Часто временной интервал Af между опорными и модулированными импульсами (рис. 11-126) бывает весьма коротким, вследствие чего амплитуда пилы получается малой. Для ее увеличения при демодуляции используется временной интервал Ти-Af между модулированным импульсом и по-

SblX

Л/1

Рлс. 11-129. Демодулятор для ФИМ с генератором пилообразных колебаний.

о - схема; б - временнйе диаграммы в различных точках схемы.

следующим (а не предыдущим) опорным импульсом. Такая схема описана, например, в [Л. 20]. Там же приведена другая схема демодулятора АИМ накопительного типа.

11-13. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА

Логические импульсные электронные элементы находят широкое применение в различных устройствах автоматики, в цифровых электронных вычислительных машинах, в устройствах обработки различной информации. Если информация поступает в виде непрерывных сигналов (аналоговая форма), то перед подачей в цифровую машину ее необходимо преобразовать в дискретную (цифровую) форму. Это достигается специальными устройствами, получившими название аналог-цифра [Л. 16]. Для дискретной формы чаще всего используется двоичная система счисления. Число в этой системе можно представить многочленом

iV = й . 2 + й , - 2 - + -. +й, 24 o 2° .

где Cj принимает значения либо О либо 1 и обозначает цифру /-го разряда числа. Например, число 19

19= l-2*-f 0.23 + 0-22+ 1.21+1-20 в двоичной системе запишется так: 10011.

Цифра (а для электронных элементов или устройств - сигнал) каждого разряда, обозначающая единицу (1) или нуль (0), физически может быть представлена различными способами, например 1 - положительным импульсом, а О - отсутствием импульса или отрицательным импульсом, а также положительными и отрицательными уровнями напряжения (исходное значение потенциала, относительно которого эти уровни отсчитываются, не имеют существенного значения).

Сигналы, характеризующие состояние каждого разряда числа, могут быть распределены как во временной последовательности (временное кодирование), так и по соответствующим параллельным каналам (пространственное кодирование).

Кодированные сигналы могут представлять не только числовые, но любые буквенные символы, а также команды или условия управления. С помощью специальных устройств над этими символами могут выполняться различные операции. Такие операции обычно связывают с аппаратом алгебры логики. В связи с системой обозначений, применяемых в алгебре логики, возникают понятия об особом роде схем (логические схемы), выполняющих определенные операции( логические операции).

Если для схем сигнал имеет значения 1 или О, то в алгебре логики сигналам 1 и О соответствуют значения истинности (1) и ложности (0) высказывания. Такая связь между логическими высказываниями в алгебре логики, двоичными цифрами в двоичной системе счисления и работой импульсных схем дает возможность описывать с помощью понятий и символов алгебры логики работу отдельных схем и узлов. При описании работы схем (с точки зрения логики) можно не учитывать переходные процессы в импульсных устройствах, а рассматривать только факты существования или отсутствия импульсов. Однако это не означает, что с точки зрения быстродействия схем и надежности их работы не следует учитывать и переходные процессы.

Операции, выполняемые иад сигналами, можно свести к весьма ограниченному числу элементарных операций, например: И, ИЛИ, НЕ. Заметим, что для работы цифровой вычислительной машины или другого устройства автоматики, помимо логических элементов, необходимы устройства временной задержки, усилители мощности, преобразователи различных типов, запоминающие устройства и другие элементы.

Логическая схема И

Схема И имеет два или больше входов и один выход (рис. 11-130). Она реализует конъюнкцию нескольких высказываний (логическое умножение). Например, конъюнкция трех высказываний представляет собой сложное высказывание, которое истинно лишь в случае истинности всех высказываний. Во всех остальных случаях это слож-

ное высказывание ложно. Другими словами, схема выдает сигнал 1, если все входные сигналы соответствуют 1.

Схемы И могут быть выполнены с применением различных электронных приборов. Простейшая схема на три входа с использованием реле приведена на рис. П-131.

Выы8

1 2 3

Рнс. 11-130. Логическая схема И.

а - условное обозначение; б - таблица возможных вариантов сигналов.

1 !=□[=]□□

отсутствует {сигнал 0). Рассмотрим наиболее употребительные электронные схемы.

Схемы с использованием многосеточных Ламп. При включении в цепь анода лампы (рис. П-132) резистора выходной импульс имеет отрицательную полярность. Для получения импульсов любой полярности в цепь анода включают импульсный трансформатор.

Вторичная обмотка обычно шунтируется резистором R 200-1 ООО ом и диодом для ограничения выброса на срезе выходного импульса (в данном случае срезается отрицательный выброс). На один из входов (/ или 2) вместо импульса можно подать перепад (потенциальный вход).

Логическую операцию И выполняют также схемы совпадений (см. стр. 601-603).

Выход

Рис. 11-133. Диод-но-резисторная схема И.

Bxodi <

Рис. 11-131. Схема И с применением реле.

1, 2, 3 -входы.

Рис. 11-134, Диодно-резнстор-ная схема с непосредственным включением сопротивления нагрузки к выходу.

SxodZ

Рис. 11-132. Схема совпадений на пентоде с трансформатором в анодной цепи.

Обмотки каждого реле подключаются к источнику питания Ер через ключи 1, 2, 3. При включении реле замьжаются соответствующие контакты (/, , /), через эти контакты на выход подключается напряжение Е. Напряжение на выходе будет равным Е (сигнал 1) в том и только в том случае, если все ключи {1, 2, 3) замкнуты одновременно. Если хотя бы один из ключей будет разомкнут, то на выходе напряжение

Диодно-резисторные схемы. Эти схемы получили широкое распространение благодаря своей простоте, легкости наладки, высокой надежности в работе, экономичности.

Простейшая диодно-резисторная схема совпадений на два входа обычно называется вентильной или клапан Ъм (рис. 11-133). Заметим предварительно, что по роду подаваемых на входы сигналов эта схема обычно потенциально импульсная (т. е. на один из входов подается потенциальный сигнал, а на другой - импульсный). Однако эта схема может работать, если и оба сигнала импульсные.

Рассмотрим вариант схемы (рис. 11-134) на два входа при включении нагрузки R к выходу без разделительного конденсатора и при действии на входы положительных сигналов (перепадов напряжения) ei и sj. Допустим, что подан только один сигнал ei, а сигнал 62=0. Тогда диод отпирается, его сопротивление становится малым и почти все напряжение прикладывается к резистору /? и выходное напряжение почти равно нулю. Напряжение на выходе также будет равным нулю,- если положительный сигнал подан на вход 2, а сигнал ei=0. В этом

случае диод Д заперт. В запертом состоянии сопротивление диода становится больше, чем сопротивление резистора R, и почти все напряжение прикладывается к обратному сопротивлению диода. Сигнал положительной полярности на выходе появится только тогда, когда сигналы поданы одновременно на вход / и на вход 2.

Параметры схемы выбираются из условий:

RrO > R > д.пр

где Rbi> Rb2 - внутренние сопротивления источников сигналов; Rn.np- Rko- прямое и обратное сопротивление диода. Сигнал на выходе должен отсутствовать при подаче сигнала или только на вход /, или только на вход 2. И в том и в другом случае на выходе возникает некоторый паразитный остаток (вследствие того что Rk. пр ¥ О, а /? о оо и Rni, Rb2 Ф 0). Паразитные напряжения тем меньше, чем сильнее неравенства

/?лпр , RoR-

В практических схемах используются чаще всего точечные германиевые и кремниевые диоды. Сопротивление R выбирается в пределах единиц или десятков килоом.

При действии входных сигналов ei=e2= =е на оба входа выходной сигнал поднимается до уровня

~ R + Rb

Чтобы увеличить этот уровень, обычно выбирают Rb~ (1-н5)/?. Для отрицательных сигналов схема вентиля остается той же, меняется только полярность включения диода.

Вход!

вход 2 - положительного импульса с амплитудой е2=иш>Е на выходе образуется положительный импульс с амплитудой и-вых=Е. При этом импульс на выходе будет отсутствовать (или иметь очень малую величину), если на входе 1 ei=0, хотя на вход 2 и будет подан положительный импульс.

Вход!

Вход г X

~0 Выход

Рис. 11-136. Диодно-резистор-иая схема с конденсаторов в цепи входа 2.

Вариант второй. Работа этой же схемы возможна с импульсами отрицательной полярности. Если сигнал на входе 1 ei=0, а на вход 2 действует импульс отрицательной полярности, то на нагрузочном сопротивлении также возникает импульс отрицательной полярности. Но импульс на выходе будет отсутствовать, если на вход 1 будет подано отрицательное напряжение ei=-Е, а амплитуда отрицательного импульса, действующего на Bxo;j 2, не будет превосходить величины Е.

Рассмотрим схему с иным включением конденсатора С и диода Д (рис. 1-136), в которой на выходе с помощью внешнего источника поддерживается положительный потенциал £в>0.

Если на входе / напряжение ei=0, а амплитуда импульса ег, действующего на

Рис. 11-137. Днодно-трансформаторный вентиль.

Рис. 11-135. Диодно-резисторная схема с разделительным конденсатором в цепи выхода.

Чтобы развязать цепи нагрузки от цепей вентиля по постоянному напряжению, перед сопротивлением нагрузки ставят разделительный конденсатор С (риа 11-135). Благодаря вентильным свойствам диода на выходе этой схемы можно получить импульсы любой полярности.

Вариант первый. При подаче на вход 1 постоянного напряжения ei=£>0, а на

вход 2, не превосходит Ев, то диод Д будет заперт и на выходе импульс отсутствует. Импульсное напряжение на выходе появится только в том случае, если на входе 1 действует такое же постоянное напряжение е1=£в>0, как и на выходе, а на вход 2 подан импульс.

Для осуществления логической операции И (логического умножения) по нескольким входным сигналам применяют диодно-ре-зисторную схему с числом входов, равным числу входных сигналов (см. рис. 11-95).

Диодно-трансформаторная схема. Простейшая схема на два входа (рис. 11-137),