Описание разработанного устройства

Содержание

 

Введение 4

1. Описание разработанного устройства 5

2.1. Дифференцирующая цепь 7

2.2. Ключ 9

2.3.Формирователь 10

2.4. Ждущий мультивибратор 11

2.5. Инвертор 13

2.6. Транзисторные ключи 14

2.7. Согласующий каскад и канал связи 15

2.8. Блок питания 16

3. Приложение 17

Заключение 24

Список используемой литературы 25

 

 

Введение.

В разных областях применения электронной техники возникает задача измерять длительности импульсов, а также выделять импульсы различных длительностей. Существуют специальные схемы – селекторы импульсов по длительности, с помощью которых можно выделить импульсы больше, меньше или равные заданным.

Такие схемы находят применение в системах связи для декодирования информационных сигналов, в системах цифровой обработки изображения и звука, в измерителях различных временных и частотных характеристик электрических цепей и т. п.

Селектор импульсов по длительности предназначен для формирования прямоугольных импульсов длительностью 50 мкс и амплитудой 14 В при подаче на вход устройства прямоугольных импульсов, амплитуда которых 3В. Период входных импульсов в пределах от 30 мкc до 90 мкс.

Выходные импульсы направляются в канал связи (КС) – телефонный провод двухжильный без экрана волновым сопротивлением 620 Ом.

Принципиальная электрическая схема селектора импульсов прямоугольной формы по длительности приведена в графическом приложении (лист 1).

 

 

Описание разработанного устройства

                   
 
Uвх
 
 
 
 
КС


Д-цепь
ЖМВ1
Ключ
Ф
ЖМВ3
СК

 
 

 


UBX
Рис. 1. Структурная схема селектора импульсов прямоугольной формы по длительности

   
 
 
 

 


Рис.2. Временная диаграмма работы преобразователя

 

 

Входной прямоугольный импульс проходя через Д-цепь преобразуется в остроконечные импульсы, используемые далее для запуска ЖМВ1 и ЖМВ2, так как ждущие мультивибраторы запускаются только по срезу, перед ними ставятся ключи на полевых транзисторах. Выходной прямоугольный импульс с ЖМВ2 инвертируется с помощью транзисторного ключа, укорачивается Д-цепью и поступает на ключ. В это же время выходной прямоугольный импульс с ЖМВ1 открывает ключ. Далее формирователь формирует прямоугольный импульс для запуска ЖМВ3, на выходе которого получаем заданные по времени и амплитуде импульсы, которые через согласующий каскад направляются в последовательный канал связи.

Элементная база варианта 5-3-3:

Д-цепь RC цепь

Ждущий мультивибратор К1006ВИ1

Ключ К155ЛИ1

Согласующий каскад КТ3102А

Канал связи телефонный провод двухжильный без экрана

Таблица 1. Исходные численные данные

Длительность выходного импульса tи,мкс
Время фронта импульса tф, мкс 0,3
Амплитуда выходного импульса, В
Амплитуда входного импульса, В
Интервал Т1, мкс
Интервал Т2, мкс

Техническое описание применяемой элементной базы см. в приложении.

Дифференцирующая цепь

Рис. 3. Дифференцирующая RC-цепь

Дифференцирующая цепь используется для выделения переднего фронта входного прямоугольного сигнала. Д-цепь генерирует импульсы в виде коротких пиков в моменты переключения входного сигнала.

 

Так как выходной импульс используется для запуска ЖМВ на МС К1006ВИ1 то

tзап<tимп/4

возьмем

τ= tимп/10 = 60мкс/10 = 6 мкс

принимаем

С = 1 нФ,

тогда

R = τ /C = 6*10-6/1*10-9 = 6*103 Ом

ближайшее значение в ряду R = 6,2 кОм

τ=6,2 мкс

 

         
   
 
   
 
 

 

 


Рис. 4. Временная диаграмма напряжений Д-цепи

 

Ключ

Рис.5. Ключ на МС К155ЛИ1

Данный ключ работает по принципу логики «И», когда на обоих входах логическая «1», только тогда на выходе есть сигнал.

 
 

 


3τ
Где τ=6,2 мкс


Рис.6. Диаграммы напряжений ключа

 

Формирователь

Рис.7. Формирователь импульсов

Формирователь позволяет улучшить форму импульсных сигналов по фронтам импульсов. С помощью формирователя можно получить сигнал необходимой длительности.

 

Рис.8. Диаграммы напряжений формирователя импульсов

 

 

Ждущий мультивибратор

Рис. 9. Ждущий мультивибратор

Ждущий мультивибратор реализован на МС К1006ВИ1, запускается по срезу входного импульса, длительность импульса на выходе регулируется за счет резистора и конденсатора в цепи, амплитуда зависит от напряжения питания.

На выходе ЖМВ1 необходимо получить прямоугольный импульс

Длительностью t1= 60мкс

Принимаем С = 10нФ,

Тогда R = t1/(1.1*C) = 60*10-6/(1.1*10-8) = 5.5 кОм

Возьмем ближайшее значение из ряда Е24 R = 5.6 кОм

t1=62мкс

На выходе ЖМВ2 необходимо получить прямоугольный импульс

Длительностью t2=90мкс

Принимаем С = 10нФ,

Тогда R = t2/(1.1*C) = 90*10-6/(1.1*10-8) = 8.2 кОм

Возьмем ближайшее значение из ряда Е24 R = 8.2 кОм

 

На выходе ЖМВ3 необходимо получить прямоугольный импульс

Длительностью t3=50мкс

Принимаем С = 10нФ,

Тогда R = t3/(1.1*C) = 50*10-6/(1.1*10-8) = 4.6 кОм

Возьмем ближайшее значение из ряда Е24 R = 4.7 кОм

t3=52мкс


3 В

 

 


Uвых2
Параметры выходного импульса с ЖМВ1

       
   
 
 


t
Параметры выходного импульса с ЖМВ2

 
 

 

 


Рис. 10. Диаграммы напряжений ЖМВ 1,2,3

 

Инвертор

Рис.11. Инвертор напряжения на транзисторном ключе КТ3102А

Роль инвертора напряжения выполняет транзисторный ключ на биполярном транзисторе КТ3102.

Rк = Епит/Iк = 5/0.1 = 50 Ом, возьмем Rк = 51 Ом

Iб = Iк/h21эmin = 0.1/100 = 1мА

Uб = Uвх – Uэ = 3.3 – 0.6 = 2.7 В

Rб = Uб/Iб = 2.7/10-3 = 2.7 кОм

 
 

 


Рис.12. Диаграммы напряжений инвертора

 

Транзисторные ключи

Рис.13. Транзисторные ключи на КП307А(n-типа) и КП301В(p-типа)

Uвх
Транзисторные ключи здесь используются для поднятия уровня остроконечных импульсов приходящих с Д-цепи, для того чтобы по их срезам запустились ЖМВ1 и ЖМВ2.

3 В

     
   
 
 

 


Uвх
Uвых
Рис.14. Диаграммы напряжений транзисторного ключа на КП307А

 
 

 

 


Рис.15. Диаграммы напряжений транзисторного ключа на КП301В