2014-02-24
567
Гонки
Примем функциональную схему в виде рисунка 3.27.
Рисунок 3.27 – Цепи передачи сигналов
В разветвленных электронных схемах может быть несколько подобных цепей передачи сигнала с произвольным количеством элементов, различными задержками и вероятностными отклонениями этих задержек.
На выходе сигналы могут объединяться, срабатывает исполнительное устройство по совпадению (несовпадению). Возникают гонки. Следовательно, необходимы расчеты для удовлетворения гонок.
Рисунок 3.28 – Задержки и их вероятностные отклонения
Первый элемент цепи &11 (см. рисунок 3.27) передачи сигнала образует задержку фронта и спада (из раздела логики известно, что задержка определяется на уровне 0,5 перепада). Поэтому фронт образует задержку tзф1, а спад образует задержку tзс1. Цифровое значение задержки следует смотреть в справочниках для логики данной серии. Некоторые справочники указывают не только tзф1 и tзс1, но и вероятностное отклонение задержки фронта и спада. В справочниках иногда указываются t1зад и t0зад, что соответствует tзф1 и tзс1.
|
|
|
Аналогично рисунку 3.28 построения производят и для элементов &12…&1n; &21 &2m, отклонения отсчитывают как от tзф, tзс, так и от t'зф, t''зф и t'зс, t''зс. Построения усложняются, но зато четко просматривается общие величины вероятностных отклонений, то есть конечные результаты распространения (гонок) сигналов.
Если нет цепи разветвления (одна цепь), все равно расчеты необходимо производить, потому что из построения видно, что ширина вершины и оснований расширяется (или сужается) и может вообще сойти на нет, импульс пропадает. Следовательно, необходимы графические построения подобного вида и расчетные соотношения.
t3ф= t3ф1+t3ф2+t3ф3+…+t3фn
t3'ф= t3'ф1+t3'ф2+t3'ф3+…+t3'фn
t3''ф= t3''ф1+t3''ф2+t3''ф3+…+t3''фn
t3c= t3c1+t3c2+t3c3+…+t3cn
t3'c= t3'c1+t3'c2+t3'c3+…+t3'cn
t3''c= t3''c1+t3''c2+t3''c3+…+t3''cn
Дополнительно к этому на производстве производят разбраковку микросхем по величинам задержки. Другим методом является стробирование. Подается стробирующий импульс, который должен располагаться на середине вершины (основания) импульса. Отсчет происходит в момент стробирования.
Электронные устройства с обратными связями, способны превращать активные сопротивления в индуктивные или емкостные, индуктивные – в емкостные и наоборот, закон Ома – из положительного в отрицательный, увеличивать и уменьшать сопротивления. Негатроны – это приборы, имеющие участки характеристики обычно с глубокой положительной ОС (внутренней), вследствие этого участки характеристик имеют отрицательный наклон. К ним относятся туннельные диоды, тиристоры, однопереходные транзисторы (двухбазовые диоды)
|
|
|
Туннельные диоды имеют характеристику N–типа, в основе которой лежит диодная характеристика (см. рисунок 3.29)
Рисунок 3.29 – Характеристика туннельного диода
Если U2=0.2÷0.6 B, то U1 (mах то току) ≈ 0.15÷0.3 В, т.е. туннельные диоды характеризуются небольшим выходным напряжением в режиме единицы (0.4÷0.6 B), и еще меньшим в режиме нуля (0.1÷0.2 В).
К достоинствам можно отнести высокочастотность (до нескольких ГГц). Поэтому на них делают электронные устройства для тестирования более низкочастотных приборов.
Расчет:
1 Вырисовывается характеристика N–типа либо снимается экспериментально (рисунок 3.30).
Рисунок 3.30 – Схема для экспериментального съема характеристики
туннельного диода
Схема, приведенная на рисунке 3.30, состоит из источника питания и туннельного диода. При проведении опыта необходимо, чтобы источник питания был малоомным. Его внутреннее сопротивление должно быть меньше сопротивления 1 на графике рисунка 3.29. Если это условие не выполняется (сопр. 2), то участок отрицательного наклона не определится, так как происходит скачок с вершины на следующую часть характеристики.
2 Под линейку проводится нагрузочная прямая (см. рисунок 3.31) таким образом, чтобы было три точки пересечения с характеристикой (можно чуть–чуть другого наклона).
Рисунок 3.31 –Построение нагрузочной прямой
3 Из построения определяется Е0 (оно может быть нестандартным, желательно подгонять к стандартной цифре), Rн:
U1=”0”, U2=”1”, уровни выхода триггера находятся в режиме ожидания.
4 Подбирается стандартный резистор к нагрузке Rн. Собирается схема, представленная на рисунке 3.32.
| Рисунок 3.32 – Триггер на туннельном диоде | Вход и выход – это одна и та же цепь. При включении напряжения питания устанавливается точка 1 (см. рисунок 3.31), так как она первая встречается при нарастании напряжения от нуля. Чтобы опрокинуть триггер необходимо подать входной сигнал, который, добавляясь к напряжению ожидания точки 1, превышает верхнее колено; начинается участок неустойчивости отрицательного наклона, действует |
внутренняя ПОС; рабочая точка скачком переходит в точку 3, где и остается. На выходе выделяется напряжение U2, называемое единицей.
Чтобы произвести обратное переключение необходимо подать импульс обратного напряжения, который, вычитаясь из напряжения ожидания точки 3, должен преодолеть нижнее колено характеристики. Дальше скачок переходит в точку 1. Для запуска триггера может быть применена обычная дифференцирующая цепочка типа изображенной на рисунке 3.10, выход, которой подключается к входу триггера по рисунку 3.32. При этом положительный импульс устанавливает триггер в “1”, отрицательный – в “0”.
Чтобы импульс запуска не образовывал положительные и отрицательные импульсы, соответствующие фронту и спаду, длительность выбирают малой, конденсатор не успевает зарядиться, поэтому импульс от заднего фронта небольшой.
