1 - ехр (- tnHR,Ct)] = 1 -11 - WON - in <«A); l + exp[- W(«»c*)) = 1 + 11 -= 2 - WW585 2-

Зарядку конденсатора С4 можно считать практически закончившейся, когда сила тока 1н = 1и снижается до 5 % ее максимального значения. Такое уменьшение силы тока 1н происходит за период времени t3up = 3ЯзарСз. Очевидно, что t3&p должно быть меньше продолжительности цикла гц. В противном случае будет отсутствовать разрядка конденсатора С4. С учетом этого

Uqm = kf И Uc4cp = Uqm,

где/- частота входного сигнала, f=l/t„;

Е/*,С4 (ехр [- мр/СКвдД)) - ехр [- fa.p/(J?»Ct)])

Д»р/Я» -

Коэффициент Л представляет собой постоянную величину, которая зависит только от напряжения F импульсов, подводимых к дифференцирующей цепи интегратора, и сопротивления его резисторов и конденсаторов. Соответственно этому напряжение ивых1 на выходе интегратора, равное напряжению иС4ср, пропорционально частоте f входных сигналов (см. рис. 18).

Принцип действия рассматриваемого ПЧН основан на периодически повторяющихся периодах зарядки и разрядки конденсатора С4, поэтому на выходе усилителя DA1 неизбежно наличие пульсаций напряжения Ubhx 1. Абсолютная величина этих пульсаций не зависит от частоты входного сигнала, но по отношению к иС4ср она тем больше, чем ниже эта частота.

Форниро -батель периода

Форпиро -

зарядки Си

формирователь

Рис. 19. Структурная схема ПЧН с преобразованием входного сигнала в течение цикла

Для уменьшения уровня пульсаций на выходе ПЧН применяют дополнительный фильтр низких частот, состоящий из резистора R16 и конденсатора С5. Для получения в рассматриваемом ПЧН приемлемого (низкого) уровня пульсаций выходного напряжения ивых2 (см. рис. 17) в нем приходится применять времязадающие RC-цепи с постоянными времени на один - два порядка выше продолжительности цикла входных импульсов. Вследствие этого данный ПЧН имеет невысокое быстродействие, и во избежание недопустимого запаздывания изменения его выходного сигнала по отношению к входному сигналу он в ряде

случаев может быть применен при частотах входного сигнала не ниже сотен герц. Если же частоты входного сигнала составляют порядка десятков герц и допустимым является низкий уровень пульсаций, то ПЧН следует выполнять по какой-либо из схем, рассматриваемых ниже.

ПЧН с управляемыми интеграторами входных сигналов

В ПЧН данного типа с помощью управляемого интегратора происходит преобразование периода (или полупериода) входного сигнала в напряжение постоянного тока в следующем порядке:

1)от переднего или заднего фронта импульса входного сигнала подается команда на возврат интегратора в исходное состояние. При этом происходит быстрая разрядка ранее заряженного конденсатора интегратора с уменьшением на нем напряжения до нуля или другого заданного уровня;

2)после возврата интегратора в исходное состояние начинается зарядка его конденсатора, которая длится в течение периода действия импульса входного сигнала или в продолжение всего цикла входного сигнала;

3)в конце зарядки конденсатора интегратора уровень напряжения на нем запоминается, после чего процесс преобразования повторяется вновь.

Рис. 20. Изменение формы сигналов в ПЧН с преобразованием входного сигнала в течение цикла

Рассмотрим схемы ПЧН двух типов, в которых используется указанный принцип преобразования. Они отличаются тем, что в первом из них осуществляется зарядка одного интегрирующего конденсатора в течение всего цикла работы, а во втором применены два интегрирующих конденсатора, поочередно заряжаемые в течение действия входного импульса и паузы между импульсами.

ПЧН с преобразованием входного сигнала в течение цикла. Действие данного ПЧН, структурная схема которого приведена на рис. 19, основано на том, что в течение всего цикла действия входного сигнала конденсатор Си интегратора заряжается, а в конце цикла уровень напряжения на данном конденсаторе запоминается в результате кратковременного его соединения с конденсатором Сзэ запоминающего элемента. После этого происходит быстрая разрядка конденсатора интегратора, и цикл работы повторяется (А. с. 790280, СССР, МКИ3 Н 03 К 9/06).

Рассмотрим действие ПЧН с момента появления импульса входного сигнала ивх (рис. 20, точка А). От переднего фронта этого сигнала подается команда на формирование короткого импульса ираз зэ, который управляет ключом быстрой разрядки конденсатора запоминающего элемента. При этом (за часть периода граз зэ) напряжение иСзэ на данном конденсаторе быстро уменьшается до нуля. После окончания действия импульса

ираззэ от его заднего фронта подается команда на формирование короткого импульса изарзэ. вследствие чего обеспечивается связь между конденсатором Си интегратора и конденсатором Сзэ запоминающего элемента. Благодаря этому в течение части периода арзэ от конденсатора Си осуществляется зарядка конденсатора Сзэ, напряжение UC39 на котором возрастает от нуля до значения равного напряжению UCvl на конденсаторе интегратора (в данный период времени). - v v

После окончания действия импульса изарЗЭ от его заднего фронта подается команда на формирование короткого импульса ираз и, который обеспечивает включение ключа, осуществляющего быструю разрядку конденсатора интегратора (см. рис. 20) После окончания действия импульса иразИ происходит выключение ключа разрядки конденсатора интегратора, что обеспечивает его последующую зарядку. Далее весь цикл работы ПЧН повторяется

Характер изменения напряжения исзэ, до которого заряжается конденсатор запоминающего элемента, аналогичен изменению выходного напряжения ПЧН. В свою очередь, величина и с зэ зависит от напряжения UCh, до которого зарядился конденсатор интегратора к моменту появления импульса изар зэ

Чем выше частота f входных импульсов, тем меньше продолжительность цикла и, следовательно, короче период, в течение которого заряжается конденсатор интегратора. По мере повышения частоты входных сигналов уменьшается значение иси и снижается напряжение Uc зэ. Вследствие этого обеспечивается зависимость напряжения на выходе ПЧН от частоты входных сигналов

Рис. 21. Схема ПЧН с преобразованием входного сигнала в течение цикла

Следует отметить, что у ПЧН, действующего по рассмотренному принципу, напряжение иВЬ1Х на выходе уменьшается по мере повышения частоты входного сигнала. Если такой характер зависимости ивых=Р(г) неприемлем, т. е. необходимо обеспечить увеличение выходного напряжения ПЧН с повышением частоты входного сигнала, то схема ПЧН должна быть выполнена таким образом, чтобы его выходное напряжение было равно разности постоянного напряжения (например, напряжения источника питания) и напряжения исзэ.

Таким образом, быстродействие ПЧН, т. е. продолжительность формирования выходного напряжения в зависимости от частоты входного сигнала, равно продолжительности цикла входного сигнала. Это весьма высокий показатель быстродействия ПЧН.

Недостатком данного ПЧН является наличие провалов в кривой выходного напряжения (см. рис. 20). Эти провалы, однако, весьма короткие по продолжительности, и их легко ликвидировать либо с помощью фильтра, имеющего малую постоянную времени, либо иными способами, которые рассмотрены ниже.

Схема ПЧН, действующего в соответствии с рассмотренным принципом, изображена на рис. 21. Для обеспечения четкой работы формирователей периодов зарядки и разрядки конденсаторов интегратора С5 и запоминающего элемента С6 необходимо подавать на вход этих формирователей прямоугольные импульсы. Данное требование обеспечивается благодаря выполнению преобразователя входных сигналов в виде ключа на транзисторе VT1.

Напряжение Uk1 на коллекторе транзистора VT1 (рис. 22) является входным напряжением для формирователя периода разрядки конденсатора С6 запоминающего элемента, состоящего из конденсатора С2, резисторов R5 и R6, а также транзистора VT2.

В момент появления напряжения Uki (рис. 22, точка А) через ранее разрядившийся конденсатор С2 на базу транзистора VT2 поступает ток 1в2=1с2. Открытие при этом перехода коллектор - эмиттер транзистора VT2