5 курс / Психиатрия и наркология для детей и взрослых (доп.) / Сон,_его_расстройства_и_электролечение_Кипенский_А

и может записываться в нулевой канал ПТ один раз за весь интервал преобразований.

В том случае, если длительность выходных импульсов находится в функциональной зависимости с периодом их следования (как при ЧИМ2 и ЧИМ4) число N0 при любом варианте преобразований должно определяться по выражению

и записывается в нулевой канал ПТ каждый раз при обновлении начального содержимого первого или второго каналов.

С поступлением на вход ЦИП сигнала «ПУСК» RS-триггеры DD2 и DD8 устанавливаются в единичное состояние. Сигнал с выхода DD2 поступает на входы GATE1 и GATE2 ПТ DD3, а сигнал с выхода DD8 – на вход GATE0. При этом во всех трех каналах ПТ начинается отсчет ранее записанных чисел N0 , N1 и N2 . Временные диаграммы процесса ЦИ-преобразований приведены на рис. 4.17 – для первого варианта и на рис. 4.18 – для второго варианта.

Отсчет записанных в ПТ чисел N0 и N1 производится путем их уменьшения на единицу с приходом каждого из импульсов uТИ1, поступающих от генератора тактовых импульсов и следующих с частотой fТИ1 (рис. 4.17,а,б,е и рис. 4.18,а,б,е). Отсчет числа N2 производится путем его уменьшения на единицу с приходом каждого из тактовых импульсов uТИ2, которые формируются на выходе OUT1 ПТ DD3 и следуют с частотой fТИ 2 fТИ1N1 (рис. 4.17,в,г и рис. 4.18,в,г).

По окончании отсчета числа N0 , т.е. при равенстве нулю начального содержимого нулевого канала ПТ, на выходе OUT0 формируется фронт, который устанавливает RS-триггер DD8 в нуль (рис. 4.17,е,ж,з и рис. 4.18,е,ж,з). Вновь в единичное состояние RS-триггер DD8 устанавливается по окончании отсчета числа N2 , когда на выходе OUT2 формируется фронт (рис. 4.17,г,д,з и рис. 4.18,г,д,з).

Кроме того, по окончании отсчета числа N2 формирователем DD9 формируется сигнал «ЗАПРОС», приводящий к прерыванию процессора. С поступлением этого сигнала процессор производит

100

Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

101

Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Рисунок 4.18 – Второй вариант выполнения ЦИ-преобразований по частотно-импульсному закону.

Для прекращения процесса преобразований на вход ЦИП достаточно подать сигнал «ОСТАНОВ». Кроме того, в преобразователе предусмотрен вход «УСТ. В 0», на который подается короткий импульс при подключении к преобразователю напряжения питания.

Зависимость частоты выходного сигнала ЦИП с ЧИП от преобразуемого числа называется передаточной характеристикой.

Для анализа передаточных характеристик ЦИП может быть использована координатная плоскость [23]. При этом для удобства и упрощения математических выкладок по осям всех квадрантов установим такие же знаки, что и в первом квадранте.

На рисунке 4.19 представлены результаты анализа передаточной характеристики ЦИП с ЧИП по первому варианту.

102

Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Рисунок 4.19 – Анализ передаточных характеристик ЦИП с ЧИП по первому варианту преобразований

Здесь прямой 4 в четвертом квадранте в относительных единицах

показана зависимость числа N2( I ) , записываемого во второй канал ПТ, от преобразуемого числа N. Эта зависимость имеет вид

Период следования выходных импульсов в функции от числа N2( I ) (см. рис. 4.17,в,г,з) определяется как

Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

которому соответствует прямая 3 в третьем квадранте. Зависимость частоты формируемых импульсов от периода их

следования, в свою очередь, определится по выражению

Зависимость (4.55) приведена на рис. 4.19 в виде кривой 2. Совместив в первом квадранте соответствующие абсциссы

прямой 4 и ординаты кривой 2, получаем передаточную характеристику ЦИП с ЧИП по первому варианту (кривая 1), которая будет описываться выражением

На рис. 4.20 приведены результаты анализа передаточной характеристики ЦИП с ЧИП по второму варианту.

104

Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

которому соответствует кривая 3 в третьем квадранте.

Частота выходных импульсов, в свою очередь, зависит от числа N2( II ) (рис. 4.18,в,г,з), записываемого во второй канал ПТ,

выражение (4.61) может быть переписано в виде

Зависимость (4.63) показана прямой 2 во втором квадранте. Передаточная характеристика получается путем графического

совмещения соответствующих абсцисс прямой 4 и ординат прямой 2 (кривая 1 в первом квадранте). Эта передаточная характеристика описывается выражением

Из проведенного анализа видно, что выполнение ЦИ-преобра- зований любым из рассмотренных вариантов обеспечивает идентичные передаточные (статические) характеристики ЦИП с ЧИП. Однако анализ временных диаграмм позволяет сделать вывод, что второй вариант преобразований, в отличие от первого, дает возможность осуществлять корректировку периода следования выходных импульсов непосредственно во время его формирования, что свидетельствует о лучших динамических свойствах цифро-импульс- ного преобразователя.

Еще одним результатом проведенного анализа передаточных характеристик ЦИП с ЧИП является то, что при любом варианте преобразований модулирующая функция N(t) линейно связана с периодом следования выходных импульсов, что соответствует частот- но-импульсной модуляции третьего и четвертого рода.

106

Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Если возникает необходимость с помощью ЦИП реализовать ЧИМ1 или ЧИМ2, то преобразователь должен быть снабжен дополнительным вычислителем.

Структурную схему ЦИП с ЧИП при этом можно представить в виде, показанном на рис. 4.21. Здесь с помощью вычислителя может быть осуществлена предварительная обработка исходного, преобразуемого числа N по любому заранее определенному закону. Полученное в результате обработки число M f (N ) загружается в делитель частоты и является коэффициентом деления частоты fТИ тактовых импульсов, поступающих на другой вход делителя. Для формирования заданной длительности И выходных импульсов служит формирователь.

ЦИФРО-ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ЧИП

fТИ

Рисунок 4.21 – Структурная схема ЦИП с ЧИП, снабженного вычислителем

Частота следования выходных импульсов ЦИП с ЧИП будет в этом случае определяться выражением

Для определения функциональной связи между числами М и N, которая бы позволила с помощью ЦИП реализовать ЧИМ1 или ЧИМ2 (линейная связь выходной частоты с модулирующей функцией) также может быть использована координатная плоскость [23].

Синтез линейной передаточной характеристики ЦИП с ЧИП начнем с того, что в четвертом квадранте координатной плоскости

107

Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

построим желаемую зависимость f N (прямая 4 на рис. 4.22). Далее в третьем квадранте строим зависимость (см. выражение (4.55)) между частотой и периодом выходного сигнала (кривая 3 на рис. 4.22). Во втором квадранте координатной плоскости прямой 2 показываем зависимость (см. (4.52)) между периодом выходного сигнала и числом M , которое записывается в делитель частоты.

Рисунок 4.22 – Синтез передаточной характеристики ЦИП с ЧИП на координатной плоскости

Для определения в графическом виде функциональной связи между числами М и N, в первом квадранте координатной плоскости (рис. 4.22) совмещая соответствующие абсциссы прямой 4 и ординаты прямой 2, получаем кривую 1.

Аналитическое выражение для определения функциональной связи между М и N может быть найдено с помощью дополнительных преобразований. Из рисунка видно, что кривая 1 может быть получена путем поворота кривой 3 (функциональная зависимость для которой аналитически определена см. (4.55)) на угол относитель-

но начала координат.

Такому перемещению будут соответствовать переходные уравнения

108

Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Используя выражение (4.55) и переходные уравнения (4.66) и (4.67), получаем аналитическое выражение для искомой функциональной связи в относительных единицах

Убедиться в том, что преобразование исходного числа N в соответствии с выражением (4.69) обеспечит линеаризацию передаточной характеристики ЦИП с ЧИП, можно подставив (4.69) в (4.65)

Из (4.70) видно, что передаточная характеристика ЦИП с ЧИП будет действительно линейной.

Таким образом, для реализации ЧИМ1 или ЧИМ2 с помощью ЦИП с ЧИП необходима предварительная математическая обработка исходного преобразуемого числа N, заключающемся в делении на него некоторой постоянной величины, значение которой зависит от разрядности ЦИП и ширины диапазона изменения частоты выходного сигнала.

Использование в электротерапевтических аппаратах цифроимпульсных преобразователей с различными законами преобразований позволяет осуществлять точное дозирование процедур по таким параметрам как амплитуда, частота и длительность импульсов, уровень дополнительной постоянной составляющей и продолжительность процедур [24].

Вопросы для самопроверки

109

Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/