Глава
СИНХРОНИЗАЦИЯ РЕЛАКСАЦИОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
§11.1. ПРИНЦИП РАБОТЫ РЕЛАКСАЦИОННОГО ГЕНЕРАТОРА В РЕЖИМЕ СИНХРОНИЗАЦИИ
Впредыдущих главах были рассмотрены автоколебатель ный и ждущий режимы релаксационных генераторов.
Вгл. 5 было указано на то, что существует третий ре
жим работы — режим синхронизации. Режимом синхрониза ции называется такой режим, когда на автоколебательный ре лаксатор воздействует синхронизирующий периодический сиг нал и устанавливается жесткая связь между периодом повто рения импульсов Т и периодом повторения синхронизирующе-
го сигнала / с. Отношение этих периодов п — Т |
называется |
-* |
С |
кратностью синхронизации. Как правило, кратность — целое число (п—1, 2, 3 ,...) . В качестве синхронизирующего сигнала обычно используются короткие импульсы или синусоидальное напряжение. Необходимо подчеркнуть различие между жду щим режимом и режимом синхронизации — в ждущем режи ме при отключении генератора запускающих импульсов коле бания прекращаются, а при отключении внешнего сигнала в режиме синхронизации релаксатор продолжает генерировать импульсы с собственным периодом повторения Т0. Синхрони зация релаксационных генераторов используется для следую щих целей:
1 ) для стабилизации работы релаксационных генераторов. В этом случае период повторения импульсов синхронизируемо го генератора будет иметь такую же высокую стабильность, как и синхронизирующие сигналы;
2 ) для обеспечения одновременности работы нескольких релаксационных генераторов;
3) для деления частоты повторения импульсов. В этом слу чае выбирается п> 1 , и, следовательно, период повторения им пульсов релаксатора Т в целое число раз п больше периода синхронизирующего сигнала (соответственно частота повторе
ния импульсов F = j r в п раз меньше частоты Fc |
Т |
). |
|
1 С |
Деление частоты подробно рассмотрено в гл. 14.
Принцип синхронизации одинаков для любого релаксатора. Рассмотрим синхронизацию короткими импульсами блокинггенератора на транзисторах (рис. 11.1). Рассмотрение процес
сов начнем с этапа разряда хронизирующего конденсатора С. При его разряде (интервал 0—t2) транзистор заперт (рис. 11.2). Приход первого синхронизирующего импульса (момент /і) не вызывает опрокидывания, так как напряжение на базе остается большим нуля. Приход второго синхронизирующего импульса (момент t2) вызывает опрокидывание, так как ре зультирующее напряжение на базе становится отрицательным. После генерации импульса процессы повторяются. Следующее опрокидывание вызывает четвертый импульс, затем шестой и т. д.
Таким образом, период повторения выходных импульсов Т оказывается кратным периоду повторения синхронизирующих импульсов. В рассмотренном примере Т — 2 Тс и, следова тельно, кратность синхронизации п = 2. Если бы синхронизи
рующие импульсы отсутствовали, то блокинг-генератор гене рировал импульсы с периодом повторения То (пунктир на
базу транзистора 77. Когда транзистор 77 заперт, конденса тор С2, разряжаясь через открытый транзистор Т2, создает на базе транзистора 77 положительное напряжение Мв.эі, кото
рое по мере разряда С2 по экспоненте уменьшается (проме
жуток 0—1\-на рис. 11.4). Один из синхронизирующих импуль сов (в рассматриваемом случае импульс 2), складываясь с экспонентой, создает отрицательный потенциал на базе и вы зывает опрокидывание мультивибратора. Второе опрокидыва ние мультивибратора происходит при уменьшении напряже ния Ü6.32 Д° пуля и отпирании транзистора Т2 (момент t2).
Таким образом, синхронизированным оказывается только одно опрокидывание, связанное с отпиранием транзистора, на который подаются синхронизирующие импульсы. Период по
вторения импульсов при этом оказывается |
кратным периоду |
повторения синхронизирующих импульсов |
Т — пТс (в рас |
сматриваемом случае п —4). |
|
Существуют способы подачи синхронизирующих импульсов, при которых синхронизированными оказываются оба опроки дывания мультивибратора. В этом случае стабильность син хронизации оказывается несколько выше, но схема услож няется.
Принципы синхронизации ламповых генераторов аналогич ны принципам синхронизации транзисторных генераторов,
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Нарисуйте схемы и временные диаграммы и поясните работу в режиме синхронизации следующих генераторов:
а) блокинг-генератора на электронных лампах; б) мультивибратора на электронных лампах.
§ 11.2. ОБЛАСТИ СИНХРОНИЗАЦИИ
Предположим, что амплитуда синхронизирующих импуль сов Urvmm увеличивается. Как видно из рис. 11.2, небольшое увеличение амплитуды не изменяет кратность синхронизации и не влияет на выходные импульсы. Однако, как только вели чина UСШ1т достигнет определенной величины отпира ние транзистора произойдет уже при приходе импульса/ (момент /і), кратность синхронизации станет равна единице и период повторения скачком уменьшится до величины 7 = Тс. Легко заметить, что если уменьшить амплитуду Ual„m, то вначале кратность синхронизации не изменится, но когда величина ам плитуды окажется недостаточной для синхронизации, крат ность синхронизации изменится. Она станет дробной: иногда генерация происходит под влиянием синхронизирующего им пульса, иногда — под влиянием внутренних процессов в схеме.
Таким образом, существует определенный диапазон изме нения амплитуды синхронизирующих импульсов, при котором сохраняется кратность синхронизации и, следовательно, пе риод повторения выходных импульсов.
Подобными же рассуждениями можно показать, что диа пазон изменений, не влияющий на кратность синхронизации, существует и для величин U6m\ Г0; Тс. Области значений этих величин, при которых кратность синхронизации не изме няется, называются областями синхронизации.
Построим области синхронизации при следующих предпо ложениях (с достаточной точностью выполняемых в практи ческих устройствах).
1) синхронизирующие и выходные импульсы имеют на столько малую длительность, что ее можно полагать равной нулю;
2) изменение напряжения на базе транзистора (на сетке лампы для ламповых схем) является линейным. Это предпо ложение основывается на том, что начальный участок экспо ненты можно приближенно полагать линейным.
Будем увеличивать амплитуду синхронизирующих импуль сов. Когда она достигнет величины и сшмкс, кратность синхро низации уменьшится до величины п—1. Найдем
величину (Л:MH.uaкс из подобных треугольников А ВС и DEC
(рис. 11.5):
Uс |
( п ~ |
1 ) Т С |
|
(п - |
т |
11.2) |
и„ |
Тп |
|
|
( |
|
|
\ ) Lf* I |
|
Здесь введено обозначение |
U т, которое равно Uüm |
для |
транзисторных и |
Ugm — | Eg01 для ламповых устройств. |
Области синхронизации строятся в относительных коорди |
натах: |
и,СИНЩ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
и т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С учетом этих обозначении уравнение |
(11.2) |
можно перепи- |
сать в виде |
^'макс — |
1 |
^ ) 5 |
• |
|
|
|
(11.3) |
|
|
|
Формула (11.3) является'уравнением верхней границы облас ти синхронизации п-п кратности (рис. 11.6).
Когда амплитуда синхронизирующих импульсов станет меньше
^син.мин. кратность |
синхронизации станет равна п+1 (или |
станет дробной, если |
Т0 < (ti -l 1) Гс). |
Определим |
из подобных треугольников АВС и КМС |
^ с и н . м и н |
— |
ГіТс |
~~ |
1 - n i fТ- |
и |
т |
‘ 0 |
w тп |
1 |
о |
|
или •
Формула: (11.5) .является уравнением нижней границы облас
ти синхронизации л-йкратносш (рис. 11.4). Третья граница определяется неравенством
торого следует
И Л И ................ : .. . |
ТШш = |
пТс |
. |
|
: |
,, . |
|
т |
____ |
г |
1 |
|
'р 1<* |
|
‘ ОмНн |
— |
. . > » М К С . : " а |
(11.1), из ко
(11.6)
(11.7)
