Счетчик импульсов с переменным коэффициентом пересчета

Счетчик импульсов с переменным коэффициентом пересчета

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

l9l2 3l

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

" àâèñèìîå от авт. свидетельства М

Заявлено 06.XI I. 1965 (№ 1041931/26-24) Ь;л, 42m, 14 с прнсоединсн заявки .Л

Приоритет

Опубликовано 14.1.1967. Бюллетень 4 3

Дата опубликования описания 15.111.1967

МПЕ. G 06f

УД К, 681.142.07:621.374. .32 (088,8) Коыитет по делам изобретений и OTNpl>ITMH при Совете Министров

СССР

СЧЕТЧИК ИМПУЛЬСОВ С ПЕРЕМЕННЫМ

КОЭФФИЦИЕНТОМ 11ЕРЕСЧЕТА

Известны счетчики импульсов с переме шым коэффициентом пересчета, основанные Iia фазо-импульсных многоустойчивых элементах и схемах фазовой селекции.

11редлагаемый счетчик отличается тем, что в нем выход генератора с перестраиваемой частотой подключен к электрическому входу электрооптического конъюнктора, ьыполненного на ячейках Поккельса и скрещенных поляризаторах и управляющего световыми импульсами, поступающими на фотосопротивленпе, включенное параллельно интегрирующей ем кости.

11а фиг. 1 изображена приппипll l ° 11>пс111 схе ма 11редло)кенного счетчика; на фиг. 2 HI)P;I,ста; лена графическая интерпретация многоустойчивого режима работы устройства, данная пемонотонной амплитудно-фазовой характеристикой эквивалентного четырехполюсника, пересеченной прямой обратной связи.

Точками отмечены устойчивые состояния.

Счетчик состоит из электрооитичсскогo ко)гь>онктора 1, фоточувствительного приемника (фотосопротивлепие) 2, интегрирующего звена 8, управителя частоты 4 и управляемого генератора 5.

;= 1лектрооптический коныонктор представля ст собой схему совпадения. Он состоит из трех взаимно-скрещенных поляризаторов 6, 7 и о, между которыми установлены две иден гичпые элек-рооптические ячейки Поккельса

9 и l0. К проводящим полупрозрачным электродам (либо электродам, выполненным в виде колец или сеток) этих ячеек прикладывают импульсные сигналы заданной длительности и определенной амплитуды. Б отсутствие электрического поля в ячейках последние ведут себя как изотропные материалы, т. е. не изменяют характера поляризации света, про1О ходящего через них.

Пусть на поляризатор 6 падает внешний непрерывный погок цемонохроматического света. Если главная плоскость поляризатора

6, например, вертикальна, то па выходе его образуется вертикально-поллризова1 ный световой поток. Если к ячейке 9 не приложено электрическое поле, то свет, воздействующ1)й на поляризатор 7, являясь вертикально-поляризованным, пе пройдет через него, так Kill

20 поляризатор 7 является скрещенным по отношеншо к поляриза)ору 6, т. е. способен пропускать только горизонтально-поляризоьанный свет. Если к ячепке 9 приложить поле определенной величины за счет двойного луче25 преломления, свет па выходе ячейки 9 повернет свою плоскость поляризации на 90, т. е. превратится в горизонтально-поляризованный.

Теперь уже свет проходит через поляризатор

7. Если при этом к ячейке 10 не приложено

30 электрическое поле, —îсвет,,пройдя через изо191231 у Ф.»п>ес

Д,с, о

".- с> и >се > и

20 (2) 25

30 !" ср: вых — !> > О

Т Т

65 тронную ячейку 10, Воздействует па поляризатор 8, которьш является скрещен ы по отношению к поляриз»тору 7. То ccTh В отсутствие поля 33 ячейке 10, свет па выход копь— юнктора (то есть па выход поляризатора 8) проходить не будет. Если к ячейке 10 приложить поле определенной Величины, то В ней может также наблподаться поворот плоскости полярпз i!!I!i! па !!О, т. с. свет снова превра

ТИТСЯ ИЗ ГОРИЗО!1Т»ЛЫ30-ПОЛЯР33ЗОВсн3ЦОГО В вертикально-поляризов»нный. Таким образом в отсутствие поля либо в одной, либо в обеих ячейках свет пе проходит через ко3гьюнктор.

Только прп наличии одновременного приложения электрического поля определенной Величины к обеим ячейкам 9 и 10 свет будет проходить через указанную систему.

Требование строго определенной амплитуды поля, действующего в ячейках, необязательно. Можно легко показать, что напряжение, прикладываемое к электродам ячеек 9 и

10, будет обеспечивать максимум прозрачности конъюнктора во время совпадения импульсов напряжения, подаваемых к ячейкам, в том случае, когда это напряжение будет равно U „= д/й, где и — электрооптическая постоянная в линейном эффекте Поккельса.

B том случае, если амплитуда импульсов Ь будег меньше или больше указанной Величины, прозрачность копъюпктора соответственно снизится по закону sir! -(ëÈ/„), однако, работоспособность конъюпктора полностью сохранится.

Использование электрооптических схев! совпадения значительно увеличивает быстродействие при осуществлении операции конъюнкции (совпадения), отличается простотой, высокой технологичностью, надежностью, практически неограниченным сроком службы и дешевизной. Кроме того, габариты такого коньюнктора могут быть весьма малыми. Эти достоинства электрооптической схемы совпадений обусловили ее использование в предлагаемом приборе.

С выхода коньюнктора световой поток (в виде световых импульсов) воздействует на фотосопротивление 2, в качестве которого может быть использовано, например, фотосопротивление, имеющее достаточно малую постоянную времени рслакс»ции (известны фотосопротивления на основе монокристаллов кремния, имеющие время релаксации порядка 2 10 1 - сек). При облучении фотосопротивления светом, как известно, величина его резко падает.

Фотосопротивление в данном приборе конструктивно входит также в интегрирующее звено, другими элементами которого являются накопительный конденсатор 11 и сопротивление 12, подключенное к источнику постоянного тока. Действие интегрирующего звена состоит в стабп,3из!3>цпн уровня управляюьцего напряжения, Возникающего па обкладках конденсатора 11, В дынном стационарном режиме работы прибора (например, в его устойчивом положешп3 р»ш3овеспя). Если па фотоcoIIpoTIIIlëciIIIå 2 33е;ц!":с!3!уст свет, то ВслпЧнпс! СГО> К!!К 33Ь! У КС () МСТПЛ33, 33БЛЯЕТСЯ !3Ысокой, и конденсатор 11 заряжен до максимально возможного напряхкепия U .»и ив > равного: где Ц3 — напряжение источник» постоянного тока, Я, — величина фотосопротивления при полном отсутствии света, R„— величина сопротивле" ня 12 (нагрузки).

Например, длительность генерируемых в генераторе импульсов t„.„,„ равна длительНОСТИ ИМПУЛЬСОВ 1и.в„, ВОЗДЕйСтВУIOIIIHX На ячейку 9 со стороны входа 18, и генератор связан как с ячейкой 10, так и с выходом 14.

Это означает, что длительность световых импульсов т на выходе электрооптического копьюпктора изменяется в пределах

О 4 = w< и. геи: rè.вс в зависимости от степени совпадения входных и генерируемых электрических импульсов.

При этом среднее значение светового потока

II» выходе электрооптического ко3гьюпктор»

Г,р равно где В „, — амплитуда интенсивности светового потока па выходе конъюнктора, Wg интенсивность светового потока па входе коныонктора, 0 — прозрачность коныонктор» в режиме совпадения (зависит от амплитуд импульсов в ячейках 9 и 10).

Нетрудно понять, что режим совпадения наступает в коныонкторе тогда, когда частота Р, следования импульсов от генератора кратна частоте следования входных импульсов F,,-, прикладываемых со стороны входа

18 к ячейке 9. Например, совпадения (полные, так что т=-(,.ге„) указанных импульсов наступают при следующих условиях: — k=1,2,3 ..., (4) где Р; — частоты генератора, соответствующие полным совпадениям импульсов в электрооптическом коныонкторе, Й вЂ” коэффициент деления устройства, целое число.

Условие полного совпадения (4) является необходимым (с точки зрения получения наибольшего значения среднего светового потока

W,р на выходе коньюцктора), но це3гостаточпым. Последнее означает, что при рассмотрешш рсжима coBII»дсшш электрических импульсов, приклады »смык к ячейкам 9 и 10, следует учитывать р»знос3! ф»з следования

Iu! iI3 ЛЬСОВ 33 ДВ Х ПОСЛЕДОВ!!ТЕЛЫ!ОСТЯХ

Входной и Выр»баTI>!II»eмой генератором. ДейСТВ33тСЛЬНО, ЕСЛИ рс!ЗОр33;! Ь ЦЕПЬ ОбратНОй с33язп В системе и настроить геп p»Top llo ча191231

5О

60 сТоТс так, что последняя будет удовлетгорять условию (4), т, е. будет кратна частоте limo,1ной последовательности импульсов FÄ., то это еще совершенно не означает, что в коньюнкторе будут наблюдаться совпадения импульсов (полные или частичные). Совпадения бу Ii T иметь место только при определенных вречепных соотношениях возникновения импульсов в двух рассматриваемых последовательностях или, как принято говорить, при определенных фазовых соотношениях импульсных последовательностей. Так прп разности фаз hq;> равной нулю, наблюдается полное совпадение импульсов генератора с соответствующими k-ми импульсами входной последозательности. При увеличении 110 а бсолютной величине разности фаз Aql наблюдается уменьшение времени совпадения т, причем

2-. -. при разности фаз Aq„, ) время совпаде Г ния становится нулевым. Так как длительнос1ь импульсов т много меньше их периода следования Т, то это означает, что разность фаз Ау, начиная с которой уже пе наблюдается совпадения импульсов, составляет зесьма малую долю от величины 2л.

Таким образом, описываемая система весьма чувствительно к разности фаз конъюнктируемых последовательностей импульсов.

Действие замкнутой системы автоматического регулирования сводится к автоматическому поддержанию определенной разности фаз между входной последовательностью импульсов и последовательностью импульсоь, генерируемых в генераторе 5 и кратных по частоте относительно 1астоты входной последовательности.

Проследим эту замкнутую цепь стабилизации фазы. При увеличении разности фаз Лс уменьшается время совпадения т, что также уменьшает среднюю величину светового потока, воздействующего Iia фотосопротивление

2 со стороны конъюнктора. Это приводит к увеличению напряжения па конденсаторе ll (так как средняя величина фотосопротивления увеличивается), а следовательно, к уменьшению частоты следования импульсов F, генератора б. Известно, что изменение частоты можно характеризовать изменением фазы колеба ния (или импульсной последовательности) с прежним значением частоты, точнее— определенной скоростью изменения фазы во времени. В данном случае уменьшение частоты F, эквивалентно уменьшению разности фаз сравниваемых последовательностей импульсов, т. е. увеличение разности фаз Аср, вызванное действием каких-либо факторов, приводит к ее уменьшению, т. е. обратному процессу. Наоборот, случайное уменьшение разности фаз приведет к соответствующему ее увеличению, т. е. система является саяобалансирующейся, т. е. устойчивой. Устойчи5

45 вость системы будет при различных частотах

Г, гcllcp;ITopcl, являющихся кратными частоте входной последовательности импульсов, согласно (4).

Графическое представление об устойчивости системы в различных режимах (при различных кратностях k) показано графиками на фиг. 2. На осн абсцисс Отложены значения разности фаз АСр для сравниваемых последовательностей импульсов, а на оси ординат — величина среднего светового потока на выходе конъ1онктора. Немонотопная характеристика экиьвалептного четырехполюсника представлена «треугольнымн пиками».

Максимумы этих пиков прнхо;1ятся на значения разностей фаз Л1р, кратных 2:т. Еаждый из представленных «пиков» отвечает одной из частот F, нз набора кратных частот частоте

F, входной импульсной последовательности.

Наклонная прямая выражает характеристику обратной связи.

В указанных точках пересечения графиков реализуются устойчивые положения равновесия системы, согласно классическим представлениям теории устойчивости.

Таким образом, признаками состояний прибора являются различные частоты, кратные частоте входных импульсов, а также различные фазовые соотношения между последовательностями входных и генерируемых импульсов.

Предлагаемое устройство является делителем частоты с переменным коэффициентом деления, представляющим набор целых чисел.

Фазовыми соотношешгями входной и выходной последователь1:осте11 импульсов в ряде случаев пе интересуются. Тем не менеc разность фаз 5ср является Iieaiia IIITeльной, и тем меньшей, чем выше величина скважности c;Icдования импульсов входной последовательности. Наибольший фазовый сдвиг выходной последовательности импульсов относительно

ВХОДНОЙ СОСтаВЛЯЕт Л(лава ва вл вл может быть уменьшен прн увеличении скважности входной последовательности импульсов.

Предмет изобретения

Счетчик импульсов с переменным коэффициентом пересчета, содержащий четырехполюсник с немопотонной амплитудно-фазовой характеристикой, включенный в петлю обратной связи, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения надежности и возможности использования источника немонохроматического света, в нем выход генератора с перестраиваемой частотой подключен к электрическому входу электрооптнческого коныопктора, управляющего световы ми импульсами, поступающими па фотосопротивлепие, включенное параллельно интегрирующей емкости. фи2 1 ,т>u c )

Составигeзв А. А. Плащин

Гедактор Л. Герасимова Техред A. Л. Камышникова Корректоры: T. Н. Костикова и A. М. Смак

Заказ 260/19 I öðä (< 535 Подписное

ЦН((ИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, .т. 4

Типография, пр, Сапунова, 2