Экспериментальное исследование характеристик устройства - Разработка схем кодера PAL

Целью проведения экспериментального исследование было снятие временных характеристик следующих функциональных узлов цифрового кодера PAL: генератора опорного колебания, схемы формирования сигнала опознавания цветности и схемы управления цифровым квадратурным модулятором.

Для исследования эти функциональные блоки были выбраны в связи с тем, что именно от правильности их работы зависит и правильность работы всех остальных блоков разработанного устройства и, как следствие, вообще работоспособность кодера.

Как сказано выше, проводились измерения только временных соотношений. Обосновывается это тем, что исследуемое устройство является цифровым и собрано на элементной базе, работающей в уровнях ТТЛ, таким образом, снятие разного рода амплитудных характеристик устройства в целом или его отдельных функциональных блоков не представляет интереса. Главное - чтобы уровни формируемых сигналов правильно воспринимались самим кодером, а об этом, то есть о работоспособности устройства в целом, можно судить по временным соотношениям, которые и исследовались в рамках экспериментальной части данного дипломного проекта.

Приведем схему экспериментальной установки, на которой проводились исследования.

В ходе проведения эксперимента использовались следующие приборы и устройства

    - генератор импульсов Г5-54; - источник напряжения питания ИПС-1; - осциллограф С1-81; - цифровой кодер PAL.

Источник напряжения ИПС-1 применялся для подачи на кодер напряжения питания, которое должно составлять (для ТТЛ) 5В. Диапазон возможных выходных напряжений этого источника напряжения можно изменять от 0 до 15 В (пульсации выходного напряжения эффективное: не более 5 мВ), таким образом, применение данного источника напряжения в качестве источника питания вполне обоснованно.

Генератор импульсов Г5-54 использовался для формирования последовательности импульсов длительностью 4,7 мкс, с периодом следования 64 мкс, что соответствует последовательности строчных синхронизирующих импульсов, которая, в соответствии с техническим заданием, была определена как входной сигнал кодера. Кроме того, эта же последовательность подавалась на вход внешней синхронизации осциллографа, для проведения измерений в этом режиме.

Оговоримся, что измерение всех временных интервалов, в том числе и параметров формируемой генератором Г5-54 последовательности импульсов, проводилось с помощью осциллографа, именно по этому погрешность формирования данной последовательности (то есть погрешность генератора) сейчас не рассматривается, а будет оценена позже - при оценке погрешностей полученных результатов.

Сигналы на осциллограф подавались при использовании выносного делителя напряжения 1:10, с погрешностью 3%.

Первым проводилось измерение частоты вырабатываемого опорным цифровым генератором (с кварцевой стабилизацией) сигнала (осциллограмма 1: DD4.3 н.6). Кварцевый резонатор был настроен на частоту 17,734 МГц, которой соответствует период 56,4 нс.

Нужно сказать, что результат этого измерения имеет наибольшую погрешность, в связи с тем, что наименьший множитель развертки по горизонтали используемого осциллографа составляет 0,1 мкс/деление (см). То есть, "растянуть" измеряемый период, который по предварительной оценке должен составлять порядка 0,05 мкс, до размеров, при которых возможно более-менее точное снятие результата, не представлялось возможным.

Приведем некоторые паспортные данные на осциллограф С1-81

    - геометрические искажения в рабочей части экрана: 1,5%; - погрешность калиброванных коэффициентов развертки на ее рабочей части, измеренная по горизонтальной оси экрана на превышает А) основная в нормальных условиях 4%; Б) в рабочих условиях 8%.

Осциллограмма 2 (DD28 н.3) представляет собой один из сигналов управления цифровым квадратурным модулятором, и является фактически результатом деления частоты выходного колебания цифрового опорного генератора (осциллограмма 1) на два. Период повторения импульсов составляет 112 нс, что вполне совпадает с расчетным значением 2/17,734106=112,8 нс.

Осциллограмма 3 (DD28 н.2) представляет собой второй сигнал управления цифровым квадратурным модулятором, и является фактически результатом деления частоты выходного колебания цифрового опорного генератора (осциллограмма 1) на четыре, с той лишь разницей, что в момент прихода строчного синхроимпульса, когда производится смена направления счета реверсивного счетчика разрядом Q1 выходного кода которого и является исследуемая последовательность, появляется один интервал длительностью 0,75Т (Т = 4/17,734106 = 225,6 нс), а не 0,5Т в течение которого присутствует уровень единицы. Отследить этот участок на экране осциллографа не удается, так как для этого необходимо засинхронизировать опорный генератор в составе кодера, с генератором строчных синхронизирующих импульсов, что не представляется возможным.

Подводя итог рассмотрения первой группы проведенных измерений, отметим, что они проводились в ждущем режиме синхронизации осциллографа, множитель развертки осциллографа оставался в одном и том же положении, таким образом, полученные осциллограммы согласованы между собой по времени, и описанные выше временные соотношения легко оценить визуально.

Переходя ко второй группе измерений, отметим, что они проводились в режиме внешней синхронизации осциллографа, которая осуществлялась сигналом строчной синхронизации (выход генератора Г5-54). Измерения проводились именно в этом режиме, так как интерес представляют не только временные характеристики формируемых последовательностей, но и их положение на временной оси относительно строчного синхронизирующего импульса.

На осциллограмме 4 (DD4.4 н.9) приведена собственно последовательность строчных синхроимпульсов, длительность которых составляет 4,7 мкс, а период повторения - 64 мкс.

Осциллограмма 5 (DD23.1 н.5) представляет собой результат, получаемый на выходе делителя частоты на два (Т-триггера), при подаче на его вход последовательности строчных синхроимпульсов. Полученный меандр используется для управления направлением счета реверсивного счетчика. Этот процесс хорошо виден на следующих двух осциллограммах (6 и 7) на которых представлены сигналы, имеющие место на счетных входах реверсивного счетчика DD28 ножки 5 и 4 (суммирующий вход - осциллограмма 6, вычитающий - 7). Как видно, в течение одной строки счетные импульсы (с выхода опорного цифрового генератора) поступают на суммирующий вход счетчика, а в течение следующей - на вычитающий. Выходные сигналы счетчика представлены на осциллограммах 2 и 3 и были описаны выше.

Оставшиеся пять осциллограмм (8 - 12) поясняют работу схемы формирования сигнала опознавания цветности.

8-я осциллограмма (DD4.4 н.8) - проинвертированная последовательность строчных синхроимпульсов - в комментариях не нуждается. Необходимость ее формирования связана с используемой элементной базой и описана при разработке схемы электрической принципиальной цифрового кодера PAL (глава 3).

На 12-й осциллограмме изображены пачки импульсов, которые периодически поступают на счетный вход счетчика DD9 (14-я ножка), коэффициент пересчета которого равен пяти.

Импульсы, изображенные на 9-й осциллограмме (DD5.2 н.10), появляются в моменты, когда выходной код счетчика DD13 имеет вид 101, что соответствует десятичному числу 5, и "опрокидывают" RS-триггер (DD5.2). Когда выходной код счетчика импульсов принимает вид 111 (число 7), на 13-й ножке микросхемы DD5.2 появляется импульс, который можно наблюдать на 10-й осциллограмме. Этот импульс "переварачивает" сразу два RS-триггера: DD5.2 - обуславливая переход 10 на его выходе Q, и DD5.1 - запрещая поступление счетных импульсов на счетчик до прихода следующего строчного синхроимпульса.

Результатом работы схемы формирования сигнала опознавания цветности, является последовательность импульсов, представленная на 11-й осциллограмме (DD5.2 н.9). период следования этих импульсов составляет 64 мкс, их длительность - 2,3 мкс, а задержка относительно строчного синхроимпульса - 5,7 мкс, что вполне сопоставимо с расчетными временными соотношениями

    - период 64 мкс, - длительность 2,26 мкс, - задержка 5,65 мкс.

Таким образом, измеренные в ходе экспериментального исследования временные соотношения в целом не противоречат рассчитанным теоретически. Этот факт позволяет сделать вывод о работоспособности разработанного устройства, которая подтверждается практическими результатами.

5

Похожие статьи




Экспериментальное исследование характеристик устройства - Разработка схем кодера PAL

Предыдущая | Следующая