Введение
Цель работы: разработать селектор импульсов малых амплитуд.
Составить структурную схему, построить временные диаграммы в контрольных точках Uвх, U1, U2, … , Uвых, иллюстрирующие работу функциональных узлов, и на их основе определить требования, предъявляемые к каждому из них.
Выбрать элементную базу.
Составить функциональную схему. Кратко описать работу узлов ФС и расчет навесных элементов (резисторов, конденсаторов, диодов), а также описать и рассчитать дополнительные устройства (усилители, делители напряжения, фиксаторы и др.). Работа узлов ФС поясняется временными диаграммами с учетом задержек прохождения сигналов через элементы схемы.
Разработать принципиальную схему. На основе ПС составляются временные диаграммы устройства для всех соединений между узлами с учетом временных задержек соответствующих узлов.
1 Составление структурной схемы
Структурная схема селектора малых импульсов приведена на рис. П. 1.1, временные диаграммы – на рис. П. 1.2.
U2
Uвх
U4
Uвых
t
t
t
t
U1
ОГР
Н
&
Uвх
U4
Uвых
U2
Ф
ЖМВ
U3
Т3
U3
t
Рис. П. 1.1. Структурная схема селектора
Р
Для запуска ЖМВ необходим короткий отрицательный импульс с амплитудой, изменяющейся в пределах от 0,1 до 3,5 В, а
с выхода ограничителя (ОГР) поступает импульс меньшей амплитуды (около 1 В), поэтому его необходимо усилить транзисторным усилителем (ключом), работающим в ключевом режиме. Но ключ, собранный по схеме с общим эмиттером, инвертирует сигнал, значит, для запуска ЖМВ после ключа потребуется еще один инвертор на логическом элементе (ЛЭ). Ключ и инвертор дополнительно задержат сигнал после ограничителя. Эта задержка на временной диаграмме u1
не показана. Считаем, что диодный ограничитель сигнал не задерживает.
Ждущий мультивибратор (ЖМВ) нужно рассчитать на длительность не менее 24 мкс, чтобы перекрыть входной сигнал U3, поступающий на схему«Запрет» от устройства задержки. ЖМВ вырабатывает отрицательный импульс. Задержка ЖМВ вместе с ключом и инверторами (перед ЖМВ) обозначена на временной диаграмме U2 через tз1.
Устройство задержки должно задержать входной сигнал на время tз2 прохождения сигнала по верхней цепи через ОГР и ЖМИВ так, чтобы сигнал U3 пришел на вход схемы «Запрет» одновременно с сигналом U2 или немного позднее (импульс U2 шире чем U3). В качестве устройства задержки используем ЛЭ, количество которых должно быть равным количеству ЛЭ верхней цепи (ОГР и ЖМВ) или на один больше, но обязательно четным, чтобы сигнал на входе и выходе устройства задержки имел одинаковую полярность.
Чтобы устройство задержки работало не только от больших, но и от малых импульсов, амплитуда которых недостаточна для работы ЛЭ, перед устройством задержки необходимо установить транзисторный ключ, который «пронормирует» сигнал на входе устройства задержки до пределов 0.1 и 3,5 В (логический нуль и логическая единица). Кроме того, ключ инвертирует отрицательный входной сигнал в положительный.
Схема «Запрет» пропускает на выход положительные импульсы из нижней цепи U3 только тогда, когда нет положительных импульсов в верхней цепи U2. Следовательно, на выходе схемы «Запрет» U4 будут присутствовать только импульсы малой амплитуды из входной последовательности импульсов, имеющие задержку tз2.
Формирователь Ф должен сформировать из импульсов U4 выходные импульсы (tи = 24 мкс, U1вых.макс = 3,5 В, U0вых.мин = 0,1 В) отрицательной полярности на нагрузке 1000 Ом. На вход заданной схемы формирователя должен поступать отрицательный импульс. Для его получения в схему формирователя на входе включим ЛЭ Э1.
Составление функциональной схемы (ФС)
Функциональная схема селектора малых импульсов приведена на рис. П. 1.3.
Uвых
U1
t
t
t
t
U¢1
t
t
Uвх
U¢4
U¢¢1
U2
U4
U4
t
Г1
&
&
t
Uвых
U¢¢1
U1
U¢3
Uвх
U¢1
>
U2
Н
U3
&
U¢4
t
Т3
t
>
U¢3
U3
Рис. П. 1.3. Функциональная схема селектора малых импульсов