Интернет-магазин электроники и бытовой техники

Выполнение 
работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Выполнение работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Китайские косметические средства

Китайская народная медицина

Копии смартфонов

Духи от Dior

Стильные браслеты с уникальным дизайном

Термос Bullet

Часы Hublot механические

Гироскутер SmartWay

Женский Интим-гель

Нужен оригинальный подарок? Закажи

Протоколы передачи данных Протокол с выборочным повтором Сети Петри высокоуровневый протокол управления каналом код Хэмминга Метод выборочного повтора протокол скользящего окна

Электроника

Основы построения логических схем

Импульсные сигналы: основные определения и терминология

В настоящее время в системах радио и проводной связи, в телевидении, радиолокации, в электронных вычислительных машинах и в других областях радиоэлектроники широко используются импульсные устройства. Напряжения и токи в таких устройствах имеют характер импульсов и перепадов. Безынерционные нелинейные четырехполюсники Четырехполюсники, на полюсах которых мгновенные значения токов и напряжений полностью задается функциями двух переменных х1 и х2, отражающих мгновенные значения токов и напряжений на других полюсах [F1(x1, x2), F2(x1, x2)], называют безынерционными нелинейными четырехполюсниками

Электрическим импульсом называют напряжение (ток), отличающееся от постоянного уровня U0 в течение короткого промежутка времени (в частности, может быть U0 = 0). Понятие «короткий промежуток времени» является условным. Часто под этим понимают время, соизмеримое с длительностью переходных процессов в рассматриваемом устройстве. На рис. 2.1.1 показана одна из возможных форм импульсного напряжения:

 Рис. 2.1.1

Наибольшее отклонение напряжения Um от исходного уровня Uо называется амплитудой (высотой) импульса.

Участок импульса, на котором происходит отклонение напряжения от исходного уровня, называется фронтом, а участок импульса, где напряжение возвращается к исходному уровню — спадом (срезом). В реальном импульсе, когда бывает трудно точно указать границы фронта и спада, их длительности tф и tс отсчитывают между определенными уровнями напряжения Um и Um. Величина  может быть различной. Обычно ее выбирают равной 0,05 или 0,1.

Длительность импульса tи может измеряться на разных уровнях. Длительность импульса, отсчитываемая на уровне Um, называется длительностью импульса по основанию, а на уровне Um — длительностью импульса по вершине. Иногда длительность импульса определяется на уровне 0,5 от амплитудного значения. На рис. 2.1.1 указана длительность импульса по основанию.

Изменение напряжения  на вершине импульса называется неравномерностью (завалом) вершины.

Если импульсы следуют один за другим через равные промежутки времени, то в этом случае говорят о периодической последовательности импульсов с периодом Т.

Число импульсов, следующих в течение одной секунды, называется частотой повторения импульсов F. Частота повторения, обратная периоду повторения импульсов, равна

F = 1/T. (1)

Периодическую последовательность импульсов обычно характеризуют коэффициентом заполнения или скважностью. Коэффициент заполнения  — это отношение длительности импульса к периоду его повторения:

 = tи /T. (2)

Скважностью импульсов  называют отношение интервала между импульсами (скважины) к длительности самого импульса:

 = (T - tи )/ tи . (3)

Если длительность импульса много меньше периода повторения, то скважность можно приближенно выразить через коэффициент заполнения:

1/ (4)

Импульсы могут иметь различную форму. Наибольшее распространение получили импульсы прямоугольной (трапецеидальной), треугольной и колоколообразной формы (рис. 2.1.2). Название форм является в значительной мере условным.

Прямоугольными (рис. 2.1.2, а) принято называть импульсы, у которых длительности фронта и спада меньше 1/10 длительности импульса. Если фронт или спад превышает эту величину, то импульсы называют трапецеидальными.

У треугольных импульсов длительность вершины равна нулю. Широкое распространение получили треугольные импульсы с коротким фронтом

(tф  0) — остроконечные импульсы (рис. 2.1.2, б), а также импульсы, у которых напряжение (ток) на фронте или спаде изменяется по линейному закону — пилообразные импульсы (рис. 2.1.2, в).

Колоколообразные импульсы получили свое название благодаря специфической форме, напоминающей колокол (рис. 2.1.2, г).

Диапазон длительностей импульсов, с которыми приходится иметь дело в современной технике, достаточно велик и лежит в пределах от наносекунд (1 нc = 10-9 с) до миллисекунд (1 мс = 10-3 с) и более. Частота повторения может быть от единицы герц до сотен мегагерц.

Перепадами напряжения называют быстрые, практически скачкообразные изменения напряжения между двумя уровнями. Если в результате перепада напряжение изменяется от более низкого уровня к более высокому, то такой перепад называют положительным и, наоборот, если напряжение изменяется от более высокого уровня к более низкому, — отрицательным. Также определяются и перепады тока. На рис. 2.1.3, а, б показаны соответственно положительный и отрицательный перепады напряжения.

Разность уровней напряжения (тока) до и после перепада Um называют величиной (амплитудой) перепада, а время изменения напряжения (тока) от одного уровня до другого — длительностью фронта перепада: t — длительностью фронта положительного перепада, t — длительностью фронта отрицательного перепада.

фотографии1

 Рис. 2.1.2 Рис. 2.1.3

Периодически повторяющиеся положительные и отрицательные перепады напряжения образуют напряжение прямоугольной формы. В частном случае, когда перепады следуют через равные промежутки времени (рис. 2.1.4), напряжение прямоугольной формы называется меандром.

фотографии2

 Рис. 2.1.4

При формировании электрических импульсов и перепадов диоды, электронные лампы и транзисторы в схемах обычно работают в клю­чевом режиме. Ключевой режим характеризуется двумя состояниями этих приборов: «включено» — «выключено». Простейшие устройства, в которых осуществляется ключевой режим, называются ключевыми схемами (или коротко ключами).

В общем виде идеализированная схема ключа и график ее выходного напряжения приведены на рис. 2.1.5:

фотографии3

 Рис. 2.1.5

В положении «включено», когда контакты К замкнуты, можно, пренебрегая сопротивлением контактов, считать выходное напряжение равным нулю. В положении «выключено», когда контакты К разомкнуты, при отсутствии нагрузки ток i не протекает, падение напряжения uR на резисторе R равно нулю и, следовательно, напряжение на выходе определяется напряжением источника питания Е. Изменение напряжения на выходе при размыкании контактов происходит скачком. Рассмотренный режим работы ключа является идеальным. Мощность, рассеиваемая на коммутирующем приборе К этого ключа, равна нулю: при прохождении тока в положении «включено» равно нулю выходное напряжение, а в положении «выключено» при ивых = Е равен нулю ток.

В реальных ключах, когда в качестве коммутирующего устройства применяют полупроводниковый прибор или электронную лампу, уровни выходного напряжения, соответствующие состояниям «включено» и «выключено», зависят от типа коммутирующего прибора и переход из состояния «включено» в состояние «выключено» происходит не мгновенно, а в течение некоторого времени, обусловленного инерционными свойствами этого прибора и паразитными емкостями схемы. Это приводит к тому, что в реальных ключах мощность, рассеиваемая на коммутирующем приборе, отлична от нуля. Чем больше остаточное напряжение на нем в положении «включено» и чем больше время перехода ключа из положения «включено» в положение «выключено», тем больше рассеиваемая мощность. Уменьшение мощности рассеивания является первостепенной задачей для ключевой схемы, так как при этом уменьшается выделяемое ключом тепло, благодаря чему повышается надежность его работы и становится возможным увеличить плотность монтажа и уменьшить габариты аппаратуры, не прибегая к специальным мерам для отвода тепла.

Электронная промышленность начала стремительно развиваться в середине прошлого века. С 60-х годов и до настоящего времени средний годовой темп роста электронной промышленности составил 17%, и на сегодня потенциал развития отрасли далеко не исчерпан. Такого роста не было ни в одной другой отрасли мировой промышленности.

Основные теоремы Булевой алгебры Вся Булева алгебра, которая является теоретической основой для построения логических схем, опирается на основные теоремы. Они сформулированы для двоичной переменной

Булевы функции. Способы задания Булевых функций Все логические схемы, используемые в цифровой электронике, являются прямой реализацией той или иной Булевой функции, то есть прежде чем сконструировать такое устройство, его необходимо математически описать. Это математическое описание всегда начинается с построения Булевых функций, т.е. для определенной комбинации двоичных переменных задается значение Булевых функций.

Переход от алгебраической формы к структурной схеме, и наоборот. Функционально полные системы логических элементов Для практической реализации Булевой функции надо от алгебраического способа ее представления перейти к структурной схеме.

Минимизация Булевых функций. Карты Карно Под минимизацией Булевых функций понимают упрощение исходного алгебраического выражения до вида, требующего для практической реализации минимального количества полупроводниковых структур.


На главную