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

Решив уравнение (7. 7а) относительно U2 (7), найдем изображение ступенчатой функции напряжения на конден­

где е’ = (1 — km).

Переход к оригиналу искомой функции может быть осу­ ществлен также с помощью таблиц.

Пользуясь указанной методикой, решение уравнения (7. 6)

В тех практических случаях, когда можно пренебречь разрядом конденсатора С2 в промежутках между импуль­ сами, т. е. когда выполняется неравенство

выражение (7. 8) упрощается.

Пользуясь выражением (7. 10), можно по заданным пара­ метрам схемы делителя и входного напряжения определить напряжение на конденсаторе С2 к концу n-го импульса.

Приращение напряжения на конденсаторе С2 в п-м периоде определится как

Ц> [га] = U2 [га] — U2 [п — 1] = kmE (1 - km)n-1. (7. 11)

Форма напряжения на конденсаторе С2 для этого случая изображена на рис. 7. 7 пунктиром. Наличие шунтирующего сопротивления при постоянных параметрах делителя увели­ чивает коэффициент деления схемы, зависимость которого от частоты повторения входных импульсов при этом увели­ чивается.

Во многих практических схемах делителей рассматри­

270

много меньше длительности импульса. Для этого частного случая справедливо неравенство

При проектировании практических схем выбирают соот­ ношения между параметрами схемы таким образом, чтобы величина «ступеньки» напряжения, соответствующей сра­ батыванию разрядного устройства, была бы больше ожи­ даемой нестабильности порога срабатывания.

При заданном коэффициенте деления п величина «сту­ пеньки», на которой происходит срабатывание, зависит от амплитуды импульса и отношения емкостей С2/Сх. Очевидно, для любого коэффициента деления п желательно выбрать параметры схемы так, чтобы относительная величина сту­ пеньки Д(/2 [п]/Е, на которой происходит срабатывание, была максимальной. Значение k, соответствующее оптималь­ ному режиму с точки зрения стабильности, можно найти из уравнения, получающегося приравниванием нулю про­ изводной

271

Полученные выражения позволяют для оптимального ре­ жима, по заданным значениям коэффициента деления п и амплитуды запускающего импульса Е, определить напря­ жение срабатывания, а также требования к его стабиль­

ская схема делителя частоты повторения импульсов, в кото­ рой в качестве разрядного устройства использована схема ждущего блокинг-генератора (Л^. До прихода запускающих импульсов лампа заперта напряжением, снимаемым с движка потенциометра /?2. Каждый входной импульс увеличивает напряжение на конденсаторе С2. В момент прихода п-го импульса напряжение на конденсаторе С2 будет отличаться от напряжения на катоде JE на величину, меньшую, чем на­ пряжение запирания Eg0. Лампа откроется и произойдет срабатывание блокинг-генератора. Конденсатор С2 в это время перезаряжается сеточным током блокинг-генератора.

Отрицательное напряжение, образующееся при этом на конденсаторе, снимается с помощью цепи последовательно

272

соединенных диодов Дг, Д2, которые фиксируют нулевой потенциал на конденсаторе к моменту поступления первого импульса следующего цикла.

Напряжения Е и (7ср должны быть выбраны по возмож­ ности большими, чтобы уменьшить влияние их колебаний на стабильность работы делителя.

Линеаризация огибающей с помощью катодного повто­ рителя. Уменьшение амплитуды ступеньки с увеличением

Рис. 7. 9. Практическая схема счетчика с экспонен­ циальной огибающей

ее порядкового номера является существенным недостатком счетчиков с экспоненциальной огибающей. В ряде схем для получения одинаковых амплитуд ступенек используются схемы счетчиков со стабилизацией тока, заряжающего кон­ денсатор С2.

На рис. 7. 10 изображена схема делителя частоты повто­ рения импульсов, в которой стабилизация зарядного тока конденсатора осуществляется подачей в цепь заряда напря­ жения положительной обратной связи, снимаемой с катода катодного повторителя Сопротивление Ei служит для выбора рабочей точки лампы Л1.

Если считать коэффициент передачи катодного повтори­ теля равным единице, то ток заряда конденсатора С2 не будет зависеть от напряжения на нем и величина ступенек будет постоянной.

Если обозначить коэффициент передачи катодного повторителя через Ка, то процесс заряда конденсаторов

С/2 [и] - {Е + (UA - С/2 \п - 1]) (1 - Ко)} km (7. 20а)

дискретное преобразование Лапласа, находим изображение ступенчатой функции напряжения на конденсаторе С2:

-[1 — (1 — Ka) km]

*Считаем, что в приведенной схеме выполняется неравенство (7. 9), т. е. разряд конденсатора С2 в интервалах между входными импульсами не учитывается.

274

В пределе, при стремлении Ко к единице, выражения (7. 22), и (7. 23) принимают следующий вид:!

не приводящие к изменению коэффициента деления, будут больше и требование большой амплитуды пускового импульса отпадает.

Катодный повторитель JE ухудшает фиксирующее дей­ ствие диода Д2 и приводит вследствие этого к зависимости начальной величины напряжения на конденсаторе С2 от выбранной схемы разрядного устройства. Для устра­ нения этого недостатка может быть использован третий диод, фиксирующий начальное напряжение UА.

Линеаризация огибающей может быть осуществлена также применением отрицательной обратной связи по напряжению или с использованием лампы постоянного тока.

На рис. 7. 11 изображена практическая схема делителя частоты повторения импульсов с отрицательной обратной связью в цепи заряда накопительного конденсатора, назы­ ваемая часто фантастронным счетчиком импульсов. На лам­ пе «/71 собрана схема фантастрона с катодной связью. Лампа служит для усиления сигналов и одновременно выполняет роль коммутирующего устройства. JIi заперта по анодной

циал сетки фиксируется на уровне +40 в диодом Д3. Положительные импульсы, подлежащие счету, посту­

пают на управляющую сетку Jh. Запуск фантастрона — создание первой ступеньки ДЙ (см. раздел 4. 4) — осущест-

вляется пусковыми отрицательными импульсами, посту­ пающими в катод диода перед приходом, положительных импульсов. В этом случае каждый из считаемых импульсов будет понижать напряжение в аноде на приблизительно постоянную величину, определяемую соотношением

где Е — амплитуда входного импульса.

Рис. 7. 11. Фантастронный счетчик импульсов.

Это соотношение справедливо в том случае, когда пара­ метры схемы выбраны в соответствии с неравенствами

\(1 + S'Ra) С2 )

где S' — крутизна лампы с учетом отрицательной обратной связи по катоду и экранирующей сетке.

Таким образом, форма напряжения в аноде JIi представ­ ляет собой серию последовательных отрицательных ступенек. Как только потенциал анода понизится до величины при которой рост напряжения на первой сетке не будет вызы-

276

вать роста анодного тока, прекращается действие отрица­ тельной обратной связи, осуществляемой через конден­ сатор С2.

При этом с приходом последнего импульса резко возра­ стает потенциал первой сетки и ток экранирующей сетки, за счет чего происходит лавинообразное запирание лампы по анодному току, и схема возвращается в исходное состояние.

На рис. 7. 12 изображена схема стабилизации разрядного тока накопительного конденсатора С2 с помощью пентода

Рис. 7. 12. Счетчик с пентодом в качестве лампы постоянного тока.

с отрицательной обратной связью по току. В исходном состоянии лампа Jh заперта, напряжение на конденсаторе фиксируется разрядным устройством. С приходом пусковых импульсов Jh открывается и конденсатор С2 разряжается ступенями, величина которых в первом приближении постоянна.

В отличие от ранее рассмотренных схем, в схеме рис. 7. 12 могут быть использованы источники импульсов с большим выходным сопротивлением /?и, так. как последнее не влияет на величину ступенек напряжения на конденсаторе С2. Диод Д1 служит для восстановления постоянной составляю­ щей напряжения на переходном конденсаторе.

Как показано в разделе 3. 4, изменение потенциала экра­

отношению к изменениям Характеристик ламп. Недостат­ ком рассматриваемой схемы является также зависимость

277

амплитуды ступенек выходного напряжения, а следовательно, и коэффициента деления от амплитуды и длительности вход­ ных импульсов.

Влияние амплитуды входных импульсов можно устранить включением в сеточной цепи дополнительного диода — огра­ ничителя.

Влияние параметров разрядной лампы на коэффициент деления существенно уменьшается, если заменить пентод триодом с большим коэффициентом усиления (р- > 1).

7. 4. СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЙ СЧЕТЧИКОВ

Величина п, при условии стабильности работы, в одно­ каскадных счетчиках накопительного действия обычно не пре­ вышает значений 10—20, а в пересчетных схемах 2—3 для электронных ламп и транзисторов и до 10 для газонапол-

Рис. 7. 13. Блок-схема последовательного соединения счетчиков.

ненных. Для счета большого числа импульсов, а также для получения больших коэффициентов пересчета применяются последовательные и параллельные соединения каскадов счетчиков.

Последовательное соединение счетчиков. При последова­ тельном соединении счетчиков (см. блок-схему на рис. 7. 13) полный коэффициент пересчета N будет равен произведению коэффициентов пересчета отдельных счетчиков..

Число импульсов 7V0, поступивших на вход счетчика, можно подсчитать по показаниям индикаторов остатка, например по горящим неоновым лампочкам, и показанию выходного индикатора

A'c — показания выходного индикатора.

278

При равенстве коэффициентов пересчета пг = п2 — п выра­ жение (7. 28) упрощается:

в электронных машинах дискретного счета, где применяются обычно двоичные пересчетные ячейки. В этом случае необ­ ходимо, чтобы перед началом счета все ячейки были уста­ новлены в исходное положение. При этом, например, правая лампа может быть отперта, левая заперта и, следовательно, неоновая лампочка в аноде левой лампы не должна гореть. Это осуществляется обычно введением ассиметрии в схеме, например, закорачиванием сеточного сопротивления или подачей дополнительного напряжения на сетку одной из ламп ячейки при помощи общего для всего счетчика переклю­ чателя или кнопки.

Для получения отсчета в десятичной системе счисления пользуются декадными счетчиками, составленными из бло­ ков (декад), коэффициент пересчета которых равен десяти. Часто декады выполняются на двоичных пересчетных ячей­ ках с использованием цепей обратной связи. Введение обрат­ ной связи практикуется также в тех случаях, когда суммар­ ный коэффициент пересчета не разлагается на простые цело­ численные сомножители.

Обратная связь в пересчетных схемах. На рис. 7. 14, а

При отсутствии обратной связи коэффициент пересчета схемы N — 24 = 16. Принцип действия схемы при наличии обратной связи поясняется формой колебаний на рис. 7. 14, б. Первые три пересчетные ячейки производят счет импульсов как обычно, но при поступлении первого импульса на вход четвертой ячейки, что соответствует поступлению восьми импульсов на вход схемы, включается цепь обратной связи, которая не позволяет второй пересчетной ячейке изменить свое состояние, пока на четвертую ячейку не поступит второй импульс. Второй входной импульс четвертой ячейки соответствует поступлению на вход устройства десятого импульса и подается с выхода первой ячейки через цепь дополнительной обратной связи.

На рис. 7. 15, а представлена принципиальная схема пересчетной декады в соответствии с блок-схемой рис. 7. 14, а. При рассмотрении работы схемы удобно пользоваться таб­ лицей состояний ламп, приведенной на рис. 7. 15, б. Открытое

279