مدارهای تاخیر پالس دستگاه تاخیر مستطیلی

با در نظر گرفتن روش های تحلیل طیفی سیگنال های مهندسی رادیویی، با سیگنال های دوره ای قطعی شروع می کنیم. همانطور که قبلاً در بالا تأکید شد، سیگنال های قطعی با این واقعیت مشخص می شوند که در هر زمان زودتر این لحظهزمان می توان مقادیر آن را دقیقاً تعیین کرد. تناوبی سیگنال قطعییک سیگنال با شکل شناخته شده است که به طور دوره ای در یک بازه زمانی به نام دوره تکرار تکرار می شود. از نظر ریاضی، یک سیگنال دوره ای با عبارت توصیف می شود

, (2.1)

سیگنال های تناوبی شامل یک نوسان هارمونیک تعریف شده در یک بازه زمانی نامحدود، دنباله ای از پالس ها با دامنه مشخص، مدت زمان و دوره تکرار و موارد دیگر است.

تحلیل طیفی شامل انتخاب سیستمی از توابع پایه است. در عمل، توابع مثلثاتی بیشترین استفاده را دارند. این به این دلیل است که هنگام تبدیل سیگنال های این شکل، به عنوان مثال، خطی است مدارهای رادیوییشکل آنها حفظ می شود و فقط دامنه و مراحل نوسانات تغییر می کند. از طرف دیگر، تشکیل چنین سیگنال هایی با ابزارهای فنی نسبتاً ساده انجام می شود.

سیگنال های توصیف شده توسط توابع مثلثاتی نامیده می شوند سیگنال های هارمونیک، و تحلیل طیفی در سیستم پایه توابع مثلثاتی – تجزیه و تحلیل هارمونیک

بنابراین، ما به عنوان توابع پایه سیستم را انتخاب می کنیم

به راحتی می توان تأیید کرد که توابع تشکیل دهنده سیستم (2.2) در بازه زمانی متعامد هستند و شرط تناوب (2.1) را برآورده می کنند. سپس مطابق با (1.36) می توانیم بنویسیم

جایی که .

هنجارهای توابع پایه مطابق با (1.26) می باشد

; .

سپس از (1.39) آمده است

, (2.4)

, . (2.5)

عبارت (2.3) نامیده می شود سری فوریه مثلثاتیو تجزیه سیگنال را به اجزای سیستم توابع مثلثاتی نشان می دهد.

در عمل مهندسی رادیو، اغلب به نظر می رسد که استفاده از یک نمایش متفاوت از سری (2.3) راحت تر است. ما از (2.3) جزء k ام را انتخاب می کنیم

و آن را در فرم نشان دهند

, (2.6)

از دیدگاه هندسی، جزء را می توان به عنوان یک بردار در دستگاه مختصات در نظر گرفت (شکل 2.1). طول بردار، و زاویه ای است که بردار حول محور می چرخد. تأیید آن آسان است

, .

سپس عبارت (2.6) شکل می گیرد

جایی که .

با در نظر گرفتن (2.7)، سری فوریه (2.3) را می توان به صورت زیر بازنویسی کرد.

. (2.8)

جزء

(2.9)

k-th نامیده می شود جزء هارمونیکیا فقط k-th سازدهنی.

مطابق با تعریفی که در قسمت قبل از طیف داده شد، مجموعه و آرایش می کنند طیف دامنه، و کل طیف فازعلامت. بنابراین، طیف دامنه سیگنال دوره ایشامل یک جزء ثابت و تعداد نامتناهی از دامنه هارمونیک های مربوطه است. همین امر در مورد طیف فاز نیز صدق می کند.

در تجزیه و تحلیل طیفی، نمایش طیف ها به شکل راحت است نمودارهای طیفی.

شکل 2.2، a یک سیگنال دوره ای را در مختصات و . بیایید یک محور دیگر عمود بر محورها رسم کنیم و مقادیر را روی این محور رسم کنیم. اجازه دهید اجزای هارمونیک سیگنال را در این فرکانس ها به تصویر بکشیم و مقادیر و محور فرکانس را به عنوان بخش های خط مستقیم رسم کنیم. اگر اکنون کل سیستم مختصات حول محور را 90 درجه در جهت فلش بسط دهیم، نموداری از طیف دامنه سیگنال دریافت خواهیم کرد (شکل 2.2، b). به همین ترتیب، می توان یک نمودار طیفی از طیف فاز ساخت، نمای تقریبیکه در شکل نشان داده شده است. 2.2، ج.

2.2. دامنه و طیف فاز یک قطار تناوبی از پالس های مستطیلی

به عنوان مثال، ما بسط را در یک سری فوریه از یک دنباله تناوبی از پالس های مستطیلی با دامنه، مدت و دوره تکرار، متقارن در حدود صفر، یعنی.

, (2.10)

اینجا

گسترش چنین سیگنالی در سری فوریه می دهد

, (2.11)

چرخه وظیفه کجاست

برای ساده کردن نماد، می توانیم نماد را معرفی کنیم

, (2.12)

سپس (2.11) به صورت زیر نوشته می شود

, (2.13)

روی انجیر 2.3 دنباله ای از پالس های مستطیلی را نشان می دهد. طیف توالی، و همچنین هر سیگنال تناوبی دیگر، ماهیت گسسته (خطی) دارد.

پوشش طیف (شکل 2.3، b) متناسب با . فاصله در امتداد محور فرکانس بین دو جزء مجاور طیف برابر است و بین دو مقدار صفر (عرض لوب طیف) است. تعداد اجزای هارمونیک در یک لوب، از جمله مقدار صفر در سمت راست در شکل، است، که در آن علامت به معنای گرد کردن به نزدیکترین عدد صحیح کمتر است (اگر چرخه وظیفه یک عدد کسری باشد)، یا (اگر چرخه وظیفه یک مقدار صحیح). با افزایش دوره، فرکانس اساسی کاهش می یابد، مولفه های طیفی در نمودار همگرا می شوند و دامنه هارمونیک ها نیز کاهش می یابد. در این مورد، شکل پاکت حفظ می شود.

هنگام حل مسائل عملی تحلیل طیفیبه جای فرکانس های زاویه ای، از فرکانس های چرخه ای استفاده می شود که بر حسب هرتز اندازه گیری می شوند. بدیهی است که فاصله هارمونیک های همسایه در نمودار برابر خواهد بود و عرض یک لوب طیف برابر خواهد بود. این مقادیر در پرانتز در نمودار نشان داده شده است.

در مهندسی رادیویی عملی، در بیشتر موارد، به جای نمایش طیفی (شکل 2.3، b)، نمودارهای طیفی طیف دامنه و فاز استفاده می شود. طیف دامنه دنباله ای از پالس های مستطیلی در شکل 1 نشان داده شده است. 2.3، ج.

بدیهی است که پوشش طیف دامنه متناسب با .

در مورد طیف فاز (شکل 2.3، d)، اعتقاد بر این است که فازهای اولیه اجزای هارمونیک به طور ناگهانی با مقدار تغییر می کنند. -π هنگام تغییر علامت پاکت نامه سینک kπ/ q. فازهای اولیه هارمونیک های لوب اول صفر فرض می شود. سپس مراحل اولیه هارمونیک های لوب دوم خواهد بود φ = -π ، گلبرگ سوم φ = -2πو غیره.

نمایش دیگری از سیگنال توسط سری فوریه را در نظر بگیرید. برای این کار از فرمول اویلر استفاده می کنیم

.

مطابق با این فرمول k-امجزء (2.9) گسترش سیگنال به یک سری فوریه را می توان به صورت زیر نشان داد

; . (2.15)

در اینجا، کمیت ها و پیچیده هستند و نشان دهنده دامنه های پیچیده اجزای طیف هستند. سپس سریال

فوریه (2.8) با در نظر گرفتن (2.14) شکل زیر را به خود می گیرد

, (2.16)

, (2.17)

به راحتی می توان تأیید کرد که بسط (2.16) از نظر توابع پایه انجام شده است ، که در بازه نیز متعامد هستند، i.e.

عبارت (2.16) است فرم پیچیدهسری فوریه که تا فرکانس های منفی گسترش می یابد. مقادیر و که نشان دهنده مزدوج مختلط کمیت است، نامیده می شوند دامنه های پیچیدهطیف زیرا یک کمیت پیچیده است، از (2.15) نتیجه می گیرد که

و .

سپس مجموعه دامنه است و مجموعه طیف فاز سیگنال است.

روی انجیر شکل 2.4 نمودار طیفی طیف دنباله پالس های مستطیلی بالا را نشان می دهد که با سری پیچیده فوریه نشان داده شده است.

طیف همچنین دارای یک کاراکتر خط است، اما بر خلاف طیف های قبلاً در نظر گرفته شده، هم در ناحیه فرکانس های مثبت و هم در ناحیه فرکانس های منفی تعیین می شود. از آنجایی که یک تابع زوج از آرگومان است، نمودار طیفی در حدود صفر متقارن است.

بر اساس (2.15)، می توانیم یک مطابقت بین و ضرایب و بسط (2.3) برقرار کنیم. زیرا

و ,

سپس در نتیجه دریافت می کنیم

. (2.18)

عبارات (2.5) و (2.18) به ما امکان می دهد مقادیر را در محاسبات عملی پیدا کنیم.

اجازه دهید یک تفسیر هندسی از شکل پیچیده سری فوریه ارائه دهیم. بیایید مولفه k-ام طیف سیگنال را جدا کنیم. در یکپارچه فرم k-امجزء با فرمول توصیف می شود

, (2.19)

کجا و با عبارات (2.15) تعیین می شوند.

در صفحه مختلط، هر یک از عبارت های (2.19) به عنوان بردارهای طول نمایش داده می شود ، از یک زاویه و نسبت به محور واقعی می چرخد ​​و در جهت مخالف با فرکانس می چرخد ​​(شکل 2.5).

بدیهی است که مجموع این بردارها بردار واقع در محور واقعی را به دست می دهد که طول آن برابر است. اما این بردار مربوط به جزء هارمونیک است

در مورد برجستگی بردارها بر روی محور خیالی، این برجستگی ها دارند طول مساوی، اما در جهت مخالف و جمع آنها صفر است. این بدان معنی است که سیگنال های ارائه شده به شکل پیچیده (2.16) در واقع سیگنال های واقعی هستند. به عبارت دیگر، شکل پیچیده سری فوریه است ریاضیانتزاع، که برای حل تعدادی از مسائل تحلیل طیفی بسیار راحت است. بنابراین، گاهی اوقات طیف تعریف شده توسط سری فوریه مثلثاتی نامیده می شود طیف فیزیکی، و شکل پیچیده سری فوریه است طیف ریاضی.

در پایان، اجازه دهید موضوع توزیع انرژی و توان در طیف یک سیگنال تناوبی را در نظر بگیریم. برای این کار از برابری پارسوال (1.42) استفاده می کنیم. هنگامی که سیگنال به یک سری فوریه مثلثاتی گسترش می یابد، عبارت (1.42) شکل می گیرد.

.

انرژی DC

,

و انرژی هارمونیک kth

.

سپس انرژی سیگنال

. (2.20)

زیرا توان متوسطعلامت

سپس با در نظر گرفتن (2.18)،

. (2.21)

هنگامی که سیگنال به یک سری فوریه پیچیده گسترش می یابد، عبارت (1.42) شکل می گیرد

جایی که انرژی هارمونیک k ام است.

انرژی سیگنال در این مورد

,

و توان متوسط ​​آن

.

از عبارات فوق چنین بر می آید که انرژی یا توان متوسط ​​مولفه طیفی k-امین طیف ریاضی نصف انرژی یا توان مولفه طیفی متناظر طیف فیزیکی است. این به دلیل این واقعیت است که طیف فیزیکی به طور مساوی بین طیف ریاضی و طیف توزیع شده است.

عبارات (2.20) - (2.12) امکان محاسبه و ساخت نمودارهای طیفی انرژی یا توزیع توان را فراهم می کند. انرژیطیف یک سیگنال تناوبی

2.3. تبدیل فوریه انتگرال

تحلیل هارمونیک سیگنال های تناوبی که در بالا مورد بحث قرار گرفت را می توان به سیگنال های غیر تناوبی (تک) نیز تعمیم داد. بیایید به یک سیگنال دوره ای با شکل دلخواه برگردیم (شکل 2.6، a).

بیایید مقدار را به . سیگنال های مجاور سیگنال مرکزی در امتداد محور زمان به سمت راست و چپ حرکت می کنند. اگر اکنون تلاش کنیم، در نمودار زمانی (شکل 2.6، b) تنها یک سیگنال با مدت زمان محدود وجود خواهد داشت. اگر قدرت سیگنال غیر صفر باشد، انرژی چنین سیگنالی محدود است. از نظر ریاضی، این شرط معادل شرط همگرایی انتگرال است

,

قدر مطلق تابع کجاست.

به عبارت دیگر، تابع باید کاملاً یکپارچه باشد.

اجازه دهید به نمودارهای طیفی بپردازیم (شکل 2.2، b، c). زیرا فاصله در امتداد محور فرکانس بین اجزای مجاور برابر است با

, (2.24)

سپس با افزایش، مقدار کاهش می یابد و مولفه های طیفی به یکدیگر نزدیک می شوند. در این مورد، مقادیر دامنه های پیچیده اجزا کاهش می یابد. با قدر و طیف از خط می شود مداومو تعداد بی نهایت زیادی هارمونیک و دامنه های بی نهایت کوچک را نشان می دهد.

اجازه دهید از شکل پیچیده سری فوریه (2.16) استفاده کنیم. با جایگزینی عبارت (2.17) به این فرمول، به دست می آوریم

.

سپس با در نظر گرفتن این و می نویسیم

. (2.25)

زیرا در حد در، سپس مطابق با (2.24) به یک افزایش بی نهایت کوچک، و فرکانس kth هارمونیک به فرکانس فعلی تبدیل می شود. در این حالت، حدود انتگرال داخلی در (2.25) از به بسط می‌یابد و جمع به عملیات ادغام می‌رود. با در نظر گرفتن این موضوع، عبارت (2.25) به شکل زیر است:

. (2.26)

انتگرال محصور در پرانتز در عبارت (2.26) توضیح می دهد طیف پیچیدهسیگنال تک

. (2.27)

سپس با در نظر گرفتن (2.27) عبارت (2.26) را می توان به صورت زیر نوشت

. (2.28)

عبارات (2.27) و (2.28) به ترتیب عبارتند از: تبدیل فوریه مستقیم و معکوس.

اجازه دهید معنای فیزیکی طیف پیچیده یک سیگنال را دریابیم. بیایید فرکانس را درست کنیم. از آنجایی که برای یک سیگنال دوره ای ، سپس برای محاسبه دامنه مختلط در بیان (2.17)، محدودیت های ادغام را می توان به منطقه گسترش داد، یعنی.

. (2.29)

از سوی دیگر، در فرکانس یکسان برای یک سیگنال، مطابق با (2.27)

. (2.30)

از آنجایی که انتگرال های (2.29) و (2.30) منطبق هستند، می توانیم بنویسیم

, (2.31)

در اینجا دوره مطابق با (2.24) برابر است با

که در آن فاصله فرکانس ابتدایی، با هرتز اندازه گیری می شود.

.

در مهندسی رادیویی عملی، اغلب به جای طیف پیچیده از طیف دامنه استفاده می شود. در این مورد

. (2.32)

از این نتیجه می شود که مشخص می کند چگالی توزیعدامنه های اجزای طیف پیوسته یک سیگنال واحد در فرکانس. اگر یک ولتاژ یا جریان متغیر با زمان باشد، بعد یا .

اجازه دهید (2.32) را با در نظر گرفتن (2.24) در فرم بنویسیم

. (2.33)

از این رو نتیجه می شود که پوشش طیف پیوسته یک سیگنال واحد و پوشش سیگنال تناوبی مربوطه از نظر شکل منطبق هستند و فقط در مقیاس متفاوت هستند.. در عمل، در برخی موارد، هنگام محاسبه طیف سیگنال تناوبی، یافتن یک سیگنال واحد و سپس با استفاده از رابطه (2.33) به طیف سیگنال تناوبی بسیار آسان تر است.

تبدیل فوریه (2.27) و (2.28) به شکل پیچیده ارائه شده است. با استفاده از روابط شناخته شده

، (2.34، الف)

، (2.34b)

می توانید شکل مثلثاتی تبدیل ها را دریافت کنید. بنابراین، با در نظر گرفتن (2.34، b)، عبارت (2.27) شکل زیر را به خود می گیرد

که در آن انتگرال اول جزء واقعی و دومی جزء خیالی است، یعنی.

, (2.36)

. (2.37)

سپس مدول یا طیف دامنه با فرمول محاسبه می شود

و استدلال یا طیف فاز - مطابق با بیان

. (2.39)

اگر سیگنال باشد زوجتابع زمان، سپس انتگرال دوم در (2.35) برابر با صفر است، زیرا حاصلضرب یک تابع فرد است و حدود ادغام حدود صفر متقارن است. در این مورد شرح داده شده است واقعیو یک تابع یکنواخت

اگر سیگنال باشد فردتابع زمان، سپس اولین انتگرال ناپدید می شود و یک فرد و صرفا است خیالیتابع فرکانس، یعنی

. (2.41)

بنابراین (2.35)، (2.40) و (2.41) شکل مثلثاتی تبدیل فوریه مستقیم را مشخص می کنند.

اکنون به تبدیل فوریه معکوس (2.28) می پردازیم.

با در نظر گرفتن این واقعیت که

عبارت (2.28) را می توان به شکل زیر نشان داد

,

یا، مطابق با (2.34، a)

اگر یک تابع زوج باشد، انتگرال دوم یک تابع فرد است و مقدار آن برابر با صفر است. بعد بالاخره می نویسیم

به عنوان مثال، تبدیل فوریه یک پالس مستطیلی را با مدت زمان و دامنه تعریف شده در بازه در نظر بگیرید.

با استفاده از عبارت (2.27)، پس از تبدیل های ساده، به دست می آوریم

.

روی انجیر شکل 2.7 شکل پالس و عملکرد طیفی آن را نشان می دهد.

مقایسه نمودارهای طیفی در شکل. 2.4 و شکل. 2.7b نشان می‌دهد که اشکال پوشش‌های خط و طیف‌های پیوسته بر هم منطبق هستند، که نتیجه‌گیری‌های قبلی را تأیید می‌کند. در این حالت، هم پوشش خط و هم پوشش طیف های پیوسته در فرکانس ها به صفر می رسند. ω = 2لπ/τ ، جایی که . در , مقدار تابع طیفی برابر با مساحت پالس است.

اجازه دهید به بررسی ویژگی های اصلی تبدیل فوریه بپردازیم. برای اختصار، یک جفت تبدیل (مستقیم و معکوس) به صورت نمادین به صورت زیر نمایش داده می شود:

1. خطی بودن تبدیل فوریه

که در آن و ضرایب عددی دلخواه هستند.

اثبات فرمول (2.43) هیچ مشکلی ایجاد نمی کند، برای این کار کافی است به جای مجموع. به بیان (2.27).

2. ویژگی شیفت زمانی (قضیه تاخیر)

زیرا ، سپس (2.44) را می توان به صورت نمایش داد

بنابراین، تاخیر سیگنال در زمان توسط یک مقدار منجر به تغییر در طیف فاز آن توسط .

3. تغییر مقیاس زمانی

. (2.46)

بسته به مقدار، فشرده سازی یا کشش سیگنال در زمان انجام می شود. از (2.46) نتیجه می شود که وقتی سیگنال در زمان توسط یک عامل فشرده می شود، طیف آن با همان ضریب گسترش می یابد. و بالعکس.

4. عملیات تمایز

. 2.47)

هنگامی که یک سیگنال متمایز می شود، تمام اجزای هارمونیک طیف آن فاز اولیه را با .

5. عملیات ادغام

. (2.48)

هنگام ادغام یک سیگنال، تمام اجزای هارمونیک طیف آن فاز اولیه را با . مال (2.48) معتبر است اگر

6. اگر ، آن

انتگرال سمت راست عبارت (2.49) نامیده می شود پیچیدگی. بنابراین، تبدیل فوریه حاصلضرب سیگنال‌ها یک پیچش (با یک ضریب) از طیف آنها است. در یک حالت خاص، برای و برابری دو سیگنال می توانید نسبت زیر را بدست آورید:

که شکل جدایی ناپذیر برابری پارسوال است (2.22). از این رابطه نتیجه می شود که انرژی کل یک سیگنال غیر تناوبی برابر است با مجموع انرژی تمام اجزای طیفی آن. در عین حال، وابستگی

, (2.51)

نشان می دهد چگالی طیفیانرژییا طیف انرژیسیگنال تک

2.4. مدت زمان موثر و پهنای باند موثر سیگنال

برای حل مسائل عملی مهندسی رادیو، دانستن مدت زمان و عرض طیف سیگنال و همچنین ارتباط بین آنها بسیار مهم است. دانستن مدت زمان سیگنال به ما این امکان را می دهد که مشکلات استفاده بهینه از زمان ارائه شده برای ارسال پیام ها را حل کنیم و دانستن عرض طیف به ما امکان می دهد به طور موثر از محدوده فرکانس رادیویی استفاده کنیم.

حل این مسائل مستلزم تعریف دقیق مفاهیم «مدت مؤثر» و «عرض مؤثر طیف» است. در عمل، تعداد زیادی رویکرد برای تعیین مدت زمان وجود دارد. در مواردی که سیگنال از نظر زمان محدود است (سیگنال پایان) ، به عنوان مثال ، برای یک پالس مستطیلی ، تعیین مدت زمان دشوار نیست. وضعیت زمانی متفاوت است که، از نظر تئوری، سیگنال دارای مدت زمان نامحدود است، به عنوان مثال، یک پالس نمایی.

در این مورد، مدت زمان موثر را می توان به عنوان فاصله زمانی در نظر گرفت که در طی آن مقدار سیگنال . در روشی دیگر، فاصله زمانی که در آن . همین را می توان در مورد تعریف پهنای موثر طیف گفت.

اگرچه در آینده برخی از این روش ها در تحلیل سیگنال ها و مدارهای رادیویی مورد استفاده قرار خواهند گرفت، اما باید توجه داشت که انتخاب روش به طور قابل توجهی به شکل سیگنال و ساختار طیف بستگی دارد. بنابراین برای یک پالس نمایی، روش اول از این روش ها و برای سیگنال زنگی شکل، روش دوم ترجیح داده می شود.

روش استفاده از معیارهای انرژی جهانی تر است. با این رویکرد، به عنوان مدت زمان مؤثر و عرض مؤثر طیف، به ترتیب بازه زمانی و محدوده فرکانسی در نظر گرفته می‌شوند که بخش عمده انرژی سیگنال در آن متمرکز می‌شود.

, (2.52)

, (2.53)

ضریب کجاست که نشان می دهد چه بخشی از انرژی در فواصل یا . به طور معمول، مقدار در داخل انتخاب می شود .

اجازه دهید معیارهای (2.52) و (2.53) را برای تعیین مدت و عرض طیف پالس های مستطیلی و نمایی اعمال کنیم. برای یک پالس مستطیلی، تمام انرژی در بازه زمانی متمرکز می شود، بنابراین مدت زمان آن برابر است. در مورد پهنای موثر طیف، مشخص شد که بیش از 90 درصد انرژی پالس در اولین لوب طیف متمرکز است. اگر طیف یک طرفه (فیزیکی) پالس را در نظر بگیریم، عرض اولین لوب طیف در فرکانس های دایره ای یا در فرکانس های چرخه ای است. بنابراین عرض موثر طیف یک پالس مستطیلی برابر است با

بیایید به تعریف تکانه نمایی برویم. انرژی کل پالس است

.

با استفاده از (2.52) دریافت می کنیم

.

با محاسبه انتگرال سمت چپ معادله و حل آن به نتیجه زیر می رسیم.

.

ما طیف تکانه نمایی را با استفاده از تبدیل فوریه پیدا می کنیم

,

از آنجا به دنبال آن است

.

با جایگزینی این عبارت به (2.53) و حل معادله، به دست می آوریم

.

اجازه دهید حاصل ضرب مدت مؤثر و عرض مؤثر طیف را پیدا کنیم. برای یک پالس مستطیلی، این محصول است

,

یا برای فرکانس های چرخه ای

.

برای حرکت نمایی

بنابراین، حاصلضرب مدت زمان مؤثر و عرض مؤثر طیف یک سیگنال واحد، مقدار ثابتی است که فقط به شکل سیگنال و مقدار ضریب بستگی دارد. این بدان معناست که با کاهش مدت زمان سیگنال، طیف آن گسترش می یابد و بالعکس. این واقعیت قبلاً هنگام در نظر گرفتن ویژگی (2.46) تبدیل فوریه مورد توجه قرار گرفته است. در عمل، این بدان معنی است که تشکیل آن غیرممکن است سیگنال کوتاه، که طیف باریکی دارد که مظهر امر فیزیکی است اصل عدم قطعیت.

2.5. طیف سیگنال های غیر قابل ادغام

یکی از شرایط کاربردی بودن تبدیل فوریه تابعی که شکل سیگنال را توصیف می کند، یکپارچگی مطلق آن است که به معنای انرژی متناهی سیگنال است. در عین حال، در تعدادی از موارد آنها این شرایط را به صورت طیفی برآورده می کنند. این می تواند یک نوسان هارمونیک باشد که به عنوان یک نوسان حامل در اجرای عملیات مدولاسیون استفاده می شود، سیگنال هایی که توسط یک تابع منفرد توصیف می شوند، و غیره. با این حال، دستگاه تبدیل فوریه نیز می تواند به این سیگنال ها گسترش یابد.

ابتدا یک سیگنال فرم را در نظر بگیرید

بدیهی است که چنین سیگنالی انرژی بی نهایت دارد. اجازه دهید به طور رسمی تبدیل فوریه (2.27) را به این سیگنال اعمال کنیم

.

,

سپس (2.54) را می توان به صورت زیر بازنویسی کرد

.

استفاده از جدول انتگرال

,

تابع در نظر گرفته شده در بالا کجاست.

سپس با در نظر گرفتن این عبارت بدست می آوریم

از (2.55) نتیجه می شود که طیف یک نوسان هارمونیک تعریف شده در بازه زمانی، برابر با صفر در همه فرکانس ها است، به جز برای و. در این فرکانس ها، مقدار مولفه های طیفی به بی نهایت می رود (شکل 2.8، a)

اگر قرار دهیم، که مربوط به یک سیگنال ثابت است، از (2.55) آن را دنبال می کنیم

.

بنابراین، طیف یک سیگنال ثابت فقط در (شکل 2.8، b) غیر صفر است. در این فرکانس، مقدار مولفه طیفی برابر با بی نهایت است.

می توان [L.3] نشان داد که طیف سیگنال گام

,

.

از مطالب فوق نتیجه می‌شود که طیف سیگنال‌های غیرقابل انتگرال را می‌توان با استفاده از تبدیل فوریه با درگیر کردن یک توابع انتزاعی ریاضی محاسبه کرد. سپس این سوال مطرح می شود: طیف سیگنال چیست که شکل آن توسط - تابع، یعنی.

.

با اعمال (2.27) روی این سیگنال و با در نظر گرفتن خاصیت فیلتر کردن تابع -، به دست می آوریم.

بنابراین، سیگنال، که محصولی از تابع - (در عمل - یک پالس بسیار کوتاه با دامنه بسیار بزرگ) است، یک طیف یکنواخت در کل محدوده فرکانس دارد. این نتیجه گیری که برای مسائل مهندسی رادیو مهم است، در ادامه مطلب مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

2.6. تجزیه و تحلیل همبستگی - طیفی سیگنال های قطعی

در بسیاری از مسائل مهندسی رادیو، اغلب لازم است که سیگنال و کپی آن را برای مدتی با هم مقایسه کنیم. به طور خاص، این وضعیت در رادار اتفاق می افتد، جایی که پالس منعکس شده از هدف با تاخیر زمانی به ورودی گیرنده می رسد. مقایسه این سیگنال ها با یکدیگر، یعنی. برقراری رابطه آنها در حین پردازش به شما امکان می دهد پارامترهای حرکت هدف را تعیین کنید.

برای کمی سازیرابطه بین سیگنال و کپی با تغییر زمان آن، یک مشخصه معرفی شده است

, (2.57)

که نامیده می شود تابع همبستگی خودکار(AKF).

برای توضیح معنای فیزیکی ACF، مثالی ارائه می‌دهیم که در آن یک پالس مستطیلی با طول و دامنه به عنوان یک سیگنال عمل می‌کند. روی انجیر 2.9 ضربه، کپی آن را با فاصله زمانی و محصول نشان می دهد . بدیهی است که یکپارچه سازی محصول، مقدار مساحت پالس را که محصول است، می دهد. . این مقدار، وقتی ثابت است، می تواند با یک نقطه در مختصات نشان داده شود. با تغییر، نموداری از تابع همبستگی خودکار دریافت خواهیم کرد.

بیایید یک عبارت تحلیلی پیدا کنیم. زیرا

سپس با جایگزینی این عبارت به (2.57)، به دست می آوریم

. (2.58)

اگر سیگنال به سمت چپ منتقل شود، با محاسبات مشابه نشان دادن آن آسان است

. (2.59)

سپس با ترکیب (2.58) و (2.59) به دست می آید

. (2.60)

از مثال در نظر گرفته شده، می توانیم نتایج مهم زیر را که برای شکل موج های دلخواه اعمال می شود، استخراج کنیم:

1. تابع خودهمبستگی یک سیگنال غیر تناوبی با رشد کاهش می یابد (الزاماً برای انواع دیگر سیگنال ها یکنواخت نیست). بدیهی است که در ACF نیز به صفر تمایل دارد.

2. ACF به حداکثر مقدار خود در . در این حالت برابر با انرژی سیگنال است. بنابراین ACF است انرژیمشخصه سیگنال همانطور که انتظار می رود، در , سیگنال و کپی آن کاملاً همبسته (بهم پیوسته) هستند.

3. از مقایسه (2.58) و (2.59) نتیجه می شود که ACF حتی عملکرداستدلال، یعنی

.

یک ویژگی مهم سیگنال این است فاصله همبستگی. فاصله همبستگی به عنوان فاصله زمانی درک می شود که با جابجایی سیگنال و کپی آن ناهمبسته می شوند.

از نظر ریاضی، فاصله همبستگی با عبارت زیر تعیین می شود

,

یا since یک تابع زوج است

. (2.61)

روی انجیر 2.10 ACF یک سیگنال شکل موج دلخواه را نشان می دهد. اگر مستطیلی بسازیم که مساحت آن برابر با مساحت زیر منحنی باشد با مقادیر مثبت (شاخه سمت راست منحنی) که یک ضلع آن برابر است، ضلع دوم مطابق با .

مدارهای تاخیر سیگنال دیجیتال برای زمان بندی مورد نیاز است Oهماهنگی انتشار سیگنال در مسیرهای مختلف دستگاه دیجیتال. عدم تطابق زمان‌بندی در عبور سیگنال‌ها در مسیرهای داده شده می‌تواند منجر به مسابقات زمان‌بندی بحرانی شود که عملکرد دستگاه‌ها را مختل می‌کند. زمان عبور تحت تأثیر پارامترهای عناصری است که از طریق آنها سیگنال های دیجیتال. با تغییر این پارامترها می توانید زمان انتشار سیگنال را تغییر دهید. برای تغییر زمان تاخیر، خطوط تاخیر الکترومغناطیسی، زنجیره عناصر منطقی، RC-زنجیره با استفاده از چنین عناصری می توان باریک شدن، گسترش سیگنال ها، باریک شدن با تغییر نسبت به جلوی پالس ورودی و غیره را به دست آورد.

برنج. 12.8. شکل دهنده پالس کوتاه با تاخیر نسبت به لبه جلویی (a) و نمودار زمان بندی (b)

هر عنصر منطقی یک تاخیر زمانی ایجاد می کند، بنابراین چه زمانی سیگنال ورودیتغییر سطح خروجی بعد از اولین گیت U 1 در طول زمان اتفاق می افتد تی zd.r. به طور مشابه، پس از یک فاصله زمانی تاخیر، سیگنال های خروجی دیگر اینورترها تغییر می کند ( U 2 ,U 3). تغییر در حالت عنصر چهارم باید با در نظر گرفتن این واقعیت که ورودی‌ها در اینجا مجزا هستند، تحلیل شود. قبل از اینکه سیگنال ورودی به ورودی بالایی عنصر منطقی برسد DD 4 یک 1 منطقی و ورودی پایین 0 منطقی بود. بنابراین در حالت پایدار خروجی مدار پتانسیل بالایی داشت (منطقی 1).

پس از ظاهر شدن سیگنال ورودی در ورودی پایین عنصر DD 4 روی یک واحد منطقی تنظیم شده است، واحد بالایی نیز هنوز 1 است. بنابراین، در خروجی مدار پس از مدتی تی zd.r روی 0 منطقی تنظیم می شود. پس از عبور از سه عنصر منطقی، سیگنال ورودی مقدار را تغییر می دهد. U 3 c 1 تا 0 (این ورودی بالای عنصر است DD 4). ولتاژ خروجی مدار با در نظر گرفتن تیسلامت در عنصر DD 4 دوباره 1 می شود. بنابراین، مدار یک پالس کوتاه مدت 3 از لبه افزایشی سیگنال ورودی تولید می کند. تی zd.r با تغییر نسبت به لبه جلو توسط تی zd.r. لبه دنباله سیگنال ورودی باعث تغییر در وضعیت مدار در خروجی نمی شود، زیرا تا زمانی که 1 در ورودی بالایی عنصر ظاهر می شود DD 4 در پایین قبلاً 0 وجود دارد. بنابراین، 1 در خروجی تا پالس ورودی بعدی ذخیره می شود. فرآیندهای در حال انجام بدون در نظر گرفتن مدت زمان جبهه های پالس در نمودار زمان بندی ارائه شده است (شکل 12.8، ب). سیگنال تولید شده توسط مدار دارای سطح پایین.

اگر ربط DD 4 در نمودار (شکل 12.8، آ) با یک جداکننده جایگزین می شود و تعداد اینورترها زوج ساخته می شود، سپس مدار پالس های ورودی را با فاصله زمانی برابر با nt zd.r، کجا nتعداد اینورترها در مدار تاخیر است. نمودار منبسط کننده پالس و نمودار زمان بندی عملکرد آن در شکل نشان داده شده است. 12.9.

برنج. 12.9. مدار گسترش دهنده پالس ( آ) و نمودار زمان بندی ( ب)

از نمودار زمان بندی می توان دریافت که مدت زمان پالس خروجی 4 بیشتر از مدت زمان ورودی است. تی zd.r.

تنها چند طرح از شکل دهنده های پی در پی پالس به طور خلاصه در نظر گرفته شده است. اطلاعات اضافیرا می توان در یافت.

ویبراتورهای تک

ویبراتورهای تک (مولتی ویبراتورهای انتظار) از گروه مدارهای احیا کننده هستند. این دسته از دستگاه های پالس فواصل زمانی یک مدت زمان معین را از یک پالس آغازگر ورودی با مدت نامحدود (اما به اندازه کافی کوتاه) (نه بیشتر از مدت زمان پالس تولید شده) تولید می کنند. برای اجرای مولتی ویبراتور آماده به کار، دستگاهی با بهره بیشتر از یک باید با بازخورد احیاکننده (مثبت) پوشانده شود.

یکی از طرح های ممکن ویبراتورهای تک در شکل 1 نشان داده شده است. 12.10، آ. ویبراتور تکی بر روی دو عنصر منطقی از نوع 2I-NOT با معرفی مثبت ساخته شده است. بازخورد(خروجی عنصر دوم به ورودی اولی متصل است).

که در حالت اصلیدر خروجی عنصر DD 2 سطح 1 وجود دارد و در خروجی عنصر وجود دارد DD 1 یک 0 منطقی است، زیرا هر دو ورودی آن 1 دارند (پالس های ماشه نشان دهنده افت ولتاژ منفی هستند). هنگامی که یک افت ولتاژ منفی راه اندازی به ورودی می رسد، سطح 1 در خروجی عنصر اول ظاهر می شود. افت مثبت در سراسر ظرفیت خازن بابه ورودی عنصر دوم می رود. در این حالت، ظرفیت C از طریق مقاومت R. Element شروع به شارژ می کند DD 2 این سیگنال را معکوس می کند و سطح 0 از طریق مدار بازخورد به ورودی دوم عنصر تغذیه می شود. DD 1. مورد خروجی DD 2 تا زمانی که ولتاژ در مقاومت افت کند در سطح 0 حفظ می شود آرسقوط نخواهد کرد Uمنافذ در فرآیند شارژ خازن با(شکل 12.10، ب). مدت زمان پالس خروجی یک ویبراتور را می توان با استفاده از عبارت تعیین کرد

برنج. 12.10. مدار تک ویبراتور ( آ) و نمودار زمان بندی ( ب)

تیو = سی (آر + آربیرون) لوگاریتم(U 1 /Uسپس)،

جایی که آرخروجی - مقاومت خروجی عنصر اول؛ Uمنافذ ولتاژ آستانه عنصر منطقی است.

طرح در نظر گرفته شده را می توان هم بر روی ریز مدارهای TTL و هم بر روی ساختارهای CMOS اجرا کرد. با این حال، خاص بودن هر نوع منطق شرایط خاص خود را تحمیل می کند. برای ساخت ویبره های تک می توانید از فلیپ فلاپ هایی با ورودی های اضافی استفاده کنید اسیک و آرو برای نصب اجباری آنها در حالت تک و صفر.

ویبراتورهای تک به شکل ریز مدارهای مستقل تولید می شوند. به عنوان بخشی از سری TTL، چندین ریز مدار از مولتی ویبراتورهای آماده به کار و کنترل شده وجود دارد. مزیت ویبراتورهای تک در طراحی ریزتراشه، تعداد کمتر پیوست، پایداری زمانی بیشتر و عملکرد گسترده تر است. این ریز مدارها شامل تک ویبراتورهای K155AG1 و K155AG3، به عنوان بخشی از سری CMOS - 564AG1، 1561AG1 هستند. عملکرد چنین ریز مدارهایی به تفصیل در ادبیات شرح داده شده است.

برای به دست آوردن پالس هایی با مدت زمان معین، می توان از شمارنده ها استفاده کرد. ویبره های تک دیجیتال بر اساس شمارنده ساخته می شوند. زمانی استفاده می‌شوند که فاصله زمانی باید خیلی زیاد باشد یا نیازهای بالایی بر روی پایداری بازه تشکیل‌شده گذاشته شود. در این حالت، حداقل مدت دریافت تنها با سرعت عناصر مورد استفاده محدود می شود و حداکثر مدت زمان می تواند هر کدام باشد (برخلاف طرح هایی که استفاده می کنند RC-زنجیره).

اصل کار یک ویبره دیجیتال تکی بر این اساس است که ماشه توسط یک سیگنال ورودی روشن می شود و پس از یک بازه زمانی تعیین شده توسط ضریب تبدیل شمارنده خاموش می شود. روی انجیر 12.11 نمونه ای از مداری را برای به دست آوردن یک پالس با مدت زمان معین با استفاده از شمارنده نشان می دهد.

عملکرد تک ویبراتور با نمودارها، در شکل 1 نشان داده شده است. 12.11، ب. ماشه حالت اولیه DD 2 در خروجی معکوس دارد سطح بالا، که در ورودی آرمجموعه شمارنده DD 1 به حالت صفر پس از رسیدن پالس ورودی (محرک). Uدر = 1 در حال حاضر تی 1 ماشه روی یک حالت تنظیم شده است. در همان زمان، سطح پایینی در خروجی معکوس آن تنظیم می شود که امکان شمارش پالس ها را به شمارنده قابل برنامه ریزی می دهد. DD 1. شمارش پالس ها از ژنراتور جیتا مقدار تعیین شده توسط ورودی های برنامه نویسی ادامه می یابد. پس از شمارش تعداد مشخص شده پالس، یک سیگنال سطح بالا در خروجی شمارنده تولید می شود. یو سی تی(لحظه تی 2) که ماشه را برمی گرداند DD 2 به حالت صفر در این حالت خروجی معکوس تریگر مجدداً روی سطح بالایی تنظیم می شود و شمارنده به حالت اولیه خود باز می گردد.

برنج. 12.11. طرح ساختاری ( آ) و نمودارهای زمان بندی

(ب) ویبراتور تک دیجیتال

یک عیب رایج چنین طرح هایی خطای تصادفی مرتبط با خودسرانه بودن فاز نوسانگر اصلی در زمان راه اندازی است. خطا می تواند تا دوره فرکانس ساعت باشد و با افزایش فرکانس ژنراتور کاهش می یابد. این اشکال را می توان با مدارهایی با شروع کنترل شده ژنراتور از بین برد (ژنراتور با ظاهر شدن یک پالس ماشه روشن می شود).

استفاده از شمارنده‌هایی با نسبت تقسیم قابل برنامه‌ریزی به عنوان بخشی از یک ویبراتور، دستیابی به یک پالس با هر مدت زمان را ممکن می‌سازد. برای مثال، تراشه 564IE15 از پنج شمارنده تفریقی تشکیل شده است که شمارنده‌های آنها با بارگذاری موازی داده‌های باینری برنامه‌ریزی می‌شوند. پایداری بالاتر مدت زمان پالس خروجی با استفاده از نوسان ساز کریستالیفرکانس ساعت

آیا یک تکانه می تواند چیزی بگوید؟ - تو بگو. ضربه یک ضربه است، فقط یک شکل مستطیلی است.

اما واقعیت این است که تا به حال فقط در هنگام تنظیم سوئیچ الکترونیکی چنین پالس هایی را روی صفحه اسیلوسکوپ مشاهده کرده بودیم و با حضور آنها در مورد سلامت ژنراتور قضاوت می کردیم. با این حال، اگر از یک پالس مستطیلی به عنوان سیگنال کنترل استفاده شود و به عنوان مثال، به ورودی تقویت کننده AF تغذیه شود، با شکل سیگنال خروجی، می توان بلافاصله عملکرد تقویت کننده را ارزیابی کرد و کاستی های آن را نام برد - پهنای باند کم، بهره ناکافی در کمتر یا فرکانس های بالاتر، خود تحریکی در برخی محدوده فرکانسی.

و یک تقسیم کننده ولتاژ پهنای باند را که برای مثال در ابزارهای اندازه گیری خانگی یا اسیلوسکوپ ها استفاده می شود، انتخاب کنید. یک پالس مستطیلی که از آن عبور می کند، پارامترهای دقیق جزئیات لازم برای به دست آوردن یک نسبت تقسیم سیگنال ثابت در یک محدوده فرکانس وسیع را به شما می گوید.

برای روشن شدن این موضوع، ابتدا با برخی از پارامترهای سیگنال پالس آشنا می شویم که اغلب در توضیحات ژنراتورهای مختلف، دستگاه های اتوماسیون و فناوری رایانه ذکر شده است. برای مثال در شکل. 97 نشان داده شده است " ظاهریک پالس کمی تحریف شده (در مقایسه با یک مستطیل شکل)، به طوری که بخش های جداگانه آن را می توان واضح تر دید.

یکی از پارامترهای پالس دامنه آن است (Umax)، حداکثر ارتفاع پالس بدون در نظر گرفتن سنبله های کوچک. مدت زمان افزایش پالس مشخص کننده مدت زمان tf جلو و مدت زمان کاهش مشخص کننده مدت زمان کاهش tc است. مدت زمان "عمر" پالس مدت زمان ti - زمان بین شروع و پایان پالس را تعیین می کند که معمولاً در سطح دامنه 0.5 (گاهی اوقات در سطح 0.7) محاسبه می شود.

بالای ضربه می تواند صاف، با انسداد یا افزایش باشد. یک پالس مستطیلی دارای بالای صاف است و بالا و پایین رفتن آنقدر تند است که نمی توان مدت زمان آنها را با استفاده از اسیلوسکوپ تعیین کرد.

سیگنال پالس نیز توسط چرخه وظیفه ارزیابی می شود که رابطه بین مدت زمان پالس و دوره تکرار پالس را نشان می دهد. چرخه وظیفه ضریب تقسیم دوره است نه مدت. در تصویر نشان داده شده در شکل. 97، در مثال، چرخه وظیفه 3 است.

حال پس از آشنایی مختصر با پالس و پارامترهای آن، به ساخت پالس مولد مستطیلی می پردازیم که برای آزمایش های بعدی لازم است. می توان آن را هم روی ترانزیستورها و هم روی ریز مدارها انجام داد. نکته اصلی این است که ژنراتور پالس هایی با جبهه های شیب دار و رکود و همچنین با صاف ترین قسمت بالایی ممکن می دهد. علاوه بر این، برای اهداف ما، چرخه وظیفه باید بین 2-3 باشد و نرخ تکرار پالس باید در یک حالت تقریبا 50 هرتز و در حالت دیگر 1500 هرتز باشد. چه چیزی باعث الزامات فرکانس می شود، بعداً خواهید آموخت.

ساده ترین راه برای برآوردن الزامات تنظیم شده می تواند یک ژنراتور روی یک ریزمدار و یک ترانزیستور باشد (شکل 98). این شامل جزئیات کمی است، زمانی که ولتاژ تغذیه به 2.5 ولت کاهش می یابد (در این مورد، دامنه سیگنال عمدتا کاهش می یابد) قابل اجرا است و به شما امکان می دهد پالس های خروجی با دامنه حداکثر 2.5 ولت (در ولتاژ منبع تغذیه مشخص) را با یک چرخه وظیفه 2.5.

در واقع، خود ژنراتور بر اساس مدار معروف مولتی ویبراتور بر روی عناصر DD1.1 - DD1.3 ساخته شده است. نرخ تکرار پالس به مقاومت مقاومت R1 و ظرفیت خازن که در حال حاضر توسط کلید SA1 متصل است بستگی دارد. در موقعیت کنتاکت متحرک سوئیچ که در نمودار نشان داده شده است، خازن C1 به ژنراتور متصل است، بنابراین، پالس ها در خروجی ژنراتور (پایه 8 عنصر DD1.3) با فرکانس 50 هرتز دنبال می شوند. دوره تکرار 20 میلی ثانیه است). هنگامی که کنتاکت متحرک کلید طبق نمودار در موقعیت پایین قرار می گیرد، خازن C2 متصل می شود و سرعت تکرار تقریباً برابر با 2000 هرتز می شود (دوره تکرار 0.5 میلی ثانیه است).

سپس، سیگنال پالس از طریق مقاومت R2 به دنبال کننده امیتر، ساخته شده بر روی ترانزیستور VT1 تغذیه می شود. از موتور مقاومت متغیر R3 که بار تکرار کننده است، سیگنال به ترمینال خروجی XT1 وارد می شود. در نتیجه می توان پالس های مستطیلی با دامنه ای از چند ده میلی ولت تا چند ولت را از گیره های XT1 و XT2 گرفت. اگر به دلایلی حتی حداقل سیگنال بیش از حد باشد (به عنوان مثال، هنگام بررسی یک تقویت کننده بسیار حساس)، سیگنال خروجی را می توان با اتصال بین خروجی بالای مقاومت R3 در مدار و امیتر کاهش داد. ترانزیستور یک مقاومت ثابت با مقاومت 1-3 کیلو اهم یا با استفاده از ولتاژ تقسیم کننده خارجی.

چند کلمه در مورد جزئیات. عناصر AND-NO از سایر ریز مدارهای سری K155 (مثلا K155LA4) و همچنین هر ترانزیستور سری KT315 می توانند در ژنراتور کار کنند. خازن C1 - K50-6 یا دیگری که برای ولتاژ حداقل 10 ولت طراحی شده است. C2 - هر ابعاد، احتمالاً کوچکتر. مقاومت - MLT-0.125 و SP-1 (R3)، منبع تغذیه - باتری 3336. ژنراتور کمتر از 15 میلی آمپر مصرف می کند، بنابراین این منبع برای مدت طولانی دوام می آورد.

از آنجایی که قطعات کمی در ژنراتور وجود دارد، نیازی به ارائه نقشه نیست تخته مدار چاپی- خودتان آن را توسعه دهید. برد را با قطعات و منبع تغذیه داخل کیس سوار کنید (شکل 99) و کلید برد، کلید برق، مقاومت متغیر و گیره ها را روی دیوار جلوی آن قرار دهید.

مرحله بعدی بررسی و تنظیم ژنراتور با استفاده از اسیلوسکوپ ما است. پروب ورودی اسیلوسکوپ را به پایه 8 ریز مدار و پروب "زمین" را به سیم مشترک (ترمینال XT2) وصل کنید. اسیلوسکوپ در حالی که کار می کند حالت خودکار(دکمه "AUTO-STANDBY" فشار داده شده است)، همگام سازی داخلی است، ورودی باز است تا از اعوجاج سیگنال زیر با فرکانس پایین جلوگیری شود). تضعیف کننده ورودی اسیلوسکوپ را می توان روی حساسیت مثلاً 1 V/div تنظیم کرد و زمان جابجایی روی 5 ms/div تغییر می کند.

پس از برق رسانی به ژنراتور و تنظیم سوئیچ SA1 در موقعیتی که در نمودار نشان داده شده است، یک تصویر به صورت دو موازی روی صفحه اسیلوسکوپ ظاهر می شود.

خطوط lele (شکل 100، a)، ساخته شده از متحرک "سکته مغزی". این همان چیزی است که یک تصویر غیرهمگام از یک سیگنال پالسی به نظر می رسد.

اکنون کافی است اسیلوسکوپ را در حالت آماده به کار قرار دهید (دکمه "AUTO - STANDBY" را فشار دهید) و با چرخاندن "SYNC" همگام سازی را از یک سیگنال مثبت تنظیم کنید. در موقعیت شدید جهت عقربه های ساعت به طوری که تصویر روی صفحه نمایش "توقف می کند" (شکل 100، b). اگر تصویر کمی پیچ خورده است، با تنظیم دکمه طول جابجایی، آن را هماهنگ‌تر کنید.

مدت زمان تکرار نبض را تعیین کنید و در صورت لزوم، با انتخاب مقاومت R1 آن را روی 20 میلی ثانیه تنظیم کنید.

اندازه گیری دقیق دوره با یک مدت زمان جارو کردن کار دشواری است، بنابراین از یک ترفند ساده استفاده کنید. با این زمان، مدت زمان جارو کردن را روی 2 ms/div تنظیم کنید. صفحه نمایش باید بیشتر نشان دهد تصویر کشیدهپالس (شکل 100، ج)، طول بالای آن تقریبا 3.5 تقسیم خواهد بود، یعنی مدت زمان پالس 7 میلی ثانیه خواهد بود.

سپس، در همان مدت جارو، با چرخاندن "SYNC"، ماشه را روی سیگنال منفی تنظیم کنید. به موقعیت شدید خلاف جهت عقربه های ساعت. تصویری از مکث را روی صفحه خواهید دید (شکل 100، d)، زیرا حرکت اسیلوسکوپ اکنون با فروپاشی پالس ایجاد می شود. طول خط 6.5 تقسیم است که به این معنی است که مدت مکث 13 میلی ثانیه است. مجموع مدت زمان نبض و مکث مقدار دوره تکرار پالس (20 میلی ثانیه) خواهد بود.

به طور مشابه، عملکرد ژنراتور را در محدوده دوم با تنظیم کنتاکت متحرک سوئیچ در موقعیت پایین مطابق نمودار ("2 کیلوهرتز") بررسی کنید. در این حالت، مدت زمان حرکت اسیلوسکوپ را به عنوان مثال 0.1 ms/div تنظیم کنید. دوره تکرار پالس در این محدوده باید 0.5 میلی ثانیه باشد که با نرخ تکرار 2000 هرتز مطابقت دارد. شما نیازی به تنظیم چیزی در ژنراتور ندارید، زیرا دقت فرکانس در این محدوده نقش خاصی ندارد. در صورت انحراف قابل توجه فرکانس از فرکانس مشخص شده، می توان آن را با انتخاب خازن C2 تغییر داد.

پس از آن، پروب ورودی اسیلوسکوپ را به ترمینال XT1 تغییر دهید و عملکرد تنظیم کننده دامنه سیگنال خروجی - مقاومت متغیر R3 را بررسی کنید. مطمئناً متوجه خواهید شد که وقتی موتور مقاومت متغیر بر اساس مدار در موقعیت بالایی قرار می گیرد، حداکثر دامنه پالس ها تا حدودی کمتر از یک مولتی ویبراتور خواهد بود. که به دلیل افت بخشی از سیگنال در محل اتصال امیتر ترانزیستور کمتر از واحد است.

ژنراتور آماده است، می توانید آزمایشاتی را انجام دهید. بیایید با بررسی عملکرد مدارهای RC ساده بر روی ضربه شروع کنیم: تمایز و ادغام. ابتدا یک مدار تمایز متشکل از یک خازن و یک مقاومت متغیر را به خروجی ژنراتور وصل کنید (شکل 101). نوار لغزنده مقاومت را مطابق نمودار در موقعیت پایین قرار دهید و روی ژنراتور محدوده را روی "50 هرتز" و حداکثر دامنه سیگنال خروجی تنظیم کنید. در همان زمان، در صفحه اسیلوسکوپ (در حالت آماده به کار با همگام سازی سیگنال مثبت کار می کند، مدت زمان جابجایی 5 میلی ثانیه در عمق است، حساسیت 1 ولت / تقسیم است.) تصویری از پالس ها را مشاهده خواهید کرد. بالای اریب (شکل 102، a). به راحتی می توان مشاهده کرد که به نظر می رسد تکانه در امتداد خط فروپاشی پایین می آید، که دامنه تصویر را افزایش می دهد.

اعوجاج پالس افزایش می‌یابد و نوسان تصویر افزایش می‌یابد با بالا رفتن نوار مقاومت متغیر در مدار. در حال حاضر با مقاومت مقاومت حدود 4 کیلو اهم، دامنه تقریبا به دو برابر دامنه پالس می رسد.

(شکل 102، b) و با کاهش بیشتر مقاومت (تا 1 کیلو اهم)، تنها پیک های نوک تیز از پالس در محل جلو و عقب ماندگی باقی می مانند. به عبارت دیگر، در نتیجه تمایز از یک پالس مستطیلی، می توان دو پالس نوک تیز به دست آورد - مثبت (در امتداد جلو) و منفی (در امتداد سقوط).

علاوه بر این، تمایز به شما امکان می دهد پالس را در زمان "کوتاه" کنید - از این گذشته، مدت زمان پالس در سطح 0.5 دامنه آن اندازه گیری می شود و در این سطح با چرخاندن دستگیره مقاومت متغیر، عرض پالس به آرامی تغییر می کند).

خواص تمایز مدار به نرخ تکرار پالس بستگی دارد. کافی است سوئیچ محدوده ژنراتور را در موقعیت "2 کیلوهرتز" تنظیم مجدد کنید - و مورب بالا عملا ناپدید می شود. پالس هایی که با چنین فرکانس دنبال می شوند، زنجیره افتراق ما با اعوجاج کم یا بدون اعوجاج از بین می رود. برای به دست آوردن اثر مشابه در مورد قبلی، ظرفیت خازن باید به 0.01 uF کاهش یابد.

و اکنون قطعات را عوض کنید (شکل 103) - یک زنجیره یکپارچه دریافت می کنید. نوار لغزنده مقاومت متغیر را مطابق نمودار در سمت چپ ترین موقعیت قرار دهید، یعنی مقاومت مقاومت را نمایش دهید. تصویر سیگنال قبل از اتصال زنجیره تقریباً مانند خروجی ژنراتور باقی می ماند. درست است، پوسیدگی پالس ها کمی خمیده می شود - نتیجه تخلیه خازن، که زمان شارژ شدن در طول پالس را دارد.

طبق نمودار، نوار لغزنده مقاومت را به آرامی به سمت راست حرکت دهید، یعنی مقاومت مقاومت را وارد کنید. بلافاصله، جلوی ضربه و کاهش شروع به گرد کردن می کند (شکل 104، ج)، دامنه سیگنال کاهش می یابد. در حداکثر مقاومت مقاومت، سیگنال مشاهده شده مانند یک دندان اره ناله می کند (شکل 104، ب).

منظور از ادغام چیست؟ از لحظه ای که قسمت جلویی پالس ظاهر می شود خازن شروع به شارژ شدن می کند و در پایان پالس شروع به تخلیه می کند و اگر مقاومت مقاومت یا ظرفیت خازن کم باشد خازن زمان شارژ شدن دارد. تا مقدار دامنه سیگنال و سپس فقط قسمت جلویی و قسمت بالایی پالس می افتد (شکل 104، a). در این حالت می توان گفت که ثابت زمانی مدار یکپارچه (محصول ظرفیت و مقاومت) کمتر از مدت زمان پالس است. اگر ثابت زمانی متناسب یا بیشتر از مدت زمان پالس باشد، خازن زمان لازم برای شارژ کامل در طول پالس را ندارد و سپس دامنه سیگنال روی آن کاهش می یابد (شکل 104، ب). البته ماهیت ادغام نه تنها به مدت زمان پالس ها، بلکه به دفعات تکرار آنها نیز بستگی دارد.

برای اطمینان از آنچه گفته شد، مجدداً مقاومت مقاومت را نمایش دهید، محدوده ژنراتور را روی "2 کیلوهرتز" تنظیم کنید و بر این اساس مدت زمان حرکت اسیلوسکوپ را تغییر دهید. تصویری از پالس های قبلاً یکپارچه شده روی صفحه ظاهر می شود (شکل 104، ج). این نتیجه "تعامل" مقاومت پیرو امیتر و ظرفیت خازن است. حداقل یک مقاومت کوچک را با یک مقاومت متغیر وارد کنید - و یک سیگنال مثلثی را روی صفحه اسیلوسکوپ خواهید دید (شکل 104، د). دامنه آن کم است، بنابراین باید حساسیت اسیلوسکوپ را افزایش دهید. آیا این درست نیست که خطی بودن فرآیند شارژ و دشارژ خازن به وضوح قابل مشاهده است؟

در این مثال، ثابت زمانی مدار یکپارچه کمی بزرگتر از مدت زمان پالس است، بنابراین خازن فقط تا یک ولتاژ بسیار کم زمان دارد تا شارژ شود.

وقت آن است که در مورد استفاده عملی از پالس های مستطیلی، به عنوان مثال، برای ارزیابی عملکرد تقویت کننده فرکانس صوتی صحبت کنیم. درست است، این روش برای نوعی تجزیه و تحلیل سریع مناسب است و تصویر جامعی از مشخصه دامنه فرکانس تقویت کننده ارائه نمی دهد. اما به شما امکان می دهد تا به طور عینی توانایی تقویت کننده برای انتقال سیگنال های فرکانس های خاص، مقاومت در برابر خود تحریکی و همچنین انتخاب صحیح جزئیات بین اتصالات آبشاری را ارزیابی کنید.

اصل تأیید ساده است: ابتدا پالس های مستطیلی با نرخ تکرار 50 هرتز و سپس 2000 هرتز به ورودی تقویت کننده وارد می شوند و شکل سیگنال خروجی روی بار ساختگی مشاهده می شود. با توجه به اعوجاج های جلو: قله ها یا رکودها، آنها درباره ویژگی های تقویت کننده و پایداری عملکرد آن قضاوت می کنند.

به عنوان مثال، می توانید تقویت کننده AF را با یک بلوک تن (یا دیگری) کاوش کنید تقویت کننده باند پهن). مطابق شکل به یک ژنراتور و یک اسیلوسکوپ متصل است. 105. سوئیچ محدوده ژنراتور در موقعیت "50 هرتز" تنظیم شده است و سیگنال خروجی به گونه ای است که در حداکثر بهره تقویت کننده و تقریباً میانگین موقعیت های دستگیره های کنترل تن، دامنه سیگنال در بار معادل با توان خروجی اسمی مطابقت دارد. برای مثال 1.4 ولت (برای توان 0.2 وات در مقاومت بار 10 اهم). تصویر روی صفحه یک اسیلوسکوپ متصل به یک بار ساختگی ممکن است با تصویر نشان داده شده در شکل مطابقت داشته باشد. 106، a، که نشان دهنده ظرفیت ناکافی خازن های جداکننده بین مراحل تقویت کننده یا خازن در خروجی تقویت کننده است - بار از طریق آن متصل می شود.

برای تأیید، مثلاً آخرین فرض، کافی است که پروب ورودی اسیلوسکوپ را مستقیماً به خروجی تقویت کننده - تا خازن جداسازی منتقل کنید. اگر مورب بالا کاهش یابد (شکل 106، ب)، نتیجه گیری صحیح است و برای بازتولید بهتر فرکانس های پایین، باید ظرفیت خازن را افزایش داد.

به طور مشابه، آنها به تصاویر پالس های قبل و بعد از خازن های ایزوله بین مراحل تقویت کننده نگاه می کنند و یکی را پیدا می کنند که ظرفیت آن ناکافی است. اگر آمپلی فایر اصلا فرکانس های پایین را ارسال نکند، می توان پیک های باریکی را روی صفحه اسیلوسکوپ در محل جلو و پوسیدگی پالس ها مشاهده کرد، همانطور که در مورد تمایز قوی وجود داشت. اما تصویر کامل تری از وضعیت تقویت کننده زمانی به دست می آید که پالس هایی با فرکانس 2000 هرتز به ورودی آن اعمال شود. اعتقاد بر این است که جلو و رکود منعکس کننده عبور فرکانس های بالاتر از محدوده صدا هستند و بالا منعکس کننده فرکانس های پایین تر است.

اگر همه چیز در تقویت کننده مرتب باشد و سیگنالی را به طور مساوی در یک باند فرکانس گسترده ارسال کند، پالس خروجی (سیگنال در بار معادل) از نظر شکل با ورودی مطابقت دارد (شکل 107، a). در مورد "انسداد" جلو و رکود (شکل 107، ب)، می توانیم فرض کنیم که بهره در فرکانس های بالاتر کاهش یافته است. کاهش حتی بیشتر در بهره در این فرکانس ها تصویر نشان داده شده در شکل. 107، الف.

بسیاری از گزینه های دیگر نیز ممکن است: کاهش سود توسط فرکانس های پایین تر(شکل 107، د)، افزایش جزئی بهره در فرکانس های پایین تر (شکل 107، ه)، افت بهره در فرکانس های پایین و متوسط ​​(شیب در بالا) (شکل 107، f)، زمان کمی ثابت اتصالات بین مرحله ای (شکل 107، g) - ظرفیت خازن های انتقال معمولاً کوچک است، افزایش بهره در فرکانس های پایین تر (شکل 107، h) یا بالاتر (شکل 107، i)، کاهش بهره. در محدوده باریکی (شکل 107. j).

و در اینجا دو نمونه از تصویر پالس خروجی وجود دارد (شکل 107، l، m)، زمانی که مدارهای تشدید کننده در تقویت کننده وجود دارد.

شما قادر خواهید بود تقریبا اکثر این تصاویر را با تغییر موقعیت دکمه های کنترل صدا برای فرکانس های پایین تر و بالاتر مشاهده کنید. همزمان با مشاهده تصاویر، خوب است که مشخصه دامنه فرکانس تقویت کننده را گرفته و آن را با "خوانش" پالس ها مقایسه کنید.

و در مورد یک مثال دیگر از استفاده از پالس های مستطیلی - برای تنظیم تقسیم کننده های ولتاژ باند پهن. به عنوان مثال، چنین تقسیم کننده ای در اسیلوسکوپ ما وجود دارد، می تواند در یک ولت متر یا میلی ولت متر AC باشد. از آنجایی که باند فرکانس سیگنال های اندازه گیری شده می تواند بسیار گسترده باشد (از واحد تا میلیون هرتز)، تقسیم کننده باید این سیگنال ها را با تضعیف یکسان عبور دهد، در غیر این صورت خطاهای اندازه گیری اجتناب ناپذیر است.

البته می‌توانید عملکرد تقسیم‌کننده را با گرفتن مشخصه دامنه-فرکانس آن کنترل کنید، که به شما می‌گوید در کدام جهت باید مقدار یک یا عنصر دیگر را تغییر دهید. اما این موضوع در مقایسه با روش تجزیه و تحلیل توسط پالس های مستطیلی بسیار پر زحمت است.

به انجیر نگاهی بیندازید. 108، a - نموداری از تقسیم کننده ولتاژ جبران شده باند پهن را نشان می دهد. اگر در فرکانس‌های پایین‌تر می‌توان تنها با مقاومت‌هایی که مقاومت‌های آن‌ها ضریب انتقال (یا ضریب تقسیم) تقسیم‌کننده را تعیین می‌کند، عبور کرد، در فرکانس‌های بالاتر، علاوه بر مقاومت‌ها، خازن‌هایی به شکل ظرفیت نصب، ظرفیت ورودی، هادی های اتصال ظرفیت خازنی در تقسیم کننده شرکت می کنند. بنابراین، بهره تقسیم کننده در این فرکانس ها می تواند به طور قابل توجهی تغییر کند.

برای جلوگیری از این اتفاق، از خازن ها در تقسیم کننده، مقاومت های شنت استفاده می شود و امکان جبران تغییر احتمالی ضریب انتقال در فرکانس های بالاتر را فراهم می کند. علاوه بر این، خازن C2 می تواند یک ظرفیت نصب باشد که گاهی اوقات به ده ها پیکوفاراد می رسد. مقاومت R2 می تواند مقاومت ورودی دستگاه (اسیلوسکوپ یا ولت متر) باشد.

در صورت ارائه نسبت مشخصی از مقاومت ها و ظرفیت های تقسیم کننده، تقسیم کننده جبران می شود، به این معنی که ضریب انتقال تقسیم کننده بدون توجه به فرکانس سیگنال ورودی یکنواخت خواهد بود. برای مثال، اگر مقسوم علیه 2 اعمال شود، باید شرط R1* C1=R2*C2 برقرار باشد. در سایر نسبت ها، یکنواختی انتقال سیگنال فرکانس های مختلف نقض می شود.

اصل بررسی یک تقسیم کننده جبران شده با استفاده از پالس های مستطیلی شبیه به اصل بررسی یک تقویت کننده است - با اعمال سیگنالی با فرکانس 2000 هرتز به ورودی تقسیم کننده، شکل آن را در خروجی مشاهده می کنید. اگر تقسیم کننده جبران شود، شکل (البته نه دامنه) سیگنال ها یکسان خواهد بود. در غیر این صورت، جلو و سقوط "پاک می شود" یا اوج تحریف می شود - شواهدی از انتقال ناهموار سیگنال های فرکانس های مختلف توسط تقسیم کننده.

اگر، برای مثال، تصویر سیگنال مطابق شکل 108، b باشد، در فرکانس های بالاتر بهره تقسیم کننده کاهش می یابد. مقاومت بزرگدر این فرکانس ها، زنجیره R1C1. افزایش ظرفیت خازن C1 ضروری است. در صورت بروز اعوجاج پالس نشان داده شده در شکل 1. 108، در، برعکس، لازم است که ظرفیت خازن C1 کاهش یابد.

سعی کنید به طور مستقل تقسیم کننده هایی با نسبت تقسیم های مختلف (مثلاً 2، 5، 10) از مقاومت های با مقاومت بالا (100 ... 500 کیلو اهم) و خازن های با ظرفیت های مختلف (از 20 تا 200 pF) بسازید و با انتخاب به جبران کامل برسید. خازن ها

در این کار، شما متوجه تأثیر روی نتایج اندازه گیری خود اسیلوسکوپ خواهید شد - به هر حال، ظرفیت ورودی آن ده ها پیکوفاراد است، و

امپدانس ورودی حدود یک مگا اهم است. به یاد داشته باشید که اسیلوسکوپ روی تمام مدارهای با مقاومت بالا و همچنین مدارهای وابسته به فرکانس اثر مشابهی دارد. و این گاهی اوقات منجر به به دست آوردن نتایج اشتباه می شود، یا حتی استفاده از اسیلوسکوپ، مثلاً برای تجزیه و تحلیل عملکرد و اندازه گیری فرکانس ژنراتورهای فرکانس رادیویی را غیرممکن می کند. بنابراین، در چنین مواردی، شما باید از یک پروب فعال استفاده کنید - یک اتصال به اسیلوسکوپ، که به شما امکان می دهد مقاومت ورودی بالای خود را حفظ کنید و ظرفیت ورودی را ده ها بار کاهش دهید. شرح چنین پیوستی در آینده منتشر خواهد شد. شماره مجله

اکنون، وقتی با امکان یک پالس مستطیلی برای پیشنهاد "تشخیص" و کنترل "درمان" آشنا شدید، بیایید یک پیشوند دیگر را جمع آوری کنیم. این یک تقسیم کننده ولتاژ است که با کمک آن می توان مدارهایی با ولتاژ تا 600 ولت را کنترل کرد، به عنوان مثال، در گیرنده های تلویزیون (همانطور که می دانید، اسیلوسکوپ OML-2M اجازه می دهد تا ولتاژ تا 300 ولت به دستگاه اعمال شود. ورودی).

تقسیم کننده تنها توسط دو قسمت تشکیل شده است (شکل 109)، که بازوی بالای طرح قبلی را تشکیل می دهد. شانه پایینی روی خود اسیلوسکوپ متمرکز است - این امپدانس ورودی و ظرفیت کل ورودی آن است، از جمله ظرفیت کابل راه دور با پروب.

از آنجایی که فقط باید سیگنال ورودی را نصف کنید، مقاومت R1 باید همان مقاومت مقاومت ورودی اسیلوسکوپ باشد و ظرفیت خازن C1 باید با ظرفیت کل ورودی اسیلوسکوپ مطابقت داشته باشد.

تقسیم کننده را می توان به شکل یک آداپتور با یک پروب XP1 در یک انتها و یک سوکت XS1 در طرف دیگر ساخت. مقاومت R1 باید حداقل 0.5 وات و یک خازن با ولتاژ نامی حداقل 400 ولت باشد.

راه اندازی تقسیم کننده با استفاده از مولد پالس ما بسیار ساده شده است. سیگنال آن به سوکت XP1 تقسیم کننده و پروب زمین اسیلوسکوپ تغذیه می شود. ابتدا محدوده "50 هرتز" را روی ژنراتور تنظیم کنید، حالت آماده به کار را در اسیلوسکوپ روشن کنید و ورودی باز. پروب ورودی اسیلوسکوپ را با پروب XP1 تقسیم کننده (یا clampXT1 ژنراتور) لمس کنید. با انتخاب حساسیت اسیلوسکوپ و دامنه سیگنال خروجی ژنراتور به نوسان می رسند.

تصویری معادل مثلاً چهار بخش.

سپس پروب ورودی اسیلوسکوپ را به سوکت XS1 تقسیم کننده تغییر دهید. فاصله تصویر باید دقیقا نصف شود. به طور دقیق تر، ضریب انتقال تقسیم کننده را می توان با انتخاب مقاومت تقسیم کننده R1 تنظیم کرد.

پس از آن، محدوده "2 کیلوهرتز" روی ژنراتور تنظیم می شود و با انتخاب خازن C1 (در صورت لزوم)، آنها به شکل صحیح پالس ها - مانند ورودی تقسیم کننده - دست می یابند.

هنگام استفاده از چنین تقسیم کننده ای برای بررسی حالت های عملکرد اسکنرهای تلویزیون با توجه به تصاویر سیگنال های ارائه شده در دستورالعمل ها و مقالات مختلف، حساسیت اسیلوسکوپ بر روی 50 V / Div. تنظیم می شود و آزمایش در این قسمت انجام می شود. ورودی بستهاسیلوسکوپ مانند قبل، شمارش معکوس در یک شبکه مقیاس انجام می شود، اما نتایج دو برابر می شود.

شرح

اختراعات

اتحاد جماهیر شوروی

سوسیالیست

کمیته دولتی

اتحاد جماهیر شوروی برای اختراعات و اکتشافات

A.V. کوزلوف (71) متقاضی (54) دستگاه تأخیر پالس مستطیلی

اختراع مربوط به اندازه گیری است بدن و علوم کامپیوترو می تواند به ویژه در سیستم های همبستگی شدید برای تعیین سرعت حرکت، در فلومترهای همبستگی، در دستگاه های اتوماسیون پالسی استفاده شود.

یک دستگاه تأخیر پالس شناخته شده است که شامل یک مولد پالس، یک ماشه کنترل ورودی، یک عنصر AND، یک تقسیم کننده فرکانس کنترل شده (1 j.

عیب دستگاه این است که وقتی پالس ها با تأخیر مواجه می شوند، مدت زمان آنها ذخیره نمی شود.

همچنین یک دستگاه تأخیر پالس حاوی یک مولد پالس، سه عنصر و، دو ماشه کنترل، شمارنده بالا/پایین، تقسیم‌کننده فرکانس کنترل‌شده، رمزگشای صفر f2 نیز شناخته می‌شود.

با این حال، دستگاه به دلیل استفاده از یک شمارنده معکوس، یک طرح کنترل نسبتاً پیچیده دارد.

نزدیکترین آنها از نظر ماهیت فنی به مورد پیشنهادی، یک دستگاه تاخیر پالس مستطیلی است که شامل یک مولد پالس، یک ثبت زمان تاخیر، یک تقسیم کننده فرکانس کنترل شده، متشکل از یک شمارنده باینری، یک مدار تنظیم مجدد و ضبط، و دو عنصر AND، 5 اول است. و ورودی های دوم آن به ترتیب با خروجی های رجیستر زمان تاخیر و خروجی اول مدار ریست و تنظیم و خروجی المنت ها به ورودی های S تنظیم کننده کانتر، المان اول و دوم متصل می شوند. از فلیپ فلاپ های AND و RS، یک شمارنده باینری و یک مدار مقایسه ای که خروجی آن به ورودی های ریست فلیپ فلاپ های RS و ورودی های آن به خروجی های اطلاعات یک شمارنده باینری و یک تقسیم کننده فرکانس کنترل شده، که خروجی آن به ورودی تنظیم دوم متصل است

تریگر RS که خروجی آن به ورودی مدار ریست و رایت وصل شده و خروجی دستگاه می باشد، مولد پالس از طریق اولین ورودی های عناصر And به ورودی های کنترل شمارنده باینری و تقسیم کننده فرکانس کنترل شده، به ترتیب، که ورودی های تنظیم مجدد آن به خروجی دوم مدار تنظیم مجدد و نوشتن متصل است، منبع سیگنال ورودی به ورودی دوم عنصر دوم AND و به ورودی تنظیم R5 اول، فلیپ متصل می شود. -فلاپ که خروجی آن به ورودی دوم عنصر اول و (3) متصل است.

عیب دستگاه این است که در مواردی که زمان بین پایان پالس ورودی قبلی و شروع پالس بعدی کمتر از زمان تاخیر باشد، تأخیر پالس ورودی را ایجاد نمی کند، زیرا در این شرایط دستگاه هنوز یک پالس قبلی با تاخیر تولید نکرده است و بنابراین نمی تواند پالس ورودی بعدی را بپذیرد. در واقع، اگر شکل‌گیری پالس تاخیری قبلی کامل نشود، وقتی پالس بعدی به ورودی دستگاه می‌رسد، وضعیت اولین ماشه WB را تغییر نمی‌دهد، زیرا دومی قبلاً در حالت "1" است. ، اما عنصر دوم AND را باز می کند. شمارنده باینری تعداد پالس های متناسب با مدت زمان این پالس ورودی را از ژنراتور دریافت می کند. کد شمارنده باینری متناسب با مجموع مدت زمان پالس های ورودی قبلی و بعدی خواهد شد، یعنی. مدت زمان پالس خروجی تولید شده برابر با مدت زمان کل خواهد بود که نقض دستگاه تاخیر است. مشکل تأخیر پالس ها با مدت زمان متغیر در شرایطی که در بالا توضیح داده شد در سیستم های اندازه گیری سرعت همبستگی شدید، در فلومترهای همبستگی و سایر دستگاه های پالس ایجاد می شود. این دستگاه ها با فرکانس ساعت قابل تنظیم هماهنگ می شوند.

در هر سیکل فقط یک پالس مستطیلی شکل می گیرد که مدت زمان آن پارامتر اندازه گیری شده در این سیکل را تعیین می کند. این تکانه باید برای مدت یک tkt به تاخیر بیفتد. در این حالت، لبه جلویی پالس با شروع چرخه منطبق است، بنابراین برای تأخیر 45 سیکل پالس، لازم و کافی است که فقط لبه انتهایی پالس به تأخیر بیفتد، زیرا لبه جلویی آن است. مربوط به شروع چرخه است و توسط پالس فرکانس ساعت تعیین می شود. زمان بین 50 دو پالس مستطیلی. در چنین دستگاه های نامگذاری شده، همیشه زمان تاخیر کمتری برابر با انتقال فرکانس ساعت وجود دارد، بنابراین، وظیفه بهبود دستگاه در نظر گرفته شده برای تأخیر پالس های مستطیلی برای برآوردن نیاز مشخص شده است.

هدف از اختراع گسترش عملکرد دستگاه 6O برای تأخیر در پالس های مستطیلی است.

این هدف با این واقعیت حاصل می شود که در یک دستگاه تاخیر پالس مستطیلی حاوی یک مولد پالس، یک تقسیم کننده فرکانس کنترل شده g5، دو عنصر AND، دو فلیپ فلاپ RS، یک رجیستر زمان تاخیر، که خروجی آن به ورودی اطلاعات متصل است. از تقسیم کننده فرکانس کنترل شده، خروجی مولد پالس با اولین ورودی عناصر AND وصل می شود، خروجی اولین فلیپ فلاپ RS به ورودی دوم عنصر AND اول متصل می شود که خروجی آن متصل است. به ورودی کنترل تقسیم کننده فرکانس کنترل شده و خروجی فلیپ فلاپ دوم RS خروجی دستگاه است، یک سوئیچ، شکل دهنده که ورودی آن ورودی دستگاه است و خروجی شکل دهنده به ورودی سوئیچ وصل شده است، سومین فلیپ فلاپ RS، خروجی آن به ورودی دوم عنصر دوم AND، عنصر OR، که خروجی آن به ورودی R وصل است. فلیپ فلاپ دوم RS، تقسیم کننده فرکانس کنترل شده دوم و سوم که ورودی های اطلاعات آن به خروجی ثبت زمان تاخیر متصل می شود، خروجی تقسیم کننده فرکانس کنترل شده اول و دوم به ورودی های المنت متصل می شود.

ورودی های HJIH ooT eT T e o K R اولین و سومین فلیپ فلاپ RS که ورودی های S آن به خروجی های مربوطه سوئیچ متصل است، خروجی مولد پالس به ورودی کنترلی سوئیچ متصل است. تقسیم کننده فرکانس کنترل شده سوم که خروجی آن به ورودی کنترل کلید وصل می شود

ورودی S فلیپ فلاپ دوم R 5، خروجی عنصر دوم و به ورودی کنترلی تقسیم کننده فرکانس کنترل شده دوم متصل می شود.

در واقع، معرفی عناصر جدید و اتصالات جدید این امکان را فراهم می‌کند که پالس‌های مستطیلی را برای زمانی برابر با دوره فرکانس ساعت قابل تنظیم به تأخیر بیاندازیم، در حالی که زمان بین دو پالس تأخیر کمتر از زمان تأخیر است.

برای از بین بردن تأثیر پالس بعدی در تشکیل یک پالس قبلی تاخیری، از یک سوئیچ، دو فلیپ فلاپ RS، دو عنصر AND و دو تقسیم کننده فرکانس کنترل شده استفاده می شود. سوئیچ در هر چرخه ساعت دستگاه به نوبه خود یکی یا دیگری را متصل می کند

بنابراین، ماشه RS، یک پالس کوتاه مربوط به لبه انتهایی پالس تاخیری، از خروجی شکل دهنده، به نوبه خود به تریگرهای RS نشان داده شده می آید و تاخیر پالس به نوبه خود در اولین و دوم انجام می شود. تقسیم کننده های فرکانس کنترل شده این امر تأثیر پالس ورودی بعدی را بر تشکیل پالس تاخیری قبلی حذف می کند و امکان تأخیر در پالس بعدی را فراهم می کند.

در شکل. 1 داده شده است طرح ساختاریدستگاه پیشنهادی پالس های مستطیلی را به تأخیر می اندازد. بر

1003321 شکل. 2 - نمودارهای زمان بندی توضیح دهنده عملکرد دستگاه تاخیر.

دستگاه حاوی شکل دهنده است

1، سوئیچ 2، ژنراتور پالس

3، فلیپ فلاپ های R5 4 و 5، AND عناصر 6 و 7، تقسیم کننده های فرکانس کنترل شده 8-10 5، ثبت زمان تاخیر 11، عنصر OR 12، خروجی فلیپ فلاپ RS 13.

ورودی شکل دهنده 1 ورودی دستگاه است و خروجی آن به ورودی سوئیچ 2 وصل می شود که خروجی آن به ترتیب به ورودی های S فلیپ فلاپ های R5 4 و 5 متصل می شود. خروجی مولد پالس 3 به ورودی کنترل تقسیم کننده کنترل شده متصل است

8 ورودی فرکانس و عنصر اول 15

و b و 7 که خروجی های آنها به ترتیب به ورودی های کنترل تقسیم کننده های فرکانس کنترل شده 9 وصل می شوند.

10 که خروجی های آن به ترتیب به ورودی های R فلیپ فلاپ های R5 متصل می شوند.

4 و 5 و با ورودی های عنصر OR که خروجی آن به ورودی R متصل است.

فلیپ فلاپ RS 13، خروجی رجیستر زمان تاخیر 11 به ورودی های اطلاعات تقسیم کننده های فرکانس کنترل شده 8-10 وصل می شود، خروجی تقسیم کننده فرکانس کنترل شده 8 به ورودی کنترل شده سوئیچ 2 وصل می شود.

5 ورودی RS-flip-flop 13 که خروجی آن خروجی دستگاه تاخیر می باشد.

شکل دهنده 1 برای تشکیل یک پالس کوتاه طراحی شده است که مربوط به لبه انتهایی پالس تاخیری ورودی است، Ç5 که به ورودی آن می آید. سوئیچ 2 به نوبه خود خروجی شکلگر 1 را به ورودی های S RS-فلیپ فلاپ های 4 و 5 وصل می کند. پالس های ژنراتور 3 که از تقسیم کننده 8 عبور می کنند، 40 پالس فرکانس ساعت را تشکیل می دهند که دوره آن برابر با تاخیر است. زمان و توسط کد رجیستر 11 تعیین می شود. پالس های فرکانس ساعت به ورودی کنترل سوئیچ و ورودی S45 عرضه می شوند.

RS-trigger 13، که سوئیچ پالس ها را از خروجی شکل دهنده با فرکانس برابر با فرکانس ساعت و تشکیل لبه جلویی پالس تاخیری íà Output-50 de RS- trigger 13 با توجه به فرکانس کلاک تضمین می کند. نبض، یعنی از ابتدای نوار بعدی تقسیم کننده های 9 و 10 یک پالس با تأخیر در دوره فرکانس ساعت را تشکیل می دهند، عنصر OR 12 عملیات ترکیب خروجی های تقسیم کننده های 9 و 10 را انجام می دهد، بنابراین هر پالس تاخیری دارد.

RS-flip-flop 13، در حالی که لبه انتهایی پالس تاخیری در خروجی آن شکل می گیرد.

دستگاه به شرح زیر عمل می کند.

پالس های خروجی فرکانس ساعت، که در خروجی تقسیم کننده g5 8 تشکیل می شوند، عملکرد نه تنها دستگاه تأخیر، بلکه کل دستگاهی را که این دستگاه در آن استفاده می شود، همگام می کند. پالس های مستطیلی در ورودی دستگاه تاخیر 1 دریافت می شود که باید برای مدت یک سیکل تاخیر داشته باشد. لبه های جلوی همه پالس ها با شروع چرخه ها منطبق است، بنابراین پالس های فرکانس ساعت به RS 5 ورودی ماشه 13 وارد می شوند، در حالی که در خروجی آن پالس های تاخیری تشکیل می شوند که لبه های جلویی آن با شروع منطبق است. از چرخه ها پالس های خروجی شکل دهنده 1 که از سوییچ 2 عبور می کنند به طور متناوب از طریق یک چرخه به ورودی های S محرک های 4 و 5 می رسند.

با ورود چنین پالسی به این ماشه ها (به نوبه خود در هر سیکل)، با استفاده از عنصر AND 6 یا 7 و تقسیم کننده 9 یا 10، پالس های مستطیلی شکل می گیرند که مدت زمان آنها برابر با دوره فرکانس ساعت است. از آنجایی که نسبت های تقسیم تقسیم کننده های 8-10 برابر است و توسط کد رجیستر تعیین می شود 11 زمان تاخیر. لبه های انتهایی این پالس ها با پالس های کوتاه خروجی تقسیم کننده های 9 و 10 منطبق است، زیرا این پالس های کوتاه به ورودی های R فلیپ فلاپ های RS 4 و 5 تغذیه می شوند و سیگنال "0" را در خروجی های آنها تنظیم می کنند و متوقف می شوند. عبور پالس ها از ژنراتور 3 به نوبه خود در هر تاکت از طریق عناصر

و b یا 7 به ورودی های تقسیم کننده 9 or

10. پالس های خروجی تقسیم کننده ها و 10 که از عنصر OR می گذرند، جمع می شوند و به ورودی R RQ†تریگر 13 می رسند که قبل از رسیدن این پالس ها در حالت "1" است. در هر چرخه به حالت ".0"، لبه انتهایی پالس های تاخیری را تشکیل می دهد. بنابراین، در خروجی RS-flip-flop 13، دنباله ای از پالس های مستطیلی شکل می گیرد که با یک چرخه در مقایسه با دنباله پالس های ورودی تاخیر دارد.

دستگاه تاخیر موج مربعی پیشنهادی با ارائه تاخیر پالس ها به شرطی که زمان بین دو پالس ورودی کمتر از زمان تاخیر مورد نیاز باشد، عملکرد نمونه اولیه را گسترش می دهد، که می تواند با تغییر کد ثبت زمان تاخیر تغییر کند. می توان از آن در سرعت سنج های همبستگی، فلومترها و سایر دستگاه های پالس مشابه استفاده کرد. فرکانس ساعتو یک مولد پالس برای همگام سازی عملکرد کل متر استفاده می شود. علاوه بر این، مدار تاخیر بسیار ساده شده است، زیرا عملیات اندازه گیری، ذخیره سازی و بازیابی مدت زمان تاخیر حذف شده است.

مطالبه

پالس ورودی ro کاهش هزینه هنگام استفاده از دستگاه پیشنهادی در این مترها بستگی به دقت و گسست مورد نیاز تغییر زمان، تاخیر، تعیین شده توسط تعداد ارقام تقسیم کننده فرکانس کنترل شده دارد. در نمونه اولیه، این نیاز بر تعداد ارقام شمارنده باینری تأثیر می گذارد، که مدت زمان پالس تاخیری را ثبت می کند. این شمارنده!О با مدار اندازه گیری مدت زمان در دستگاه پیشنهادی وجود ندارد که می تواند با دو مدار نمونه اولیه با عناصر اضافی در کنتورهای ذکر شده جایگزین شود. با استفاده از این دستگاه VA به جای دو مدار نمونه اولیه، تعداد تراشه ها را کاهش می دهد که هزینه ها را کاهش می دهد. (همچنین خطای تاخیر پالس نصف می شود، زیرا فقط لبه انتهایی پالس تاخیر دارد و لبه جلویی با پالس های ساعت منطبق است، بنابراین خطای تاخیر پالس تنها با خطای تاخیر لبه انتهایی مشخص می شود.

دستگاه تأخیر پالس مستطیلی شامل یک مولد پالس، یک تقسیم کننده فرکانس کنترل شده، دو عنصر AND، دو فلیپ فلاپ RS، یک ثبت زمان. تاخیری که خروجی آن به ورودی اطلاعات تقسیم کننده فرکانس کنترل شده متصل است، خروجی مولد پالس به ورودی های اول عناصر AND متصل است، خروجی فلیپ فلاپ اول RS به ورودی دوم متصل می شود. از اولین عنصر AND، که خروجی آن به ورودی کنترل تقسیم کننده فرکانس کنترل شده متصل است، و خروجی تریگر دوم k5، خروجی دستگاه است که از این جهت متفاوت است، به منظور گسترش عملکرد دستگاه یک سوئیچ به داخل آن وارد می شود که شکل دهنده که ورودی آن ورودی دستگاه است و خروجی شکل دهنده به ورودی سوئیچ سومین فلیپ فلاپ g5 که خروجی آن است وصل می شود. به ورودی دوم عنصر AND دوم متصل می شود، عنصر OR که خروجی آن به آن متصل است

A-ورودی فلیپ فلاپ دوم R5 تقسیم کننده فرکانس کنترل شده دوم و سوم که ورودی اطلاعات آن به خروجی رجیستر زمان تاخیر متصل می شود، خروجی تقسیم کننده فرکانس کنترل شده اول و دوم به ورودی ها متصل می شود. از عنصر OR و بر این اساس، به ورودی های R اولین و سومین فلیپ فلاپ k3، 5 - ورودی های آن به خروجی های مربوطه سوئیچ متصل است، خروجی ژنراتور پالس به کنترل متصل است. ورودی سومین تقسیم کننده فرکانس کنترل شده که خروجی آن به ورودی کنترل سوئیچ و تقسیم کننده فرکانس کنترل شده متصل است.

منابع اطلاعاتی در نظر گرفته شده در آزمون

R 308499، کلاس. H 03 K 5/1 3, 1969.

R 396822، کلاس. H 03 K 5/153، 1971.

R 479234، کلاس. H 03 K 5/153، 1973 (نمونه اولیه).

VNIIPI Order 1588 44 Edition 934 اشتراک e

شعبه PPP "اختراع"، Uzhgorod، خیابان Proektnaya، 4

اس. آندریانوف

آی سی های دیجیتال به طور گسترده در توسعه و ایجاد بسیاری از دستگاه های پالس استفاده می شوند، از آنجایی که نیازی به محاسبه سوئیچ های ترانزیستوری نیست، زمانی که این دستگاه ها با همان نوع منطق کار می کنند، لازم نیست سطوح ولتاژ سیگنال را هماهنگ کنید.

برخی از این دستگاه ها را بر اساس آی سی های دیجیتال در نظر بگیرید. هنگام تجزیه و تحلیل کار آنها، همه R-n انتقال ها سوئیچ های ایده آل با ولتاژ آستانه در نظر گرفته می شوند U o.

بیایید با دستگاه تأخیر جلوی پالس شروع کنیم که اساس تمام دستگاه هایی است که در زیر به آنها پرداخته می شود. با استفاده از مثال او، علاوه بر این، درک ویژگی های عملکرد دستگاه های پالس در آی سی های دیجیتال ساده تر است.

نمودارهای دستگاه در شکل نشان داده شده است. 1، و نمودارهای ولتاژ و جریان در مدارهای مختلف آن - در شکل. 2 (از این پس، نمونه هایی از دستگاه ها در رابطه با ریزمدارهای DTL سری K217 آورده شده است، که کلیت نتیجه گیری را در رابطه با ریز مدارهای TTL محدود نمی کند). در حالت اولیه، در ورودی دستگاه (شکل 1، ب)یک سیگنال منطقی 0 اعمال می شود، یعنی جریان i 0 از طریق یک سیم مشترک منحرف می شود. کلید عمومیعنصر قبلی خازن C1به ولتاژ شارژ می شود U o دیود باز VI. در نقطه زمانی tx (شکل 2) یک سیگنال واحد منطقی به ورودی می رسد که معادل قطع ورودی دستگاه از سیم مشترک است. دیودها VI, V3 منبع سیگنال را از ورودی دستگاه ببندید و جدا کنید.

اکنون جریان I 0 خازن را شارژ می کند C1تا ولتاژ 2 U 0 . در این مورد، ولتاژ در نقطه ب برابر 3U 0 می شود. دیودها باز می شوند V4, V5 و ترانزیستور V6 - یک جلوی معکوس تاخیری پالس ورودی در خروجی دستگاه ظاهر می شود.

هنگام عبور از برش، ورودی دستگاه دوباره به یک سیم مشترک یعنی دیودها نزدیک می شود V2, V4 و V5 بستن و خازن C1برای خیلی مدت کوتاهیاز طریق دیود تخلیه می شود VI تا ولتاژ U o. ترانزیستور V6 بسته می شود و دستگاه به حالت اولیه خود باز می گردد. برای اینکه تاخیر جلوی پالس ورودی بدون وارونگی باشد، باید یک اینورتر در خروجی دستگاه وجود داشته باشد.

برنج. 1. عملکردی (آ)و اساسی (ب)مدارهای دستگاه تاخیر لبه

دستگاه تاخیر قطع پالس که مدار و نمودار زمان بندی آن در شکل نشان داده شده است. تفاوت 3 با دستگاه تأخیر لبه تنها در این است که یک سیگنال معکوس به ورودی آن اعمال می شود. و از آنجایی که با یک افت ولتاژ مثبت کنترل می شود، تاخیر در قطع پالس ورودی وجود دارد.

دستگاه پالس بعدی دستگاه تأخیر پالس است. اساساً شامل دو مرحله تاخیر لبه است. پس از عبور از مرحله اول، پالس با تاخیر جلو معکوس می شود، در حالی که مرحله دوم دقیقاً مانند دستگاه قبلی عمل می کند. در نتیجه تأخیر جلو و برش برای همان زمان، پالس دریافتی در ورودی با حفظ مدت زمان قبلی خود، به تأخیر می افتد.

برنج. 2. نمودارهای زمانبندی ولتاژها و جریانها در مدارهای دستگاه تأخیر جلوی پالس

برنج. 3. دستگاه تاخیر قطع پالس:

الف - نمودار عملکردی؛ ب- نمودارهای ولتاژ

این ویژگی ها مناطق استفاده از دستگاه های تاخیر زمانی در نظر گرفته شده را تعیین می کند. دومی از اینها بهتر است زمانی استفاده شود که مدت زمان پالس یا نسبت مدت زمان ناشناخته باشد.

شکل دهنده پالس با مدت زمان معین (شکل 5) از یک عنصر تصادفی تشکیل شده است D2 (2AND-NOT)، به یکی از ورودی هایی که پالس ورودی به طور مستقیم اعمال می شود، و به دیگری - با تاخیر جلو و با وارونگی. سیگنال خروجی یک پالس منطقی صفر است که مدت زمان آن برابر با زمان تاخیر جلوی پالس ورودی است.

برنج. 4. دستگاه تاخیر زمانی پالس:

آ - نمودار عملکردی؛ 6 - نمودارهای زمانی ولتاژها

برنج. 5. دستگاهی برای تشکیل پالس با مدت زمان معین: آ -نمودار عملکردی؛ ب - نمودارهای زمانی ولتاژها

بر اساس چنین دستگاهی می توان مبدل فرکانس ولتاژ طراحی کرد. برای این کار کافی است زنجیره یکپارچه را در خروجی آن روشن کنید. اصل کار مبدل این است که جزء ثابت یک سیگنال پالس دوره ای با چرخه وظیفه (نسبت دوره به مدت پالس) نسبت معکوس دارد و بنابراین با مدت زمان ثابت، نسبت مستقیم با فرکانس. دی سی ولتاژ ضربه ایتوسط یک زنجیره یکپارچه جدا شده است.

دستگاه پالس بعدی یک مولتی ویبراتور خود نوسانی است که مدار آن در شکل نشان داده شده است. 6. از دو شکل دهنده پالس یکسان (مورد متقارن) با مدت زمان معین تشکیل شده است که روی عناصر مونتاژ شده اند. DL… Df, دیودها VI, V2, و خازن های C1 و C2.عنصر D5 برای راه اندازی مولتی ویبراتور و ایجاد حالت عملکرد خود نوسانی پس از روشن کردن برق طراحی شده است. دوره نوسان با مجموع مدت زمان پالس تولید شده در بازوهای مولتی ویبراتور تعیین می شود.

دستگاه به شرح زیر عمل می کند. پس از روشن شدن، زمانی که خازن ها C1و C2هنوز شارژ نشده است، یک سیگنال واحد منطقی در خروجی بازوهای مولتی ویبراتور مشاهده می شود. عنصر D5 یک سیگنال منطقی صفر تولید می کند، یعنی ورودی مربوطه عنصر را می بندد D1 به یک سیم مشترک بنابراین فقط خازن را می توان شارژ کرد. C2.از ابتدای شارژ خازن C2و تا پایان شکل گیری تکانه توسط عناصر D2, D4 در خروجی عنصر D4 و در ورودی عنصر مربوطه D1 یک سیگنال منطقی صفر حفظ می شود که از خازن جلوگیری می کند C1شارژ کنید تا سیکل شارژ خازن کامل شود C2،و بالعکس. از الان در ورودی ها. عنصر D5 سیگنال های صفر و یک منطقی به طور متناوب در آنتی فاز و سپس در خروجی عنصر ظاهر می شوند D5 سیگنال یک واحد منطقی همیشه مشاهده می شود و عملاً تأثیری در عملکرد بیشتر دستگاه ندارد.

مولتی ویبراتور آماده به کار ترکیبی از یک دستگاه تاخیر لبه و یک فلیپ فلاپ RS است که وضعیت آن با یک صفر منطقی تغییر می کند (شکل 7). پالس های تریگر که سیگنال های صفر منطقی هستند، وارد ورودی عنصر می شوند D2. در حالت اولیه خروجی این عنصر یک صفر منطقی و خروجی عنصر است D3 - واحد. ماشه برای مدت زمان طولانی خودسرانه در این حالت باقی می ماند تا زمانی که یک پالس ماشه برسد.

برنج. 6. نمودار عملکردی مولتی ویبراتور خود نوسانی

برنج. 7. نمودار عملکردی مولتی ویبراتور آماده به کار

در لحظه راه اندازی، ماشه به حالت دیگری و از خروجی عنصر تغییر می کند D2 به ورودی دستگاه تاخیر لبه تشکیل شده توسط عنصر D1, دیود VI و خازن C1،یک سیگنال واحد منطقی می رسد. دستگاه تأخیر سیگنال را با تأخیر زمانی معکوس می کند، که به ماشه اجازه می دهد به عقب برگردد و حالت اولیه را بازگرداند.

مولتی ویبراتور انتظار در نظر گرفته شده در اینجا دو خروجی دارد: برای پالس های منطقی صفر، خروجی عنصر D3, برای تکانه های یک واحد منطقی - خروجی عنصر D2.

محاسبه ویژگی های زمانی دشوار نیست. تجزیه و تحلیل فرآیندهای گذرا در دستگاه با توجه به طرح شکل. 1، ببرای زمان تاخیر جلویی t ad عبارت زیر را می دهد:

جایی که U al - ولتاژ تغذیه.

برای یک نسبت کوچک Uo/ U n 1 می توانید از فرمول تقریبی استفاده کنید

(2)

سپس در U 0 =0,7 V، U p1 \u003d 6 V، خطای نسبی زمان تاخیر تخمینی کمتر از 6٪ خواهد بود و با U 0 \u003d 0.7 V و U P1 \u003d 5 V - کمتر از 8٪.

تثبیت دما دستگاه های پالس در نظر گرفته شده را می توان با تنظیم وابستگی دمایی مناسب ولتاژهای تغذیه بایاس به گونه ای انجام داد که رانش دمایی ولتاژ آستانه را جبران کند. R-n انتقال. فقط از عبارت (1) با در نظر گرفتن وابستگی به دما U o و U nl, عبارت برای رانش دمایی زمان تاخیر به دست می آید:

برابر کردن رانش دما در زمان تأخیر به صفر و حل معادله حاصل با توجه به رانش دمایی ولتاژ منبع بایاس، در مثال مورد بررسی (نگاه کنید به شکل 1، b) - U nU ما وابستگی لازم ولتاژ تغذیه به دما را بدست می آوریم که تثبیت زمان تاخیر را در هنگام تغییر دمای محیط تضمین می کند:

(4)

برنج. شکل 8. طرح منبع ولتاژ بایاس (منبع) با وابستگی دمایی ولتاژ خروجی برای جبران رانش حرارتی

اجازه دهید اکنون محاسبه یک منبع ولتاژ با وابستگی دمایی مورد نیاز را در نظر بگیریم. به عنوان مثال، تثبیت کننده را که مطابق با طرح شکل ساخته شده است، بگیرید. 8. در اینجا یک ترانزیستور اثر میدانی وجود دارد V4 - منبع جریان پایدار از کلکتور ترانزیستور V5 استرس مثال زدنی حذف می شود. روی ترانزیستور V6 تقویت کننده جریان مونتاژ شده بار Rn مدارهای بایاس متصل موازی از عناصر منطقی هستند که نیاز به تثبیت ولتاژ بایاس با وابستگی به دمای معین دارند. برای اینکه وابستگی دمایی ولتاژ خروجی الزامات لازم را برآورده کند، این رابطه باید برآورده شود.

(5)

اجازه دهید فرض کنیم که لازم است ولتاژ بایاس سه عنصر منطقی سری K217 با وابستگی دمایی که در اینجا توضیح داده شده تثبیت شود. شناخته شده: UP1 = \u003d 6 ولت، U 0 \u003d 0.7 ولت، Rl = 6 کیلو اهم (به دست آمده با اندازه گیری، به شکل 1 مراجعه کنید، ب).طبق فرمول (5) K و - 4.78 را بدست می آوریم. بار R11 سه مقاومت است که به صورت موازی به هم متصل شده اند آر1. ترانزیستور V6 می تواند KT603A با ضریب باشد ساعت21E, برابر با 10؛ امپدانس ورودی چنین دنبال کننده امیتر حدود 20 کیلو اهم خواهد بود.

برای اینکه تأثیر مقاومت ورودی دنبال کننده امیتر در نظر گرفته نشود V6, یک مقاومت بگیرید آر3 با مقاومت 2.2 کیلو اهم، سپس از فرمول (5) نتیجه می گیرد که مقاومت مقاومت آر2 باید 460 اهم باشد.

برای اطمینان از ولتاژ نامی در خروجی تثبیت کننده، با در نظر گرفتن افت ولتاژ در محل اتصال امیتر به پایه ترانزیستور V6 لازم است که روی مقاومت آر3 ولتاژ 6.7 ولت کاهش یافته است. برای این کار باید جریان کلکتور ترانزیستور را تنظیم کنید. V5, برابر با 3 میلی آمپر با اعمال ولتاژ بایاس 2.1 ولت به پایه آن. افت ولتاژ در سراسر دیودها VI..UZ 2.1 ولت خواهد بود، بنابراین مقاومت آر1 - 0. هر دیود سیلیکونی را می توان استفاده کرد، اما دیودها بهترین هستند

KD503A، که از طریق آن یک پایدار جاریتخلیه FET V4. مناسب ترین ترانزیستور KL302A با جریان تخلیه اولیه I co \u003d 10 میلی آمپر است. ولتاژ تغذیه تثبیت کننده U a آنقدر بزرگ انتخاب شده است که تمام ترانزیستورها در ناحیه فعال کار می کنند. برای این کار، احراز شرط لازم است

U n > kU Kn + Iبه(R، + R 3)،(6)

جایی که U Kn - ولتاژ اشباع ترانزیستور V5 برای من داده شده به به- ضریب ایمنی (1.5…2.0).

برای مثال ما U a باید بیش از 8.13 ولت باشد. بیایید 9 ولت را انتخاب کنیم. این محاسبه تثبیت کننده را کامل می کند.

می توان مشخصات زمانی دستگاه های پالسی از نوع در نظر گرفته شده را با بستن بخشی از جریان کنترل کرد من 0 به یک سیم مشترک جاری من 1 , خازن شارژ C1،با مقدار ترسیم شده از نقطه کاهش می یابد ب فعلی i 2 . سپس با استفاده از فرمول (2) به فرمول تبدیل شد

جایی که من 1 - جریان شارژ خازن C1،ما یک عبارت ساده برای وابستگی زمان تاخیر جلو به جریان بسته به سیم مشترک بدست می آوریم:

در دستگاه تأخیر در جلوی پالس طبق طرح شکل. 9 زمان تاخیر توسط ولتاژ اعمال شده به ورودی مدوله کنترل می شود. این ولتاژ می تواند ثابت (به آرامی در حال تغییر) یا ضربان دار باشد.

کلکتور جریان یک ترانزیستور است VI, جریانی که از طریق آن توسط مقادیر ولتاژ کنترل و مقاومت تعیین می شود آر1, آر2. مقاومت آر1 نقش یک محدود کننده جریان پایه (ترانزیستور) را بازی می کند VI. مقاومت آر2 بر خطی بودن مشخصه مدولاسیون تاثیر می گذارد و محدوده دینامیکیولتاژهای کنترل

برنج. شکل 9. طرح دستگاه تاخیر در جلوی پالس با تعدیل کننده زمان تاخیر

جریان i 1 با الزامات اطمینان از عملکرد ترانزیستور محدود می شود V8 در حالت کلید عملاً این به این معنی است

من 1حداکثر= i 0 - ibn. (9)

اینجا من 1 متر تبر - حداکثر مقدارجریان تخلیه شده، f c n - جریان اشباع پایه ترانزیستور V8, برابر

برنج. 10. نمودارهای عملکردی دستگاه های تأخیر در جلوی پالس با راه های مختلفمدولاسیون زمان تاخیر: آ- کنترل ولتاژ؛ ب- کنترل جریان

از فرمول های (9) و (10)، حداکثر مقدار جریان تخلیه شده تعیین می شود:

(11)

برای ریز مدارهای سری K217 i 1max \u003d 0.86 میلی آمپر. با توجه به مقدار شناخته شده حداکثر جریان تخلیه شده، می توان کلکتور جریان را محاسبه کرد.

مدولاسیون توسط ولتاژ کنترل در دستگاه با توجه به مدار در شکل. 10، آبا مقاومت انجام شد آر1=/=Oو آر2=/=0. در این حالت، گسترش پارامترهای ترانزیستور عملاً تأثیری بر مقدار جریان تخلیه شده ندارد. هنگام انتخاب یک ترانزیستور با ضریب h 21E > 10، هنگامی که جریان پایه را می توان نادیده گرفت، محاسبه مدولاتور ساده می شود. در این حالت جریان تخلیه شده که تقریباً برابر با جریان امیتر است برابر است با

(12)

جایی که U باشد - پایه ولتاژ - امیتر ترانزیستور: برای ترانزیستورهای سیلیکونی می توانید: 0.7 ولت، برای ژرمانیوم - 0.4 ولت.

مقاومت مقاومت آر2 با فرمول (12) قابل محاسبه است.

هنگام محاسبه کلکتور جریان ترانزیستور این گزینه مدولاسیون، باید در نظر داشت که با افزایش مقاومت مقاومت آر2 ترانزیستور کلکتور جریان ممکن است در حالت اشباع باشد. این باید بر اساس شرایط بررسی شود (شکل 9 را ببینید).

(13)

مدولاسیون توسط جریان کنترل طبق طرح شکل. 10، بتوسط مقاومت زیاد مقاومت R1 انجام می شود. در این حالت جریان پایه ترانزیستور V2 برابر است

i 6 = Uسابق/R 1 , (14)

و جریان کلکتور V2, او برابر است

i 1 = ساعت 21Eمنب. (15)

از فرمول های (14) و (15)، وابستگی جریان تخلیه شده به ولتاژ کنترل به شرح زیر است:

برای محاسبه مقاومت یک مقاومت آر1 لازم است در فرمول (16) جایگزین شود: U ex. = U ulR. mac s - حداکثر مقدار ولتاژ کنترل، i 1 \u003d i 1Max - حداکثر مقدار جریان تخلیه شده از (11)، ساعت21E= = h 21max - حداکثر مقدار ساعت 2 من 3 ترانزیستور کلکتور جریان

اما این روش مدولاسیون دارای یک اشکال مهم مرتبط با تغییرپذیری جریان است من 1 به دلیل پخش پارامتر ساعت21E ترانزیستور کلکتور جریان

در صورت نیاز به تثبیت دمایی هادی های پایین، محاسبات مشابه محاسبات تثبیت دمای مراحل تقویت کننده انجام می شود.

هنگام استفاده از روش های مدولاسیون در نظر گرفته شده ویژگی های زمانی دستگاه های پالسی، می توان طراحی کرد:

مبدل ولتاژ - PWM (مدولاسیون عرض پالس) از یک مولتی ویبراتور منتظر یا از یک شکل دهنده پالس با مدت زمان معین.

مبدل ولتاژ - VIM (مدولاسیون پالس زمان) از دستگاه های تاخیر.

مبدل ولتاژ - فرکانس. از یک مولتی ویبراتور خود نوسانی، اما با استفاده از سیم های جریان در هر بازوی مولتی ویبراتور.

این مبدل ها سیگنال هایی با طیفی تولید می کنند که عرض آن توسط ولتاژ قابل تنظیم است. بنابراین می توان از آنها در طراحی آلات موسیقی الکتریکی نیز استفاده کرد.

شرح داده شده دستگاه های ضربه ایمی توان بر روی عناصر منطقی سری DTL طراحی کرد: K217، K121، K194. از ریز مدارهای TTL می توانید از سری های K133، K155، K158 و موارد دیگر استفاده کنید. از دستگاه‌های مشابهی که قبلاً منتشر شده‌اند، دستگاه‌هایی که در اینجا جدا شده‌اند از این جهت متفاوت هستند که دارای اجزای گسسته کمتری در هر عنصر منطقی هستند و بنابراین، تنظیم آنها به حداقل کاهش می‌یابد.