книги из ГПНТБ / Ицхоки Я.С. Импульсные и цифровые устройства [учебник]

ИМПУЛЬСНЫЕ

яН.. Ис. ОВЧИННИКОВицхоки И ЦИФРОВЫЕ

УСТРОЙСТВА

Под редакцией проф, Я. С Ицхоки

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книга может служить учебником по курсу «Им­ пульсные и цифровые устройства» для ряда радиотехни­ ческих вузов. В соответствии с программой курса в книге излагаются линейные и нелинейные устройства преобразо­ вания и формирования импульсных сигналов, электронные ключи, релаксаторы, импульсные делители частоты, триг­ геры, устройства формирования пилообразного напряжения и тока, устройства для выполнения логических операций и некоторые многокаскадные устройства функционального назначения. Рассматриваются импульсные устройства, по­ строенные на электронных лампах и, в особенности, на полу­ проводниковых приборах: транзисторах (в основном), диодахдуннельных диодах и лавинных транзисторах. Наряду с изложением принципа работы устройств и анализом про­ текающих в них процессов выводятся основные закономер­ ности процессов и расчетные соотношения. При этом осо­ бое внимание уделяется выявлению условий устойчивой и надежной работы устройств и выбору надлежащих режи­ мов их работы с учетом действия неизбежных при эксплуата­ ции устройств.дестабилизирующих факторов и помеховых импульсов. ^

Каждая глава книги имеет свою порядковую нумерацию формул, рисунков и таблиц. При ссылке на формулу, ри­ сунок и таблицу другой главы первая цифра указывает но­ мер главы. В целях использования учебника при програм­ мированном обучении каждый параграф подразделяется на пункты, пронумерованные по порядку.

Главы 1—15 написаны Ицхоки Я - С., главы 16—24 напи­ саны Овчинниковым Н. И.; общее редактирование книги выполнено Ицхоки Я. С.

Рукопись книги была внимательно просмотрена и об­ суждена коллективами специалистов некоторых вузов; при этом был дан ряд полезных советов и рекомендаций. Авторы выражают признательность всем, принявшим участие в про­ смотре рукописи и ее обсуждении и, в особенности, офици­ альным рецензентам—С. Я. Шацу и Г. Д. Федотову, а так­ же А. А. Куликовскому, Б. X. Кривицкому, В. В. Григори- ну-Рябову, В. К. Любченко, В. Г. Позднякову, В. П. Дья­ конову, Я- Е. Беленькому и Б. С. Мушу.

3

по некоторому условному коду, определяемому, в частности, той или иной расстановкой импульсов в серии; варьируемые интервалы Тг и Т.г выражают то или иное сообщение, заклю­ ченное в кодированном сигнале. Такого вида сигналы при­ меняются в радиотелеуправлении для передачи команд уп­ равления, в устройствах опознавания принадлежности са­ молетов и кораблей и для других целей.

ОгиВающая

налы (рис. 2, а) в виде последовательности импульсов, по­ вторяющихся через интервалы ТП (в данном случае одина­ ковые), называемые периодом повторения импульсов; при этом высота (амплитуда) импульсов меняется по закону передаваемого сообщения (амплитудно-импульсная модуля­ ция). Иногда передаваемое сообщение запечатлено (рис. 2, б)

3. В радиотрактах импульсных устройств функциони­ руют радиоимпульсы. После детектирования радиоимпульсы преобразуются в видеоимпульсы, заключающие в себе пере­ даваемое сообщение, которое выявляется после надлежащей (иногда довольно сложной) обработки видеоимпульсов в оконечных каскадах радиоустройств. В данном курсе рас-

5

устройств, но часто носят паразитный характер и оказывают вредное влияние на работу устройств. Оно обусловлено дей­ ствием паразитных емкостей (иногда индуктивностей), при­ сущих рабочим цепям. Поэтому стремятся уменьшить вели­ чины паразитных параметров и часто длительность импуль­ сов настолько велика, что переходный процесс, вызванный воздействием импульса на цепь, затухает значительно рань­ ше окончания действия импульса. Но все же практическая длительность этого переходного процесса соизмерима с дли­ тельностью импульса. При прекращении действия им­ пульса возникает новый переходный процесс, который обыч­

•дельности.

7.В приведенных выше примерах (рис. 1 и 2) в ин­ тервале времени между им­

на тока постоянна (рис. 3, а) или сравнительно медленно

свойственны две связанные между собой особенности: вопервых, они содержат характерные точки (точнее, участки малой временной протяженности < Ти), в которых про­ изводная по времени претерпевает резкие изменения (раз« рывы); во-вторых, такие колебания характеризуются весь­ ма широким спектром, активная ширина которого (А/)с > ^> 1/7V Эти свойства сближают колебания сложной формы с типичными импульсными процессами, которые можно рассматривать как колебания сложной формы.

7

§1.2. РОЛЬ ИМПУЛЬСНОЙ ТЕХНИКИ В РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕ

1.Импульсный режим работы позволяет осуществить огромную концентрацию энергии во времени на основе та­

трансформацией времени запасания и реализации накоп­ ленной энергии связана соответствующая трансформация мощности. Таким путем удается получить импульсную мощ­ ность, во много раз большую мощности источника питания.

2. Импульсные режимы работы играют важную роль в радиоэлектронике. Импульсный метод работы позволил найти принципиальное и вместе с тем простое решение такой важной задачи, как измерение расстояний с помощью радио­

ных системах самолетовождения и определения высоты по­ лета). Импульсные методы работы позволяют осуществить кодированную радиосвязь, отличающуюся высокой скрыт­ ностью и помехозащищенностью, а также многоканальную связь на одной несущей частоте (с разделением каналов по времени). Широко используются импульсные режимы рабо­

ной технике и при разнообразных исследованиях в различ­ ных областях науки и техники.

3. Важную определяющую роль играют импульсные методы работы в современных ЦВМ и разнообразных цифро­ вых автоматах, используемых не только для выполнения вычислений, но и для решения логических задач при авто­ матической обработке информации. В широко развитых кас­ кадах таких автоматов производятся разнообразные функ­ циональные преобразования импульсных сигналов, несущих информацию (обычно в смеси с помеховыми импульсами),

9

импульсных сигналов, несущих информацию, анализ и рас­ познавание требуемого содержания информации и формиро­ вание сигналов для регистрации обработанной информации или для управления работой устройств, реализующих при­ нятую информацию.

Развитие автоматических методов обработки информа­ ции тесно связано с развитием быстродействующих ЦВМ и цифровых автоматов на основе широкого использования полупроводниковых приборов и высоконадежных микро­ электронных схем, также работающих в импульсном режиме.

§1.3. ПРЕДМЕТ КУРСА

1.Разносторонние применения обусловили быстрое раз­ витие и внедрение импульсных режимов работы электрон­ ных и радиоэлектронных устройств в различные области

науки, техники и военного дела. Для генерации импульсов и колебаний сложной формы, для функционального преоб­ разования величины, формы, уровня и временного положе­ ния импульсов, для их селекции по тому или иному призна­ ку и для выполнения логических операций над импульсами служат типовые импульсные устройства и логические схемы,

используемые хотя и для различных применений (в разных областях техники), но общие в своих основных чертах. Это обстоятельство, а также специфичность методов и средств формирования и преобразования импульсов, методов изме­

ление комплекса вопросов, связанных с импульсным ре­ жимом работы устройств, в отдельную область техники —

9