книги из ГПНТБ / Фролкин В.Т. Импульсная техника учебное пособие для радиотехнических факультетов высших учебных заведений

ГЛАВА 6

ДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТЫ ПОВТОРЕНИЯ ИМПУЛЬСОВ

6. 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Деление частоты повторения импульсов представляет собой процесс получения равноотстоящих друг от. друга по времени импульсов, повторяющихся с частотой f2 из рав­ ноотстоящих синхронизирующих (управляющих) импульсов с более высокой частотой повторения = nf2, где п — целое число. Управляющие импульсы частоты Д могут повторяться непрерывно или располагаться группами, разделенными некоторыми интервалами. В соответствии с этим процесс деления может быть непрерывным или прерывистым.

Характеристики делителей частоты. Форма управляющих импульсов обычно выбирается близкой к прямоугольной с длительностью порядка одной или нескольких микросе­ кунд и амплитудой от 10 до 100 в. Выходные импульсы делителя частоты определяются характером схемы делителя и часто подвергаются укорочению для осуществления подо­ бия входным импульсам. В зависимости от требований вели­ чина коэффициента деления п может быть различной: от двух единиц до нескольких тысяч. Как правило, при увеличе­ нии п ошибки, возникающие в процессе деления частоты, возрастают.

Различают два типа ошибок при делении частоты: во-пер­

вания выходных импульсов по отношению к входным — так называемая нестабильность фазы. Причинами запаздывания переднего фронта выходного импульса по отношению к упра­ вляющему являются конечная скорость реакции делителя и конечная длительность фронтов управляющего импульса.

240

если длительность временно устойчивого состояния будет заканчиваться после прихода (п — 1)-го импульса.

Деление частоты повторения с помощью ждущих гене­ раторов более точно и может применяться также в случае прерывистых серий входных импульсов.

6. 2. СИНХРОНИЗАЦИЯ САМОВОЗБУЖДАЮЩИХСЯ РЕЛАКСАЦИОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Рассмотрим основные соотношения, имеющие место в режиме синхронизации самовозбуждающихся релакса­ ционных генераторов. В целях упрощения рассмотрение проводится для самовозбуждающегося мультивибратора

Рис. 6. 1. Синхронизация ко­ лебаний самовозбуждающего мультивибратора.

с линейным изменением времязадающего напряжения в цепи сетки запертой лампы. Однако результаты этого рассмотре­ ния с достаточной для практических целей точностью могут быть применены к реальным схемам релаксационных генераторов с экспоненциальным времязадающим напря­ жением (мультивибратор, блокинг-генератор и др.).

Допустим, что синхронизирующие колебания, поступаю­ щие в катод мультивибратора (рис. 6. 1), представляют собой отрицательные импульсы малой длительности с пери­ одом 0.

Очевидно, что воздействие синхронизирующих импуль­ сов на открытое плечо мультивибратора не приведет к изме­ нению состояния схемы, в то время как для закрытого плеча

242

повышение управляющего напряжения UgK в момент прихода п-го синхронизирующего импульса приводит к опрокиды­ ванию схемы.

Таким образом, в схеме рис. 6. 1,а будет происходить поочередная синхронизация каждого полупериода колеба­ ний мультивибратора, так называемая синхронизация в оба плеча схемы. Проведем анализ работы схемы в течение одного полупериода колебаний, обозначив длительность периода при отсутствии синхронизирующих импульсов— 0О1, а при

наличии этих импульсов 6С1.

Очевидно, что момент опрокидывания схемы при наличии синхронизирующего импульса с амплитудой 17с будет опре­ деляться равенством

= Egy

Пользуясь построением, как показано на рис. 6. 1, можно определить условия синхронизации с кратностью пх. Опре­ делим крайние значения 601мин и %)макс полУпеРи°Да собствен­ ных колебаний мультивибратора, при которых еще сохра­ няется синхронизация пгм пусковым импульсом.

Если величина пусковых импульсов достаточно велика, минимальное значение б01мин полупериода собственных коле­

баний определяется условием попадания в точку е вершины (пг—1)-го импульса. Из подобия прямоугольных треуголь. ников АВС и dec можно получить следующее соотношение.

Аналогично можно получить соотношение для макси­ мального периода собственных колебаний, когда амплитуда п-го импульса совпадает с точкой nJ):

Xi = 1 — п£2, (6. За)

где

®°1макс

Если величина Aj достаточно мала, то при уменьшении величины Ooi минимальное значение полупериода 601минМин будет определяться попаданием пилы напряжения в точку п^:

при которых еще сохраняется заданный режим синхрони­ зации.

Как видно из диаграммы, при увеличении кратности деле­ ния области синхронизации сужаются и для обеспечения

(заданной кратности деления) достигается соответствующим выбором величин Ai и 60При этом точка, характеризующая режим схемы, должна находиться в центре эллипса ошибок, касательного к границам области синхронизации с задан­ ной кратностью. Иногда приближенно принимают, что величина Aj при этом равна вертикальной границе (напри­ мер, ТИМ на рис. 6. 2) данной области, что означает равен­ ство амплитуды синхронизирующих импульсов величине приращения сеточного напряжения за период этих импуль­ сов.

Аналогичное рассмотрение может быть проведено для второго полупериода колебаний мультивибратора, имеющего

244

ками, соответствующими точкам пересечения линии — Е с линией вершины пусковых импульсов.

Аналогичному рассмотрению может быть подвергнут

превышает линию запирания на величину и. За время длительности импульса ти воз­ растающее напряжение на сетке в начавшемся процессе опрокидывания не успевает повыситься настолько, чтобы после окончания импульса потенциал сетки оставался выше

245

или увеличить длительность импульса ти (рис. 6. 5, в), что обычно предпочтительнее для повышения стабильности срабатывания схемы.

Предельная величина коэффициента деления п при исполь­ зовании самовозбуждающихся мультивибраторов опреде­ ляется стабильностью параметров схемы и пусковых импуль­ сов и обычно составляет п<8 ч- 10 (на одно плечо).

Приведенный метод анализа условий синхронизации самовозбуждающегося мультивибратора может быть исполь-

Рис. 6. 5. Влияние формы пусковых импульсов на условия синхронизации.

зован также и для других самовозбуждающихся релакса­ ционных генераторов и, в частности, для мультивибраторов

ковых триодах следует иметь в виду повышенную инер­ ционность этих схем, о которой упоминалось в гл. 4, огра­ ничивающую уменьшение длительности пусковых импульсов.

Эффективным средством повышения стабильности коэф­ фициента деления мультивибраторов и блокинг-генерато­ ров и, следовательно, увеличения пмакс является включение в катодную цепь синхронизируемого плеча колебательного контура (рис. 6. 6).

Период частоты ударно возбуждаемых колебаний контура выбран в четыре раза большим периода посылок синхро­ низирующих импульсов. Кроме того, параметры схемы выбраны так, что n-й синхронизирующий импульс совпа­ дает с максимумом синусоидальных колебаний. В этом слу­ чае, как видно из рис. 6. 6, б, опасность срабатывания от (п — 1)-го импульса будет существенно меньше, так как разность в начальных уровнях п- и (п — 1)-го импульсов возросла на величину амплитуды синусоиды.

После опрокидывания схемы контур шунтируется низ­ ким выходным сопротивлением Л2 со стороны катода и коле­ бания быстро затухают. При включении колебательных

246

контуров в катод блокинг-генератора колебания, возбужден­ ные в контуре, не успевают затухать в течение кратковре­ менного импульса блокинг-генератора и устойчивая работа схемы будет определяться таким выбором частоты колеба­ ний контура, чтобы фаза напряжения в катоде во время и-го импульса была противоположна фазе, существовавшей в момент предыдущего срабатывания.

Рис. 6. 6. Синхронизация мультивибратора с исполь­ зованием колебательного контура.

Применение резонансных контуров совместно с мерами, стабилизирующими период собственных колебаний гене­ раторов (например, применение фиксирующих диодов), дает возможность увеличения предельно устойчивого коэффи­ циента деления на каскад при синхронизации в одно плечо до значения пмакс = 15 ч- 20.

На рис. 6. 7 представлены схемы делителей частоты повто­ рения на тиратроне и газоразрядных лампах с холодным катодом.

Во всех этих схемах в отсутствие синхронизирующих импульсов генерируется периодическое экспоненциальное напряжение, а амплитуда управляющих импульсов выби­

ионизации тиратрона и может быть уменьшена путем вклю­ чения времязадающей цепочки CKRK в цепь катода (рис. 6.7,6). При этом на катоде будет создаваться напряжение, опре­

247

деляющее время восстановления и более эффективно воз­ действующее на момент ионизации тиратрона.

В схеме, использующей газоразрядную лампу с холод­ ным катодом (рис. 6. 7, в), исключено влияние напряжения

Рис. 6. 7. Схемы делителей частоты повторения на газонаполненных лампах.

накала на стабильность работы схемы. Однако в связи с малой разницей потенциалов зажигания и деионизации времязадающее напряжение в этой схеме имеет малую амплитуду и кратность деления обычно не превышает четырех.

6. 3. ДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТЫ ПОВТОРЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ЖДУЩИХ РЕЛАКСАЦИОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Использование кипп-реле и фантастронов для деления частоты повторения основано на нечувствительности схем в течение временно устойчивого состояния.

На рис. 6. 8 представлена форма колебаний в цепи сетки лампы кипп-реле, запертой в течение временно устойчивого состояния. Очевидно, что отрицательные синхронизирую­ щие импульсы не изменяют временно устойчивого состояния схемы, но после перехода схемы в режим начального устой­

чивого состояния очередной пусковой импульс опрокиды­ вает кипп-реле.

Основным условием нормальной работы схемы в этом случае является условие нечувствительности схемы к («—1) пусковому импульсу и срабатывание от /г-го импульса после

248

нестабильность длительности импульса и время восстано-

249