Файл: Цифровые многозначные элементы и структуры учеб. пособие.pdf

На рис. 19 представлена схема фазо-гармонического элемента,

вкотором не используется параметрическое возбуждение колебаний

[26].Схема состоит из диода Д, транзистора Т и контура L1C, настро­

енного на частоту -у, (к = 2, 3, ...). На вход схемы подается периоди-

базы — отрицательное. Таким образом в контуре будут поддерживать­

ся колебания с частотой Из-за нелинейности характеристик тран-

зистора для запуска схемы в контур необходимо подать небольшой начальный сигнал. Фаза этого сигнала определяет фазу дальнейших колебаний в контуре, то есть фазу выходного напряжения UBm - Схе­ мой также можно управлять посредством подачи сигнала на базу транзистора.

§ 1.4. Частотно-импульсные элементы

Многоустойчивые элементы, у которых каждому устойчивому сос­ тоянию соответствует определенная частота периодической последова­ тельности импульсов, называют частотно-импульсными. При построе­

релаксационных колебаний ГРК, колебательного контура К, детектора со сглаживающим фильтром Д и усилителя У. При этом резонансная частота контура К в несколько раз превосходит частоту основной гармоники колебаний контура ГРК- Пусть при отсутствии управляю­ щего напряжения на выходе усилителя генератор ГРК генерирует пе-

23

риодические колебания U с периодом Т. В этом случае его спектр состо-

этих гармоник, то напряжения на выходе усилителя нет и период ко­ лебаний ГРК не изменяется.

Уменьшение периода колебаний ГРК посредством кратковременно­ го внешнего воздействия приводит к тому, что гармоника оа, попадает в полосу пропускания контура К- Вследствие этого на выходе контура появляется напряжение, которое после детектирования и усиления вы­ зывает дальнейшее уменьшение периода колебаний ГРК, Этот лавино­ образный процесс заканчивается переходом системы в устойчивое со­ стояние, при котором гармоника со, находится в полосе пропускания контура, а величина напряжения на его выходе оказывается достаточ­ ной для поддерживания периода колебаний ГР К приблизительно рав­

Число и признаки устойчивых состояний такого частотно-импульс­ ного элемента могут быть найдены методами графического или числен­ ного решения системы уравнений, описывающих его стационарный ре­ жим работы [25 ]

и Р

( 1.6)

и вых

где U[ — амплитуда колебаний /-й гармоники с частотой со,-; Q — доб­ ротность контура. Система (1.6) построена исходя из предположений, что в схеме использован линейный детектор с коэффициентом передачи Кя и, кроме того, что

со; = i (aUBX+ b(O0),

где со0 — частота колебаний ГРК при UBx = 0.

Число устойчивых состояний элемента при заданном диапазоне изменения периода колебаний ГРК зависит от отношения резонансной частоты контура к частоте основной гармоники генератора и уве­ личивается с ростом Юр. Однако предельная частота настройки контура ограничена его добротностью, так как в полосу пропускания должна попадать только одна гармоника.

Принципиальная схема частотно-импульсного элемента, построенно­ го в соответствии с блок-схемой (рис. 20), представлена на рис. 21. Здесь в качестве ГРК используется блокинг-генератор на транзисторе Т1. Колебательный контур образуют индуктивность L и конденсаторы С2

24

и СЗ. Напряженнее конденсатора СЗподается на базу транзистора Т2 и детектируется его переходом база — эмиттер. Усиленный и сглажен­

одного состояния в другое можно, непосредственно воздействуя управ­ ляющим сигналом на ГРК или же на емкость фильтра. При этом вы­ ходной сигнал ГР К может быть использован для управления другими

аналогичными элементами.

ного релаксационного генератора ГРС и дискриминатора Д. Пусть при разомкнутой цепи обратной связи, а также при отсутствии синхро­ низирующего Uc и управляющего UBX напряжений период колебаний генератора Т = Т0 и постоянное напряжение на выходе дискримина­ тора равно нулю. Подача на управляющий вход ГРС напряжения UBX определенной полярности изменяет период его колебаний, что сопро­ вождается изменением напряжения на выходе дискриминатора. Если зависимости Т = /у (UBX) и Пвых = /2 (Т) линейны, то амплитудная характеристика устройства также будет линейной.

При воздействии на ГРС синхронизирующего напряжения Uct период которого Тс не превышает наименьшего значения Т периода обственных колебаний генератора, схема будет работать в режиме де­ ления частоты, то есть период Г больше периода Гсв целое число раз.

*С

вчастности, величиной управляющего напряжения UBX. При плавном

изменении UBXкоэффициент деления изменяется дискретно, что вызы­ вает дискретное измерение периода Т и напряжения Uвых (рис. 23).

Таким образом, элемент, выполненный в соответствии с блоксхемой (рис. 22), при охвате его положительной обратной связью имеет амплитудную характеристику ступенчатой формы. Количество изломов характеристики не зависит от сложности схемы элемента и определяется периодом синхронизирующих импульсов и диапазоном

25

перестройки генератора. Такой многоустойчивый частотно-импульс­ ный элемент назван синхротроном [251.

Принципиальная схема одного из вариантов синхротрона представ­ лена на рис. 24. Здесь в качестве ГРС используется блокинг-генера- тор на транзисторе. Синхронизирующее напряжение Ucподается в цепь эмиттера. Выходное напряжение блокинг-генератора с обмотки L3 импульсного трансформатора подается на дискриминатор, построен­ ный на диодах Д1 и Д2, конденсаторах С1 и С2 и сопротивлении R. Поскольку скважность импуль-

рать более 103. Этим достигается пропорциональность между измене­ нием напряжения на конденсаторе С2 и частотой повторения им­ пульсов блокинг-генератором. В описанной схеме период колебаний при переходе элемента из одного состояния в другое изменяется на строго фиксированную величину, равную периоду синхронизирующих сигналов. Это явление характерно даже при использовании ГРС с нелинейной характеристикой управления. Генератор с линейной харак­ теристикой управления позволяет увеличить число устойчивых со­ стояний и обеспечить постоянное приращение управляющего напря­ жения при переключении элемента.

§ 1.5. Время-импульсные элементы

Время-импульсными называют многоустойчивые элементы, у кото­ рых устойчивые состояния отличаются длительностью импульсов их выходной периодической последовательности. Общий метод построе­ ния таких элементов состоит в охвате обратной связью четырехпо­ люсника, включающего преобразователь напряжения во временной параметр периодической последовательности импульсов и преобразо­ ватель временного параметра в напряжение [25]. Такой четырехполю­ сник можно реализовать, например, при последовательном соединении блока регулируемого запаздывания 3, ключевой схемы К и интегриру-

26

ющего звена И (рис. 25). В этом случае период напряжения Ux на выходе блока запаздывания определяется периодом запускающего напряжения U3, а время запаздывания является функцией входного напряжения UBX. Напряжение Ua на выходе ключевой схемы К зависит от взаимного расположения во времени напряжения Ux и вспомогательного напряже­

и постоянной длительности импуль­

сов Ua среднее значение напряжения 11вых на выходе интегри­

имеет такую же форму, как и временная зависимость UB— ф (i) [25].

Рис. 26. Принципиальная схема время-импульсного многоустойчивого элемента.

Использование напряжения 1)в синусоидальной, пилообразной, пря­ моугольной или другой формы позволяет получить амплитудные ха­ рактеристики соответствующего вида. Максимально возможное число устойчивых состояний время-импульсного элемента с таким четырех­ полюсником определяется зависимостью

быть достигнуто при использовании блоков регулируемого запазды­

27