Файл: Виглин, С. И. Генераторы импульсов автоматических устройств учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.10.2024
Просмотров: 130
Скачиваний: 0
скачка, имеет место, когда |
частичные коэффициенты деления |
и п„ бу- |
дут равны целому числу |
1 |
|
+ |
|
Чтобы мультивибратор в режиме деления не оказался резко несиммет ричным, желательно щ и tu выбирать близкими но величине или равны ми (при нечетном п).
§17.4. СЧЕТЧИК И М П У Л Ь С О В С Н А К О П И Т Е Л Ь Н О Й Е М К О С Т Ь Ю
(СТУПЕНЧАТЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ)
Помимо деления частоты в радиоэлектронных устройствах час то необходимо производить операцию счета числа импульсов. Принцип работы счетчика им пульсов (рис. 17.19) состоит в следующем. На вход устройст ва поочередно поступают им пульсы ивх, вызывая опреде ленные внутренние процессы в счетчике. Можно сказать, что
входные |
импульсы |
накаплива |
/7, •У |
||||||
ются |
в |
нем. |
Как |
|
только воз- |
^ех \ |
|||
действует |
импульс |
с |
номером |
|
|||||
Ясч (на рис. 17.19 |
л с ч = 4 ) , |
счет |
|
||||||
чик срабатывает, выдавая сиг- 1^ЫЛ |
|||||||||
нал |
и в ы х |
на |
выходе. |
После |
|
||||
этого |
устройство |
возвращается |
|
||||||
в исходное состояние, и снова |
|
||||||||
начинается |
|
накопление |
им |
Рис. 17.19. Пояснение принципа |
|||||
пульсов. |
Количество |
входных |
работы счетчика импульсов. |
||||||
импульсов |
/гс ч , которое |
должно |
|
||||||
воздействовать на счетчик, прежде чем он выдает сигнал на вы ходе, называется коэффициентом пересчета.
Нетрудно заметить, что принцип действия счетчика импульсов напоминает работу делителя частоты, но с одним существенным различием. Для деления частоты подаются на вход импульсы с постоянным периодом Т3, тогда как для счета числа импульсов безразлично, равномерно или с переменным периодом Т3 они по ступают на вход.
Если заранее известно, что Т3 = const, то в качестве счетчика импульсов можно использовать делитель частоты. Однако при по ступлении входных импульсов через различные интервалы време
ни |
релаксационные делители |
частоты работать не могут. Так |
как |
в |
промежутке между двумя |
импульсами, запуска изменяется |
на: |
пряжение на емкости из-за ее разряда, то при переменном перио де Т3 меняются условия срабатывания схемы и коэффициент де ления п. Это наглядно видно из диаграммы работы делителя (рис. 17.10).
Для работы с переменным периодом Т3 применяют специаль ную схему счетчика с накопительной емкостью С2 (рис. 17.20), ко торая состоит из накопительной ячейки (включающей емкости
157
Си С2 и диоды Ди Д2), а также формирующего порогового уст ройства ФУ. В качестве последнего наиболее часто используется
заторможенный |
блокинг-генератор. В |
этой |
схеме |
напряжение |
ис2 |
||||||||||||
с, |
|
|
|
|
|
|
|
на накопительной емкости С 2 |
из |
||||||||
Д, |
|
|
|
I |
1 |
меняется |
не по |
экспоненциально |
|||||||||
- |
r |
- |
^ |
h |
j |
- f |
^ |
му, а |
по |
ступенчатому |
закону |
||||||
(рис. |
17.21), |
что |
поясняется |
под |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
робно |
ниже. |
Во |
время |
действия |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
импульсов |
на |
входе |
|
осуществля |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ется быстрый заряд емкости |
С2 |
че |
|||||||
Рис. 17.20. Схема счетчика импуль |
рез открытый |
диод Ди но зато в |
|||||||||||||||
сов с накопительной |
емкостью. |
интервале |
между |
ними |
диод |
Д\ |
|||||||||||
заперт, емкость С 2 не может разряжаться, |
из-за |
чего |
независимо |
||||||||||||||
от изменения |
периода |
|
Т3 |
(практически в весьма |
широком диапа |
||||||||||||
зоне) коэффициент пересчета псч |
остается |
постоянным. |
|
|
|
||||||||||||
Конденсатор |
С\ играет |
роль |
буферной |
емкости, |
принимающей |
||||||||||||
на себя излишнее |
напряжение. Благодаря распределению входно- |
||||||||||||||||
|
|
|
sx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и,с2 |
|
|
|
А1/, |
|
гт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с22\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с 22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 17.21. Форма напряжения на накопительной |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
емкости. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
го сигнала |
между |
С\ и С2 |
обеспечивается |
ступенчатый заряд |
ос |
||||||||||||
новной накопительной |
емкости С2. Диод Д 2 служит |
для |
разряда |
||||||||||||||
конденсатора |
С\ во время паузы между импульсами. |
|
|
|
|
||||||||||||
При Г 3 |
~ |
const |
схема |
(рис. |
17.20) |
работает как делитель |
час |
||||||||||
тоты, причем обеспечивает с высокой стабильностью |
сравнительно |
||||||||||||||||
большой коэффициент |
деления |
п=10—40. |
Поэтому |
она широко |
|||||||||||||
используется и для этой цели, особенно в транзисторной технике. Изучим более подробно принцип действия накопительной ячей ки и форму напряжения йс2 на емкости С2 при действии импуль-
158
сов положительной полярности (рис. 17.21). В исходном |
состоя |
|
нии конденсатор С2 разряжен, и начальное напряжение |
«с2 о—О- |
|
Это обеспечивается следующим образом. Если ис2<.0, |
то |
заряды |
стекают через диоды Д2 и Д\. Для стекания зарядов |
при |
ис2 > О |
используется специальная фиксирующая схема, не показанная на рис. 17.20, которая отпирается только на короткое время в начале очередного цикла счета. Конденсатор С{ тоже разряжен благодаря диоду Д2.
Во время действия первого импульса течет ток через конденса тор С], диод Д\ и конденсатор С2. Так как емкости Сх и С2 вклю чены последовательно, то происходит их заряд с постоянной вре мени
= СЗКЯ Rn„ |
у — |
С\ С2 |
пр !• |
(17.45) |
|
||||
|
' с , + с 2 |
|
||
Прямое сопротивление Rnp, |
диода Д\ мало, поэтому |
нетрудно |
||
обеспечить условие
"=3 С U\-
В этом случае заряд происходит быстро и полностью заканчива
ется в течение длительности |
входного импульса. Ввиду того, что |
|||||
после окончания |
заряда i3 = |
0, |
входной |
|
||
сигнал распределяется только между ем |
с// |
|||||
костями Ci и С2 (рис. 17.22). Обозначив |
||||||
через Д «сц |
и Д«с2 | соответственно |
при |
|
|||
ращения |
напряжений к С ) |
и |
» c 2 |
при |
|
|
действии первого |
импульса, |
получим |
|
|
||
Д Й С П + Д И С 2 1 = £ / . Х . |
(17.46) |
При последовательном соединении приращения напряжений распределяют ся обратно пропорционально емкостям:
Д«с, |
(17.47) |
|
Д «С21 |
||
|
I
•si
л
Рис. 17.22. Распределение напряжений на емкостях С\ и Со после окончания
заряда.
Решая систему уравнений (17.46) и (17.47), получим
|
|
Дис2 1 = |
(1 — т) |
и ™ |
(17.48) |
где введено |
обозначение |
|
|
|
|
|
|
|
С2 |
|
(17.49) |
|
|
|
сх + с 2 |
• |
|
|
|
т |
|
||
Поскольку |
начальное напряжение мс2 о—0. т о |
накопленное пос* |
|||
ле первого импульса |
напряжение |
|
|
||
|
|
М С 2 1 = Д " С 2 1 - |
(17.50) |
||
После окончания |
импульса |
конденсатор С[ |
быстро разряжает |
||
ся через прямое сопротивление /?„р 2 диода Д2 и внутреннее сопротив-
159
ление /?„ источника импульсов. Для полного его разряда должно выполняться условие
C I ( / ? „ P 2 + # . . ) « ( 7 ' 3 - ' H ) . |
( 1 7 . 5 1 ) |
Конденсатор С2 разрядиться |
|
практически |
не может, |
так |
|
как |
|||||||||||||||||||
его напряжение Uc2 i |
через диод Д2 |
приложено к диоду Д\ в обрат |
|||||||||||||||||||||||
ном направлении и запирает его. |
|
|
Если |
сопротивление |
|
|
/?0 6pi |
||||||||||||||||||
диода Д\ достаточно |
велико: |
|
|
|
7 з м а к с , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
^ о б р 1 ^ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
то в течение паузы между импульсами напряжение |
ис2 |
|
сохраня |
||||||||||||||||||||||
ется практически |
постоянным. В |
дальнейшем |
не будем |
|
учиты |
||||||||||||||||||||
вать слабого |
разряда |
С2, |
считая |
|
|
0 |
|
Р 1 |
бесконечно |
большим. |
|
||||||||||||||
Поскольку |
накопленное |
|
при |
первом |
имлульсе напряжение |
|
|||||||||||||||||||
|
|
/ ? |
|
б |
^ в х . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
И С 2 1 — " А И С 2 1 < |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
и конденсатор Ci разряжен, то |
|
во |
|
время |
действия |
второго |
|
им |
|||||||||||||||||
пульса снова происходит быстрый заряд емкостей |
Су и |
С2, |
|
при |
|||||||||||||||||||||
чем приращения напряжений равны соответственно A Ucl2 |
|
и |
|
|
ис22. |
||||||||||||||||||||
Так как на конденсаторе2 |
|
|
|
2 |
продолжает |
действовать |
ранее |
накоп |
|||||||||||||||||
|
С |
|
А |
|
|
||||||||||||||||||||
ленное напряжение |
ис ь |
|
|
то |
после |
|
окончания |
заряда |
уравнение |
||||||||||||||||
Кирхгофа принимает |
вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
^ B x . |
|
|
|
|
|
( 1 7 . 5 2 ) |
|||||||
причем |
|
A " C i 2 + |
|
( « C i 2 + |
A"C22) |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
AUc 2 2 |
|
С, |
|
|
|
|
|
|
• |
|
V ( 1 7 . 5 3 |
') |
|||||||
Из этой системы |
уравнений |
получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
А |
«с 2 2 |
= |
|
|
( 1 — 7 ) |
|
( и а |
х — « c 2 i ) . |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
или, учитывая |
выражения |
|
|
( 1 7 . 4 8 ) |
|
и |
|
( 1 7 . 5 0 ) , |
|
|
|
|
( 1 7 . 5 4 ) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
A t f c 2 2 = |
T ( l - T ) ^ B x . |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Общее накопленное напряжение после действия двух импуль |
|||||||||||||||||||||||||
сов |
|
= |
А |
|
|
|
|
|
А « С 2 2 |
|
|
|
(1 - |
Т 2 ) ^ в х - |
|
|
|
|
( 1 7 . 5 5 ) |
||||||
|
UC22 |
« С , , |
|
+ |
= |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
После окончания второго импульса конденсатор t?i снова пол |
|||||||||||||||||||||||||
ностью разряжается |
через |
|
открытый |
|
диод Д2 |
и источник |
импуль |
||||||||||||||||||
сов, а накопленное напряжение иС22 |
|
|
на |
емкости С2 |
сохраняется |
||||||||||||||||||||
из-за того, что диод Ду заперт. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Из выражения |
( 1 7 . 5 5 ) |
|
|
видно, |
что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
160