ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Советский патент 1973 года по МПК H03K3/72 

1

Изобретение относится к делителям частоты импульсных сигналов и может найти широкое применение в приборах автоматики, вычислительной техники и промышленной электроники.

Известны делители частоты импульсных сигналов, построенные на базе релаксационных генераторов или на элементах дискретной техники: триггерах, феррит-транзисторных ячейках и т. д.

Делители релаксационного типа являются простыми и экономичными, однако обладают ограниченными функциональными возможностями. Кроме того, они не могут быть использованы, например, при работе в широком диапазоне частот следования входных импульсов и в качестве нересчетных схем.

Известны однокаскадные и многокаскадные делители частоты, основанные на ступенчатом накоплении заряда на конденсаторе и последовательном срабатывании блокинг-генератора.

Такие комбинированные делители работают в довольно широком дианазоне средних и высоких частот входных импульсов, но не могут работать в области низких частот; делители частоты, в состав которых входят блокинг-генераторы, имеют только одно устойчивое состояние, что ограничивает возможность применения их в устройствах пересчета импульсов.

Известны делители частоты следования импульсов, содержащие ждушие мзльтивибраторы с дополнительными транзисторами для улучшения параметров делителя.

Однако известные делители М3льтивибраторного типа, пригодные для работы в узкой области частот следования импульсов, не могут быть использованы в пересчетных схемах и имеют невысокий коэффициент деления.

С целью увеличения коэффициента деления и повышения его устойчивости в широком диапазоне как низких, так и высоких частот следования в предлагаемом делителе частоты коллекторно-базовый переход подключен параллельно времязадаюшему конденсатору ждушего мультивибратора так, что при этом его коллектор соединен с коллектором нормально открытого транзистора, а база - с обшей точкой соединения диода и времязадаюшего конденсатора цени коллекторно-базовой связи ждуш,его мультивибратора.

В предлагаемом делителе частоты следования импульсов для получения двух устойчивых состояний равновесия параллельно времязадающему конденсатору ждушего мультивибратора нодсоединен стабилитрон.

На чертеже дана принципиальная схема предлагаемого делителя частоты.

Предлагаемый делитель частоты следования импульсов состоит из ждущего мультивибратора, выполненного иа транзисторах 1 к 2 с времязадаюндим конденсатором 3 в цени коллекторно-базовой связи коллектора нормально открытого транзистора 2 с базой нормально закрытого транзистора 1, содержащего дополнительный транзистор 4 того же тина проводимости, что и основные транзисторы ждущего мультивибратора, подсоединенный базой через полупроводниковый диод 5 в прямом включении к базе нормально закрытого транзистора. Делитель включает в себя формирователь ступенчатого напряжения, выполненный на транзисторе 4, базово-эмпттерпый переход которого щунтирован полупроводниковым диодом 6 в обратном включении, а эмиттер через конденсатор 7 подсоединен к источнику входных импульсов, кроме того, форми1рователь выполнен на конденсаторе 3. Транзистор 4 и конденсатор 5 являются элементами ждущего мультивибратора.

На вход схемы подают положительные импульсы с постоянной амнлитудой и длительностью. Емкость входного конденсатора 7 выбирается Б несколько раз меньше емкости времязадающего конденсатора 3.

В ждущих мультивибраторах входные импульсы используются только для опрокидывания мультивибратора из устойчивого во временно устойчивое состояние, а разряд времязадающего конденсатора происходит по экспоненциальному закону. В предлагаемом устройстве входные импульсы служат как для опрокидывания мультивибратора, так и для линейно-ступенчатого заряда времязадающего конденсатора.

Устройство работает следующим образом.

После включения источника коллекторного питания в схеме устанавливается состояние, при котором транзистор / занерт, транзистор 2 открыт и глубоко насыщен, времязадающий. конденсатор 5 и входной конденсатор 7 разряжены, транзистор 4, диоды 5 и 6 закрыты.

Первый входной положительный импульс проходит по цепи: конденсатор 7-диод 6- конденсатор 3-нормально открытый транзистор 2, вызывая заряд конденсатора 7 и времязадающего конденсатора 5 до напряжения, обратно пропорционального величине их емкостей. Вследствие увеличения нанряжения на конденсаторе 3 открываются диод 5 и транзистор /, происходит опрокидывание мультивибратора во временно устойчивое состояние, в результате чего транзистор 2 запирается, а конденсатор 3 начинает быстро заряжаться от источника коллекторного напряжепия через сопротивление пагрузки 8, диод 5 и эмиттерный переход транзистора /. В течение всего времепи заряда конденсатора транзистор 1 открыт, а транзистор 2 закрыт.

Через некоторое время, определяемое величиной емкости конденсатора 3 и сопротивлением резнстооа 8, зарядный ток уменьщается

до величины, при которой транзистор / Hi:peходнт из насыщенного в активный режим. Дальнейщее уменьщение зарядного тока вызывает уменьщение коллекторного тока, повыщеаие напряжения па коллекторе транзистора / и открывание транзистора 2. Возникает регенеративный процесс, приводящий к полному запиранию транзистора У и насыщению транзистора 2. Отрицательный перепад напряжеПИЯ, образовавщийся при этом на коллекторе транзистора 2, нримерно равный величине нанряжения источника коллекторного питания, запирает диод 5. Таким образом, в результате действия персого импульса конденсатор 7 заряжается от источника входных сигналов, а конденсатор 3 заряжается при срабатывании мультивибратора.

Следующий после обратного опрокидывания

мультивибратора входной имнульс опять проходит через конденсатор 7, диод 6, конденсатор 3 и открытый транзистор 2. Однако теперь он дополнительно заряжает конденсатор 7 и частично разряжает конденсатор 3, образуя на

последнем первую ступепь напряжения. По окончании прохождения импульса в результате образовавщейся разности нотенциалов на обкладках конденсаторов и 7 открывается транзистор 4, конденсатор 7 разряжается по

цени, состоящей из открытых транзисторов 2 и 5 и источника сигналов. Этот разряд конденсатора 7 происходит до тех пор, пока напряжение на нем не сравняется с напряжением на конденсаторе 3, после чего транзистор 4

запирается, уравнивание потенциалов прекращается.

Последующие импульсы вызывают дальнейщие нериодические заряда конденсатора 7, ступепчатые разряды конденсатора 3 и следующие затем уравнивания потенциалов на конденсаторах за счет разряда конденсатора 7 через транзистор 4. Эти процессы заряда, разряда и уравнивания повторяются до тех пор, пока напряжение па конденсаторе 3 не превысит порога открывания диода 5, после чего происходит повторное опрокидывание мультивибратора и новый заряд конденсаторов 3 и 4. Цикл работы делителя повторяется. Прн уравнивании потенциалов на обоих конденсаторах конденсатор 3 с каждым разом разряжается на одинаковую величину, и разрядные стуненьки на нем оказываются равными между собой. Величина ступенек зависит лищь от соотпощений емкостей конденсаторов,

а также от вольтсекундной площади (амплитуды ц длительности) 5ходных импульсов. Отиощение величины напряжения заряда конденсатора 3 к величипе нанряженц,р ступеньки определяет коэффициент деления схемы.

В промежутках между действием входных импульсов конденсатор 3 оказывается практически изолированным, следовательно, схема может работать в щирокой облас1и частот следования входных сигналов. Для работы в области низких частот увеличивают емкости кондепсаторов, что не уменьшает величину начального напряжения заряда, как это имеет место в блокинг-генераторах, поэтому устойчивость коэффициента деления определяется лишь величиной утечки конденсатора 3.

Параллельно конденсатору 3 можно дополнительно подключить стабилитрон 9 с напряжением пробоя меньшим, чем напряжение заряда, при котором транзистор / выходит из насыш,ения, в результате чего двигатель приобретает второе устойчивое состояние равновесия, при котором транзистор / открыт и насышен, а транзистор 2 заперт. Переход в это состояние осуш,ествляется на последней ступени разряда конденсатора 5. Переброс делителя в исходное состояние осуществляется дополнительным импульсом сброса, который можно подать на базу транзистора 2.

Таким образом, предлагаемый делитель частоты можно применять в качестве пересчетного каскада.

Предмет изобретения

1. Делитель частоты следования импульсов, содержаш,ий ждуш.ий мультивибратор, выполненный на транзисторах с конденсатором и полупроводниковым диодом в прямом включении в цепи коллекторно-базовой связи коллектора нормально открытого транзистора с базой нормально закрытого транзистора, и формирователь ступенчатого напряжения на транзисторе, базово-эмиттерный переход которого шунтирован полупроводниковым диодом в обратном включении, а эмиттер через конденсатор подсоединен к источнику входных импульсов, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента деления и повышения его устойчивости, коллекторно-базовый переход транзистора формирователя ступенчатого напряжения подсоединен параллельно времязадаюшему конденсатору ждушего мультивибратора так, что при этом его коллектор соединен с коллектором нормально открытого транзистора, а база-с обшей точкой соединения диода и времязадающего конденсатора ждушьго мультивибратора.

2. Делитель частоты по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения двух устойчивых состояний равновесия, параллельно времязадаюш,ему конденсатору подсоединен стабилигрон.