книги из ГПНТБ / Вопросы технологии машиностроения и радиотехники [сборник статей]

В дециметровом диапазоне для указанных целей удобно исполь­ зовать дискретный аттенюатор с непосредственным поглощением СВЧ мощности в резисторах включенных ячеек дискретов. В та­ ком аттенюаторе автоматическая регулировка осуществляется набором кратных дискретов, ячейки которых включаются своим

2

»Рис. 1. Схема ячейки дискрета бесконтактного аттенюатора.

разрядом параллельного двоичного кода сигнала управлении. Динамический диапазон аттенюатора равен сумме всех дискре­ тов, выраженных в дб, а интервал изменения равен меньшему ди­ скрету.

Схема ячейки дискрета одинакова для всех дискретов и при­ ведена на рис. 1. Поглощающая вставка (1) ячейки может соби­ раться на резисторах, включенных пр «П»-образной схеме. Номи­ налы резисторов подбираются, исходя из требуемой величины дискрета (затухания ячейки), а также требования согласования ячейки по входу и выходу. Набор дискретов осуществляется пе­ реключением поглощающей вставки и цепи прямого прохожде­ ния (3) СВЧ переключателями (2) в ячейке каждого дискрета.

Удобства использования такого аттенюатора, например, по сравнению с автоматически регулируемым аттенюатором пре­ дельного типа следующие:

1. Точность отработки затухания определяется наименьш дискретом. Причем, сам процесс автоматической отработки тре­ буемого затухания не влияет на точность.

120

2.Начальные потери незначительны и определяются потеря­ ми в цепях прямого прохождения.

3.Аттенюатор имеет широкую полосу рабочих частот, верхняя частота которой ограничивается паразитными емкостями и ин­ дуктивностями элементов ячеек.

Основной проблемой в конструировании аттенюатора явля­ ется проблема конструкции СВЧ переключателей. Применение контактных СВЧ переключателей нецелесообразно из-за их ма­ лого .быстродействия и малого времени наработки на отказ при большой частоте переключений. Появление серийно выпускаемых переключательных диодов позволяет решить эту проблему. Пе­ реключательные диоды, с одной стороны, обладают и свойством независимости сопротивления диода от уровня СВЧ мощности (в достаточно широких пределах), и свойством зависимости соп­ ротивления диода от управляющего тока низкой частоты, т. е. приближаются к контактным СВЧ переключателям, с другой сто­ роны, отличаются от них быстродействием и отсутствием нена­ дежной контактной группы. В результате был разработан бы- , стродействующий малогабаритный и в то же время надежный

вработе дискретный аттенюатор с электрическим управлением. . Электрическая схема ячейки дискрета бесконтактного аттен­

юатора изображена на Рис. 2 и состоит из цепей СВЧ и цепей управления. Для большей равномерности затухания и большей развязки между входом и выходом в полосе частот ячейка не дол­ жна содержать резонансных отрезков, а каждый бесконтактный СВЧ переключатель ячейки должен состоять из двух переключа­ тельных диодов. Ко входу и выходу ячейки в зависимости от того какие переключательные диоды открыты (1 или 2) подсоединя­ ется или цёпь прямого прохождения (дискрет выключен) или цепь поглощающей вставки /дискрет включен/, уаким образом, обе цепи связаны друг с другом только через переключательные ди­ оды, что позволяет проектировать каждую цепь независимо от другой и тем самым добиться лучших параметров ячейки.

Цепи СВЧ ячейки должны быть выполнены таким образом, чтобУ подсоединение к ним цепей для управления состоянием ди­ одов не сказывалось на режимы.работы цепей СВЧ. С этой точ­ ки зрения для выполнения цепей СВЧ удобна несимметричная полосковая линия, так как подсоединенные цепи управления к по­ лоске с внешней стороны мало сказываются на электромагнитном поле,- сосредоточенном в основном между полоской и корпусом. В аттенюторе для большей развязки цепей СВЧ и цепей управления цепи управления подсоединены к полоске с внешней стороны через ВЧ дроссели. Для того, чтобы затухание каждой ячейки было ста­ бильно при изготовлении от образца к образцу и не требовало ре­ гулировки подбором номиналов резисторов необходимо, чтобы затухание (дискрет) определилось в основном самими резистора­ ми и не зависело от других элементов ячейки. Учитывая извест­ ные параметры переключательных диодов (2А503Б) в открытом

121

и закрытом состоянии, индуктивности вводов резисторов (УЛИ) и межвитковую емкость дросселей (для ВЧ дросселя Д—0,6— 8 мкГн ГИО. 477.002 ТУ порядка 0,4 пФ), в соответствии с выше приведенным требованием, в диапазоне (150—850) мГц были экспериментально определены величины минимального и макси­

мального дискретов. Для указанных элементов минимальный дискрет — 0,5 дб и максимальный — 30 дб. При меньших и боль­ ших затуханиях номиналы резисторов требуются такие, что ячей­ ка дискрета получается не стабильной по затуханию, более узко­ полосной и с худшим согласованием. Кроме того, затухание более 35 дб при таких элементах в принципе невозможно осуществить, так как затухание при включенной поглощающей вставки ячейки по отключенной цепи прямого прохождения 35 дб.

Для изменения затухания аттенюатора на дискрет в А дб не­ обходимо, чтобы сопротивления резисторов соответствующей по­ глощающей вставки обеспечивали затухание (А + А 0) дб, где Ао — начальное затухание ячейки или затухание ячейки в вык­ люченном состоянии, которое при согласовании в основном скла­ дывается из потерь в открытых диодах цепи прямого прохожде­ ния и составляет в диапазоне (150—850) Мгц (0,5—0,9) дб для диодов 2А503Б. В свою очередь согласование при прямом про­ хождении определяется соотношением индуктивного сопротивле­

122

ния контактов диодов и емкостного сопротивления дросселей це­ пи управления.

Максимальная рабочая мощность аттенюатора зависит от ти­ па выбранного переключательного диода. Для р—п диодов типа 1А501 максимальная рабочая мощность определяется напряже­ нием пробоя и примерно равна 0,7 Вт. Для р—i—п диодов типа 2А503 максимальная рабочая мощность определяется допусти­ мой рассеиваемой мощностью в диоде и примерно равна 7 Вт.

Был измерен коэффициент нелинейных искажений аттенюато­ ра на различных типах переключательных диодов при уровне сиг­ нала 0,1 Вт. Для(аттенюатора на диодах типа 1А501 уровень вто­ рой гармоники частоты сигнала, образующейся в аттенюаторе, ниже уровня сигнала на 46 дб, а уровень третьей гармоники из­ мерить не удалось. Уровень второй пармоники, вносимой самой схемой измерения, ниже уровня сигнала на 60 дб. Причем, сле­ дует отметить, что при этих измерениях СВЧ ток превышал уп­ равляющий ток прямого смещения равный 25 мА и существенно заходил в область отрицательных токов диода. Для аттенюатора на диодах типа 2А503, обладающих большим управляющим то­ ком прямого смещения, равным 100 мА, нелинейные искажения вносимые аттенюатором были вообще ниже уровня нелинейных

<искажений вносимых самой схемой измерения. Малые нелиней­ ные искажения или другими словами неуправляемость сигналом СВЧ объясняется инерционностью носителей зарядов в переход­ ном слое переключательного диода. Это свойство переключатель­ ных диодов и обеспечивает стабильность параметров ячеек при изменении уровня СВЧ сигнала. Так, например, начальные поте­ ри, затухание ячеек аттенюатора на диодах типа 2А503 при уров­ нях СВЧ сигналов 0,1 Вти 7 Вт были практически одинаковыми.

Но инерционность носителей зарядов в переходном слое пе­ реключательных диодов пропорциональна времени переключения диода. Отсюда требование к уменьшению времени переключения противоречиво с требованием нормальной работы аттенюатора на частотах ниже 10 Мгц (с требованием неуправляемости перек­ лючательного диода сигналом СВЧ), что особенно проявляется при больших уровнях мощности сигнала. В рассматриваемой конструкции время переключения ячеек в основном определя­ лось временем переходных процессов в элементах цепей управле­

ния, чем временем переключения самих переключательных ди­ одов.

Верхняя частота полосы рабочих частот в рассматриваемой конструкции ограничивается паразитными параметрами выбран­ ного типа резистора (V'JIH) и дросселя. Для создания аттенюато­ ра на более высокие частоты необходимо использовать резисторы без выводов (например, пленочные) и дроссели, имеющие мень­ шую межвитковую емкость и большую добротность.

Основные параметры аттенюатора . на диодах типа 2А503Б (как более электрических — не надо прочных и более миниатюр­

123

ных, чем диоды типа 1А501), имеющего шесть дискретов (0,94 дб\

1,88 дб; 3,75 дб\ 7,5 дб\ 15 дб\ 30 дб) в диапазоне (150—850) мГц

следующие:

К.СВ по входу и выходу 1,37; Начальные потери (4,2±1,2) дб\

Точность отработки затухания ± (0,1+0,7А) дб, где А — тре­ буемое затухание.

Время'переключения затухания 40 мксек.

Аттенбатор имеет небольшие габариты 40X80X240 и может с успехом использоваться в технике как автоматический калибра­ тор СВЧ мощности.

ЛИТЕРАТУРА

1. СВЧ устройства на полупроводниковых диодах. Проектирование и расчет. Коллектив авторов, под ред. И. В. Мальского, Б. В. Сестроредкого. М., Сов. радио, 1969.

2. Полупроводниковые диоды. Параметры, методы измерений. Коллектив авторов, под ред. Н. Н. Горюнова, Ю. В. Носова. М., Сов. радио, 1969.

t ' ,

МЕДВЕДЕВ В. А.

ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НАКОПИТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

124

провода, Тф— длительность нарастания импульса тока опро­ са. Коэффициент трансформации запоминающего трансформато­ ра модуля памяти должен быть выбран оптимальным, чтобы обе­ спечить заданную частоту возбуждения накопителя и наиболь­ шую амплитуду тока во вторичной обмотке запоминающего тран­ сформатора.

Для возбуждения модуля током расчетной величины должны быть предусмотрены блоки формирователей и ключей, а для съема считанных сигналов — блок разрядных усилителей с рас­ четными входными сопротивлениями или эквивалентные нагру­ зочные сопротивления в цепях выходных обмоток модуля памяти.

Схема управления накопителем выполняется обычно таким образом, что опрашивающий ток подается только в один выб­ ранный модуль памяти и изменение уровня потенциала на клю­ чах не вызывает перезаряд паразитных емкостей между кодовы­ ми проводами в невыбранных модулях памяти. При соблюдении этих условий можно предположить, что каждый модуль многомо­ дульного ПЗУ отделен от других модулей по цепям опрашиваю­ щего тока. Цепи же считывания информации с' накопителя выполнены так, что выходные обмотки запоминающих трансфор­ маторов каждого модуля памяти соединены поразрядно впраллель.

Так как цепи возбуждения каждого блока памяти выполня­ ются либо идентично, либо каждый блок памяти управляется от собственных формирователей и ключей, то представляется воз­ можность проверить правильность расчета накопителя исполь­ зуя лишь один модуль памяти. В этом случае для имитации на­ копителя по выходным цепям (цепям считывания) ко вторичным обмоткам модуля памяти следует подсоединить индуктивности, эквивалентные шунтирующим индуктивностям (6—1) го-модуля памяти, где b — общее число модулей в многомодульном нако­ пителе,

Такой модуль памяти представляет собой модель .йакопителя ПЗУ, применяя которую можно проверить характеристики и па­ раметры накопителя. Предложенная модель проста и недорога, позволяет уточнить расчетные данные, определить предельные значения электрических параметров накопителя, оценить резо­ нансные свойства [2] и запас по быстродействию, определить воз­ можности изменения емкости накопителя для хранения инфор­ мации. С помощью такой модели можно решить задачу получе­ ния выходного сигнала определенной амплитуды для накопителей, отличающихся по емкости хранящейся информации. Это позволит использовать один усилитель унифицированного типа (усилитель воспроизведения с фиксированным уровнем чувствительности) для ПЗУ различных емкостей. В этом случае стандартные Модули памяти для каждого ПЗУ будут отличаться

Спомощью модели можно указать параметры тока выборки

иоптимальное число витков вторичной обмотки трансформато­ ров модуля памяти при условии, что выходной сигнал будет пос­

тоянным по амплитуде и что отношение «сигнал—помеха» будет це хуже 3:1 для ПЗУ следующих емкостей:

1/ 8000 слов с быстродействием 3 мксек; 2/ 4000 слов с быстродействием 1 —1,5 мксек;

3/2000 слов с быстродействием 1— 1,5 мксек; 4/512 слов с быстродействием 1— 1,5 мксек; 5/8000 слов с быстродействием 1,5 мксек; 6/16000 слов с быстродействием 3 мксек.

Решение подобной задачи сводится к использованию модулей памяти с различными коэффициентами трансформации разряд­ ных трансформаторов и к изменению амплитуды тока выборки в кодовом проводе,-

Оптимальный коэффициент трансформации нетрудно опреде­ лить [2], если задаться значениями тока выборки и частотой возбуждения накопителя, а также учесть параметры импульса ,тока выборки, величину L сердечника, входное сопротивление усилителя и число модулей накопителя.

Анализируя с помощью осциллографа сигнал на входе уси­ лителя воспроизведения, можно установить достоверность расчет­ ных данных. Неточности расчета выявляются либо в виде нало­ жения на экране осциллографа переходного процесса, на считан­ ный сигнал, либо малой амплитудой считанного 'сигнала. Для увеличения амплитуды сигнала необходимо поднять амплитуду тока выборки и контролировать соотношение «сигнал—помеха». Наложение сигнала на переходной процесс от предыдущего счи­ тывания устраняется путем уменьшения числа витков шунтирую­ щей индуктивности в выходной цепи. Используя модель, можно рассчитать также оптимальное число витков для модулей памя­ ти с'заданным быстродействием и с учетом количества модулей в накопителе, которое определяется по формуле nl==a2/b. В этой

зависимости пш— означает число витков шунтирующего дроссе­ ля, а — оптимальный коэффициент трансформаций.

С целью получения оптимального коэффициента трансфор­ мации накопителя емкость 512 слов при быстродействии 3,2 мксек был проведен эксперимент на физической модели. В качестве модели использовался стандартный модуль накопите­ ля ПЗУ агрегатной системы средств вычислительной техники (АСВТ), имеющий 30 витков вторичной обмотки запоминающих трансформаторов. (Оптимальным оказался коэффициент, равный а0= 8. Для сохранения амплитуды входного сигнала ток выбор­ ки был увеличен с 40 до 60 ма, то есть на 50%. Соотношение «си­ гнал—помеха» равнялось 3: 1, что обеспечивает нормальную ра­ боту блоков воспроизведения.

Таким образом, с помощью предложенной в настоящей рабо­ те модели, включающей в себя модуль памяти, блоки выборки

126

и считывания, можно проверить правильность расчета накопите­ ля ПЗУ и существенно упростить расчет накопителя по наиболее важным характеристикам (обеспечению быстродействия, опре­ делению заданных амплитуд выходных сигналов и соотношения «сигнал-помеха»,) а также определить запас по быстродействию данного накопителя, запас по увеличению объема памяти и пре­ дельные значения дргих параметров накопителя, при которых работу еще можно считать удовлетворительной. Модель может быть использована для проектирования накопителей, отличаю­ щихся по емкости и быстродействию, но построенных на стандарт­ ных модулях памяти с различным числом витков обмоток счи­ тывания разрядных трансформаторов.

ЛИТЕРАТУРА 1. А в д е е н к о в а Л. М., К о р о л ь к о в Н. В. и др., Долговременные

МЕДВЕДЕВ В. А-, БУРЯК E. Я.

ПУЛЫ ПРОВЕРКИ НОСИТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИИ ПОСТОЯННЫХ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Неотъемлемой частью современных цифровых вычислитель­ ных машин и систем являются постоянные запоминающие устрой­ ства (ПЗУ). В связи с высокими темпами развития вычисли­ тельной техники вопросы сокращения времени цикла изготовле­ ния изделий, снижения их стоимости являются весьма актуаль­ ными. Существующий пульт проверки блоков памяти (составных частей накопителя ПЗУ) агрегатной системы средств вычисли­ тельной техники (АСВТ) [1, 2] имеет невысокую производитель­ ность. Поэтому в настоящей работе предлагается устройство, позволяющее значительно сократить время проверки указанных блоков.

В существующем устройстве проверка информации, храни-, мой в блоке памяти, сводится к возбуждению нужного кодового провода, передаче считанной информации на индикаторные лам­ почки и и к визуальному сравнению кодов а индикаторных лам-

127

пах с информацией «Таблицы кодов», в соответствии с которой проводилась прошивка кодовых проводов. При сверке каждого разряда считанного слова с каждым разрдом слова в «Таблице кодов» адрес считанного слова должен совпадать с номером слова таблицы. Кроме значительной затраты времени недостат­ ком такого способа проверки информации является зависимость результата от субъективной оценки оператора.

Рис. 1. Блок — схема пульта проверки блоков памяти ПЗУ методом сравнения с эталоном:

а, б. — проверяемый и эталонный блоки памяти,

Процесс проверки можно автоматизировать, применяя метод сравнения с информацией на перфоленте или способ сравнения информации проверяемого блока памяти с эталонным блоком памяти. Сравнение информации проверяемого и эталонного бло­ ков памяти можно проводить на выходных обмотках разрядных запоминающих трансформаторов блоков памяти, если обмотки соответствующих разрядов соединить параллельно и 'встречно (начало одной соединить с концом другой), а результирующий сигнал подать через разрядный усилитель на схему формирова­ ния ошибки, (^равнение информации на самом начальном этапе проектирования устройства сокращает электронное оборудова­ ние и упрощает схему. К тому же значительно сократится время

128

и повысится точность проверки, если сравнение и перебор слов выполнять, на чистоте работы ПЗУ (330 кгц).

На рис. 1 представлена блок-схема быстродействующего пуль­ та для проверки блоков памяти ПЗУ методом сравнения с эта­ лоном. Блоки памяти на рисунке условно обозначены числовой линейкой ферритов с диодом матрицы. Различный наклон ферри­ тов в блоках означает, что при прохождении импульса тока по кодовому проводу сигнал «1» будет считываться с. каждого бло­ ка различной полярности. Линии, соединяющие блоки между со­ бой, заменяют связь между выходными обмотками трансформа­ торов блоков, обмотки соединяются противофазно.

Выходные обмотки соединяются ^акже со входами усилите­ лей воспроизведе’ния. Если на выходах блоков памяти появляет­ ся некомпенсированный сигнал, то усилитель соответствующего разряда, имеющий в качестве оконечного каскада триггер, уста­ навливается в положение «1» и при этом загорается лампочка соответствующего разряда слова. Кроме этого под действием единичного уровня напряжения на разрядном усилителе выра­ батывается сигнал «Ошибка», который запрещает изменение ад­ реса на счетчике. При этом фиксируется код на счетчике, по которому с учетом положения-переключателя В1 определяется адрес ячейки памяти с обнаруженной ошибкой. После регистра­ ции адреса ячейки памяти, в которой обнаружена ошибка, гене­ ратор одиночного импульса ГОИ после нажатия кнопки (на ри­ сунке не показана) вырабатывает импульс, который изменяет адрес счетчика на единицу, минуя запрет от инвертора «Ош». Код со счетчика поступает на дешифратор. Выходами дешифра­ тора являются ключи БКл, которые стробируются импульсом длительностью 1,6 мксек с синхронизатора. При изменении кода на счетчике выбирается следующая шина диодного дешифрато­ ра блока памяти (из шин, управляемых ключами). По сигналу синхронизатора с генератора тока выборки БГТВ и его выходно­ го каскада БВК вырабатывается импульс тока длительностью 0,65 мксек, который подается по следующей цепи: прецизионные сопротивления R, переключатель В1, кодовые провода в проверя­ емом и эталонном блоках памяти и выбранный открытый ключ дешифратора. Сопротивления R установлены для получения рав­ ных токов возбуждения в кодовых проводах сравниваемых бло­ ков памяти. Если проверяемая информация совпадает с эталон­ ной, то некомпенсированные сигналы с выходных обмоток бло­ ков памяти отсутствуют и усилители воспроизведения остаются в состоянии «О» (перед приемом информации с разрядных тран­ сформаторов усилители в каждом цикле сбрасываются в «О» от импульса синхронизатора). При протекании тока по кодовому проводу возбуждаются все 88 трансформаторов числовой линей­ ки, на усилители же принимается только 44 разрядная информа­ ция одного слова. Выбором слова с числовой линейки управляет младший разряд счетчика адреса (этот разряд неиспользуется