем считывания, подается обратно на шину Y и через открытый транзистор элемента памяти устанавливается на конденсаторе.

Усилитель считывания восгринимает входные сигналы С обмоток считывания, устраняет импульсные поме-ХИ, формирует сигнал, усиливает и подает его на вход регистра числа ЗУ.

Для памяти с отдельно]! считывающей обмоткой при необходимости выделения сигналов по количественному признаку усилитель считывания выполняют дифференциальным. Два его входа присоединяются к двум концам обмотки считывания. На усилитель при этом воздействуют два вида помех: синфазные и дифференциальные. Синфазная помеха, т. е. помеха, величина и полярность которой на обоих входах усилителя одинакова, вызывается индуктивной связью между обмотками при протекании токов записи. Дифференциальную помеху, имеющую на разных входах одинаковую величину, но противоположную полярность, создапт полностью выбранные сердечники, которые не переключаются, так как уже находятся в состоянии 0, а также полувыбранные сердечники. При расщеплении обмотки считывания на секции и прокладке ее таким образом, 1:то половину сердечников она пронизывает в одном направлении, а другую половину— в противоположном, дифференциальные помехи частично компенсируются. Тем не менее обычно отношение сигнал/помеха в обмотке считывания невелико.

Усилитель считывания должен подавлять дифференциальные сигналы, имеющие величину ниже некоторого фиксированного порогового уровня. Обычно для каждого конкретного ЗУ имеется свой оптимальный пороговый уровень, зависящий от размера сердечников. Необходимо, чтобы в усилителе этот уровень можно было регулировать. Усилитель должен подавлять синфазные помехи с амплитудой в несколько ьольт и в то же время должен оставаться достаточно чувствительным для обнаружения малых полезных дифференциальных сигналов любой полярности. Поэтому дифференциальный входной каскад усилителя считывания обычно работает в линейном режиме при смещении, достаточном для поддержания рабочей точки транзисторов на активном участке характеристики даже при наличии синфазной помехи напряжением в несколько вольт (см. § 4-3).

Рассмотренный усилитель считывания может успешно применяться и для считывания сигналов в тех случаях, когда функции входных об поток и обмоток разрядной записи совмещены. При этом для снижения перегрузки усилителя во время записи применяется балансная схема включения разрядной обметки. Одна из таких схем представлена на 4-28 для слу-1 ая двухполярной разрядной записи. В разделенную на две части обмотку включены резисторы, величины которых равны половине характеристического сопротивления длинной 4-28. Блок-схема^ цепи Ипии с распределенными па-считывания при общей об- г ' мотке считывания и двухпо- раметрами, каковой является лярной записи. разрядная обмотка. Между

В фотоэлектрическом считывающем устройстве луч света, проходя через отверстие в перфокарте, попадает на фотодиод или фототриод, который выдает соответствующий сигнал на усилитель считывания. При емкостном способе считывания сигналом о наличии отверстия в перфокарте является изменение емкости конденсатора, между пластинами которого проходит отверстие в перфокарте. В этих устройствах скорость ввода информации значительно выше, чём при механическом считывании. Она достигает 3 000 карт в минуту при подаче перфокарт широкой стороной и 1 000 карт в минуту при подаче карт узкой стороной. С увеличением скорости движения перфокарт повышаются требования к точности работы подающего и транспортирующего механизмов. Например, в фотосчитываю-

Очевидно, что ИКН можно использовать в качестве усилителя. При этом способность усиливать только сигналы, амплитуда которых превышает некоторое заданное значение, позволяет строить на основе ИКН усилители, не регистрирующие сигналы помехи. Характерным примером, иллюстрирующим указанное достоинство ИКН-усилителя, может послужить усилитель считывания сигналов запоминающих устройств (ЗУ), данные из которых выводятся в виде электрических сигналов. Так, например, в магнитных ЗУ, если до момента выборки сердечник находится в состоянии 1, то при считывании он переключается, выдавая на входе усилителя импульс. Если сердечник находится в состоянии 0, то переключение не происходит, однако на входе усилителя появляется сигнал помехи. Помимо сигнала помехи появляются также сигналы наводки, шума и т. д. Применение ИКН в качестве усилителя, одновременно выполняющего функции порогового устройства, позволяет исключить усиление сигналов помехи, наводок. Особенно эффективным является применение сдвоенных ИКН, которые позволяют существенно уменьшить синфазные помехи.

Для памяти с отдельной считывающей обмоткой при необходимости выделен! я сигналов по количественному признаку усилитель считывания выполняют дифференциальным. Два его входг присоединяются к двум концам обмотки считывания. На усилитель при этом воздействуют два вида помех: синфазные и дифференциальные. Синфазная помеха, т. е. помеха, величина и полярность которой на обоих входах усилителя одинакова, вызывается индуктивной связью между обмотками при протекании токов записи. Дифференциальную помеху, имеющую на разных входах одинаковую величину, но противоположную полярность, создают полностью выбранные сердечники, которые не переключаются, так как уже находятся в состоянии 0, а также полувыбранные сердечники. При расщеплении обмотки считывания на секции и прокладке ее таким образом, что половину сердечников она пронизывает в одном направлении, а другую половину— в противоположном, дифференциальные помехи частично компенсируются. Тем не менее обычно отношение сигнал/помеха в обмотке считывания невелико.

11. При каких условиях параметрический усилитель самовозбуждается?

При рК->- 1 Кос-* со, и колебания на выходе усилителя будут существовать даже при отсутствии полезного входного сигнала, развиваясь из малых флуктуационных шумовых сигналов. Усилитель самовозбуждается, превращаясь в генератор электрических колебаний широкого спектра частот. Такой режим работы усилителя недопустим.

При подсоединении схемы к источнику питания ?к оба транзистора пропускают коллекторные токи (их рабочие точки находятся в активной области /, 2.18, а), поскольку на базы через резисторы RU\ и /?б2 подается отрицательное смещение. Однако такое состояние неустойчиво. Из-за наличия в схеме положительной обратной связи легко выполняется условие р/(>1, и двухкаскадный усилитель самовозбуждается. Начинается процесс генерации — быстрое увеличение тока одного транзистора и уменьшение тока другого.

имеет конечное значение. При (JK-»1 Кр-> оо и колебания на выходе усилителя будут существовать даже при отсутствии полезного входного сигнала, развиваясь из малых флуктуа-ционных шумовых сигналов. Усилитель самовозбуждается, превращаясь в генератор электрических колебаний широкого спектра частот (процессы самовозбуждения в таких схемах будут подробно рассмотрены в § 8.1). В усилителях возникновение самовозбуждения не только нежелательно, но полностью исключает возможность их использования по прямому назначению — для усиления сигналов, поступающих на вход. Вероятность самовозбуждения усилителя возрастает с увеличением числа каскадов, охваченных обратной связью, и тем больше, чем больше фактор обратной связи $К.

При подсоединении схемы к источнику питания Ек оба транзистора пропускают коллекторные токи (их рабочие точки находятся в активной области), поскольку на базы через резисторы R6t и К62 подается отрицательное смещение. Однако такое состояние неустойчивое. Из-за наличия в схеме положительной обратной связи легко выполняется условие РК > 1 и двухкаскадный усилитель самовозбуждается. Начинается процесс генерации - быстрое увеличение тока одного транзистора и уменьшение тока другого транзистора.

откуда следует, что положительная ОС увеличивает коэффициент усиления усилителя в 1 — рк раз. Разность 1 — Р/С называют глубиной положительной ОС. Если (Ж % 1, то 1 - рК % О и КПОСЛ -» со, т. е. усилитель самовозбуждается и начинает работать как генератор.

Если /CttXu-^-l, то Киос-^оо и усилитель самовозбуждается, так как при Киос. =<*> достаточно малого толчка напряжения на входе (например, за счет тепловых флуктуации), чтобы появилось напряжение на выходе.

Часть переменного напряжения ?к~ через делитель /?i и ЯгН^взпИЯг попадает на вход первого каскада, через делитель #KI#'I и Я'аИЯвха— на вход второго, создавая на них дополнительные напряжения обратной связи U0c. Если какое-то из напряжений U0c окажется в фазе с входным сигналом (положительная обратная связь) при глубокой обратной связи, когда U0c^UBI, то усилитель самовозбуждается.

ния К ft могут быть случаи, когда УСр > К. \ и когда /Ср <С •< /С . В первом случае обратную связь называют положительной, во втсром — отрицательной. В частном случае, когда /СР = = 1, /Ср -»- оо. Другими словами, этот режим не является установившимся, усилитель самовозбуждается и перестает быть пригодным для использования по прямому назначению, становясь генератором (см. также гл. 9).

Рассмотренное графическое изображение построено для частного случая обратной связи, не зависящей от частоты. Если сделать такое же построение для общего случая ( 6.17), в котором коэффициент обратной связи зависит от частоты и должен изображаться линией на плоскости комплексных чисел, то видно, что могут быть и такие случаи, при которых ^в некоторой области частот coj -т- со2 выполняется неравенство 1/7Ср > J 1//C , а другая часть (02 -г- со3 соответствует соотношению 1//Ср < 1/К \. Следовательно, и действие обратной связи в части диапазона частот будет соответствовать отрицательной связи (например, bb или а'а'), а в другой его части — положительной связи (например, ad). Выясним условия, при которых усилитель самовозбуждается, из графического построения ( 6.18, а). В общем случае Р — комплексная величина, так как в цепи обратной связи возможен сдвиг по фазе. Значит, на графике можно также построить линию,

6.18. Условия устойчивости работы усилителя: а — усилитель не самовозбуждается, б — усилитель самовозбуждается.