Файл: Кузьмич, В. И. Основы импульсной техники учебник.pdf

Глава 14

ДЕЛИТЕЛИ ЧАСТОТЫ ПОВТОРЕНИЯ ИМПУЛЬСОВ И СЧЕТЧИКИ ИМПУЛЬСОВ

§ 14.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДЕЛИТЕЛЯХ ЧАСТОТЫ

елителями частоты повторения импульсов называются Дустройства, частота повторения на выходе которых в к

раз меньше частоты повторения импульсов на входе f

/в ы х — ~тг~ (соответственно период повторения на выходе

Т’вых = kTBX).

Коэффициент к называется коэффициентом деления. Для деления частоты повторения импульсов применяются релакса­

ционные генераторы в ждущем режиме и в режиме синхрони­ зации, а также триггеры. Устойчивый коэффициент деления од­ ного каскада ограничен. Поэтому для получения больших ко­ эффициентов деления применяют последовательное соедине­ ние делителей (рис. 14.1). Общий коэффициент деления в этом случае определяется произведением коэффициентов деления каждого каскада:

k = /вых = ky k2k3 . . . kn .

418

§ 14.2. ДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТЫ ПОВТОРЕНИЯ ИМПУЛЬСОВ РЕЛАКСАЦИОННЫМИ ГЕНЕРАТОРАМИ

1.Деление частоты повторения импульсов релаксаторами

врежиме синхронизации

Из анализа работы релаксатора в режиме синхронизации (см. § 1 1 .1 ) следует, что релаксатор в этом режиме можно рас­ сматривать как делитель частоты с коэффициентом деления к — п. Достоинством такого делителя является простота. Но устройство имеет и ряд недостатков:

1 ) отнсительно небольшой устойчивый коэффициент деле­ ния (é = 3-j-5);

2 ) изменение коэффициента деления при изменении часто­ ты повторения (граница допустимых изменений частоты опре­ деляется по графику областей синхронизации (рис. 10.7);

3) генерирование при отсутствии входных импульсов, чем маскируется неисправность в устройстве.

2. Деление частоты повторения импульсов ждущими релаксаторами

Деление частоты ждущими релаксаторами основано на том, что во время квазиустойчивого состояния равновесия входные импульсы не влияют на релаксатор.

В качестве примера рассмотрим делитель частоты на ждущем мультивибраторе с эмиттерной связью (рис. 14.2). Цепь СдЯд является дифференцирующей. Временные диа-

•119

граммы напряжений изображены на рис. 14.3. Для деления частоты в k раз необходимо выполнение неравенств:

В исходном состоянии транзистор 77 заперт, 12 открыт. При подаче начального входного импульса происходит опро­

кидывание схемы: транзистор 77 отпирается, Т2 запирается, диод Д запирается й на время t H отключает генератор вход­ ных импульсов от мультивибратора. При выполнении условии

420

(14.І) обратное опрокидывание происходит после (k— 1)-го импульса. После восстановления устройства на него поступает &-й импульс, который снова опрокидывает мультивибратор. В результате дифференцирования на выходе образуются остро­ конечные импульсы. Период повторения выходных импульсов

Достоинства делителя:

1 ) относительная простота; 2 ) большая устойчивость деления, чем при синхронизации,

так как на коэффициент деления не влияет амплитуда вход­ ных сигналов (/гмакс = 7 10);

3) отсутствие импульсов на выходе при отсутствии входных импульсов, что сигнализирует о неисправности в устройстве.

Основным недостатком делителя является то, что измене­ ние частоты повторения входных импульсов приводит к изме­ нению коэффициента деления.

3. Делители частоты с накопительными ячейками

Принцип построения таких делителей основан на накопле­ нии энергии в конденсаторе. С приходом каждого входного импульса энергия, запасенная в конденсаторе, и, следователь­ но, напряжение на нем растут. Когда это напряжение достиг­ нет определенного порогового уровня, происходит запуск жду­ щего релаксационного генератора. Наиболее распространенная схема, построенная на ждущем блокинг-генераторе, изображе­ на на рис. 14.4, временные диаграммы напряжений — на рис. 14.5.

Элементы С1, С2, Д1, Д2 составляют накопительную ячейку. Накопительным конденсатором является С2. В исходном ре­ жиме конденсаторы С1 и С2 разряжены. Лампа блокинг-гене- ратора заперта напряжением на катоде

С приходом начального импульса с амплитудой t/BXm (мо­ мент ^і) конденсаторы С1 и С2 заряжаются через диод Д2. Причем, выходное сопротивление генератора импульсов вы­ бирается малым, чтобы за время импульса оба конденсатора успели практически полностью зарядиться. Поэтому прира­ щение напряжения на конденсаторах

Ш 'с \ + Ш 'С 2 = и в%т

и напряжение на сетке nsu возрастают за время входного им­ пульса на величину

421

ДЛДІІ <- //

л и <‘.'1 ' ~ их/п •

После окончания импульса конденсатор С/ быстро разря­ жается через диод Д1, а конденсатор С2 разряжается очень медленно через обратное сопротивление диода Д2. В первом

приближении можно считать, что конденсатор С2 до прихода следующего импульса не разряжается, накопленная в нем энергия не убывает и напряжение на нем не изменяется. На сетке образуется ступенька напряжения величиной А і/^

которой недостаточно для отпирания лампы (рис. 14.5). С при­ ходом следующего импульса снова происходит заряд конден­ саторов. Так как конденсатор С2 уже заряжен до величины

Д£/<!2>, то

После окончания импульса конденсатор С1 разряжается через диод Д1, а конденсатор С2 практически не разряжается и на сетке образуется ступенька напряжения

422

С приходом каждого последующего импульса процессы повто­ ряются и на сетке лампы образуются ступеньки напряжений убывающей величины.

Параметры схемы подобраны таким образом, что в момент прихода k-то импульса (момент t4) напряжение на сетке пре­ восходит напряжение запирания, лампа отпирается и происхо­ дит генерация импульса блокинг-генератором. В момент гене­ рации сеточный ток проходит через конденсатор С2, переза­ ряжая его (на верхней обкладке — минус, на нижней — плюс). После окончания генерации конденсатор С2 через диоды Ц1 и Д2 быстро разряжаются, устройство приходит в исходное со­

423

т. е. осуществляется деление частоты в k раз (в рассмот­ ренном случае £ = 4).

Выведем основные расчетные соотношения, для чего рас­ смотрим процесс накопления напряжения на конденсаторе С2.

Приращения напряжения на конденсаторе С2 после прихо­

где А — постоянный коэффициент.

Приращения напряжения после прихода второго импульса

Приращения напряжения после прихода третьего импульса

= А ( UBXm - и%) = А ( 1 - A f f/BXm.

Суммарное напряжение после прихода третьего импульса

U™ = Щ + A t/§ = [1 — (1 — А)Ң и вш + Л ( 1 - A ) 4 J nm =

= [1 — (1 — Л)3] и п т .

Приращения напряжения после прихода (&+1)-го импульса

Суммарное напряжение после прихода (&+1)-го импульса

Для того чтобы произошло деление в k раз, необходимо вы­ полнение неравенств:

424