2. Описание устройства
Схема управления коэффициентом усиления малошумящего усилителя (МШУ) СВЧ диапазона должна состоять из нескольких функциональных блоков, выполняющих определенные функции. Для установки требуемого ослабления необходимо устройство ввода, в простейшем случае представляющее собой клавиатуру. Для обеспечения вывода установленного коэффициента ослабления на цифровое табло необходима схема управления цифровым табло, обеспечивающая преобразование кода нажатой кнопки в код, управляющий индикаторами. Для обеспечения требуемого ослабления необходим аттенюатор, удовлетворяющий техническому заданию. Структурная схема разрабатываемого устройства приведена на рис. 3. Блок-схема, поясняющая работу устройства, изображена на рис. 4.
Рис. 3. Структурная схема разрабатываемого
устройства
Рис. 4. Блок-схема
3. Клавиатура
Для управления коэффициентом усиления МШУ была разработана клавиатура, реализованная на микросхемах ТТЛ и ТТЛШ , принципиальная схема которой изображена на рис. 5. Данная клавиатура имеет защиту от дребезга контактов кнопок, также исключены конфликтные ситуации при одновременном нажатии нескольких кнопок или при длительном удержании кнопки.
Пока не нажата ни одна кнопка, импульсы с тактового генератора на элементах DD3.1 и DD3.2 поступают на вход двоичного счетчика DD4. Мультиплексор DD1, на адресные входы которого подан цифровой код со счетчика DD4, последовательно перебирает входы, к которым подключены контакты клавиатуры. Если какая-то кнопка окажется нажатой, на соответствующем входе мультиплексора будет напряжение низкого уровня. В момент, когда на адресных входах мультиплексора окажется код, соответствующий нажатой кнопке, на его выходе появится напряжение высокого уровня, которое запустит одновибратор DD2. На инверсном выходе одновибратора появится напряжение низкого уровня, которое запретит дальнейшую работу генератора. На выходе счетчика DD4 будет присутствовать код, соответствующий нажатой кнопке. В течение времени, определяемого номиналами элементов R1 и C1, нажатие любых кнопок не вызовет изменение цифрового кода на выходе счетчика DD4. По истечении этого времени на инверсном выходе одновибратора DD2 появится напряжение высокого уровня, разрешающее работу генератора. Если за это время кнопка не будет отпущена, цикл повторится. При одновременном нажатии нескольких кнопок будет сформирован код одной из них. Временные диаграммы, поясняющие работу устройства, приведены на рис. 6.
Исходя из того, что время удержания клавиши человеком не менее 1 мс, была выбрана длительность выходного импульса генератора DD3 tи = 25 мкс (необходимо, чтобы за 1 мс DD3 генерировал не менее 16 импульсов), откуда C2 = 360 пФ, R2 = 100 кОм (tи = 0,7R2C2). Длительность генерируемого одновибратором DD2 импульса была выбрана равной tи.одновибр.= 4tи = 100 мкс, откуда C1 = 12 нФ, R2 = 10 кОм (tи = 0,7(R1 + Rвн)C1, Rвн = 2 кОм).
4. Схема управления цифровым табло
Цифровое
табло, на котором выводится коэффициент
ослабления в децибелах, состоит из трех
семисегментных индикаторов АЛС324А. На
рис.7 приведено стандартное обозначение
сегментов семисегментного индикатора.
Синтез схемы управления цифровым табло
осуществлялся с использованием совместной
минимизации функций с помощью карт
Карно (таблица 1; рис. 8). Полученная схема
управления цифровым табло приведена
на рис. 9.
Рис. 7. Обозначение
сегментов
индикатора
Таблица 1
|
Значение |
Q10 |
Q9 |
Q8 |
Q7 |
a2 |
b2 |
c2 |
d2 |
e2 |
f2 |
g2 |
a1 |
b1 |
c1 |
d1 |
e1 |
f1 |
g1 |
|
-0 дБ |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
-1 дБ |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
-2 дБ |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
-3 дБ |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
-4 дБ |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
-5 дБ |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
-6 дБ |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
-7 дБ |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
-8 дБ |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
-9 дБ |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
-10 дБ |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
-11 дБ |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
-12 дБ |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
-13 дБ |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
-14 дБ |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
-15 дБ |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
Рис. 8. Совместная минимизация карт
Карно
После совместной минимизации карт Карно получаем:
Где:
Рис. 9. Схема управления цифровым табло