- •В. І. Губар
- •Імпульсна та цифрова електроніка
- •З задачами і вправами
- •Навчальний посібник
- •Передмова
- •1. Сигнали імпульсної техніки. Електронні інтегратори та диференціатори.
- •1.2 Електронні інтегратори.
- •1.3 Диференціатори.
- •1.4 Аналіз імпульсних кіл
- •1.5 Контрольні питання
- •1.6 Задачі.
- •2. Транзисторні ключі
- •2.1 Біполярний транзисторний ключ.
- •Перехідні процеси в транзисторному ключі.
- •2.2 Покращення характеристик транзисторних ключів (тк).
- •Підвищення швидкодії тк.
- •2.3 Ключі на польових транзисторах (пт).
- •2.4 Контрольні питання.
- •3 Генератори імпульсів і перетворювачі напруга-Частота
- •3.1 Транзисторний мультивібратор
- •3.2 Мультивібратори на операційному підсилювачі
- •3.3 Несиметричний мультивібратор
- •3.4 Мультивібратор в режимі очікування на операційному підсилювачі (одновібратор)
- •3.5 Перетворювачі напруга-частота (пнч)
- •3.5.1. Вступ
- •3.5.2. Генератори, керовані напругою (гкн)
- •3.5.3 Пнч з розрядом конденсатора.
- •3 .5.5. Пнч з імпульсним зворотнім зв’язком.
- •3.6 Контрольні питання
- •3.7 Задачі і вправи.
- •Частота зрізу за аналогією зі звичайними фільтрами визначається як
- •4.3. Інтегратори на комутаційних конденсаторах (кк).
- •4.4. Перетворювачі напруги на комутаційних конденсаторах (зарядовий насос).
- •Число періодів перемикання ключа на один період коливання дорівнює:
- •4.6. Псевдодиференційний вхід схем на комутаційних конденсаторах.
- •4.7 Контрольні питання
- •5. Логічні елементи і мінімізація бульових функцій
- •5.1 Бульові функції.
- •5.2 Контрольні питання.
- •5.3 Завдання до самостійної роботи.
- •6. Тригерні схеми і лічильники імпульсів
- •6.1. Тригерні схеми
- •6.1.1 Вступ.
- •6.1.3 Синхронізуємі rs-тригери.
- •6.1.4. Лічильні тригера (т- тригера).
- •6.1.5 Тригер затримки (d-тригер).
- •6.1.6 Універсальний тригер (jk-тригер).
- •6.2 Лічильники імпульсів (лі)
- •6.2.1 Вступ.
- •6.2.2 Суматорний асинхронний лічильник імпульсів.
- •6.2.3 Віднімаючий лічильник імпульсів.
- •6.2.4 Суматорний лічильник зі скрізним переносом.
- •6.2.5 Лічильник імпульсів на jk-тригерах.
- •6.2.6 Реверсивний лічильник імпульсів (рлі).
- •6.2.7 Лічильники імпульсів з к≠2n.
- •6.2.7.1 Лічильники імпульсів зі зворотним зв'язком та їхній синтез.
- •6.2.7.2 Паралельне включення лічильників.
- •6.2.7.3 Лічильники з виявленням деяких кодових комбінацій.
- •6.3 Контрольні питання.
- •6.4 Задачі
- •7. Цифрові комбінаційні схеми
- •7.1 Регістри
- •7.2 Шифратори і дешифратори
- •7.3 Мультиплексори і демультиплексори
- •7.5 Задачі
- •8.Пристрої пам’яті. ПрограмОвАні логічні
- •8.1 Вступ
- •8.2 Напівпровідникові пристрої оперативної пам’яті (поп)
- •8.3 Пристрої постійної пам’яті (ппп)
- •Програмовані ппп
- •Репрограмовані ппп
- •8.4 Пристрій вибірки-зберігання (пвз) аналогового сигналу
- •8.5 Деякі приклади застосування ппп
- •8.6 Програмовані логічні інтегральні схеми (пліс)
- •8.6.3 Пппп в якості пліс
- •8.6.4 Програмована матрична логіка (пмл)
- •8.7 Контрольні питання.
- •8.8 Задачі та вправи
- •9. Література.
- •1. Сигнали імпульсної техніки. Електронні інтегратори та диференціатори 4
В. І. Губар
Імпульсна та цифрова електроніка
З задачами і вправами
Навчальний посібник
Київ
2007
ББК 32.971
С 87
УДК 681.3
Губар В.І.
С 87 Імпульсна та цифрова електроніка з задачами і вправами. – К.: 2007. 100с.
У посібнику в стислій формі наведені теоретичні відомості з основних розділів імпульсної та цифрової техніки, зокрема розглянуто сигнали імпульсної техніки, перетворювачі імпульсів, транзисторні ключі, генератори, схеми на комутаційних конденсаторах, логічні елементи, лічильники імпульсів, пристрої пам’яті, програмовані логічні елементи, тощо.
Наведені варіанти задач для самостійної роботи.
Передмова
Цей навчальний посібник входить до комплекту навчальної літератури з курсу «Електронні пристрої інформаційно-вимірювальної техніки» для спеціальності «Метрологія та вимірювальна техніка», «Інформаційно-вимірювальні системи».
Посібник складається з восьми розділів. У кожному розділі наведені основні теоретичні знання, контрольні питання, задачі і вправи.
Задачі синтезу імпульсних і цифрових пристроїв не завжди є однозначними, тому рекомендується в деяких задачах самостійно вибрати ті чи інші параметри.
1. Сигнали імпульсної техніки. Електронні інтегратори та диференціатори.
1.1 Параметри імпульсних сигналів.
Імпульсом називається короткочасова зміна напруги або струму в колі постійного або змінного струму. В першому випадку імпульс називають відеоімпульсом (рисунок 1.1, а, б, в, г, д), а в другому – радіоімпульсом (рисунок 1.1, е). Бокова сторона імпульсу називається фронтом. Розрізняють передній і задній фронти, або просто фронт та спад (зріз), відповідно. Відстань у часі між передніми фронтами двох сусідніх імпульсів називається періодом повторення імпульсів Т, а величина, зворотна періоду, - частотою слідування імпульсів . (1.1)
За формою розрізняють: прямокутні (а), трапецеїдальні (б), диференціальні (в), трикутні (г), лінійно-змінні (д) і т. п. імпульси.
В ідеальному випадку прямокутний імпульс створюється прямими фронтами й плоскою вершиною (на рисунок 1.2 показано пунктиром). У реальному випадку імпульс зазнає спотворень.
Максимальне відхилення висоти імпульсу називається амплітудою Um. За активну тривалість імпульсу tia беруть відстань у часі між його фронтами, виміряну на рівні 0,5Um. Якщо не вказується, на якому рівні виміряна активна тривалість імпульсу, то мають на увазі, що виміри виконано на нульовому рівні. За тривалість фронту імпульсу tф взято час наростання фронту від рівня 0,1Um до рівня 0,9Um, а швидкість наростання фронту називається крутістю фронту. За тривалість спадання або зрізання tс беруть час спадання імпульсу від рівня 0,9Um до рівня 0,1Um, а швидкість спадання називається крутістю спаду або зрізу:
; . (1.2)
Скошення плоскої вершини імпульсу Um вимірюється у процентах:
. (1.3)
Відстань у часі між спадом імпульсу і фронтом наступного імпульсу називається паузою. Частка T/ti називається щілинністю імпульсів:
, (1.4)
а величина, зворотна щілинності, – коефіцієнтом заповнення:
. (1.5)
Часто фронт імпульсу виражається аналітично експоненціальною функцією часу:
, (1.6)
де - стала часу експоненти.
Як уже відмічалось, тривалість фронту визначається моментами часу t0,1 і t0,9. Тоді
,
. (1.7)
Розв’язавши цю систему рівнянь матимемо:
,
. (1.8)
Експоненціальний імпульс (рисунок 1.4) виражається функцією
(1.9)
Активну тривалість такого імпульсу визначають на рівні 0,5Um:
(1.10)
Звідки
(1.11)
а )
б)
в)
г)
д)
е)
Рисунок 1.1. Форми типових імпульсів.
Рисунок 1.2. Характеристики реального імпульсу.
Рисунок 1.3. Фронт імпульсу. Рисунок 1.4. Експоненціальний імпульс.
Рисунок 1.5. Спектр одиночного імпульсу.
Послідовність імпульсів являє собою несинусоїдальну періодичну функцію. Одиночний імпульс також можна розглядати як послідовність імпульсів з нескінченно великим періодом.
Таким чином, імпульсну напругу можна розкласти в ряд Фурьє:
, (1.12)
де - стала складова; (1.13)
, (1.14)
, (1.15)
Якщо імпульс симетричний відносно осі абсцис, то в розкладі відсутні парні гармоніки й стала складова.
Якщо імпульс симетричний відносно осі координат, то в розкладі відсутні синусоїдальні гармоніки.
У випадку ж симетрії відносно початку координат, то в розкладі відсутні стала складова та косинусоїдальні гармоніки.
Сукупність гармонік, що складають дане несинусоїдальне коливання, являє собою спектр цього коливання, а графічне зображення спектра коливань називається спектральною діаграмою (рисунок 1.5). На спектральній діаграмі кожна гармоніка зображена прямою вертикальною лінією, довжина якої пропорційна амплітуді гармоніки.