Methodical instructions to a study work in a laboratory "Radiophysics practics", "Physics" direction, "Physics" program, bachelor level: "IMPULS CIRCUITS"

Abstract

Данное методическое пособие является переработкой соответствующего описания “Импульсные схемы на транзисторах”, написанного преподавателями кафедры радиофизики доцентами Москалевым В. В. и Касперович В. С. (1975 г.). Указанное описание создавалось для студентов-радиофизиков (специалистов) 3-его курса, и было рассчитано на 2 занятия по 6 часов каждое. Новое, адаптированное описание предназначено для студентов-физиков 2-ого курса и рассчитано на одно занятие (4 часа), в связи с чем возникла необходимость значительно сократить и упростить текст описания и объем выполняемой работы. Сегодня все многообразие вычислительной техники, все многообразие обработки сигналов, включая цифровую фотографию и цифровое телевиденье, базируется на представлении непрерывных физических процессов в дискретной форме. Эта форма, в свою очередь, базируется на физических элементах и структурах, способных существовать (а значит, и запоминать элементарную единицу информации – 1 бит) достаточно долго в одном из двух устойчивых состояний: элемент открыт или закрыт для протекания тока, магнитный момент домена направлен по полю или против магнитного поля намагничивания, спин электрона направлен по или против внешнего магнитного поля, электромагнитная волна имеет вертикальную или горизонтальную поляризацию и так далее. Указанное обстоятельство делает необходимым изучение принципа работы электронных устройств - триггеров, обладающих способностью сколь угодно долго находиться в одном из двух устойчивых состояний, и устройств – генераторов прямоугольных импульсов, способных периодически скачкообразно переходить из одного устойчивого состояния в другое, причем периодичность перехода является регулируемой величиной и обуславливается постоянной времени RC (размерность - секунды) элементов, присутствующих в электронной схеме. В качестве конкретных реализаций указанных генераторов в низкочастотном диапазоне электромагнитных волн в данной работе выбраны две схемы мультивибратора. Одна из них способна генерировать прямоугольные импульсы, а другая, функционирующая в ждущем режиме, генерировать свои прямоугольные импульсы в кратное число раз реже, чем приходящие извне периодические импульсы. В этом смысле последняя электронная схема выполняет операцию деления частоты. Целью настоящей работы является ознакомление с принципами работы указанных электронных устройств и освоение навыков их использования в радиоизмерениях. Для этого студент (i) знакомится с электронными схемами и работой 2-х импульсных генераторов (мультивибраторов) на транзисторах, работающими в непрерывном и ждущем режимах, (ii) изучает влияния различных параметров этих генераторов на частоту и форму генерируемых импульсов, (iii) приобретает навыки по измерению амплитуд и частот генерируемых импульсов с помощью эталонного генератора гармонических сигналов и осциллографа, (iiii) изучает аналоговый способа деления частоты импульсов от задающего генератора в кратное число раз с помощью ждущего мультивибратора.