Диод Шоттки.

В диоде Шоттки используется не p-n-переход, а выпрямляющий контакт металл-полупроводник. Условное графическое обозначение диода Шоттки представлено на рис. 2.5, б.

В обычных условиях прямой ток, образованный электронами зоны проводимости, переходящими из полупроводника в металл, имеет очень малую величину. Это является следствием недостатка электронов, энергия которых позволила бы им преодолеть данный барьер.

Для увеличения прямого тока необходимо «разогреть» электроны в полупроводнике, поднять их энергию. Такой разогрев может быть осуществлен с помощью электрического поля.

Если подключить источник внешнего напряжения плюсом к металлу, а минусом к полупроводнику n-типа, то потенциальный барьер понизится и через переход начнет протекать прямой ток. При противоположном подключении потенциальный барьер увеличивается и ток оказывается весьма малым.

Диоды Шоттки – очень быстродействующие приборы, они могут работать на частотах до десятков гигагерц (1 ГГц=1·109 Гц). У диода Шоттки может быть малый обратный ток и малое прямое напряжение (при малых прямых токах) – около 0,5 В, что меньше, чем у кремниевых приборов. Максимально допустимый прямой ток может составлять десятки и сотни ампер, а максимально допустимое напряжение – сотни вольт.

Обращенный диод. Это полупроводниковый диод, физические явления в котором подобны физическим явлениям в туннельном диоде, поэтому зачастую обращенный диод рассматривают как вариант туннельного диода. При этом участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением на вольт-амперной характеристике обращенного диода отсутствует или очень слабо выражен.

Обратная ветвь вольт-амперной характеристики обращенного диода (отличающаяся очень малым падением напряжения) используется в качестве прямой ветви «обычного диода», а прямая ветвь – в качестве обратной ветви. Отсюда и название – обращенный диод.

Условное графическое обозначение обращенного диода представлено на рис. 2.5,д.

Рассмотрим для примера вольт-амперные характеристики германиевого обращенного диода 1И104А (рис. 2.9), предназначенного, кроме прочего, для работы в импульсных устройствах (постоянный прямой ток – не более 0,3 мА, постоянный обратный ток – не более 4 мА (при ), общая емкость в точке минимума вольт-амперной характеристики 1,2…1,5 пФ).

Как видно из графика (рис. 2.9), обе ветви вольт-амперной характеристики практически симметричны (в зеркальном отражении) относительно начала координат. Участок отрицательного дифференциального сопротивления размещен на участке положительного напряжения между 0,1 и 0,3 В. При этом амплитуда тока на участке с отрицательным дифференциальным сопротивлением не превышает 0,05 мА.

Рис. 2.9. Вольт-амперная характеристика обращенного диода

Построить схему синхронного одноступенческого RS-тригера на элементах И-НЕ. Составить таблицу переключений. Используя одноступенчатые синронные RS-триггеры, начертить схему двухступенчатого RS-триггера. Пояснить различие в работе.

Каждая из систем классификации характеризует триггеры по разным показателям и поэтому дополняет одна другую. К примеру, триггеры RS-типа могут быть в синхронном и асинхронном исполнении.

Асинхронный триггер изменяет своё состояние непосредственно в момент появления соответствующего информационного сигнала(ов), с некоторой задержкой равной сумме задержек на элементах составляющих данный триггер.

Синхронные триггеры реагируют на информационные сигналы только при наличии соответствующего сигнала на так называемом входе синхронизации С (от англ. clock). Этот вход также обозначают термином «такт». Такие информационные сигналы называют синхронными. Синхронные триггеры в свою очередь подразделяют на триггеры со статическим и с динамическим управлением по входу синхронизации С.

Триггеры со статическим управлением воспринимают информационные сигналы при подаче на вход С логической единицы (прямой вход) или логического нуля (инверсный вход).

Триггеры с динамическим управлением воспринимают информационные сигналы при изменении (перепаде) сигнала на входе С от 0 к 1 (прямой динамический С-вход) или от 1 к 0 (инверсный динамический С-вход). Также встречается название «триггер управляемый фронтом».

Одноступенчатые триггеры (latch, защёлки) состоят из одной ступени представляющей собой элемент памяти и схему управления, бывают, как правило, со статическим управлением. Одноступенчатые триггеры с динамическим управлением применяются в первой ступени двухступенчатых триггеров с динамическим управлением. Одноступенчатый триггер на УГО обозначают одной буквой - Т.

Двухступенчатые триггеры (flip-flop, шлёпающие) делятся на триггеры со статическим управлением и триггеры с динамическим управлением. При одном уровне сигнала на входе С информация, в соответствии с логикой работы триггера, записывается в первую ступень (вторая ступень заблокирована для записи). При другом уровне этого сигнала происходит копирование состояния первой ступени во вторую (первая ступень заблокирована для записи), выходной сигнал появляется в этот момент времени с задержкой равной задержке срабатывания ступени. Обычно двухступенчатые триггеры применяются в схемах, где логические функции входов триггера зависят от его выходов, во избежание временны́х гонок. Двухступенчатый триггер на УГО обозначают двумя буквами - ТТ.

Триггеры со сложной логикой бывают также одно- и двухступенчатые. В этих триггерах наряду с синхронными сигналами присутствуют и асинхронные. Такой триггер изображён на рис. 1, верхний (S) и нижний (R) входные сигналы являются асинхронными.

Рис. 2.39. Синхронные RS-триггеры: синхронный RS-триггер на элементах И-НЕ и условное обозначение;

Синхронный двухступенчатый RS-триггер (master-slave, что переводится «мастер-помощник») состоит из двух синхронных RS-триггеров и инвертора, рис. 2.41, а. Входы С обоих триггеров соединены между собой через инвертор DD1.1. Если C=1, то первый триггер функционирует согласно сигналам на его входах S и R. Второй триггер функционировать не-может, т. к, у него C=0. Если C=0, то первый триггер не функционирует, а для второго триггера C=1, и он изменяет свое состояние согласно сигналам на выходах первого триггера.

Рис. 2.41. Синхронный двухступенчатый RS-триггер: a - схема триггера на логических элементах И-НЕ;

б - условное обозначение и временные диаграммы тактового импульса.

Принципы разделения каналов в методах многостанционного доступа с частотным и временным разделением (МДЧР и МДВР), их особенности и области применения. Понятия по построению кадров для БС и АС при МДВР.

Множественный доступ характерен для спутниковых каналов, радиоканалов, каналов мобильной связи.

1. Технология FDMA (Frequency Division Multiple Access) осуществляет манипуляцию только одним параметром информационного сигнала — частотой. Каждому каналу выделяется своя достаточно узкая полоса (20...25 КГц) в спектре частот. Между этими полосами существуют ещё дополнительные частотные интервалы — защитные, уменьшающие взаимовлияние одних каналов на другие. Разнос между приёмом и передачей выполняется также по частоте -FDD (Frequency Division Duplex). Технология FDMA/FDD лежит в основе аналоговых стандартов сотовой связи, например NMT-450 и С-450.щб

Недостатками такого метода разделения каналов являются:

• узкополосность информационного канала, а значит и чувствительность его к селективным замираниям (низкая помехоустойчивость);
• нерациональное использование участков спектра (диапазона) частот — сложности в использовании одних и тех же участков спектра на одной территории.

К достоинствам можно отнести следующие:

• относительная простота реализации;
• высокое качество в низкочастотной части разговорного тракта по такому параметру как тембральный окрас речи (влияет на узнаваемость говорящего). При отсутствии значительных помех оно близко к качеству в каналах проводной телефонии.

2. Технология TDMA (Time Division Multiple Access) манипулирует уже двумя параметрами информационного сигнала — частотой и временем. В данном случае каждому каналу назначается более широкая (относительно FDMA) полоса частот (до 200 кГц), которая в свою очередь разбивается на логические каналы (разнесённые по времени). Разнос между приёмом и передачей может выполняться как по частоте — FDD (Frequency Division Duplex), так и по времени TDD (Time Division Duplex). Технология TDMA/FDD используется в цифровых стандартах сотовой связи, например GSM-900/1800 и D-AMPS. А технология TDMA/TDD лежит в основе стандарта DECT — цифровой беспроводной телефонии.

К достоинствам этого метода можно отнести следующие:

• более высокая помехозащищённость (в сравнении с FDMA), достигнутая благодаря оцифровке информационного сигнала;
• возможность повторного использования одних и тех же полос частот на одной территории — более высокий коэффициент повторного использования.

Недостатками являются:

• сохраняющаяся узкополосность (относительная), и как следствие — подверженность селективным замираниям, что проявляется в виде «кваканья» и «бульканья» (выпадения полезного сигнала) в низкочастотной части разговорного тракта;
• малоэффективное использование спектра частот — сохранение процедуры частотного планирования.

Доступ с частотным разделением каналов (МДЧР)МДЧР является наиболее простым и распространенным методом, используемым как в аналоговых, так и цифровых ССС. При МДЧР каждая ЗС передает свои сигналы в отведенном ей участке полосы пропускания ретранслятора. Основной недостаток МДЧР - уменьшение пропускной способности по сравнению с односигнальным режимом, вызванное необходимостью снижения на 4...6 дБ мощности выходного усилителя ретранслятора из-за появления интермодуляционных помех. Кроме того, необходимо обеспечить высокую стабильность частоты и мощности сигнала, излучаемого каждой ЗС. В системах с МДЧР передача может осуществляться как многоканальными сигналами, так и одноканальными с использованием принципа передачи "один канал на несущей" (ОКН). Метод ОКН применяют в основном в сети станций с небольшим числом каналов. Основное преимущество метода состоит в возможности реализации принципа предоставления каналов по требованию. Метод МДЧР широко используется в ССС "Интерспутник", intelsat, национальных ССС многих стран.Данный метод сложно использовать для подключения большого числа компьютерных абонентских станций и сетей ЭВМ.

Доступ с временным разделением (МДВР)Метод МДВР нашел применение в связи с реализацией цифровых методов передачи. При этом методе каждой ЗС для излучения сигналов выделяется определенный, периодически повторяемый временной интервал. Интервалы излучения всех станций взаимно синхронизованы, в силу чего перекрытие их не происходит. В каждый момент времени через ретранслятор проходит сигнал только одной станции и отсутствует нелинейное взаимодействие сигналов разных ЗС в усилителе ретранслятора. Метод МДВР получает развитие для передачи данных большого числа абонентских станций, подключенных к сети цифровой телефонной связи и с помощью аппаратуры уплотнения каналов осуществляется организация передачи через главные ЗС. Применяется для подключения большого числа автономных компьютерных абонентских станций и сетей ЭВМ с непосредственной связью со спутниковой станцией требуются значительные затраты при ограниченных возможностях по числу ЗС.Кадр МДВР состоит из четырех субкадров (окон). Мультикадр содержит 18 кадров, гиперкадр -50 мультикадров. Длительность кадра 53.37 мс, мультикадра - 1,02 с. В каждом частотном канале организованы четыре физ-х канала при частотном разносе между каналами 25 кГц или два канала при частотном разносе 12,5 кГц.
В окне передают пакет, содержащий 510 бит. Существует шесть типовых пакетов: NUB -стандартный пакет для направления вверх (рис.9.2,a); NDB - стандартный пакет для направления вниз (рис.9.2,б); SB - пакет синхронизации для АС (рис.9.2.в); одиночный стандартный пакет для направления вниз; одиночный пакет синхронизации для АС и пакет управления.

Стандартные пакеты предназначены для передачи информации каналов трафика и управления. Одиночные пакеты — для тех же целей. Только они используются в режимах временного разделения, например, при временном разделении каналов между зонами в развитой системе. Пакет управления (рис.9 2. г и д) состоит из двух независимых полупакетов: вверх (LB) и вниз ( СВ). LB - полупакет сигнала управления мощностью. Занимает только один (левый) полупакет. СВ - полу-пакет канала управления мощностью. Занимает один полупакет, но может передаваться в любом из них (левом и правом).

Структуру пакета (рис. 9.2) формируют следующие поля и биты:
Р - бит управления мощностью; 01 - стандартная обучающая последовательность; 02 - расширенная обучающая последовательность; Ф - биты регулировки фазы; F - биты коррекции частоты; S -синхропоследовательность.

Поля для передачи информации канала трафика и канала управления обозначены ИНФ и И2, причем ИНФ означает, что это поле могут занимать биты любого из этих каналов, а И2 - только канала управления. Одной чертой на рис. 9.2 перечеркнуты поля для переходных битов, двумя чертами - защитные временные интервалы. На рис. 9.2 указано число битов каждого поля.
Обучающие последовательности служат для настройки эквалайзера, поддержания кадровой синхронизации пакетов и передачи информации о структуре пакета. Предусмотрены три стандартные обучающие последовательности по 22 бита и одна расширенная - 30 бит. Две из них указывают, что в стандартном пакете передаются один или два логических канала.

Автокорреляционные функции сигналов обучающей последовательности имеют один пик шириной один тактовый интервал и малый уровень боковых составляющих. Это позволяет надежно определить начало последовательности на приеме для поддержания кадровой синхронизации. По виду взаимокорелляционной функции можно уверенно различить последовательности.

Защитный временной интервал введен в одиночные пакеты для снижения межканальных помех. Во время этого интервала несущая не излучается. Биты регулировки фазы служат для восстановления начальной фазы несущей. Поле из 80 бит предоставлено для коррекции частоты. На этом поле формируются три радиоимпульса с известными частотами.