Выбираем напряжение задержки:

£з = t/ex. инСмакс = 5 Ю - Ю = Ъв.

Определяем минимальный коэффициент усиления: Р 2

мин = Кыакс - = -gTlO*

100.

По регулировочной характеристике находим £/р. макс 17,5 в. Находим далее

р. макс 17>5

1/2мин(Р/(д-1) 5(2-0,95-1) (здесь принято Kjs. = 0;95).

Ю- 10- 10 Ю' Ю' 10- 1

Рис. 21-21. Статическая характеристика к расчетному примеру.

J - для схемы без усилителя АРУ; 2 -с усилителем АРУ. Масштаб по оси U - логарифмический.

Выберем с некоторым запасом Ка = 5.

Расчет статической характеристики удобно вести путем заполнения таблицы (см. табл. 21-1).

Поставленным требованиям удовлетворяет только система АРУ с усилителем (рис. 21-21), поскольку без усилителя АРУ напряжение на выходе при Ux. мако достигает величины 20 в (вместо требуемых 15 в)..

Дивамические характеристики системы АРУ

Зависимость выходного напряжения от времени при подаче на вход различных сигналов называется динамической характеристикой.

Отличительной особенностью системы АРУ является зависимость быстродействия от величины и формы входного сигнала. Чем больше амплитуда сигнала, тем выше быстродействие, тем скорее устанавливаются процессы в системе. Поэтому для системы АРУ требуется проводить анализ прохождения входных сигналов различных видов.

Важное значение в динамическом режиме имеет фильтр, устанавливаемый в цепи АРУ.,

Амплитудно-модулироваиный входной сигнал. Фильтр в системе АРУ предотвращает прохождение напряжения частоты модуляции на сетки регулируемых ламп. При слишком малом значении постоянной времени фильтра будет иметь место демодуляция сигнала. При излишне большой постоянной времени изменения коэффициента усиления не будут успевать следовать за изменениями амплитуды входных сигналов, что приводит к ощутимому влиянию быстрых колебаний амплитуды принимаемого сигнала.

Величина постоянной времени выбирается так, чтобы удовлетворить обоим противоречивым условиям. Для телефонных приемников она имеет порядок 0,05- 0,1 сек, а для телеграфных 0,01-0,05 сек.

Вследствие зависимости быстродействия системы АРУ от величины сигнала при приеме амплитудно-модулироваиных колебаний наблюдается не только некоторая демодуляция сигналов, но имеет место фазовый сдвиг огибающих сигнала на входе и выходе. В некоторых случаях это явление вредно сказывается на характеристиках всего устройства (например, в радиолокационных станциях с автоматическим слежением за целью по направлению). Для устранения демодуляции сигнала и исключения фазовых ошибок в цепь АРУ иногда вводят дополнительный заграждающий фильтр, настроенный на частоту мо дуляции (последняя является фиксированной).

Таблица расчета статической характеристики системы АРУ

Таблица 21-1

i (К, = 5).

Таблица построена для двух случаев: 1) при отсутствии усилителя (К-г = 1) и 2) при наличии усилителя

Скачкообразный входной сигнал. При скачкообразном изменении амплитуды входного сигнала выходное напряжение ие остается постоянным. Своего установившегося значения, определяемого статической характеристикой, выходной сигнал достигает через некоторое время, зависящее от постоянной времени фильтра и амплитуды

скачка. Время установления уменьшается с ростом амплитуды входного сигнала.

Так, например, для рассмотренного иа стр. 465 примера при изменении Ubx от О до 0,1 в при Т- 0,1 сек. время установления составляет около 0,15 мсек, а при изменении С/х от О до 10 мкв оно будет около 40 мсек (без учета перегрузки каскадов).

ГЛАВА ДВАДЦАТЬ ВТОРАЯ ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

При проектировании машин и приборов, управлении производственными процессами, проведении научных исследований и в других случаях часто требуется производить сложные вычислительные работы, связанные с большими затратами труда и времени. Для решения различного рода вычислительных задач в настоящее время все более широкое применение находят электронные вычислительные машины. Создание электронных вычислительных машин, отличающихся исключительно высокой скоростью производства вычислительных операций, базируется на использовании достижений современной радиоэлектроники.

Электронные вычислительные машины делятся иа две группы:

1) электронные цифровые вычислительные машины (машины дискретного действия);

2) электронные вычислительные машины непрерыв ного действия.

22-1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦИФРОВЫХ МАШИН

Электронные машины дискретного действия обычно называются электронными цифровыми машинами (ЭЦМ). Они предназначаются для решения математических задач (практически любой сложности и с любой точностью), а также для автоматического управления различными объектами и процессами н решения логических задач.

Из большого числа практических задач, решаемых с помощью электронных цифровых машин, можно назвать следующие:

1) определение размеров и формы плотин величайших в мире советских гидроэлектростанций;

2) вычисление исходных данных для запуска и траек-

торий движения искусственных спутников земли и космических ракет;

3) вычисление положения звезд на много лет вперед;

4) автоматическое управление металлорежущими станками;

5) перевод литературы с одного языка на другой;

6) предвычисление элементов погоды с целью повышения эффективности прогнозов.

В основу решения математических задач на ЭЦМ положены численные методы, основанные на том, что процесс решения подавляющего большинства математических задач может быть представлен в виде последовательности элементарных арифметических опера--цнй (сложение, вычитание, умножение и деление) и операций, определяющих порядок перехода.от одной арифметической операции к другой.

Порядок работы машины в процессе счета во многом напоминает действия человека при ручном счете.

Пример. Пусть требуется рассчитать ослабление радиоприема но зеркальному каналу (03) в диапазоне частот от /j до через интервалы по частоте, равные hf. Расчет произвести для контура с добротностью Q. настроенного на промежуточную частоту / р. Расчет выполняется по формуле

/ N21

(/ + 2/пр)

где / = /1 Щ.

Перед началом расчета необходимо запомнить (записать) величины, остающиеся неизменными в процессе вычислений. Таких величин три: Q, 2f p и единица .

Далее вычисления проводятся в последовательности, указанной в табл. 22-1.

Таблица 22-1

§ 22-2]

Представление чисел в .ЭЦМ

При вычислениях на. машине порядок действий остается таким же, только все операции производятся автоматически с большой скоростью.

Последовательность операций, которые надо выполнить над исходными данными и результатами промежуточных вычислений для получения решения, называется алгоритмом математической задачи. Любая задача, для которой можно составить алгоритм, может быть решена на ЭЦМ.

Кроме операций вычислительного характера, ЭЦМ позволяют выполнить различные логические операции, суть которых сводится к получению определенных заключений на основе анализа ряда условий (событий, фактов). Цепочка логических заключений напоминает серию вопросов, на которые разбивается решение сложной арифметической задачи, когда получение ответа на один простой вопрос создает условия для решения следующего, более сложного вопроса до тех пор, пока не будет получен ответ, удовлетворяющий условиям задачи.

Например, при работе металлорежущего станка, управляемого спомощью ЭЦМ, могут иметь место одновременно два события: размеры обрабатываемой детали отличаются от заданных и они больше заданных. Одновременное наличие этих двух событий позволяет сделать логическое заключение о том, что резец станка необходимо подать вперед.

Возможность выполнения на ЭЦМ ряда логических операций позволяет полностью автоматизировать процесс счета, а также широко использовать ЭЦМ в системах автоматического управления и для решения сложных логических задач, связанных с планированием, переводом с одного языка на другой и т. д.

Благодаря полной автоматизации процесса счета и применению быстродействующих электронных схем скорость работы современных ЭЦМ достигает десятков тысяч операций в секунду при точности вычислений в 9-10 десятичных знаков и более.

По принципам практического использования ЭЦМ разделяются на две большие группы:

1) универсальные ЭЦМ, предназначенные для решения широкого круга задач;

2) специализированные ЭЦМ, предназначенные для решения одной или нескольких задач одного класса, а также для работы в системах управления. -

22-2. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЕЛ В ЭЦМ. АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ДЕЙСТВИЯ НАД ДВОИЧНЫМИ ЧИСЛАМИ

В большинстве современных ЭЦМ используется двоичная система счисления, отличающаяся той особенностью, что для изображения любого числа в ней используются две цифры: О и 1.

В двоичной системе счисления числа разделяются на разряды. При записи старший разряд располагается левее младшего и каждая цифра высшего разряда имеет значение, в 2 раза большее такой же цифры низшего разряда.

Например, число 77 в двоичной системе изображается следующим образом:

1001 101 = 1.2e-f 0-25+0-24+ 1.23+ 1.22 +

+ 0-21-f 1-20.

Любое вычислительное устройство дискретного действия должно содержать элементы, имеющие столько различных устойчивых состояний, каково основание системы счисления, используемой в устройстве.

При двоичной системе счисления необходимы счетные элементы с двумя устойчивыми состояниями, что позво-

ляет использовать для этой цели быстродействующие электронные схемы (триггеры). ЭЦМ оперирует с числами, представленными в виде временной последовательности импульсов напряжения (тока) и пауз между ними (рис. 22-1). Наличие импульса соответствует единице.

I 2

Л

I Z I 2 I

Б-й

Рис. 22-1. Представление двоичного числа II01 (13) в виде последовательности импульсов, образующих код числа.

а наличие паузы нулю (или наоборот). Эта последовательность импульсов называется кодом числа.

Действия над числами в ЭЦМ производятся поразрядно. При сложении (в двоичной системе) используется правило:

04-0 = 0; 0+1=1;

1 + 0=1; 1-1-1 = 0+ единица переноса в

старший разряд

Например:

,42 +54

или аналогично

,101010 + 110110 1100000

Умножение заменяется последовательным сложением и сдвигом. При умножении множимого на каждый разряд множителя (в двоичной системе) используется правило:

0-0= 0; 0-1 = 0;

1-0 = 0; 1-1 = 1.

Напрт^ер:

42 или аналогично ШЮКУ 000000 110110 + 000000 110110 000000 110110

110110

, 108 216

2 268

100011011100

Вычитание в ЭЦМ заменяется сложением уменьшаемого с числом, представляющим собой дополнительный код вычитаемого, а единица самого старшего разряда полученной суммы отбрасывается.

При образовании дополнительного кода в каждом двоичном разряде вместо единицы берется нуль, а вместо нуля единица и прибавляется единица в низшем разряде полученного таким образом числа.

Например:-

54 - 42 = 12.

В двоичной системе: . 110110- 101010= 110110+ 010110*

0001100

Для изображения алгебраических чисел перед самым старшим разрядом числа вводится один разряд знака, при этом нуль является кодом положительного, а единица- отрицательного числа.

Здесь 010 цО = ОЮ 101 -f- ООО 001.