№1 Структурная схема компьютерной информационной системы (КС).

№2 Параметры прямоугольного импульса.

В цифровых системах сигнала циркулирует в виде прямоугольных импульсов, но эта форма не является единственной они также могут быть  - ные и другие.

Совокупность прямоугольных импульсов позволяет представить информацию в цифровой форме.

Прямоугольный импульс определяется длительностью импульса и амплитудным значением только в идеальном случае.

Т- период

Um- амплитуда

tВ- длительность вершины

tсп- длительность спада

tф- длительность фронта

t

U₀

Длительность импульсов надо описывать рядом параметров:

1) Времени

2) Напряжения или Тока

Импульсные сигналы, возникают в любой момент времени.

Цифровые сигналы, зависящие от времени, т.е. имеют временную привязку – такт.

Импульсно – потенциальные сигналы представляют синтез первого и второго вида сигнала.

Любой цифровой блок или узел включает в свой состав микро элементы, к которым относятся резисторы, конденсаторы, импульсные усилители, работающие в минимальном режиме, импульсные трансформаторы, также в минимальном режиме. Совокупность электронных ключей и линейных элементов обеспечивает выполнение логических и арифметических операций. Электронный ключ может находиться в двух состояниях: состояние включено и выключено

S – электронный ключ

УС1 – управляющий сигнал

Управляющий сигнал может менять положение ключа в положение “1” и “2”.

Если ключ находится в состоянии “1” – ключ выключен, на выходе ключа имеется напряжение Un. Если ключ переводится в состояние “2” под действием управляемого сигнала, то напряжение на выходе будет 0.

В результате наличия реактивности возможны искажения выходного сигнала.

Процессор ЭВМ представляет собой набор ключевых схем, количество которых определяется разновидностью степени интеграции, т.е. количество ключей может доходить до миллионов и миллиардов элементов. Т.о. электронные ключи являются основным функциональным элементом цифровых (информационных) систем.

№3Импульсные и потенциальные сигналы.

№4Дифференцирующие и интегрирующие цепи. Их передаточные функции.

Назначение ФЦ

• Формирующие цепи осуществляют формирование импульсов, их сдвиг по оси времени, изменение амплитуды и полярности.

Основные ФЦ

• Для формирования прямоугольных импульсов используют укорачивающие (дифференцирующие) и расширяющие (интегрирующие) цепи, линии задержки, импульсные трансформаторы, амплитудные ограничители.

№5Линии задержки.

Вывод

• При реализации ЛЗ на отрезке ОДЛ (коаксиального кабеля) получаются большие габариты устройства, которые можно уменьшить, если построить ЛЗ на искусственной длинной линии.

№6Импульсный трансформатор.

• Импульсный трансформатор

Импульсный трансформатор предназначен для:

1)увеличение амплитуды импульса

2)изменение полярности

3)в цепях межкаскадных связей импульсных усилителей

4)для “развязки” цепей по постоянному току в импульсных

устройствах (для устранения гальванической связи по постоянному току между отдельными узлами в импульсных системах).

TV

Uвх (t) Uвых (t) n=W2 \ W1

W₁

W₂

n - коэффициент трансформации

Эквивалентная схема:

Ls – индуктивность рассеяния

L1 – индуктивность первичной обмотки

Ls обусловлена рассеванием части магнитного потока Ф в окружности про-ве.

С0 – межвитковая ёмкость

На эквивалентной схеме отсутствует резистор, учитывающий потери на вихревые токи в сердечнике трансформатора.

При действии на входе прямоугольного импульса выходной импульс будет по форме искажён следующим образом:

Искажение вершины в трансформаторах мало из-за достижения б индукции первичной обмотки. А наличие Ls и c0 имеют значение при искажении фронта и спада.

1) Чтобы уменьшить Ls, трансформатор помещают в специальный кожух, устраняющий индуктивное рассеяние.

2) Пластины трансформатора выпаиваются из особого мягкого магнитного материала.

3) Сердечники являются оферитовыми.

4) Габариты небольшие.

Выводы

1. Искажение фронта и спада импульса на выходе ИТ объясняется наличием паразитных параметров (L_рас и С), которые образуют колебательный контур. Явление резонанса приводит к замедлению процесса скачкообразного изменения сигнала.

2. Искажение вершины импульса связано с индуктивностью L₁, которая проявляет себя при медленных изменениях входного сигнала. Искажения вершины тем больше, чем меньше индуктивность L₁.

3. Для уменьшения искажений фронта и спада необходимо уменьшать L_рас и С.

Конструктивные решения

1. Для уменьшения L_рас ИТ размещается в металлическом кожухе*.

2. Для уменьшения емкости С применяют провода малого диаметра и покрытие проводов токоизолирующими лаками и эмалями.

3. Для увеличения L₁ необходимо увеличивать число витков первичной обмотки.

4. В отличие от силовых трансформаторов ИТ обладают малыми габаритами и в них применяются сердечники из магнитомягких материалов**.

№7Амплитудные ограничители.

• Амплитудным ограничителем (АО) называют четырехполюсник, обладающий кусочно-ломаной амплитудной характеристикой (АХ).

№8Последовательный диодный ограничитель.

Работа АО в статическом режиме*

1.Последовательный односторонний ограничитель

Rr≈0

Н а вход подается гармонический сигнал. VD – диод. E – источник, который определяет уровень ограничения. Rr≈0 внутреннее сопротивление источника сигналов. В исходном состоянии диод открыт. Если к катоду диода приложен положительный входной сигнал (достаточно большой), то диод закроется и к выходу будет приложена величина, равная E.

1) VD – закрыт.

режим ограничения.

R_обр – обратное сопротивление диода. R_обр>>R. Осуществляется ограничение на уровне E.

2) VD – открыт.

режим пропускания.

Уровень ограничения зависит от полярности и величины ЭДС источника E, а также способа включения диода VD.

Был рассмотрен ограничитель, ограничивающий сигнал сверху.

Переходные процессы.

Для рассмотрения особенностей изобразим эквивалентную схему ограничителя:

c_д – емкость диода.

R_д – сопротивление p-n перехода.

c₀ = c_м + c_н, c_м – емкость монтажа, c_н – емкость нагрузки.

E = 0, Rr = 0.

0 ..t₁ диод заперт входным сигналом и т.к.

E=0 выходной сигнал фиксируется на уровне 0.

Конденсатор C_д и C₀ разряжены.

В момент t₁ действует отрицательный перепад входного сигнала, диод открывается, и контуры начинают заряжаться с постоянной времени.

При формировании фронта выходного сигнала происходит заряд конденсаторов C_д и C₀.

Диод открыт до момента t₂ (t₂ – действует положительным перепадом входного сигнала, диод закрывается, и конденсаторы разряжаются с постоянной времени)

Формируя тем самым длительность спада

Для уменьшения длительности фронта необходимо использовать диоды, обладающие малой величиной С_д – это импульсные диоды, которые в открытом состоянии должны обладать малым сопротивлением, а в закрытом – большим сопротивлением.

Выводы

1. Последовательный АО может обеспечить одностороннее ограничение при определенном соотношении амплитуды входного сигнала U_m и напряжения источника Е.

2. Характер ограничения* определяется способом включения диода и источника ЭДС.

3. Уровень ограничения определяется величиной напряжения источника ЭДС.

4. Если сопротивление R достаточно велико, то входной сигнал практически не искажается.

№9Параллельный диодный ограничитель.

2.Паралельные диодные ограничения

R _r 0

E 0

В исходном состоянии диод заперт.

Рассмотрим, как действует ограничитель при подаче входного сигнала.

При большом U_вх сигнала (положительном) диод открывается и в этом случае на выходе формируется сигнал, равный величине E. Во всех остальных случаях диод будет заперт и выходное U будет в точности равно входному.

Имеет место ограничения сверху. Уровень и характер ограничения определяется величиной E и способом включения диода.

Для рассмотрения переходных процессов изобразим эквивалентную схему:

Переходный процессы в параллельном диодном ограничители обусловлены явлением заряда и разряда эквивалентной ёмкости.

0..t₁ C_д и C₀ разряжены.

R₀ << R_обр

t₂ контуры C_д и С₀ начинают разряжаться

Разряд конденсаторов протекает по экспон. З-ну, доходя до 0.

Длительность переходного процесса определяет длительность фронта и длительность спада, величина которой зависит от ёмкостных составляющих схемы ограничителя.

Параллельный ограничитель на практике используется реже последовательных, поскольку на резисторе R₀ создаётся падение U, уменьшающее амплитуду выходного сигнала. R₀ установлено для того, чтобы избежать короткого замыкания в цепи источника сигналов при открытом диоде VД.