Для этих целей могут быть использованы любые квази дифференцирующие устройства, рассмотренные в гл. 2 настоящей книги. Нередко применяются также и так назы ваемые дифференцирующие трансформаторы, эквивалентная постоянная времени которых-^- уменьшена до 0,5—1,5 мксек.
вследствие введения в сердечник воздушного зазора.
Диодно-регенеративный компаратор на полупроводнико
|
|
|
|
|
|
|
|
вых |
приборах. На рис. 9. 31 представлен |
|
диодно-регенера- |
|
|
тивный |
компаратор |
с |
|
|
использованием |
|
кри |
|
|
сталлических диодов |
и |
|
|
триода. Принцип дей |
|
|
ствия |
компаратора ана |
|
|
логичен ламповой схеме |
|
|
рис. 9. |
27. |
|
вход |
|
|
В |
отсутствие |
|
|
ного |
сигнала, |
а |
также |
|
|
в том случае, если вели |
|
|
чина сигнала не |
дости |
|
|
гает |
опорного |
уровня |
Рис. |
9. 31. Транзисторный диодно-реге |
(приблизительно |
Ео), |
|
неративный компаратор. |
кристаллический |
триод |
|
|
Т находится в |
режиме |
насыщения; разность потенциалов между его электродами приблизительно равна нулю, и по первичным обмоткам трансформаторов TPi и ТР2 протекает значительный ток коллектора. Компараторный диод Дх находится в режиме обратного смещения.
При достижении входным сигналом е значения Ео раз
ность потенциалов |
на электродах диода Дх уменьшается |
до нуля, и за счет |
появления управляющего тока базы, |
в цепь которой входят также источник е и вторичная обмотка трансформатора TPl, коллекторный ток уменьшается. Обмот ки трансформатора 7'Р1 включены таким образом, что между коллекторной и базовой цепями создается петля положи тельной обратной связи с коэффициентом передачи, превы шающим единицу. Происходит лавинообразный переход триода в режим отсечки. При этом на вторичной обмотке квазидифференцирующего трансформатора ТР2 создается кратковременный импульс, обозначающий момент срав нения.
Для предотвращения повторных срабатываний первичная обмотка ТР2 может быть зашунтирована диодом Дг, пока занным пунктиром на рис. 9 .31. При понижении управ
ляющего сигнала е триод открывается. Для устранения нежелательного импульса, возникающего при этом, на выходе схемы может быть включен диод Д3.
9. 4. АМПЛИТУДНЫЕ ДИСКРИМИНАТОРЫ
Основными требованиями, предъявляемыми к схеме ам плитудного дискриминатора, являются линейная зависи мость амплитуды выходного сигнала от величины рассо гласования амплитуд входных сигналов, а также ность этой характеристики с течением времени, при смене деталей и ламп, и под воздействием механических и климатических возмуще ний.
Дифференциальные уси лители с кондуктивной связью. Для целей ампли тудного различения широко применяется дискриминатор на двойном триоде (рис. 9.32), являющийся простейшим ти пом дифференциального уси
лителя |
с |
кондуктивной |
|
связью. |
|
|
Рис. 9. 32. Триодный дискрими |
Закон изменения перемен |
натор. |
ного напряжения и=их—и2 можно получить используя, например, линеаризованные
характеристики ламп усилителя и считая, в целях упроще ния, плечи схемы симметричными:
* |
а, = |
+ «а,), |
|
А/ |
|
1'а2 — |
4“ ыа2)» |
где |
|
(9. 10) |
«й. = ^1 — (k + ia2) Як, |
|
е2 |
(га, + l'a2) ^к, |
^а, |
— |
(l'a2 “Ь ^а2) RK l'a, ^?а» |
ыа2 — |
(la, 4“ fa2) RK — ^а2^?а- |
Из соотношений (9. 10) можно получить следующие вы ражения для выходных напряжений:
И |
— |
Р- (М- + 1) Rk (^1 — ei) -|- ре1 |
(Rj -|- Ra) |
„ _ |
(9 |
11а) |
1 |
(/?/+ |
Яа)1№ + Яа + 2ЯК(М+ 1)] |
а’ |
|
|
и |
= |
Н (И + 1) |
(е2 — е1) ~ь Ре2 (Ri + Ra) |
п , |
(9 |
116) |
2 |
(Ri + Ra) IRi + Ra + 2 RK ([X + 1)] |
a’ |
|
|
|
|
и = щ — n2 = ■ |
(e, — e2). |
|
(9. |
1 1b) |
|
|
|
|
Kt ~r Ka |
|
|
|
|
В формулу |
(9. |
Ив) |
вошли параметры ламп в |
плечах |
усилителя. Поскольку эти параметры зависят от величины анодного тока в рабочей точке, то это означает крайне неже лательную зависимость крутизны характеристики дискри минатора от начального уровня входных напряжений или, как иногда говорят, от «уровня нуля».
Для уменьшения этого явления необходимо принять меры к стабилизации значений иг и и2 при равенстве вход ных напряжений. Это можно осуществить увеличением
катодной |
нагрузки |
по |
сравнению |
с анодными сопро |
тивлениями Да. В |
самом деле, |
если в |
формулах |
f(9. 11а) |
и (9. 116) |
предположить, |
что |
et = е2 |
= е и |
/?а, |
= Д, то |
получим |
|
|
|
|
|
|
|
«1„ = «2, =------------------- -------------------------- е |
2 |
RK |
|
|
|
Ri + Ra + 2RK (!x + 1) |
|
(для —fo+A < 1 |
И |1 > l') . |
(9. |
12) |
\ |
27?K(fx+l)^ |
/ |
v |
7 |
Очевидно, что нежелательная зависимость |
и0 — f (е) |
уменьшается с |
уменьшением отношения Ra/RK. Увеличение |
катодной нагрузки без соответствующего снижения анодного тока и коэффициентов усиления ламп возможно лишь при замене сопротивления RK лампой постоянного тока.
На рис. 9. 33 представлена одна из улучшенных схем дифференциального усилителя, в которой в качестве катод ной нагрузки использован триод с отрицательной обратной связью по току. Для иллюстрации на схеме представлены номинальные значения основных элементов.
Если на выходе дискриминатора необходимо получить разность входных сигналов относительно «земли», то вместо дифференциального усилителя дискриминатор выполняется на двух усилительных каскадах. В первом каскаде произ-
водится инвертирование фазы одного из сигналов, а во втором — сложение первого инвертированного сигнала со вторым сигналом.
Как правило, оба каскада охватываются цепями эффек тивной отрицательной обратной связи для стабилизации выходного напряжения и для исключения рассмотренного выше влияния «уровня нуля» из-за нелинейности характери
|
стик ламп. |
|
|
с |
ис |
|
+250 |
|
Дискриминаторы |
|
|
|
|
|
пользованием |
несущих ко |
|
|
|
лебаний, |
модулированных |
|
|
|
по амплитуде. |
|
|
|
|
|
|
В тех случаях, когда |
|
|
|
измеряемые |
сигналы |
не |
|
|
|
слишком |
малы, |
высокую |
|
|
|
стабильность и линейность |
|
|
|
выходных |
|
напряжений |
|
|
|
можно |
|
получить |
путем |
|
|
|
использования |
модулиро |
|
|
|
ванных колебаний. Моду |
|
|
|
ляция |
обычно |
осуществ |
|
|
|
ляется |
|
непосредственно |
|
|
|
в самой |
схеме дискрими |
|
|
|
натора, который в этом |
|
|
|
случае |
по существу |
пред |
|
|
|
ставляет собой балансный |
|
|
|
модулятор. Использование |
Рис. 9. 33. Триодный |
дискриминатор |
|
модулированных |
колеба |
|
с лампой постоянного |
тока в качестве |
|
ний на выходе дискрими |
нагрузки. |
|
натора |
позволяет |
приме |
|
|
|
нить их |
непосредственно |
для питания двухфазных |
двигателей. При этом устраняются затруднения в последую щем усилении этих колебаний.
Дискриминаторы по типу балансных модуляторов выпол няются с использованием линейно ломаных вольтамперных характеристик электронных ламп (обычно диодов и триодов) и механических переключателей.
Ключевые дискриминаторы. Принцип действия ключе вых дискриминаторов основан на том, что выходной сигнал периодически, с частотой переключений, появляется в те
|
|
|
|
|
|
|
отрезки времени, |
когда выходные клеммы не зашунтированы |
параллельным ключом |
или |
подключены |
к входным цепям |
последовательным |
ключом. |
Одна из |
наиболее |
простых |
и удовлетворительных |
схем |
дискриминатора |
с диодными |
параллельными ключами изображена на |
рис. |
9. |
34. |
Диоды Д1 а и б и Д2 а и б являются соответственно пле чами дискриминатора. В течение положительных полупе риодов несущей частоты ш все диоды открыты и на выходных клеммах через вспомогательные диоды Д3 фиксируется напря жение, близкое к нулю. Во время отрицательных полуперио дов все диоды запираются и на выходные клеммы передается напряжение входных сигналов. Дифференциальный выход может быть получен при включении нагрузки между выход ными клеммами.
-Е
Рис. 9. 34. Дискриминатор с диодными параллельными ключами.
Сопротивления |
и Т?2 должны быть велики по сравне |
нию с |
внутренними |
сопротивлениями открытых |
диодов |
и малы |
по сравнению с обратным сопротивлением |
диодоз |
и нагрузочными сопротивлениями. Обычно применяются сопротивления порядка 10 ком.
Выбор несущей частоты определяется требованиями к степени быстродействия схемы. Наиболее удобно применять несущую частоту порядка нескольких десятков килогерц.
Диоды в схеме рис. 9. 34 могут быть заменены германие выми или кремниевыми детекторами. В этом случае необхо димо учитывать меньшее обратное сопротивление полупро водниковых диодов и ограничения, связанные с предельно допустимой величиной обратного напряжения.
Если быстродействия не требуется, то диоды могут быть заменены механическими переключателями. Дискримина торы с использованием механических переключателей обла-
дают наивысшей стабильностью работы. Так, например, смещение начального уровня («дрейф нуля») за несколько часов работы имеет порядок 10-8—IE9 в.
Схема дискриминатора с использованием последовательно включенных контактов механического переключателя пред
ставлена |
на рис. 9. 35. |
В качестве механических переключателей широко при |
меняются |
вибропреобразователи, быстродействующие реле |
и вращающиеся контакты. Схемы дискриминаторов с при менением механических переключателей широко исполь-
ЖЕ-
Рис. 9. 35. Дискриминатор с использованием контактов механического прерывателя.
зуются в промышленности для всякого рода термоэлектри ческих измерений, при измерениях характеристик потенцио метров, уровня начального потенциала ламповых усилите лей и в ряде других применений.
Дискриминаторы с использованием амплитудной селекции.
Вторым способом осуществления амплитудного различения с помощью линейно-ломаных вольтамперных характеристик лампы является использование принципа амплитудной
селекции.
На рис. 9. 36 представлена схема дискриминатора с исполь зованием последовательных амплитудных селекторов. В этой схеме диапазон изменения входных сигналов равен удвоен ной амплитуде несущей. В отсутствие входных сигналов на выходе каждого из плечей воспроизводятся положительные полупериоды несущей частоты и выходное напряжение и равно нулю. Наличие сигналов и е2 изменяет уровень ограниче ния в соответствии с формой приложенных сигналов, и вели чина огибающей выходного напряжения будет пропорцио нальна разности приложенных сигналов, а фаза выходного
напряжения зависит от знака этой разности. Линейность характеристики такого дискриминатора достигается при амплитуде несущих колебаний не ниже 20—30 в. Стабиль ность дискриминатора определяется стабильностью порога ограничения диодного селектора, которая была рассмотрена выше.
|
|
|
|
|
При сравнительно |
низких |
— |
— |
требованиях к точности |
обычно |
|
|
используются |
дискриминаторы |
|
аг |
на триодах |
и многосеточных |
|
Csincjt
Рис. 9. 36. |
Дискриминатор |
с исполь- |
Рис. 9. |
37. |
Триодный дискрими- |
зованием |
последовательных |
диодных |
натор |
с |
модуляцией несущих |
|
селекторов. |
|
|
|
колебаний. |
лампах с высокоомными входными цепями, которые одно временно осуществляют усиление входных сигналов. Схема триодного дискриминатора с модуляцией несущих колебаний представлена на рис. 9. 37. В отличие от диодного дискри минатора в схеме осуществляется амплитудная селекция нижним загибом анодно-сеточных характеристик. Схема работает нормально при условии, что удвоенная амплитуда сигнала несущей частоты больше раствора анодно-сеточной характеристики.
При достаточно эффективной обратной связи точность устройства не будет зависеть от линейности и стабильности характеристик звеньев, охваченных цепью отрицательной обратной связи.
ГЛАВА 10
ВРЕМЕННАЯ СЕЛЕКЦИЯ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ
10. |
1. ВВЕДЕНИЕ |
|
|
Термином «временная |
селекция» |
в рамках |
настоящей |
главы охарактеризованы |
основные |
процессы, |
связанные |
с получением информации о временных соотношениях после довательности импульсных сигналов.
Так же, как рассмотренные в предыдущей главе схемы для амплитудной селекции, устройства, используемые для целей временной селекции, включают собственно временные селекторы (схемы совпадения), схемы для временного срав нения и схемы для временного различения.
Временные селекторы осуществляют выделение части сигнала в заданном интервале времени. При периодических сигналах отсчет обычно производится относительно перио дически повторяющейся отметки времени.
Всхемах для временного сравнения (временных компа раторах) величина выходного напряжения (тока) изменяется
всоответствии с длительностью сигнала.
Всхемах для временного различения осуществляется индикация относительного времени существования двух
сигналов, причем выходное напряжение (ток) временного дискриминатора должно быть пропорционально интервалу времени между сигналами.
10. 2. ВРЕМЕННЫЕ СЕЛЕКТОРЫ
Временные селекторы широко применяются в радиоло кационных, радионавигационных и других радиоэлектрон ных устройствах для выделения полезного сигнала на фоне помех, для выделения синхронизирующих импульсов при точной синхронизации процессов, а также для «расщепления»
сигнала в схемах фазочувствительного детектирования, временного сравнения и временного различения.
Временной селектор должен удовлетворять следующим двум основным условиям. Во-первых, посторонние неселектируемые сигналы не должны проходить через временной селектор вне зависимости от их амплитуды; во-вторых, ампли туда выделенного выходного импульса не должна зависеть от амплитуды импульса, управляющего селектором (селе кторного, или стробирующего, импульса).
Рис. 10. 1. Диодный временной селектор.
Кроме временных селекторов, на практике применяются также временные квазиселекторы, выходной импульсный сигнал которых зависит от длительности входного сигнала, причем сам входной сигнал на выход не передается.
Многочисленные и разнообразные схемы временных селек торов включают, в основном, два типа устройств: временные селекторы с использованием амплитудной селекции и времен ные селекторы с использованием ключевых схем.
Схемы с использованием амплитудных селекторов.
На рис. 10. 1 представлен диодный селектор положительных импульсов. В отсутствие селекторного импульса е2 (0 Диод заперт и потенциал его катода равен напряжению источ ника Ек. Величина смещения Ек должна быть не меньше максимальной амплитуды селектируемых импульсов, а амплитуда селекторного импульса, в свою очередь, выби рается равной значению Ек. В этом случае выходное напря жение и (/) будет содержать лишь тот импульс сигнала, который совпадает с селекторным импульсом.
Для повышения стабильности схемы по отношению к изме нениям амплитуды сигналов, селекторного импульса, неста-
бильности напряжения смещения и характеристики диода амплитуда селекторного и селектируемого напряжений должна быть велика по сравнению с начальной экспоненци альной частью характеристики диода. Схемы временной
селекции являются, как правило, широкополосными, |
по |
этому величины рабочих сопротивлений (/?!, |
и |
на |
рис. 10. 1) выбираются сравнительно низкоомными |
порядка |
тысяч или десятков тысяч ом. Это дает возможность успешно применять для целей селекции полупроводнико вые диоды, имеющие характеристику с ярко выраженным
Рис. 10. 2. Временной селектор-дешифратор двойных импульсов.
изломом и пренебрежимо малую шунтирующую емкость. Эти качества кристаллических диодов позволяют применять более низкие напряжения, чем в случае амплитудных селек торов на обычных диодах.
В ряде схем временная селекция производится путем суммирования сигналов с последующей амплитудной селек цией в цепи сетка — катод триода или тетрода. Характери стики таких селекторов менее стабильны и более нелинейны, чем характеристики селекторов на диодах, а максимальное напряжение селектируемого сигнала в них не должно пре восходить разности между абсолютными значениями напря жения смещения и напряжения запирания лампы. Такие схемы используются в дешифрирующих устройствах систем
радиоуправления |
в |
тех случаях, когда высокой точности |
не требуется. |
приведена схема селектора—дешифратора |
На рис. 10. 2 |
двойных импульсов. |
Процесс дешифрирования с использова- |
*22 |
|
339 |
