книги / Электрорадиоизмерения

циал на базе транзистора Тг уменьшится и он будет подзакрываться. Это вызовет уменьшение / к1, понижение потенциала на коллекторе 7\, а значит, и на базе Т2, вслед­ ствие чего / к2 возрастает еще больше. Этот процесс проте­ кает лавинообразно, так как запирание одного транзистора вызывает отпирание другого и наоборот, до тех пор, пока коллекторный ток первого транзистора не достигнет мак­ симума. В результате схема опрокинется в первое устой­ чивое состояние.

Если же по случайным обстоятельствам ток / к2 не уве­ личится, а уменьшится, то в результате лавинообразного процесса транзистор Т2будет закрыт, а Тг открыт. Это будет определять второе устойчивое состояние схемы.

У триггера два выхода: нулевой (Вых. «О») и единичный (Вых. «/»). Единичным называют выход, на котором появ­ ляется рабочий сигнал при переходе триггера из состояния «1» в состояние «О». Второй выход называется нулевым. Условимся считать, что в триггере записан 0, если тран­ зистор Т1 закрыт, а Т2 открыт. Обратное состояние при­ мем за 1. Для того чтобы триггер после подключения источ­ ников питания к нему оказался в определенном устойчи­ вом (обычно нулевом) состоянии, на него подается импульс сброса, под действием которого триггер искусственно пере­ водится в это состояние. В дальнейшем переход схемы из одного состояния в другое происходит при подаче на вход положительных импульсов.

Пусть к моменту запуска триггер находится в нулевом положении. При этом отрицательное напряжение на кол­ лекторе и базе транзистора Т2 близко к нулю, на коллек­ торе 7\ примерно равно £ к, на базе 7\ положительное напряжение близко к нулю. Положительный импульс или перепад напряжений, поданный на счетный вход, укора­ чивается при помощи дифференцирующей цепи /?7С3 и поступает на базы обоих транзисторов. На открытый тран­ зистор этот импульс оказывает запирающее действие. Это приведет к возникновению лавинообразного процесса, в ре­ зультате которого триггер перейдет в противоположное устойчивое состояние, когда 7\ открыт, а Т2 закрыт.

С приходом второго импульса триггер возвратится в ну­ левое состояние, а на его единичном выходе появится поло­ жительный перепад напряжений (Т2 открывается), который является рабочим сигналом для следующего триггера счетчика. Благодаря диодам Д хи Д 2триггер опрокидывается только от положительных импульсов.

Рассмотрим работу декадного счетчика, функциональ­ ная схема которого изображена на рис. 9-22. Счетчик состоит из четырех триггеров: Тг1уТг2, ТгЗ> Тг4, единичный выход каждого из которых соединен со счетным входом соседнего старшего разряда. Каждый триггер делит частоту поступающих на его вход импульсов на два, т. е. двум входным соответствует один положительный выходной импульс. Если не использованы обратные связи между триггерами, цепи которых указаны пунктирными линиями, то такая схема из четырех триггеров дает положительный импульс на выходе после прихода шестнадцати входных импульсов.

Принцип действия счетчиков без обратных связей (на­ зываемого двоичным) поясняется временной диаграммой, изображенной на рис. 9-23. В исходном состоянии во всех триггерах записаны нули, т. е. на их единичных выходах

Рис. 9-22. Функциональная схема декадного счетчика.

потенциалы близки к нулю. Первый триггер опрокиды­ вается от каждого входного импульса, а все последую­ щие — от положительных перепадов, поступающих с вы­ ходов предыдущих триггеров. Например, первый поло­ жительный входной импульс опрокидывает первый триг­ гер в единичное состояние, закрывая правый транзистор. Появляющийся на его единичном выходе отрицательный перепад напряжения поступает на вход второго триггера, но опрокинуть его не может, так что Тг2 остается в нуле­ вом положении. Второй импульс возвращает первый три­ ггер в положение «О». При этом на его единичном выходе появляется положительный перепад напряжения, пере­ брасывающий второй триггер в положение «1». Отрицатель­ ный перепад, поступивший на вход третьего триггера, не может его опрокинуть и т. д.

Перебрасывание триггеров из единичного в нулевое состояние соответствует переносу единицы в следующий старший разряд двоичной системы счисления. Следует

отметить, что в приведенной схеме старший разряд счет­ чика находится справа (Тг4), а младший — слева (Тг1). В табл. 9-1 отражены состояния триггеров (нулевые или единичные) после прихода очередного входного импульса.

Из таблицы видно, что числа, записанные в счетчике в двоичной системе счисления, соответствуют номеру вход­ ного импульса. Например, после прихода на вход пятнад­

т. е. деления частоты на Ю, в схеме счетчика используют импульсную обратную связь. Временные диаграммы, по­ ясняющие работу декадного счетчика с обратными свя­ зями, показаны на рис. 9-24. До прихода на вход восьмого импульса этот счетчик работает так же, как и обычный двоичный счетчик без обратных связей. После прихода восьмого импульса первые три триггера установятся в поло­ жение 0, а четыре — в положение «I». При этом на единич*

ном выходе Тг4 появляется отрицательный перепад напря­ жения, а на нулевом — положительный, так как транзистор Тг открывается (в четвертом триггере). Этот положительный перепад по цепям обратной связи передается на входы второго и третьего триггеров, вследствие чего они пере­ брасываются в положение 1.

Таким образом, за счет обратной связи после восьмого

первый триггер в положение «1». После десятого импульса все триггеры установятся в положении 0, а на выходе счет­ чика (Тг4) появится положительный перепад напряжений, подаваемый на вход следующего декадного счетчика. Со­ стояние триггеров декадного счетчика с импульсными обрат­

Рассмотренный декадный счетчик дает пересчет десяти импульсов первого (десятичного) разряда на один импульс декадного счетчика второго (десятичного) разряда. Счет­ чик емкостью 10" импульсов должен содержать п декад.

Быстродействие такого многодекадного счетчика опреде­ ляется быстродействием первой от входа декады.

Декадный счетчик считает импульсы в двоично-десятич­ ной системе счисления (см. § 1-8). Это значит, что внутри каждой декады, которая является разрядом десятичной системы, число записано в двоичном коде.

Для перевода результата измерения из двоично-деся­ тичной в десятичную систему служат дешифраторы. Деши­ фратор представляет собой специальную схему, имеющую

по два входа с каждого из четырех триггеров декады и де­ сять выходов на индикаторную лампу. Он преобразует число, выраженное в двоичном коде, в напряжение на опре­ деленном выходе. Номер выхода в десятичной системе соответствует числу, поданному на дешифратор.

В настоящее время наша промышленность выпускает цифровые частотомеры различных типов. Например, цифро­ вой частотомер-периодомер 43-22 предназначен для изме­ рения частоты, периода, отношения частот, счета числа

электроколебаний с выдачей кварцованных частот и инфор­ мации на регистрирующее устройство. Он выполнен на полупроводниковых приборах и имеет дистанционное управ­ ление. Диапазон измеряемой частоты 10 Г ц — 12 МГц, амплитуда входного сигнала 0,1 — 100 В; /?вх = 50 кОм; Свх = 50 пФ; погрешность ± 5 - 10"8 ± 1 счета.

9-10. ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ

1.Перечислите существующие методы измерения частоты.

2.Определите длину волны электромагнитных колебаний в коак­ сиальной линии с диэлектриком из полистирола (е = 2,6), если частота этих колебаний f = 6000 МГц.

Ответ. 3,1 см.

3.Объясните принцип действия электромагнитного частотомера.

4.Какую стабильность должен иметь образцовый генератор, поз­ воляющий определить погрешность измерения времени в 1 с за 300 лет?

Ответ. Около 10-10.

5.Что такое прямой и обратный пьезоэлектрический эффект?

6.Объясните принцип работы генератора с пьезокварцевой ста­ билизацией.

7.Каковы достоинства и недостатки метода фигур Лиссажу при измерении частоты?

8.Определите по фигуре Лиссажу, имеющей вид горизонтальной восьмерки, частоту исследуемого генератора, напряжение которого подведено ко входу X, если на вход Y подано напряжение образцо­ вого генератора частотой 100 Гц.

Ответ. 50 Гц.

9.Объясните порядок измерения частоты следования импульсов методом синусоидальной развертки.

10.Почему конденсаторные частотомеры имеют линейную шкалу? И. Определите частотный диапазон резонансного частотомера,

если емкость его контура может меняться в пределах от 25 до 250 пФ, а его индуктивность L = 40 мкГ.

Ответ. 1,6—5,0 МГц.

12.Почему при измерении частоты обычно метод биений точнее метода резонанса?

13.Почему область нулевых биений имеет полосу частот примерно от 30 до 40 Гц?

15.Каким образом можно проверить номер гармоники кварца частоты 100 кГц калибратора предыдущей задачи?

16.Какая частота плавного гетеродина частотомера 44-1 соот­ ветствует его отсчету 2157,5 (см. приложение 4)?

18. В чем заключается принципиальная разница в использовании

(рис. 9-17) принцип его работы.

20. Объясните принцип действия двоичного счетчика.

21 Для какой цели в декадном счетчике служат обратные связи? 22. Почему с уменьшением частоты увеличивается погрешность

измерения цифровым частотомером?

Г Л А В А Д Е С Я Т А Я

ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОДУЛЯЦИИ, ДЕВИАЦИИ И НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ.

АНАЛИЗАТОРЫ СПЕКТРА

10-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В различных областях практической радиотехники и электроники широко применяется так называемая моду­ ляция, т. е. воздействие какой-либо величины на параметры сигнала

и (t) = U sin (со/ + ср).

В зависимости от того, какой параметр сигнала и (/) ([/, о или ср) изменяется при модуляции, последняя может быть амплитудной, частотной или фазовой. Наиболее широ­ кое применение получили амплитудная и частотная моду­ ляции. Первая из них — вследствие простоты ее осуществле­ ния, а вторая — ввиду ее большой помехоустойчивости.

Разновидностью амплитудной модуляции является импульсная модуляция, имеющая распространение в теле­ видении, радиолокации и различных областях радиоэлек­ троники.

Одним из основных параметров амплитудно-модулиро- ванных колебаний является коэффициент модуляции. Коэф­ фициент модуляции представляет собой отношение наи­ большего абсолютного приращения амплитуды модули­ рованных колебаний высокой частоты (тока или напря­ жения) относительно среднего ее значения к среднему зна­ чению этой амплитуды (рис. 10-1).

При амплитудной модуляции колебаний высокой час­ тоты синусоидальным напряжением, осуществляемой обычно

Частотно-модулированными называются такие коле­ бания, у которых амплитуда постоянна, а частота меняется под воздействием модулирующего напряжения (рис. 10-2).

Частотно-модулированные колебания характеризуются девиацией несущей частоты и индексом частотной модуляции.

Девиацией Дf называется наибольшее отклонение высо­ кой частоты относительно ее среднего значения /0:

Девиация пропорциональна амплитуде модулирующего напряжения.

Рис. 10-2. Кривые напряжения несущей частоты (а), ЧМ колебаний (б) и звуковой частоты моду­ ляции (в).

Индекс частотной модуляции определяется отношением

том нелинейных искажений, являющимся одним из основ­ ных параметров радиоприемников, усилителей низкой частоты и других различных устройств. Эти искажения обусловлены наличием в схемах радиотехнических и элек­ тронных устройств элементов, имеющих нелинейные харак­ теристики (транзисторов и др.).

Коэффициент нелинейных искажений Kvопределяется как отношение действующего значения напряжения всех высших гармоник исследуемого напряжения, начиная со второй, к действующему значению напряжения первой, т. е. основ­ ной, гармоники по формуле (5-3), приведенной в гл. 5.