вносил сравнительно большое затухание, что также затрудняло изменение коэффициента деления.

Опыт показывает, что чем резче выражена несинусоидальность формы кривой генератора, тем легче поделить частоту в большое число раз и тем менее устойчив процесс деления.

Для того чтобы делители с релаксационными генераторами работали достаточно устойчиво, приходится тщательно стабилизировать напряжения источников питания, амплитуду подводимого ко входу напряжения, использовать лишь достаточно стабильные детали (конденсаторы, сопротивления) и т. д.

Практические схемы делителей с возбужденными генераторами. Схемы делителей с возбужденными генераторами в том виде, как они изображены на фиг. 8 и 9, применяются на практике довольно редко. Они используются, как правило, лишь тогда, когда появляется необходимость в получении целого спектра стабилизированных частот, например ряда гармоник некоторой низкой частоты. Чаще всего применяют более простые схемы синхронизации. Упрощение достигается объединением в одном узле нескольких функций, выполняемых в схемах фиг. 8 и 9 отдельными элементами устройства. Например, вместо того чтобы вводить в делитель самостоятельный преобразователь частоты, используют для образования комбинированной частоты саму генераторную лампу. Тогда одна и та же лампа (или одни и те же лампы) и генерирует колебания, и порождает (благодаря нелинейности своей характеристики) комбинационные частоты, необходимые для синхронизации генератора. Напряжение делимой частоты в этом случае воздействует непосредственно на лампу генератора.

Значительное упрощение устройства, получающееся в этом случае, достигается за счет некоторого ухудшения качества его работы. Прежде всего, если говорить о генераторах синусоидальных колебаний, возникают трудности прн делении в большое число раз: использование комбинационных частот высоких порядков приводит к тому, что синхронизации трудно добиться и еще труднее сделать ее стабильной. Основная опасность состоит в том, что процесс синхронизации может прекратиться и на выходе делителя появятся колебания неуправляемой частоты (собственной частоты генератора). Тем не менее такие схемы применяются доволь-ро широко. Налаживать нх нужно очерь тщательно; после

изготовления следует убедиться, что при допустимых изменениях питающих напряжений, параметров схемы и амплитуды входного напряжения синхронизация не нарушается (в ответственных случаях применяют специальное осцилло-графическое устройство для контроля синхронизации).

На фиг. 10 приведена схема делителя частоты с коэффициентом деления в 10 оаз (частота 10 кгц преобразуется в частоту 1 кгц), описанная Б. К. Солнцевым'. Здесь собственно генератор собран на лампе 6С5 по схеме с индуктивной обратной связью. Схема питания анодной цепи параллельная, благодаря этому через анодный контур LC, настроенный на частоту 1 кгц, не протекает постоянная

Вход Юпгц 2л

Фиг. 10. Схема упрощенного делителя с возбужденным генератором типа LC (коэффициент деления равен десяти).

составляющая анодного тока, что повышает устойчивость синхронизации. Катушка контура L (5 ООО витков ПЭШО 0,1) и катушка обратной связи Ц (1 700 витков ПЭШО 0,1) намотаны на- альсиферовом кольце. Делитель при хорошо подобранном режиме устойчиво работает при расстройке анодного контура на + 5 % и при изменении питающих напряжений на + (15-г-20) %. Цепь из сопротивлений и конденсаторов на выходе делителя уменьшает напряжения гармоник и в некоторой степени изолирует контур от нагрузки.

Одно из достоинств таких схем состоит в относительно хорошей форме кривой выходного напряжения (следует заметить, что она ухудшается по мере увеличения коэффициента деления). Близость формы кривой к синусоидальной обеспечивается контуром генератора, выполняющим функции фильтра в схеме фиг. 8. В данном случае этот фильтр состоит из индуктивности и емкости.

Вестник связи , 1954, № 1,

Хорошие результаты получаются также и при сийхронй-зацин генераторов синусоидальных колебаний типа RC, в которых роль фильтра выполняют цепи, составленные из сопротивлений и конденсаторов.

На фиг. 11 изображена схема делителя с одноламповым /?С-генератором, содержащим многозвенную фазосдвигаю-щую цепь из Д и С; схема позволяет поделить частоту в 6 раз. Частота напряжения на входе с амплитудой в 25 в равна 1 800 гц. Такие устройства особенно удобны в низкочастотном диапазоне, где они, как правило, оказываются гораздо более компактными, чем те, которые содержат контуры из индуктивностей и емкостей.

ен8С

Вход ЮООгц 2Se

Scv ZOOOj С^

+ 3006

12.000

в

ш

-I!-

С с

200012000

Выход ЗООгц

Фиг. 11. Схема упрощенного^делителя частоты'с возбужденным генератором тина RC (коэффициент деления равен шести).

Часто применяется синхронизация релаксационных генераторов. Схемы таких делителей аналогичны схеме фиг. 9, они не имеют фильтра в замкнутой цепи, благодаря чему легко осуществить деление частоты в большое число раз. Помимо того эти делители позволяют получить большое число гармоник стабилизированной частоты (стабилизируется целая гармоническая сетка частот), что оказывается иногда очень полезным (например, в калибраторах частоты). Все это обусловило довольно широкое применение делителей с релаксационными генераторами. Чаще всего используются мультивибраторы, хотя хорошие результаты можно получить и с релаксационными генераторами других типов.

Основной задачей при конструировании делителей с релаксационными генераторами является обеспечение стабильности самого процесса синхронизации и постоянства коэффициента деления. Некоторых результатов в этом на-

правлений mojKHo добиться, подбирая элементы цепей rc мультивибратора, величину входного напряжения, а также способ его введения в схему.

Если мультивибратор симметричен, то делению в четное число раз способствует введение синхронизирующего напряжения в цепи обеих ламп в одной и той же фазе. При делении в нечетное число раз фазы этих напряжений целесообразно сдвигать на 180°. Когда входное напряжение вводится в цепь только одной лампы, условия для деления в четное и нечетное число раз оказываются примерно оди-

т

Вход ЮОпгц

20к

ВН7С

П 40к

Выход 60 или ?Окге}

Г

Фиг. 12. Схема делителя частоты с мультивибратором; коэффициент деления два или десять.

наковыми. Во всех случаях следует возможно тщательнее стабилизировать амплитуду входного напряжения, так как это уменьшает опасность скачкообразного изменения коэффициента деления. Постоянства коэффициента деления можно добиться, выбирая различными величины сопротивлений и емкости конденсаторов в цепях сетки разных ламп мультивибратора. Хорошие результаты дает и применение положительного смещения на управляющие сетки ламп.

Ниже приводятся схемы двух делителей с мультивибраторами. Первый из них с несимметричной схемой мультивибратора (фиг. 12) позволяет поделить частоту в 2 или в 10 раз (в зависимости от положения переключателя). Входное напряжение в этом делителе воздействует только на левый (по схеме) триод, причем оно приложено к части сопротивления, включенного в цепь его управляющей сетки.

Второй делитель (фиг. 13) предназначен для деления

частоты 250 гц в В раз. Он несколько х^ложмее первого й содержит три лампы. Лампа используется для получения сдвига фаз между напряжениями, вводимыми в сеточные цепи разных ламп (коэффициент деления - нечетное число). Спаренные потенциометры R] и' R2 предназначены для изменения напряжения синхронизации. Переменное сопротивление Rs позволяет изменять частоту колебаний мультивибратора, что дает возможность подбирать оптимальные условия для синхронизации.

Bxoff г50гц

выход

Фиг. 13. Схема делителя частоты с мультивибратором и преобразователем фазы

При тщательном выполнении делителей частоты с мультивибраторами они обеспечивают устойчивое деление при довольно больших изменениях питаюпщх напряжений (иногда порядка 20%) и при некоторых изменениях (до 10%) емкостей конденсаторов в сеточных цепях ламп.

Если требуется снять с выхода делителя синусоидальное напряжение только одной частоты, то вслед за мультивибратором включают резонансный усилитель. В этих случаях такие делители получаются достаточно сложными и их применение становится нецелесообразным. Наоборот, при необходимости получить серию стабильных частот использование делителя с мультивибратором вполне оправдано.

Следует подчеркнуть, что делители частоты с синхронизированными генераторами нельзя применять в тех случаях, когда требуется, чтобы при отсутствии входного напряжения отсутствовало бы и напряжение на выходе делителя.

Характеристики делителей чаСтб'Ш

Частотной характеристикой делителя обычно называют зависимость амплитуды напряжения поделенной частоты на выходе делителя от частоты напряжения на входе. Как мы уже знаем, напряжение поделенной частоты существует на выходе лишь при определенном соотношении между частотой входного напряжения и параметрами делителя. Например, в делителях с усилителями мощности фильтр должен быть настроен примерно на поделенную частоту входного напряжения. В делителях с возбужденными генераторами, помимо соответствующей настройки фильтра, для возникновения процесса деления требуется также близость основной частоты .собственных колебаний генератора к поделенной частоте. Когда необходимое соотношение нарушается, то выходное напряжение либо исчезает (например, в делителях с усилителями), либо изменяется его частота - она уже не будет равна поделенной (в делителях с генераторами).

. Если параметры делителя (например, частоты настройки фильтров) остаются неизменными, то напряжение поделенной частоты существует на выходе лишь до тех пор, пока частота напряжения на входе лежит в определенных пределах- как говорят, веутри области деления . На краях этой области частотная характеристика обрывается, так как процесс деления прекращается из-за слишком большого затухания, вносимого фильтром, который оказывается расстроенным относительно поделенной частоты.

Заметим, что в случае применения делителя в схемах стабилизации частоты частотная характеристика и величина области деления по частоте входного напряжения не имеют большого практического значения, так как частота входного напряжения в этих случаях очень стабильна (ее отклонения заведомо меньше 0,01%, в то время как область деления охватывает отклонения частоты, как правило, не меньше десятых долей процента).

В качестве примера на фиг. 14 приведена частотная характеристика делителя частоты с усилителем мощности, позволяющего уменьшить частоту в 5 раз. Как видно из графика, при некоторой частоте входного напряжения амплитуда на выходе имеет максимум. Следует иметь в виду, что частота входного напряжения, соответствующая срыву уже возбужденных колебаний, отличается от частоты, при кото-

рой колебания возбуждаются. Форма частотной характеристики зависит от величины входного напряжения.

Амплитудная характеристика представляет собой зависимость амплитуды напряжения поделенной частоты от амплитуды входного напряжения. Она имеет различный характер для разных типов делителей. Ее характерные точки соответствуют амплитудам входного напряжения, при которых возникает и срывается процесс деления.

Амплитудная характеристика делителя с усилителем мощности и самостоятельными преобразователями приведена на фиг. 15,а. Ее особенностью является наличие почти прямолинейного

и очень пологого участков. В некоторых случаях входное напряжение выбирают таким, что оно соответствует пологому участку; тогда даже значительные колебания амплитуды

Фиг. 14. Частотная характеристика делителя частоты с усилителем (коэффициент деления равен пяти).

Ucp %зб

Фиг. 15. Амплитудные характеристики делителей.

а - характеристика делителя с усилителем мощности и самостоятельными преобразователями; б - характеристика делителя с усилителем мощности без самостоятельного преобразователя.

входного напряжения вызывают лишь очень малые изменения амплитуды напряжения иа выходе.

Для амплитудной характеристики фиг. 15,а характерно еще одно обстоятельство. Если при плавном увеличении амплитуды подводимого напряжения колебания поделенной

частоты возбуждаются при амплитуде Ug, то при уменьшении амплитуды возбужденные колебания срываются не при той же величине U, а при другой, равной Ucp

В некоторых делителях увеличение амплитуды входного напряжения приводит сначала к возникновению, а затем к срыву процесса деления. В качестве примера на фиг. 15,6 приведена амплитудная характеристика делителя с усилителем мощности без самостоятельного преобразователя (схема его дана на фиг. 7). Когда амплитудная характеристика ограничена с обеих сторон (как на фиг. 15,6), то говорят о некоторой области амплитуд входного напряжения, внутри которой возможно деление. Величина этой области зависит от схемы делителя и коэффициента деления. Для делителей с усилителями мощности, содержащих самостоятельные преобразователи, этот диапазон амплитуд остается достаточно широким и при больших коэффициентах деления. Амплитудные характеристики делителей с'мультивибраторами, наоборот, характерны узкими пределами допустимых изменений входной амплитуды; если изменения амплитуды выходят за эти пределы, коэффициент деления скачкообразно изменяется.

Важнейшая характеристика делителя-п р е д е л ы допустимых изменений параметров устройства, при которых процесс деления еще не срывается. Изменения параметров резонансных контуров, емкостей и сопротивлений, входящих в цепь RC (в мультивибраторах и RC-генераторах), смена ламп-все это может привести к срыву деления. Чем больше пределы изменения . какого-либо параметра, соответствующие устойчивому делению, тем выше эксплуатационные качества делителя, тем надежнее он работает и тем легче требования к стабильности и точности применяемых деталей.

С этой точки зрения при выборе схемы делителя предпочтение должно быть отдано делителю с усилителем и двумя самостоятельными преобразователями, дающему хорошие результаты даже при больших коэффициентах деления. Кроме того, следует отметить делители с RC-re-нсраторами синусоидальных колебаний, обеспечивающие устойчивость процесса деления при довольно больших отклонениях емкостей (коэффициент деления при этом может быть порядка 5-10). Делители с мультивибраторами, LC-генераторами, а также с усилителями, е содержащие отдельных преобразователей, как правило, значительно усту-30

пают делителю с усилителем и самостоятельными преобразователями. Нужно, однако, иметь в виду, что устойчивость процесса деления при изменении параметров определяется не только объективными свойствами устройства, но и тщательностью его проектирования, изготовления и настройки. Поэтому вполне возможны случаи, когда делитель, процесс деления в котором принципиально менее устойчив (например, делитель с мультивибратором), окажется более надежным, чем делитель с кольцевым преобразователем и усилителем, если он недостаточно хорошо сконструирован и налажен.

Пределы изменения питающих напряжений, при которых делитель продолжает устойчиво работать,- также важнейшая характеристика делителя. Если эти пределы невелики, то деление будет неустойчивым и тогда возникнет необходимость стабилизации питающих напряжений. Наибольшей устойчивостью в этом отношении обладает делитель с усилителем и кольцевым преобразователем. Некоторые делители, собранные по этой схеме, работают совершенно устойчиво даже при двукратных изменениях питающих напряжений. В то же время допустимые пределы колебания напряжений для хорошо налаженных делителей с мультивибраторами и £С-генераторами, как правило, составляют 15-20%.

Существенным показателем делителя является форма кривой напряжения на его выходе. Если делитель должен давать синусоидальные колебания деленной частоты, то применяются устройства с усилителями и самостоятельными преобразователями, с LC- и /?С-генераторами синусоидальных колебаний. При больших коэффициентах деления лучшие результаты с точки зрения близости формы напряжения к синусоидальной дает делитель с кольцевым преобразователем. При небольших коэффициентах деления хорошую форму обеспечивают и более простые делители (например, с LC-генераторами). Следует иметь в виду, что форма колебаний на выходе устройства при заданном коэффициенте деления сильно зависит от амплитуды подводимого напряжения. Иногда (например, в некоторых делителях с усилителями) удовлетворительную форму напряжения на выходе можно получить лишь при довольно больших входных напряжениях (порядка нескольких десятков вольт).

В тех случаях, когда с выхода делителя нужно снять

напряжение многих гармоник поделенной частоты, чаще всего применяют схемы с мультивибраторами,

В заключение упомянем о конструктивных особенностях делителей. Если говорить о делителях с большим коэффициентом деления, то наиболее простыми в конструктивном отношении являются устройства с LC- и /?С-генераторами, а также с усилителями, не имеющие самостоятельных преобразователей. Делители, в которых имеются два преобразователя (смеситель и умножитель), значительно сложнее. В тех случаях, когда к делителю не предъявляется особенно высоких требований и когда он должен быть максимально простым, вполне оправдано использование схем с генераторами. Наоборот, в ответственной аппаратуре следует применять делители с усилителями и самостоятельными преобразователями,

применение делителей частоты

Делители в схемах стабилизации частоты

Основное применение делители находят в схемах, предназначенных для получения колебаний относительно низких и очень стабильных частот. Применения их весьма многочисленны. Например, в некоторых конструкциях кварцевых часов требуется получить колебания чрезвычайно стабильной частоты 50 гц, используемые для вращения синхронного электродвигателя. Частота эта получается с помош;ью деления частоты колебаний высококачественного кварцевого генератора.

Делители частоты находят применение в устройствах, служащих для получения колебаний целого ряда частот одинаково высокой стабильности. В качестве примера можно сослаться на стандарты частоты, предназначенные для выполнения особо тонких и ответственных измерений и градуировок точной аппаратуры. Некоторые из таких приборов обеспечивают стабильность частоты порядка 10 и более высокую. Необходимость в получении серии высокостабильных частот возникает иногда и в радиолокационной аппаратуре (например, в дальномерах). В многоканальных системах высокочастотного телефонирования по проводам устройства такого рода создают колебания ряда несущих частот, необходимых для осуществления многоканальной передачи.