Коммутаторы (мультиплексоры)
 |
Эти устройства имеют несколько входов и один выход или один вход и несколько выходов. Изображение аналогового мультиплексора на принципиальной схеме приведено на рис. 10.2.
Импульсные сигналы управления (#) подаются в параллельном коде по нескольким входам или в последовательном коде по одному входу. По входу Е подаётся сигнал запрета коммутации.
10.2.1. Параметры мультиплексоров
Параметры мультиплексоров можно разделить на 3 группы:
1. Параметры аналоговых сигналов:
· Диапазон аналоговых сигналов ± UС. обычно задаётся в пределах ± UПИТ. Превышение UС может привести к взаимному влиянию каналов или повреждению устройства.
· Сопротивление открытого (то есть замкнутого) ключа RОТКР . Существенно при работе на низкоомную нагрузку.
· Входной ток утечки закрытого ключа IЗАКР-ВХ.
· Выходной ток утечки закрытого ключа IЗАКР-ВЫХ.
2. Цифровые входные параметры:
· Нижний и верхний пороговые уровни U (1)ВХ , U (0)ВХ , например U (1)ВХ ≥ 5 В, U (0)ВХ ≤ 0,8 В.
· Входной ток утечки при высоком и низком уровнях.
3. Параметры переключения:
· Время обращения TО – суммарное время переключения канала.
TО = tФ + tО ,
где tФ – задержка формирователя (вводится намеренно, чтобы не допустить замыкания соседних каналов); tО – время нарастания, обусловлено соотношением ёмкости нагрузки СНАГР и (RОТКР + RГЕН).
· Ёмкости ключа (входная, выходная, между входом и выходом).
· Сопротивление изоляции в разомкнутом состоянии ключа, обычно задаётся в децибелах.
10.2.2. Применение мультиплексоров
Аналоговые мультиплексоры широко используются:
· для сокращения количества элементов, требуемых для обработки большого числа аналоговых сигналов («опрос») в бортовых системах, системах сигнализации и других;
· при групповом аналого-цифровом преобразовании большого числа однородных сигналов; например, в системе ИКМ-30 используется один АЦП на 30 телефонных каналов, каждому каналу соответствует своё временное окно;
· при необходимости опроса большого числа цепей используют каскадное соединение мультиплексоров.
10.2.3. Параметры аналоговых ключей и коммутаторов
На рис. 10.3 приведена схема коммутатора 564КП2,
 |
Параметры коммутатора 564КП2.
· Назначение - коммутация цифровых и аналоговых сигналов.
· Питание – от двух источников питания при заземлённом общем выводе, разность напряжений источников питания ≤ 15 В. Это позволяет коммутировать сигналы с амплитудой до 15 В.
· Включение – по схеме «разветвлённый вход» (8 входов – 1 выход) или «разветвлённый выход» (1 вход – 8 выходов).
· Сопротивление RОТКР = 200 Ом при UИП = 15 В.
· Время задержки сигнала:
tзд = 200 нс – от входа «Управление» к выходу ключа,
tзд = 150 нс – от входа «Запрет» к выходу ключа,
tзд = 19 нс – через открытый ключ.
· Сигнал адреса подаётся по трём цепям в параллельном коде в соответствии с табл. 10.1.
Таблица 10.1
| #3 | #2 | #1 | Е | № открытого канала |
| … | … | … | … | … |
| х | х | х | - |
Параметры некоторых отечественных аналоговых ключей и коммутаторов приведены в табл. 10.2, 10.3.
Таблица 10.2.
| Тип ключей | UКОМ В | RОТКР Ом | TО нс | UВХ(1) В | UВХ(0) В | UИП В | Примечание |
| КР590КН2 | ± 10 | 4…13 | 0…0,8 | ± 12 | 4 ключа | ||
| КР590КН9 | ± 15 | 4…15 | 0…0,8 | ± 15 | 4 ключа | ||
| К1169КН2 | Остаточное напряжение 8 В | 1,8 | 20… …220 | 4 ключа |
Таблица 10.3.
| Тип коммутаторов | UКОМ В | RОТКР Ом | TО нс | Число каналов | UИП В | Примечание |
| К590КН1 | ± 5 | ± 12 | Дешифратор | |||
| 591КН3 | ± 15 | ± 15 | Дешифратор | |||
| К190КТ1 | ± 10 | ± 15 | ||||
| 1104КН1 | ± 5 | 20… …220 | Послед. управление |
Глава 11. СИСТЕМЫ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ
Область применения
Системы автоподстройки частоты (АПЧ) входят в состав практически всех радиотехнических устройств. Рассмотрим смысл и назначение систем АПЧ на простом примере.
Известно, что для передачи сигналов изображения или ∕ и звука на приёмники абонентов необходимо этими сигналами модулировать гармонический сигнал несущей частоты fН. В результате модуляции на приёмники абонентов по эфирному, кабельному или спутниковому каналу поступает сигнал U(t) = A(t) sin [2π fНt+φ(t)] . В частном случае при φ(t) = φ фаза сигнала постоянна, налицо амплитудная модуляция U(t) = A(t)sin [2πfНt+φ], где амплитуда A(t) пропорциональна сигналу изображения или ∕ и звука. В таком режиме работают системы аналогового телевидения и радиовещания в длинноволновом, средне- и коротковолновых диапазонах. В другом случае при A(t) = A постоянна амплитуда сигнала, налицо угловая, то есть частотная модуляция. Возможен вариант, когда сигнал имеет вид U(t) = Asin [2π fН t+φ(t)], где фаза сигнала пропорциональна сигналу изображения или ∕ и звука. В этом режиме работают системы FM (УКВ ЧМ) радиовещания, системы звукового сопровождения аналогового телевидения, системы радиорелейной связи.
В настоящее время в связи с повсеместным применением цифровых методов обработки сигналов используется сигнал общего вида U(t) = A(t)sin [2π fНt+φ(t)]. Амплитуда A(t) и фаза φ(t) такого сигнала одновременно пропорциональны цифровому сигналу, несущему информацию об изображении и звуке. В таком режиме работают системы цифрового наземного, спутникового и кабельного телевидения, системы цифрового радиовещания, системы сотовой связи, системы беспроводного доступа WiFi и т.д.
Во всех этих случаях в приёмниках абонентов происходит выделение полезного сигнала изображения и звука единообразным методом, а именно умножением приходящего сигнала U(t) на гармонический сигнал UГ(t) = Вsin 2π fГ t , генерируемый гетеродином приёмника. Полученный в результате перемножения сигнал поступает на вход фильтра, на выходе которого появляется полезный сигнал изображения и звука.
Однако выделение полезного сигнала происходит правильно в том и только том случае, когда несущая частота приходящего сигнала fН совпадает с частотой сигнала гетеродина fГ , то есть когда выполняется условие fГ = fН . В противном случае полезный сигнал оказывается настолько искаженным, что изображение и звук не воспринимаются абонентом.
Несущая частота приходящего сигнала может непрерывно меняться во времени под действием дестабилизирующих факторов в процессе эксплуатации из-за изменения температуры, влажности, механических воздействий и т.д. Поэтому для неискажённого приёма полезного сигнала, то есть для выполнения условия fГ(t) = fН(t) необходимо непрерывно автоматически подстраивать частоту гетеродина под частоту несущей. Эту функцию во всех перечисленных случаях выполняет система АПЧ.
Системы АПЧ используются в следующих радиотехнических устройствах и системах:
· аналоговых и цифровых радио- и телевизионных приёмниках;
· демодуляторах фазо- и частотно-модулированных сигналов;
· системах сотовой и других видов беспроводной цифровой связи;
· устройствах выделения и синхронизации тактовой частоты в цифровых системах связи, а также в цифровых системах записи и воспроизведения аудио- и видеосигналов;
· устройствах для узкополосной фильтрации сигналов;
· устройствах для стабилизации скорости движения и натяжения ленты в лентопротяжных механизмах;
· устройствах для стабилизации скорости вращения жестких, а также CD и DVD дисков.