Селектор импульсов. Проверка входного импульса на амплитуду, проверка на длительность и формирования выходного импульса заданных параметров

Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения

Кафедра «Радиотехника»

Пояснительная записка

к курсовой работе

по курсу «Электроника»

СЕЛЕКТОР ИМПУЛЬСОВ  

Выполнил студент гр. АТ-503                                               Валуев А.

Работу проверил преподаватель                                           Фундзик В. К.                                                         

Санкт-Петербург

2007

1. Алгоритм работы схемы

Алгоритм работы схемы изображен на рис.1.1.

           Рис.1.1

Алгоритм состоит из трёх шагов: проверки входного импульса на амплитуду, проверки на длительность и формирования выходного импульса заданных параметров. Первый шаг осуществляет амплитудный селектор заданной амплитуды, второй шаг – временной селектор импульсов максимальной длительности, третий – выходной формирователь.

2. Блок-схема устройства

Блок-схема устройства, составленная по [1], изображена на  рис.2.1.

AC – амплитудный селектор, отсеивающий сигналы с напряжением, не равным 4В;

U_max – селектор импульсов, отсеивающий сигналы с амплитудой более 4В;

U_min – селектор импульсов, отсеивающий сигналы с амплитудой менее 4В;

& – ключи (в селекторах амплитуды и длительности), осуществляющие сравнение условий;

ВС_мах – временной селектор, отсеивающий импульсы длительностью более 1 мкс;

Ф1 – формирователь импульсов контрольной  длительности;

НЕ – инвертор входных сигналов;

ВФ – выходной формирователь;

Ф2 – формирователь, подающий на  выход импульсы амплитудой 4В длительностью 2,5 мкс.

Рис.2.1

3. Выбор серии применяемой логики

В устройстве применяется стандартная ТТЛ/ТТЛШ-логика: нас удовлетворяют ее быстродействие (до 40 нс), логические уровни, напряжение питания (однополярное, +5В), энергопотребление и номенклатура (наличие необходимых микросхем). Для работы были подобраны микросхемы К155ТЛ3 и К555АГ3.

          Микросхема К155ТЛ3 (см. рис. 3.1) представляет собой 4 элемента Триггер Шмитта с объединенными по И входами. Подробнее микросхема описана в [2].

          Микросхема К555АГ3 (см. рис. 3.2) представляет собой два ждущих мультивибратора. Оба имеют два входа запуска А и В, два вывода C и RC для подключения времязадающих цепей, вход сброса R, прямой и инверсный выходы. Условие запуска – сочетание:   вх. А – лог«0», вх. В – лог«1», вх. R – лог«1». Исходное состояние для запуска – любое, не соответствующее указанному. При запуске на прямом выходе формируется импульс положительной полярности длительностью, определяемой времязадающей цепью. На инверсном выходе имеем импульс, инверсный сформированному импульсу на прямом выходе. Более подробное описание приведено в [2].

                                         Рис. 3.1                           Рис. 3.2

4. Принципиальные электрические схемы блоков.

Принципиальные электрические схемы блоков, входящих в состав устройства, приведены на рис. 4.1 - 4.3.

Рис.4.1

Рис.4.2

Рис.4.3

          4.1Расчёт амплитудного селектора AC

          Селектор импульсов состоит из двух селекторов U_min и U_max (рис.4.1). Первый необходим для отсеивания тех входных импульсов, амплитуда которых меньше оговоренного в задании значения, а именно 4В. Второй осуществляет отсеивание импульсов, чья амплитуда более 4В. В итоге, селектор АС выделяет лишь импульсы, равные 4В. Поскольку уровень квантования входного сигнала, принятый для данной системы, составляет 1В, то для надёжного срабатывания схемы необходимо иметь запас по амплитуде примерно в треть уровня квантования. Поэтому реальный порог срабатывания селектора U_min равен 3,7В, U_max – 4,3B.

Рассмотрим работу U_max. Входной сигнал поступает на резистивный делитель R1R2, осуществляющий над входными импульсами операцию деления амплитуды. Далее следует компаратор напряжения, выполненный на цифровом элементе. Элемент DD1.1 является триггером Шмитта, его порог срабатывания равен 1,65В при стандартном напряжении питания 5±0,5В. Выход его выполнен инверсным, поэтому при срабатывании элемента (появлении на входе устройства импульса амплитудой свыше 4,3В) на выходе DD1.1 на протяжении всей длительности импульса устанавливается лог«0». Таким образом, при наличии на входе импульсов с амплитудой, большей 4В, DD1.1 запретит дальнейшее прохождение импульсов через ключ DD1.2.

Расчёт U_max заключается в расчёте резистивного делителя R1R2. Номиналы необходимо подобрать так, чтобы на входе DD1.1 при напряжении более 4,3В на входе устройства был потенциал более 1,65В. Справедливо соотношение:

U_вх/ U_DD1.1 = R1/R2      (1)

Соотношение для R1 и R2 имеет вид R1 = 2,61R2. Примем R2 = 10 кОм и получим R1 = 26 кОм.

Работа U_min во всём подобна описанному принципу для U_max. Входные импульсы делятся резистивным делителем R3R4 и попадают на вход ключа DD1.2, одновременно выполняющего роль компаратора. Его работа зависит от состояния на обоих входах: если селектор U_max сработает на входной импульс (то есть входной импульс превышает 4,3В), то ключ DD1.2 не будет реагировать на изменение напряжения по второму входу, к которому присоединён резистивный делитель R3R4. Если же U_max не сработал, то работа ключа определяется состоянием на втором входе (вывод 5 элемента DD1.2). Напряжение на втором входе достигнет значения срабатывания 1,65В, если на входе устройства появятся импульсы амплитудой 3,7В. Тогда на выходе ключа DD1.2 на протяжении всего входного импульса установится лог«0».