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

(рис. 10. 10, б). В этой схеме в течение длительности пило­ образного импульса емкость С в катоде Л1 заряжается при­ близительно до амплитудного значения пилы, а разряд емкости С происходит с постоянной времени, определяемой сопротивлением утечки конденсатора и утечкой между нитью накала и катодом лампы Лх.

Непосредственно перед приходом очередного импульса сигнала, а следовательно, и треугольного импульса, на сетку Л2 поступает положительный импульс «сброса», разряжаю­ щий емкость С почти до нуля. Если для получения постоян­ ства выходного напряжения величина зарядной емкости С выбрана большой, так что ток лампы Л2 не обеспечивает

не требует формирования импульса сброса, предшествую­ щего сигналу. Для работы этого детектора необходимы лишь селекторные (стробирующие) импульсы, совпадающие по вре­ мени с треугольными детектируемыми импульсами. Прин­ цип действия этого детектора аналогичен принципу действия рассмотренного выше ключевого временного селектора.

Перед приходом очередного селекторного импульса, цепь последовательных диодов разомкнута за счет заряда, накопленного на цепи ДДД при прохождении предыдущих селекторных импульсов. При этом на конденсаторе С под­ держивается практически постоянное напряжение, равное амплитуде предыдущего пилообразного импульса.

При одновременном поступлении очередного треуголь­ ного и селекторного импульсов открывается пара диодов Д1а и Д2б (если амплитуда входного импульса меньше напря­ жения на емкости С) или Дб и Д2а (если амплитуда входного импульса больше напряжения на емкости С) и происходит перезаряд емкости С до величины, соответствующей ампли­

туде входного импульса.

Наиболее удовлетворительными характеристиками обла­ дают временные компараторы, включающие генераторы пилообразного напряжения с интегрирующей емкостью,

идетектор с двунаправленным ключом.

10.4. ВРЕМЕННЫЕ ДИСКРИМИНАТОРЫ

Всхемах для точного измерения временных интервалов, таких, например, как радиолокационные устройства с авто­ матическим сопровождением целей по дальности, основной процесс демодуляции по времени выполняется временными дискриминаторами. Временной дискриминатор регистрирует

350

величину и знак рассогласования по времени между селек­ торными (стробирующими) импульсами и принятым сигна­ лом.

Временной дискриминатор состоит из управляемого вре­ менного селектора и дифференциального (разностного) детек­ тора. Во временном селекторе импульс сигнала, модули­ рованный по времени или, как иногда говорят, по фазе, расщепляется с помощью двух селекторных полуимпульсов на две смежные по времени части так, как это было рассмо­ трено в разделе 10. 2.

Выходное напряжение временного селектора поступает на дифференциальный детектор, реагирующий на разность площадей входных импульсов.

Временной дискриминатор должен • обладать достаточно высокой крутизной характеристики в микровольтах или микроамперах на микросекунду рассогласования, а также стабильностью нулевого уровня как в отсутствие входного сигнала, так и при симметричном делении сигнала строби­ рующими импульсами, независимо от уровня сигнала и по­ мехи на входе.

Дифференциальный детектор. Основным элементом вре­ менного дискриминатора, определяющим величину крутизны характеристики, является дифференциальный (разностный) детектор. Задачей дифференциального детектора является

Как было рассмотрено выше, длительность каждого из этих

сов управляемого временного селектора и демодулируемого импульса сигнала.

На рис. 10. И, а и 10. 11, б приведены две наиболее простые схемы диодного и триодного дифференциальных детекторов. Принцип действия этих схем, как и других дифференциальных детекторов, следующий. В отсутствие сигналов е, (/) и е2 (0 ключевые лампы Лх и Л2 заперты (смещением на цепочке C2R2 на схеме рис. 10. 11, а и сме­ щением — Eg на схеме рис. 10. 11, б). В это время конден­ сатор С разряжается через паразитное сопротивление Яш, включающее сопротивление утечки конденсатора и входное сопротивление следующего каскада (обычно катодного повторителя). При совпадении по времени импульса сигнала

351

который может быть выполнен по схеме, как на рис. 10. 7.

Рис. 10. 11. Схемы дифференциальных

детекторов.

тора определялось только длительностью тх и т2 импульсов, необходимо принять меры для стабилизации их амплитуды. В схеме рис. 10. 11,6 это достигается выбором режима сеточ­ ного ограничения амплитуды входных импульсов и равен­ ства источников Е и —Е в аноде Л1 и катоде Лг.

В зависимости от величины и знака ошибки рассогла­

352

Определим основные соотношения в схемах детекторов рис. 10. 11, считая, что верхние и нижние плечи детектора идентичны и начальное напряжение на выходе равно нулю.

Для расчетов воспользуемся упрощенной эквивалент­ ной схемой (рис. 10. 12), на которой оба источника, заря­ жающих конденсатор С, заменены эквивалентным генера­

Рис. 10. 12. Упрощенная эквивалентная схема диф­ ференциального детектора.

заряда и разряда емкости С носит периодический характер. Поэтому рассмотрим n-й период в интервале времени от t = (п—1)0 до t = п9, где 9 — период следования вход­ ных импульсов. Примем начало n-го периода за начало отсчета времени, для чего введем новую вспомогательную

переменную:

t' — t — (n — 1) 9.

Представим напряжение е (/') эквивалентного генератора

замкнут. При этом можно составить следующее дифферен­

т< t' < 6.

Вэто время ключ К эквивалентной схемы разомкнут.

При этом происходит разряд конденсатора С на шунтирую­

354

Сравнивая аналогичные выражения, можно видеть, что наличие шунтирующего сопротивления 7?н значительно уменьшает значение выходного напряжения и крутизны временного дискриминатора в установившемся режиме.

В ряде практических схем дискриминаторов для умень­ шения пульсаций выходного напряжения используется дополнительная реостатно емкостная цепочка.

Соотношение (10. 10) показывает также, что в схемах, аналогичных приведенным на рис. 10. 11, имеется крайне нежелательная зависимость крутизны характеристики дискриминатора от величины рассогласования 8, определяю­ щего уровень напряжения на зарядной емкости.

Для устранения этого недостатка между зарядной емкостью и лампами детектора включается цепь кондуктивной поло­ жительной обратной связи с тем, чтобы уровень начального потенциала зарядных ламп следовал за потенциалом заряд­ ной емкости. Обычно в качестве цепи обратной связи исполь­ зуется катодный повторитель. Результирующее действие такой цепи аналогично линеаризации экспоненциального

В заключение этого параграфа рассмотрим принцип дей­ ствия устройств радиолокационной станции, обеспечиваю­ щих автоматическое сопровождение по дальности цели, выбранной оператором.

Как видно из блок-схемы автодальномера (рис. 10. 13), пусковые импульсы, совпадающие по времени с зондирую­ щими импульсами, поступают на. временной модулятор и запускают генератор пилообразного измерительного напря­ жения. Интервал задержки выходных импульсов времен­ ного модулятора определяется величиной управляющего

356

напряжения, поступающего через цепь отрицательной обрат­ ной связи с выхода временного дискриминатора. Выходные импульсы временного модулятора запускают генератор селекторных полуимпульсов, который может представлять собой два дополнительно соединенных кипп-реле (или бло­ кинг-генератора), первое из которых запускается входными импульсами временного модулятора, а второе — задним фронтом импульса первого кипп-реле.

Селекторные полуимпульсы поступают на временной селектор временного дискриминатора, на который подаются

Рис. 10. 13. Блок-схема автодальномера радиолокационной станции.

также видеоимпульсы эхо-сигнала, модулированные по вре­ мени. Как обычно, напряжение на выходе дифференциаль­ ного детектора временного дискриминатора будет пропор­ ционально величине рассогласования между осями симмет­ рии селекторных полуимпульСов и видеоимпульсами сигнала.

Это напряжение, сфазированное надлежащим образом, поступает на временной модулятор, изменяя положение выходных импульсов модулятора в сторону уменьшения рассогласования. В цепь отрицательной обратной связи могут быть включены интегрирующие схемы для осуществле­ ния «памяти» по положению и скорости изменения сигнала. В таких автодальномерах точность демодуляции в первом приближении зависит только от линейности временного модулятора. Применение временного селектора значительно ослабляет воздействие на систему посторонних импульсов и помех. Регулируемый временной селектор и дифферен­ циальный детектор работают в системах с двумя интегра­ торами в качестве нуль-индикаторов и менее критичны к степени линейности и постоянства коэффициента усиления.

357

ОГЛАВЛЕНИЕ

2.3. Применение операционных усилителей с отрицательной

обратной связью для повышения точности дифференциро­

359