книги из ГПНТБ / Шляпоберский В.И. Элементы дискретных систем связи

Работу каждого триггера иллюстрируют две диаграммы: изме­ нения напряжения на катоде одной из ламп и соответствующих этому изменению дифференцированных импульсов. Как видно, каж­ дый последующий триггер работает с частотой в два раза меньшей, чем предыдущий,

Благодаря этому общий коэффициент счета трех последова­ тельно соединенных триггеров равен

• /<! = 2 • 2 • 2 = 23 = 8.

При непрерывном следовании импульсов, поступающих на вход счетчика, последний превращается в импульсный делитель частоты.

Для получения коэффициента деления К, не являющегося целой степенью двух (Д'=^=2П), нербходимо использовать обратные связи между триггерами. Так, введение обратной связи между двумя со­ седними триггерами (рис. 86) позволяет получить коэффициент

Ш

счета, равный 3. Приведенные на рис. 87 графики поясняют ра­ боту схемы.

Предположим, что к моменту появления входных импульсов в триггерах Т\ и Т2 (рис. 86) левый триод открыт, правый закрыт. Тогда под действием первого положительного импульса триггер Тх опрокинется и левый триод закроется, а правый откроется. На вход триггера Т2 будет подан отрицательный импульс, который не из­ менит его состояния. Под действием второго положительного им­ пульса триггер Т1 вернется в исходное состояние. В этом случае на вход триггера Т2 поступит положительный импульс, который вы­ зовет его опрокидывание: левый триод закроется, а правый от­ кроется. Третий входной импульс вызовет очередное срабатывание

триггера Ти при котором состояние схемы не изменится. При приеме четвертого импульса триггер Т\ вернется в исходное состояние.

Появившийся при этом положительный импульс вызовет сраба­ тывание триггера Т2: левый триод откроется, а правый закроется.

Благодаря закрытию правого триода триггера Т2 в цепи обрат­ ной связи появится отрицательный импульс, под действием кото­ рого триггер Т\ снова сработает (левый триод закроется, а правый откроется) и схема придет в состояние, предшествовавшее второму импульсу.

В таком же состоянии схема находится после действия седьмого импульса и т. д.

Таким образом, благодаря обратной связи после каждого третьего импульса схема приходит в исходное состояние, т. е. имеет место деление па 3, а не на 4.

Аналогично посредством обратных связей можно снизить коэф­ фициент деления устройства из трех триггеров до 7 или 5.

В первом случае обратная связь подается от третьего триггера на первый (рис. 88).

При делении на 5 необходимо иметь две обратные связи с треть­ его триггера на первый и на второй (на рис. 88 обратная связь на второй триггер показана пунктиром). Временные диаграммы, по­ ясняющие работу счетчика на 5, приведены на рис. 89.

1 1 2

оо

СП

о

Врассмотренных схемах бинарных делителей на 7 и на 5 ис­ пользуются два различных вида обратных связей.

Вделителе на 7 применена так называемая последовательная обратная связь, т. е. такая, при которой k-\i последующий триггер связывается только с /-м предыдущим. В делителе на 5 применена параллельная обратная связь, при которой k-n последующий триг­

гер связывается одновременно с несколькими предыдущими триг­ герами.

Каждая последовательная обратная связь уменьшает коэффи­ циент деления связанной группы триггеров иа единицу. Поэтому бинарные делители с последовательными обратными связями поз­ воляют получить такие коэффициенты деления, которые могут быть представлены в виде произведения сомножителей:

где а, Ь, с...— целые числа.

В делителях с параллельными обратными связями может быть получен любой коэффициент деления, заключенный в интервале от 2п~1 до 2п. Однако если необходимый коэффициент деления бли­ зок к 2'1-1, то требуется большое число обратных связей.

При фиксированных коэффициентах деления обычно выбирают ту схему, в которой число обратных связей наименьшее. Некоторым недостатком бинарных счетчиков (делителей) на полупроводнико­ вых триодах является трудность обеспечения требуемых режимов работы триггеров.

Установлено [23], что триггеры, работающие от управляющих импульсов, подаваемых одновременно на обе базы или оба коллек­ тора, иногда не срабатывают от отдельных импульсов. Это приво­ дит к получению ошибочных результатов подсчета. Устранение отмеченного недостатка может быть достигнуто применением или ненасыщенных триггеров, или таких схем управления работой триг­ геров, при которых подсчитываемые импульсы подаются не одно­ временно на обе базы, а поочередно (см. § 14 рис. 38).

Кольцевые счетчики импульсов

Кольцевые счетчики импульсов широко применяются в различ­ ных распределяющих устройствах, а также как делители частоты. Наиболее просто кольцевые счетЗики импульсов строятся на фер­ ритах с ППГ и тиратронах с холодным катодом.

Кольцевой счетчик на ферритах с ППГ представляет собой зам­ кнутый в кольцо сдвигающий регистр, в котором всегда только один из элементов находится в состоянии «1», а перемагничивание сердечников происходит под действием поступающих на вход им­ пульсов.

Ш

триггер*, первый сердечник будет переведен в состояние «О», вслед­ ствие чего второй сердечник перейдет в состояние «1». Следующий импульс переведет в состояние «1» третий сердечник и т. д. Таким образом, каждый входной импульс как бы перемещает единицу с предыдущего сердечника на последующий. Благодаря кольцевому включению регистра после действия п входных импульсов первый сердечник снова примет состояние «1», а на выходе счетчика по­ явится один импульс.

Особенностью схемы рис. 90 является наличие одного общего сопротивления R в цепи связи всех п элементов, что позволяет пол­ ностью исключить гок обратной информации. Это обусловлено тем, что при передаче единицы с одного сердечника на другой все диоды связи оказываются закрытыми вследствие падения напря­ жения тока записи па сопротивлении R.

Одним из важных вопросов при инженерном построении коль­ цевых счетных схем на ферритах с ППГ является обеспечение та­ кого режима работы, при котором исключалась бы возможность появления в кольце двух единиц и происходило автоматическое вос­ становление единицы при ее пропадании.

Если наличие общего сопротивления практически полностью исключает возможность появлений двух единиц, то для автомати­ ческого восстановления единицы необходимо схему рис. 90 допол­ нить специальным устройством.

На рис. 91 изображена схема кольцевого счетчика совместно с устройством восстановления единицы. Последнее состоит из двух дополнительных сердечников (Л и Б) с ППГ и одного полупровод­ никового триода ПТ. t

Обмотки записи и считывания сердечника Л, включенные в кол­ лекторные цепи I и II продвигающих генераторов, обеспечивают появление на выходной обмотке отрицательного импульса при каж­ дом срабатывании I продвигающего генератора.

При закрытом триоде ПТ выходной импульс сердечника Л за­ писывает единицу в сердечник Б. Однако при наличии в кольце

* На рис. 90 на выходах триггера включены усилители, которые формируют сдвигающие импульсы.

единицы «1» триод ПТ в такт с работой продвигающих генераторов открывается и шунтирует выходную обмотку сердечника А. Если же единица в кольце исчезнет, то при очередном срабатывании I продвигающего генератора триод ПТ будет закрыт и в сердечник Б будет записана единица. После срабатывания II продвигающего генератора единица перейдет в первый сердечник кольца, чем и обеспечивается ее восстановление.

Из рассмотренного следует, что схема рис. 91 будет работать как счетчик импульсов и при разомкнутой цепи связи с п-го сер­ дечника на первый с коэффициентом счета п+ 1. Это обусловлено тем, что при размыкании кольца после появления на выходе схемы

единица будет записана в кольцо Б. Затем она переместится в пер­ вое кольцо и до появления ее на выходе в регистре будет суще­ ствовать только одна единица. Так как после каждого цикла еди­ ница в первое кольцо записывается через вспомогательное кольцо Б, то коэффициент счета регистра с разомкнутой связью увеличи­ вается на единицу («+1). При построении кольцевых счетчиков на сердечниках ВТ-5 d —3 мм целесообразно иметь Wx — ХЪ, 1F2 = 40,

1^с д = 6 , # об щ = 30 ом.

В качестве продвигающего генератора можно использовать бло- кинг-генератор, собранный на триоде П-25Б (рис. 92). Сердечник трансформатора тороидальный, оксифер р=2000, б?=12,5 мм, кол­ лекторный ток такого генератора равен 0,6 а.

Кольцевые счетчики на тиратронах с холодным катодом чаще всего строятся согласно схеме рис. 93. При таком включении и пра­ вильно подобранных параметрах в состоянии покоя будет гореть только одна из ламп; вторая сетка лампы, следующей за горящей, будет находиться под более высоким положительным потенциалом, чем вторые сетки всех остальных ламп, что соответствует режиму подготовки. Поступающие на вход схемы импульсы действуют одно­ временно на вторые сетки всех ламп. Амплитуда импульсов уста­

116

навливается так, чтобы суммарное напряжение на второй сетке под­ готовленной лампы было больше потенциала зажигания, а напря­ жение на вторых сетках всех остальных ламп было ниже потен­ циала зажигания. Благодаря этому при воздействии очередного импульса подготовленная лампа загорится, а ранее горевшая по­ гаснет, так как в момент загорания подготовленной лампы потен-

Рис. 93. Кольцевой счетчик на тиратронах с холодным катодом

циал анодов всех ламп становится равным Ur, а потенциал катода ранее горевшей лампы остается равным UK— лампа гаснет. Сле­ дующий входной импульс зажжет последующую лампу и погасит предыдущую.

Так как катод последнего п-го тиратрона кольца соединен с сет­ кой первого, то после действия п входных импульсов схема придет как бы в исходное состояние, а на выходе появится один импульс.

Таким образом, рассмотренная схема является счетной с коэф­ фициентом счета, равным числу ламп в кольце.

117

Схема устойчиво работает практически при любом количестве ламп. Быстродействие схемы и особенности расчета ее элементов будут рассмотрены ниже.

В аппаратуре связи кольцевые счетчики часто используются как импульсные делители частоты. В этом случае одной из основных за­ дач является обеспечение требуемого коэффициента деления при наименьшем числе используемых элементов.

Посредством кольцевых счетчиков можно обеспечить любой коэффициент деления. Однако при больших коэффициентах деле­ ния (/(>10) с точки зрения числа используемых элементов оказы­ вается нецелесообразным применение одного кольцевого счетчика.

второго и т. д. Такое включение позволяет получить общий коэффи­ циент деления, равный произведению коэффициентов деления всех счетчиков (К — К\К2 -)-

Нетрудно показать, что наименьшее число используемых элемен­ тов будет в том случае, когда К\ — Кг или же К\, Къ... незначи­ тельно отличаются друг от друга. Так, при делении на 81 наимень­ шее число используемых элементов будет при применении четырех делителей, каждый из которых делит на 3.

Однако при последовательном соединении делителей выбор коэф­ фициента деления составляющих не всегда определяется наимень­ шим числом используемых элементов. Часто определяющим яв­ ляется требуемое число продвигающих генераторов, которые зна­ чительно сложнее каждого из элементов делителя *. Поэтому при делении на 81 целесообразнее использовать два делителя с коэф­ фициентом деления 9, чем четыре с коэффициентом деления каж­ дого 3.

В тех случаях, когда требуемый коэффициент деления может

быть получен произведением двух или более взаимно простых ЧИ­

* В большей степени это относится к кольцевым счетчикам на магнитных элементах с ППГ, чем на тиратронах.

1 1 8

сел *, целесообразнее использовать паралле'льное соединение дели­ телей. При параллельном включении (рис. 94, б) выход каждого делителя подается на схему совпадений, благодаря чему для появ­ ления импульса на его выходе необходимо совпадение всех импуль­ сов, подаваемых на вход. При взаимно простых числах К\, К2 и т. д. совпадение выходных импульсов каждого простейшего делителя будет иметь место только после поступления на вход делителя

K = KiK2 импульсов.

Преимуществом параллельного включения является возмож­ ность работы от общего для всех простейших делителей генера­ тора продвигающих импульсов, что значительно упрощает делитель

Рис. 95. Блок-схема каскадного кольцевого делителя

по сравнению с последовательным соединением. Используемая на выходе обычная схема совпадения незначительно усложняет дели­ тель.

Таким образом, посредством параллельного или последователь­ ного включения можно создать делители только на те числа, кото­ рые раскладываются на множители.

Когда необходимо иметь делитель на любой заданный коэффи­ циент деления, используют каскадные кольцевые делители.

Поясним принцип построения таких делителей. Пусть необхо­ димо иметь делитель с коэффициентом деления от 2 до 999. Такой коэффициент можно получить посре'дством трех кольцевых делите­ лей, каждый из которых делит на 10 (рис. 95). Если в каждом де­ лителе сделать отвод от 1, 2, 3 ... 10-го элементов, то, подавая тот или иной выход на схему совпадения и используя выходной им­ пульс для возвращения делителей в исходное состояние, можно по­ лучить любой коэффициент деления.

Предположим, что необходимо иметь делитель па 827. Тогда на схему совпадений необходимо подать восьмой выход третьего де­ лителя Д з, второй выход второго делителя Д 2 и седьмой выход пер­

П9