Рис. 6.16
(Ек) в более высокое трансформатор генератора выполняется по вышающим, а напряжение на его выходной обмотке выпрямляет ся. Для повышения стабильности периода автоколебаний генера тора используется сердечник с ППГ.
*+ 6.7. БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРЫ НА ЭЛЕКТРОННЫХ ЛАМПАХ
Схема лампового блокинг-ге- нератора (рис. 6.16) аналогична схеме транзисторного блокинг-ге- нератора; основной особенностью лампового блокинг-генератора яв ляется использование режима импульсной эмиссии, позволяю щей в обычных маломощных прнемоусилительных лампах полу чать весьма большие импульсные
значения анодного тока (десятые доли и даже единицы ампер). Возможность использования импульсной эмиссии лампы в блокпнггенераторе определяется, с одной стороны, тем, что в течение боль шей части периода работы лампа заперта н отпирается лишь на весьма короткий промежуток времени (доли или единицы микро секунд); с другой стороны, использование трансформаторной обрат ной связи приводит к перемещению рабочей точки во время им пульса в область больших положительных значений напряжения на сетке лампы (десятки п даже сотни вольт).
Для получения ждущего режима выбирается Eg < Ее0, где Egо — отрицательное напряжение отсечки лампы.
Для запуска блокинг-генератора необходимо ввести в цепь сетки отпирающий импульс и открыть лампу. Конечная длитель ность опрокидывания обусловлена наличием паразитной емкости С0, показанной на рис. 6.16 пунктиром; лампа же, в отличие от транзистора, считается безынерционным прибором.
Для получения автоколебательного режима необходимо вы брать Eg > Eg0; обычно выбирают Eg > 0 и чаще всего Е8 = -\-Е&.
7
С и н х р о н и з а ц и я р е л а к с а ц и о н н ы х ге н е р а то р о в и д е л е н и е ч ас то ты
7.1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Внастоящей главе рассматриваются релаксационные генера торы (релаксаторы), работающие в режиме синхронизации и де ления частоты.
Такой режим получается, если на релаксатор, работающий в автоколебательном режиме, воздействовать внешним периодиче ским напряжением. При этом частота колебаний изменяется. Если в автоколебательном режиме она определялась лишь параметрами схемы релаксатора, то теперь, при выполнении определенных усло вий, частота колебаний релаксатора оказывается равной или крат ной частоте внешнего сигнала. Таким образом, релаксатор начи нает работать синхронно с генератором внешнего синхронизирую щего напряжения.
Следует отметить, что ждущий релаксатор также работает син хронно с генератором внешних запускающих импульсов. В отличие от ждущего релаксатора, в котором колебания прекращаются при отключении генератора внешнего напряжения, для режима синхро низации характерно сохранение колебаний в релаксаторе при от ключении внешнего напряжения, но уже с другой частотой.
Синхронизированные релаксаторы широко применяются в тех случаях, когда необходимо обеспечить строгое временное согласо вание работы двух различных устройств, например временной раз вертки осциллографа и генератора исследуемого напряжения. Не менее важно применение синхронизированных релаксаторов в ка честве делителей частоты, для чего необходимо обеспечить режим синхронизации при кратном отношении частот колебаний релак сатора и внешнего сигнала.
В качестве синхронизирующего можно использовать периоди ческое напряжение любой формы, однако наибольшее применение получили короткие импульсы и напряжение синусоидальной фор мы. Использование коротких синхронизирующих импульсов с кру тым передним фронтом обеспечивает наиболее жесткую временную согласованность между колебаниями релаксатора и внешним
•сигналов. Синусоидальное синхронизирующее напряжение приме няется обычно в тех случаях, когда требуется особо высокая ста бильность частоты синхронизирующего напряжения. Последняя мо жет быть, как известно, достигнута при использовании генератора синусоидальных колебании с кварцевой стабилизацией.
Изучение режима синхронизации можно проводить примени тельно к любому типу релаксационного генератора. Вначале рас смотрим синхронизацию блокинг-генераторов, а затем распростра ним полученные результаты на мультивибраторы.
7.2. СИНХРОНИЗАЦИЯ БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРОВ КОРОТКИМИ ИМПУЛЬСАМИ
7.2.1. УСТАНОВЛЕНИЕ РЕЖИМА СИНХРОНИЗАЦИИ
Пусть в момент I' к блокипг-генератору подключается источник
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
периодического напряжения |
«Сіш в виде коротких |
(по сравнению с |
периодом повторения) импульсов с амплитудой Umc,ш. |
|
|
Рассмотрим случай, когда источник ыСШі включен в |
разрыв |
цепи |
базы |
транзисторного |
блокинг-генератора (рис. 7.1). |
Такой |
|
|
|
^ |
способ включения позволяет полу- |
|
|
|
чить |
наглядную |
физическую |
карти |
|
|
і |
" |
ну процесса синхронизации; на прак |
|
|
тике |
|
ввод синхронизирующего |
на |
1 |
|
|
|
пряжения в схему блокннг-генера- |
л |
|
|
тора осуществляется точно так же, |
|
|
|
Усан Us |
как и ввод запускающих импульсов |
|
Uâa " |
в схему ждущего блокинг-генерато |
|
Рис. |
7. |
ра. |
Временная |
диаграмма |
напря |
|
жений на базе транзистора приведе |
напряжения |
на базе, при |
на на |
рис. 7.2; здесь і/пор — уровень |
котором |
отпирается |
транзистор |
и в |
схеме блокинг-генератора возникает регенеративный процесс опрокидывания; для транзисторной схемы | f/nop| ~ | U533\ <С Ек.
До момента V блокинг-генератор работает в автоколебатель ном режиме, и период его собственных колебаний, определяемый параметрами схемы, равен Т0. В момент t' приходит первый син хронизирующий импульс и напряжение на базе транзистора ста новится равным (рис. 7.1): ыб (t') = «ба(0 + «сші( О , где г<0а(/) — на пряжение на базе в автоколебательном режиме, ыСішЮ = —Umcim— синхронизирующее напряжение. Таким образом, напряжение на базе транзистора во время действия синхронизирующих импульсов на короткое время понижается. При этом оказываются возмож ными два случая.
В первом из них (рис. 7.2) разность напряжений «ба— П,„ Сіш = = «б в момент t' оказывается недостаточной для отпирания тран
зистора. Период повторения синхронизирующих импульсов Тсип выбирается обычно несколько меньшим периода автоколебаний Т0. Вследствие этого второй синхронизирующий импульс приходит в момент, когда напряжение «о а оказывается несколько большим, и, таким образом, этот импульс располагается выше на временной диаграмме и ближе к началу периода автоколебаний (точка Л2).
От периода к периоду наблюдается перемещение синхронизи рующих импульсов относительно моментов отпирания транзистора до тех пор, пока какой-то импульс (на рис. 7.2 четвертый) не при дет в момент, предшествующий пересечению экспонентой уровня
UпорТеперь синхронизирующий импульс оказывается расположен ным достаточно низко, и отпирание транзистора происходит в мо мент его действия. Через время Таш приходит следующий (пятый) синхронизирующий импульс, вновь открывающий транзистор, и т. д.
Важно отметить, что, хотя положение точки Л4 на временной диаграмме «б (0 зависит от начальных условий, положение сле дующей точки Л5 определяется формой напряжения m{t) в автоко лебательном режиме и длительностью периода 7С11н. Таким обра зом, уже после второго отпирания транзистора синхронизирующим импульсом устанавливается стационарный режим, при котором пе риод колебаний синхронизированного релаксатора Тр оказывается в точности равным периоду синхронизирующих импульсов.
Во втором случае уже первый из синхронизирующих импульсов приходит в момент, когда разность Мба— Um mm оказывается до статочной для отпирания транзистора. При этом, очевидно, сразу же после подачи второго синхронизирующего импульса устанавли вается стационарный режим синхронизации.
7.2.2. РЕЖИМЫ СИНХРОНИЗАЦИИ
Рассмотренный выше режим синхронизации, при котором Гр = = Гош, не является единственно возможным. Изменяя величины Го,
Г СІШ и |
Uт е ш ь МОЖНО |
ПОЛуЧГІТЬ |
большое котнчество |
других |
видов |
режима. Так, если умень |
шить примерно в два раза зна чение ГСІШпри неизменной ве личине Г0, то после отпирания транзистора каким-либо син
|
|
|
хронизирующи м |
импульсом |
следующий |
располагается на |
временной |
диаграмме настоль |
ко высоко, что он не в со стоянии открыть транзистор (рис. 7.3).
При этом отпирание тран зистора происходит один раз в два периода синхронизирую щих импульсов, т. е. возникает синхронизация при кратном от ношении периодов колебаний
синхронизированного и инхронизирующего напряжений. Частота колебании релаксатора в два раза ниже частоты синхронизирую щих импульсов, т. е. имеет место режим деления частоты.
Будем называть кратностью синхронизации или коэффициен том деления частоты 6 отношение 6 = /г/m, где п — число периодов ГСІШ синхронизирующего на пряжения, укладывающихся в одном периоде синхронизиро ванного релаксатора Гр; т — число полных или неполных циклов собственных колебаний релаксатора, укладывающихся
в одном периоде Гр. |
|
|
Так, |
в случае, |
представлен |
ном на |
рис. 7.2, |
/ і = 1 , |
т = |
1 |
и, следовательно, |
6 = 1 , |
а |
на |
рис. 7.3 п = 2, т = 1 и 6 = |
2. |
Если же и далее уменьшать величину периода Гснв, то мож
но получить режим кратной синхронизации при большем значении 6. Так, на рис. 7.4 представлен случай синхронизации при кратно сти 6 = 5.
Помимо рассмотренных выше режимов синхронизации, при ко торых 6 является целым числом, возможны режимы синхрониза ции, для которых значение 6 является правильной или неправиль ной дробью.
Режим синхронизации с дробным отношением частот k > 1 можно получить из обычного режима с целым значением /е при уменьшении амплитуды синхронизирующих импульсов Umcnn. Так, при уменьшении величины ІІт с ни в случае, представленном на рис. 7.2, получим режим, показанный на рис. 7.5. Здесь в одном периоде Гр укладываются пять периодов синхронизирующих импульсов Тсип
(п = 5) или три полных периода собственных колебаний Г0 и один неполный ( т — 4). Таким образом, кратность синхронизации в данном случае оказывается равной 5/4.
Режим синхронизации с дробным отношением частот k < 1 возникает, если величина Гсип выбрана больше периода собствен
ных |
колебаний. Пример режима с кратностью k = 2/3 представ |
лен |
на рис. 7.6. |
Режимы синхронизации с дробным отношением частот практи чески почти не применяются, так как внутри периода Гр колебания релаксатора оказываются несинхронными с внешним напряже нием. Однако с такими режимами приходится встречаться при плавном изменении параметров релаксатора (Г0) или синхронизи рующих импульсов (Гспи и Um спи) ■Тогда режимы Синхронизации с дробным отношением частот оказываются промежуточными между двумя соседними режимами с целыми значениями k.
7.2.3. ГРАФИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ОБЛАСТЕЙ СИНХРОНИЗАЦИИ
Из приведенного описания режима синхронизации следует, что при изменении параметров Т0, Тсш, и Umcші в небольших пределах кратность синхронизации остается неизменной, а при дальнейшем изменении параметров может наступить ее скачкообразное изме нение. Для того чтобы определить область значений параметров, в пределах которых режим синхронизации с данным значением кратности устойчив, удобно воспользоваться графическим мето дом. Для получения более простой, хотя и несколько приближен ной картины, сделаем некоторые допущения.
Во-первых, будем полагать, что изменение напряжения «с при запертом транзисторе происходит не по экспоненциальному, а по линейному закону. Это допущение хорошо оправдывается при до статочно большом прямом смещении на базу транзистора.
Во-вторых, будем полагать, что длительность импульса бло- кинг-генератора и длительность обратного выброса пренебрежимо малы по сравнению с периодом автоколебаний.
Опрокидывание блокинг-генератора происходит в момент вы полнения равенства «б = «б а + «сии = £ЛюрДля определения мо ментов опрокидывания блокинг-генератора можно воспользоваться одним из двух графических построений. Первое состоит в изобра жении графика суммы напряжений «б а + «сип и нахождении пере сечения этого графика с горизонтальной осью, проведенной на уровне Ддор. Этот способ использовался выше. Второй способ со стоит в графическом изображении разности Unор— ис,ш и нахожде нии точек пересечения графика этой разности с временной диаграммой напряжения «баНа рис. 7.7 показаны временные диа граммы напряжений «Син, Uiюр — «сип и «ба для случая синхрониза-
