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

хроннзирующие импульсы должны подаваться одновременно на базы обоих транзисторов.

фронта синхронизирующего им­ пульса.

7.5. ПРИМЕНЕНИЕ СИНХРОНИЗИРОВАННЫХ РЕЛАКСАТОРОВ В КАЧЕСТВЕ ДЕЛИТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ ИМПУЛЬСОВ

Релаксаторы, работающие в режиме синхронизации с крат­ ностью Іг, превышающей единицу, широко используются в качестве делителей частоты. При этом они, как и делители других типов, должны обеспечивать устойчивое деление, т. е. строгое постоян­ ство коэффициентов деления.

С другой стороны, величина k должна быть во многих случаях возможно большей. С этим требованием сталкиваются, когда необ­ ходимо получить большие значения коэффициента деления (сот­ ни и тысячи), и для этого приходится последовательно включать друг за другом ряд синхронизирующих релаксаторов. Увеличение коэффициента k каждого релаксатора позволяет уменьшать их ко­ личество при заданном общем значении коэффициента деления.

Для получения постоянства коэффициента деления необходимо, как это следует из предыдущих разделов, обеспечить стабильность периода Тсин и амплитуды Umcim синхронизирующих импульсов, а также периода собственных колебаний релаксатора Т0. Стабильное значение Тспн можно получить, если для формирования синхронизи­ рующих импульсов использовать в качестве исходного напряжение от генератора, стабилизированного кварцем. Для получения по­ стоянного значения Umcин синхронизирующие импульсы должны быть предварительно ограничены строго постоянным уровнем. На­ конец, стабилизация периода собственных колебаний релаксатора Т0 может быть достигнута обычными путями (см. гл. 5 и 6). В тран­ зисторных блокинг-генераторах и мультивибраторах максимальное возможное значение коэффициента kMaKC ограничено прежде всего температурной нестабильностью периода автоколебаний Т0.

При применении германиевых транзисторов для мультивибра­ торов обычно £МаКС = Зч-5. В ламповых мультивибраторах в анало­ гичных температурных условиях можно получить £макс = 10ч-15.

359

8

Г е н е р а то р ы и м п ул ь со в н а п р я ж е н и я и т о к а

пи л о о б р азн о й ф ормы

8.1.ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

ПИЛООБРАЗНОЙ ФОРМЫ

Напряжение пилообразной формы (рис. 8.1) характеризуется следующими основными параметрами: начальным уровнем и0, ам­ плитудой Um, длительностью рабочего Ту и обратного Т0 ходов, пе­ риодом повторения Т, а также производным параметром — средней скоростью рабочего хода /сСр = Um/Tp.

Напряжение пилообразной формы во время рабочего хода из­ меняется по закону, близкому к линейному, поэтому его называют линейно изменяющимся (ЛИН). Для оценки степени линейности рабочего участка напряжения пользуются понятием коэффициента нелинейности у. Учитывая, что в практически используемых схе­ мах генераторов скорость нарастания напряжения во время рабо­ чего хода обычно изменяется монотонно, удобно под величиной у понимать относительное изменение скорости нарастания напряже­ ния во время рабочего хода:

3 6 0

где /Сиач, ккоп — соответственно значения скорости в начале и конце рабочего хода.

Для получения напряжения пилообразной формы обычно ис­ пользуется заряд или разряд конденсатора во время рабочего хода с последующим восстановлением исходного состояния во время обратного хода. Поэтому устройства первого типа называются генераторами линейно растущего, а второго — генераторами ли­ нейно падающего напряжений. Их функциональные схемы совпа­ дают (рис. 8.2); отличие состоит лишь в характере зарядного и раз­ рядного двухполюсников.

В генераторе линейно растущего напряжения зарядным двух­ полюсником является устройство, обеспечивающее по возможности

обычно управляемый, т. е. подключаемый к конденсатору во время рабочего хода; зарядным двухполюсником здесь обычно является резистор, постоянно подключенный к конденсатору.

Постоянство зарядного (разрядного) тока оказывается необхо­ димым для поддержания неизменной скорости заряда конденса­

где Ді — изменение величины тока через конденсатор за время рабочего хода. Заметим, что Um = kcpTp, где kcp = іср/С, т. е.

Для нормального функционирования генератора между сопро­ тивлениями зарядного (Д ар) и разрядного (Rpaзр) двухполюсников должны выполняться следующие соотношения:

361

— для генератора линенио падающего напряжения

(8.56)

Выполнение этих условии обеспечивает, очевидно, отсутствие заметного влияния разрядной цепи на процесс заряда конденса­ тора и зарядной — на процесс разряда. Кроме того, при выполне­ нии указанных требований значение начального напряжения и0 на конденсаторе близко к нулю в генераторе растущего напряжения п близко к значению Е в генераторе падающего напряжения. Послед­ нее важно практически для обеспечения высокой стабильности на­ чального уровня выходного напряжения.

Генераторы пилообразного напряжения обычно выполняются с внешним управлением. При этом длительность рабочего хода определяется длительностью внешнего управляющего импульса пря­ моугольной формы. Однако при необходимости можно построить схемы генераторов, работающие в ждущем (с запуском от корот­ кого импульса), автоколебательном, а также в режиме синхрони­ зации. Такого рода генераторы, являющиеся, по существу, релак­ саторами (мультивибраторами) с линейным разрядом конденса­ тора, описаны в разд. 8.11.

В простейшем случае, когда не требуется высокая линейность рабочего участка выходного напряжения, применяют заряд или разряд конденсатора во время рабочего хода через резистор R. При этом изменения тока Ді через конденсатор п напряжения па нем Um во время рабочего хода равны соответственно изменениям тока Д/R и напряжения ДuR на резисторе R.

Начальный ток через конденсатор С при выполнении условий

Из ф-лы (8.7) следует, что коэффициент нелинейности у оказы­ вается здесь равным величине, обычно называемой коэффициентом использования напряжения источника питания. При этом для полу­ чения достаточно малого значения у приходится выбирать вели­ чину Е во много раз большей значения амплитуды Um, т. е. плохо использовать напряжение источника питания. Таким образом, про­ стейшая схема с зарядом или разрядом конденсатора через рези­ стор оказывается пр-игодной лишь при сравнительно невысокой линейности (у порядка 10%)- Подобная схема рассматривается

вследующем параграфе. При необходимости получения величины

упорядка 1 % и ниже для величины Е получаются совершенно нереальные значения (единицы киловольт и выше). Поэтому в

качестве зарядного или разрядного двухполюсника во время

362

рабочего хода обычно используются стабилизаторы тока с отри­ цательной обратной связью, рассматриваемые в разд. 8.3.

Среди многочисленных применений пилообразного напряжения отметим получение временной развертки, регулируемой временной задержки импульсов, преобразование непрерывных величин в дис­ кретные, получение сигналов с фазово-импульсной модуляцией и пр.

8.2. ПРОСТЕЙШИЙ ГЕНЕРАТОР ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАРЯДОМ КОНДЕНСАТОРА ЧЕРЕЗ РЕЗИСТОР

С х е м а и ф о р м и р о в а н и е р а б о ч е г о х о д а . Схема генератора, показанная на рис. 8.3а, содержит ключевой транзи­ стор и /?С-цепь. Временные диаграммы токов и напряжений в ■схеме приведены на рис. 8.36.

рис. 8.3е). При подаче входного импульса положительной полярно­ сти транзистО'Р запирается и конденсатор С начинает заряжаться через резистор R от источника напряжения Ек.

Необходимо отметить, что начало рабочего хода оказывается задержанным на величину t3 относительно момента t\ начала дей­ ствия положительного перепада входного напряжения. Эта за­ держка состоит из двух составляющих: величины равной дли­ тельности временного интервала рассасывания неосновных носите­ лей, накопленных в базе, и величины t32, определяемой конечной скоростью спада тока коллектора после выхода транзистора из насыщения (рис. 8.3г).

брегаем). В это время ток іс через конденсатор возрастает прибли­ зительно по тому же закону, так как ток через R в рассматри­ ваемом малом интервале времени остается практически неизмен­ ным (A«C <C£K). Напряжение на конденсаторе при этом растет по параболическому закону. По окончании интервала іф2 транзи­ стор запирается, и далее ток іс медленно спадает, а напряжение Uc растет по экспоненте, начальный почти линейный участок кото­ рой используется во время рабочего хода. Таким образом, в интер­ вале #ф2 фронт напряжения ііс оказывается резко нелинейным,, а -его начало как бы задержано на величину ta2 относительно мо­ мента выхода транзистора из насыщения.

Составляющие времени задержки t3 можно определить при по­ мощи формул, приведенных в параграфе 2.3.2. При этом необхо­ димо учесть, что приближенно величину із2 можно считать равной /ф2 (в действительности із2 <. іф2).

863