Файл: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник.pdf

щіи с кратностью к — 1, на рис. 7.8 — временные диаграммы раз­ ности Uпор— «спи и напряжения «ба для общего случая синхрони­ зации с целочисленной кратностью к.

Для построения графика областей синхронизации предполо­

ственных колебаний Т0 изменяется. При этом будем считать, что

на рис. 7.8 при неизменном начальном значении «би.

Определим границы области значений периода собственных колебаний (^омип и 7’0макс), при которых сохраняется синхрони­ зация с кратностью к.

Для определения минимального значения 70MnH воспользуемся подобием треугольников АВС и DMC (рис. 7.8):

Выражение (7.1) определяет нижний предел значений Т0, оче­ видно, лишь в случае достаточно больших амплитуд Umcim, при ко­ торых отпирание транзистора происходит при пересечении пило­ образного напряжения «ба к-м импульсом. При малых значениях Um сіш нижней границей области синхронизации с кратностью к является значение 7оми„, равное кТсяв, так как при меньших зна­ чениях Umcim отпирание транзистора произойдет при сравнении пилообразного напряжения с уровнем Unор, синхронизация с крат­ ностью k нарушится и установится режим синхронизации с дроб­ ным отношением частот.

Для определения значения Т0макс воспользуемся подобием тре­ угольников ABN и CFN, из которого следует равенство

На рис. 7.9 изображен график, построенный при помощи выра­

ностью к. Верхняя граница области определяется, очевидно, макси­ мальным значением ТСШ1/Т0, равным 7СІШ/70мпп. Однако значение 7*с и п / 7*омнп связано с соотношением Дшсші/(Дбт— £7n0p) ф-лоіі (7.1). Таким образом, выражение (7.1) определяет верхнюю границу области. Эта граница представляет собой прямую, отсекающую, как

То

Рис. 7.9

На рис. 7.10 показана диаграмма областей синхронизации для различных значений k. При построении этих областей учтено, что уравнение для нижней границы области с кратностью k (7.2) одноBpej^fiiiHo является уравнением для верхней границы области с кратностью А+ 1 (7.1). Необходимо заметить, что незаштрихован­ ные области соответствуют режимам синхронизации с дробным отношением частот ( А > 1), а в части графика, расположенной справа от области с А = 1, находятся области, соответствующие значениям А < 1.

Пользуясь этой диаграммой, можно определить зависимость значения k от величин Um c ип, 7 СИЯ и 7 0, а также выбрать режим

354

работы релаксатора, при котором обеспечивается наибольшая устойчивость коэффициента деления.

Ь'птш

7.3. СИНХРОНИЗАЦИЯ БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРОВ СИНУСОИДАЛЬНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ

Рассмотренный выше режим синхронизации короткими им­ пульсами отличается жесткой временной связью между синхрони­ зирующим напряжением и колебаниями в релаксаторе. Действи­ тельно, транзистор всегда отпирается передним фронтом синхро­ низирующих импульсов, обладающим пренебрежимо малой дли­ тельностью.

Рассмотрим режим синхронизации в случае, когда крутизна фронта синхронизирующего напряжения имеет конечное значение. Характерным примером может служить синхронизирующее напря­ жение синусоидальной формы. Следует, однако, отметить, что основные результаты, полученные для напряжения синусоидальной формы, применимы и для других форм напряжения с наклонным фронтом, например для импульсов треугольной формы.

При рассмотрении синхронизации синусоидальным напряже­ нием применим использованный в предыдущем параграфе графи­ ческий способ, который и в данном случае оказывается наиболее удобным.

Рисунок 7.11 иллюстрирует стационарный режим синхронизации синусоидальным напряжением с кратностью k = 1. Опрокидывание релаксатора происходит, как и ранее, в моменты времени, когда напряжение ыб достигает значения /7пор, т. е. при «оа = Дпор— «сіш-

Остановимся на особенностях синхронизации синусоидальным напряжением. Во-первых, момент опрокидывания релаксатора (точка N ) может соответствовать различным фазам синхронизи­ рующего напряжения, т. е. здесь нет жесткой временной связи между синхронизирующим напряжением и колебаниями релакса­ тора. Для пояснения этой особенности покажем, как определяется положение точки N в стационарном режиме. Для этого, очевидно, необходимо на временной диаграмме напряжения (рис. 7.11) отложить от начала периода колебаний отрезок, равный ТС1Ш. Тем самым определяется уровень, на котором располагается точка N,

а следовательно, и значение синхронизирующего напряжения «cimjv

вмомент опрокидывания. Значение uCimN позволяет определить величину фазы синхронизирующего напряжения ср^ в момент опро­ кидывания релаксатора: sin q>N = испя N/Umсип*

Величина временной задержки момента опрокидывания (точка N) относительно момента перехода через нуль напряжения цСнп

ТсШ!

366

Из приведенных рассуждений следует, что при изменении пери­ ода собственных колебаний релаксатора Т0 и амплитуды синхрони­ зирующего напряжения Umcmi изменяется величина t3. На рис. 7.12

и при 7с,щ >7’о- Напомним,

что синхронизация короткими импульсами при целом значении k возможна лишь при 7СІШ< Т0. Этот случай был рассмотрен выше (рис. 7.11). Отличие случая 7СІШ> Т0 от предыдущего заключает­ ся лишь в том, что точка N располагается не выше, а ниже уров­ ня Uпор-

До сих пор предполагалось, что точка N лежит на участке роста кривой Дпор — Мсин (см. рис. 7.11, 7.12). Помимо этого, точка N мо­ жет лежать на участке падения указанной кривой. Однако ста­ ционарный режим в этом случае оказывается неустойчивым. Мож­ но показать, что устойчивый режим синхронизации всегда соответ­ ствует такому расположению точки N, что производные от «ба(О и от t/nop — «сіш(0 имеют различные знаки.

7.4. СИНХРОНИЗАЦИЯ МУЛЬТИВИБРАТОРОВ

Все основные положения, относящиеся к синхронизации блр- кинг-генераторов, применимы и к релаксаторам других типов, в частности, к мультивибраторам. Для того чтобы убедиться в этом,

357

рассмотрим процесс синхронизации в мультивибраторе (рис. 7.13} при подаче на базу одного из транзисторов коротких синхронизи­ рующих импульсов отрицатель- t-K ной полярности. Временные диаграммы для случая делет пня в этой схеме с кратностью, равной шести, представлены на рис. 7.14. При открытом тращ зпсторе Т\ синхронизирующие импульсы, очевидно, не оказы­ вают практически никакого влияния на работу схемы, но когда этот транзистор заперт, импульсы щ.цн вызывают пре­

ждевременное его отпирание. При этом период колебаний релак­ сатора Гр оказывается кратным периоду ГС1Ш.

Uсип

Up üßfrn

Ußtm

О

Упор

Продолжим практически линейный участок экспоненты вверх (рис. 7.14, пунктир). Тогда напряжение щ і можно заменить экви­ валентным напряжением пилообразной формы с начальным уров­ нем, равным и'біт. вместо реального значения Us\m t t E K. Разли­ чие диаграммы на интервале t' —- t" не играет, очевидно, никакой роли, так как процесс синхронизации отражается лишь участком временной диаграммы между моментами t" и t'". Таким образом, временная диаграмма напряжения «GI может быть сведена к та­ кому же виду, как и для случая блокинг-генератора (рис. 7.4), а следовательно, все сказанное применительно к синхронизации бло­ кинг-генератора можно распространить на мультивибратор.

Заметим только, что при синхронизации импульсами, подавае­ мыми на базу одного из транзисторов, период колебаний мульти­ вибратора Гр оказывается равным или кратным величине Т е ш и НО отдельные его части (импульс и пауза) оказываются несинхронизи­ рованными. Для синхронизации обеих частей положительные енн-

358