Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Qi Qz Qe Q4
0 0 0 0 0
1 1 0 0 0
2 0 1 0 0
3 1 1 0 0
4 0 0 1 0
5 1 0 1 0
6 0 1 1 0
7 1 1 1 0
8 0 0 0 1
9 1 0 0 1
10 0 0 0 0
159’
Светодиод Цифровой, газоразрядный индикатор
Ж
Q
)
Усилители
-UQ
----Q
Разряд а)
J
с
к
J
с
к
J
с
к
Кольцевой счетчик 1:10
в)
J
с
к
ц-
!
1 1
2
2 3
4
J 5
6
4 7
Сегментный индикатор
P
и і і
Дешифратор
в)
Декада
Рис. 3.35. Схемы включения световых индикаторов:
л — светодиода; б — цифрового газоразрядного индикатора; в — сегментного цифрового индикатора на светодиодах
200 В. В! этом отношении удобнее сегментные цифровые индикаторы на светодиодах.
Сегментные индикаторы выпускают специально для работы с интегральными схемами. Образующие их светодиоды выполнены в виде семи сегментов, подавая на которые в разных комбинациях напряжение, можно синтезировать цифры 0, 1, 2, ..., 9 (рис.
3.35,в). Для подключения этих индикаторов к декадам с дополнительными связями применяют дешифраторы имеющие четыре входа и семь выходов. Входы соединяют с информационными выходами Qi-^Q4 триггеров декады. Двоично-десятичный код счетчика преобразуется дешифратором в семеричный код, которым управляются сегменты в индикаторе и в зависимости от числа, содержащегося в декаде, на индикаторе изображается соответствующая десятичная цифра.
В сложных регистрирующих устройствах, выполненных, например, в системе KAAAAK (см. гл. 7), часто применяют большое число многоразрядных счетчиков, и информации и.'* них, как правило, выводится автоматически на цифропечатающие машины или передается в ЭВМ. Для местного контроля в таких устройствах предусматривается общий индикаторный блок, на который данные ’коммутируются из любого счетчика.
160
§ 3.5. СЧЕТЧИКИ (ПЕРЕСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ) НА ТУННЕЛЬНЫХ ДИОДАХ
Наиболее быстродействующие счетные схемы, рассчитанные на частоты следования сигналов порядка нескольких сотен мегагерц, на туннельных диодах выполнялись ранее.
С появлением высокочастотных интегральных схем счетчики на туннельных диодах применяются только в особых случаях. Ток в туннельном диоде создается основными носителями, их прохождение не связано с накоплением неравновесных зарядов, что обеспечивает очень низкую инерционность. Предельная частота достигает нескольких сотен мегагерц и ограничивается емкостью перехода, распределенным сопротивлением базы и индуктивностью выводов.
Вольт-амперная характеристика туннельного диода имеет падающий участок (рис. 3.36). В этой области характеристики диод обладает отрицательным сопротивлением п поэтому может быть использован для генерирования и усиления электрических колебаний, в частности для создания релаксационных и триггерных схем.
Основные характеристики туннельного диода не изменяются в очень широком диапазоне температур — от нескольких градусов абсолютного нуля до 300—400 °С. Кроме того, туннельные диоды устойчивы к ионизирующим излучениям, что позволяет их применять в установках, работающих на ядерных реакторах и ускорителях в зонах высокой радиации.
Туннельный диод — двухэлектродный прибор, поэтому выполняемые на нем схемы имеют сильную электрическую связь между выходом и входом. В некоторых случаях этот недостаток затрудняет применение туннельных диодов.
3.5.1. ТРИГГЕРЫ НА ТУННЕЛЬНЫХ ДИОДАХ
Особенности вольт-амперной характеристики туннельного диода (см. рис. 3.36) позволяют выполнить триггерную схему на одном диоде (рис. 3.37,а). Диод включается последовательно с сопротивлением нагрузки R и источником питания E. Сопротивление R выбирают таким, чтобы нагрузочная характеристика, определяемая уравнением
Un = E-Rif (3.17)
пересекала вольт-амперную характеристику Ujx = f (і) в трех точках А, В, С (см. рис. 3.36). Анализируя процессы, происходящие в схе-
Pnc 3.36 Вольт-ампсрная характеристика туннельного диода и нагрузочная характеристика
'0 Зак 1319
161
Рис. 3.37. Бистабильная схема на туннельном диоде (триггер) (а) и времен-ные диаграммы (б)
ме, можно показать, что две крайние точки А и С устойчивы, средняя точка В неустойчива. Действительно, если состояние схемы соответствует точке Bf то в соответствии с уравнением (3.17) любое изменение тока в этой точке влияет па напряжение, способствующее изменению тока том же направлении. Так, если начальным толчком является увеличение тока і или уменьшение напряжения Uy то схема перейдет в устойчивое состояние А. Когда же началь-ным толчком является уменьшение тока і или увеличение напряжения U, схема перейдет в устойчивое состояние С.
В простейшей бистабильной схеме (рис. 3.37,а) для перевода диода из одного состояния в другое нужны импульсы тока или напряжения разных знаков. На рис. 3.37,6 приведены временные диаграммы управляющих импульсов и выходного напряжения. Допустим, что схема находится в исходном состоянии в точке А, тогда первый положительный импульс, амплитуда которого превышает Uc, переведет схему во второе состояние — в точку С. Во втором состоянии, так же как и в первом, схема может пребывать очень долго. Из этого состояния ее выведет отрицательный импульс с амплитудой (U>UC—Ua)- Таким образом, схема имеет два устойчивых состояния, которые условно могут быть обозначены 0 и 1.