В. Днищенко - 500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями

Ранее отмечалось, что исключить взаимное влияние каналов можно лишь стабилизировав период повторения канальных импульсов. В таких схемах командные импульсы формируются ждущими мультивибраторами, а их запуск осуществляется импульсами тактового генератора, который и определяет период повторения.

На рис. 2.26 приведена схема, в которой реализованы упомянутые моменты. Пунктиром обведена часть схемы, обеспечивающая двухканальное управление.

Рис. 2.26. Принципиальная схема шифратора

Период повторения командной посылки Т пвыбран равным 10 мс, длительности канальных импульсов в нейтральном положении ручек управления τ 0= 1,5 мс, диапазон изменения канальных импульсов Δ τ = ± 0,5 мс.

Выходные импульсы имеют положительную полярность и амплитуду U = 5 В. При необходимости количество каналов можно увеличивать вплоть до восьми, подключая дополнительные секции к правой части схемы. Период повторения при этом необходимо увеличить до 20 мс.

Принцип действия

Рассмотрим работу составных частей схемы. На транзисторах VT1, VT2 и элементах, их окружающих, собран тактовый генератор. Он формирует короткие положительные импульсы, следующие с требуемым периодом повторения Т п. Импульсы снимаются с катода диода VD3 и поступают на запуск ждущего мультивибратора первого канального импульса.

Тактовый генератор работает следующим образом. При подаче питающего напряжения начинает заряжаться конденсатор С2 (от положительной клеммы источника питания, через резистор R3 и участок «база-эмиттер» транзистора VT1 на корпус). Ток заряда в первый момент максимален и создает на базе транзистора напряжение около 1 В.

На рис. 2.27, а хорошо видно, что этого напряжения достаточно для поддержания транзистора в открытом состоянии, так как оно превышает U бо(напряжение отпирания транзистора). Величина зарядного тока в первый момент равна U пит/ (R3 + сопротивление участка «база-эмиттер») и достаточна для перевода транзистора в режим насыщения. Напряжение на его коллекторе, как следствие, практически равно нулю (рис. 2.27, в ).

К коллектору подключена база транзистора VT2, который в результате надежно заперт. Ток через него не течет, и поэтому напряжение на резисторе R4, оно же U э2, практически равно нулю (рис. 2.27, г ).

Напряжение на конденсаторе С2 нарастает по экспоненте (рис. 2.27, а ), так как постоянная времени заряда τ 3 ~= R3C2 невелика. Ток заряда, наоборот, уменьшается, вызывая уменьшение напряжения на базе транзистора VT1 (рис. 2.27, б ). В момент времени t 1это напряжение достигает напряжения запирания U бо, и начинается лавинообразный процесс «опрокидывания» схемы.

Рис. 2.27. Эпюры в характерных точках тактового генератора

Обратим вниманиена то, что конденсатор С2 к этому моменту зарядился до напряжения, близкого к напряжению источника питания (в рассматриваемом примере это примерно 4,2 В, как видно из рис. 2.27, а ) таким образом, что на его правой обкладке образовался положительный потенциал. Как только VT1 начинает запираться, напряжение на его коллекторе, а значит и на базе VT2, начинает расти (рис. 2.27, в ), приводя к отпиранию транзистора VT2 и, как следствие, к уменьшению напряжения на его коллекторе.

Это скачкообразное уменьшение передается через конденсатор С2 на базу транзистора VT1, еще сильнее снижая напряжение на ней, что вызывает еще больший рост напряжения на его коллекторе и т. д. Процесс сам себя «подталкивает», т. е. развивается лавинообразно. Заканчивается он тем, что транзистор VT2 полностью открывается, a VT1 — закрывается. Сопротивлением участка «коллектор-эмиттер» открытого VT2 можно пренебречь.

Через транзистор протекает ток и создает на резисторе R4 напряжение порядка 3,3 В (рис. 2.27, г ). Заметим, что его величина определяется соотношением сопротивлений резисторов R3 и R4. Можно считать, что правая обкладка конденсатора С2 через открытый VT2 подключена к верхнему выводу резистора R4. Отрицательно заряженная левая обкладка конденсатора подключена к базе VT1. Таким образом между базой VT1 и корпусом оказываются последовательно включенными два напряжения: отрицательное с конденсатора С2 (4,2 В) и положительное с резистора R4 (3,3 В).

Результирующее напряжение на базе VT1 в момент t 1очевидно будет отрицательным и имеет величину U 1= -4,2 + 3,3 = -0,9 В (см. рис. 2.27, б ). Это напряжение надежно удерживает транзистор VT1 в запертом состоянии, а большое напряжение на его коллекторе — транзистор VT2 в открытом состоянии.

Конденсатор С2 начинает разряжаться через полностью открытый VT2 и резистор R2. Напряжение на нем уменьшается, как следствие, напряжение на базе VT1 растет (интервал t 1 — t 2на рис. 2.26, а, б ). Все это время через резистор R4 протекает ток, обеспечивая формирование на нем положительного импульса (рис. 2.27, г ). Процесс прекратится, как только напряжение на базе VT1 достигнет величины U бо(момент t 2на графиках).

Транзистор VT1 начнет открываться, что приведет к уменьшению напряжения на его коллекторе и на базе VT2. Последний начнет закрываться, скачок напряжения на его коллекторе через конденсатор С2 передастся на базу VT1, еще сильнее его открывая, и т. д. Произойдет лавинообразное опрокидывание схемы в исходное состояние, начнется заряд конденсатора С2, и все повториться сначала. Поскольку транзистор VT2 окажется запертым, станет равным нулю и напряжение на резисторе R4 (рис. 2.27, г ).

Период повторения импульсов представляет собой сумму длительностей положительного и отрицательного выходных импульсов. На длительность отрицательной фазы влияет только постоянная времени цепи заряда конденсатора С2 и величина напряжения U бо. Это напряжение для большинства маломощных транзисторов примерно одинаково и составляет величину 0,6–0,8 В для кремниевых транзисторов и 0,4–0,5 В для германиевых.

Отсюда возможности по управлению длительностью: изменением величины С2 либо R3. Необходимо иметь в виду, что увеличение R3 будет одновременно уменьшать амплитуду выходных импульсов, снимаемых с R4, так что здесь возможности невелики. Длительность будет зависеть и от напряжения питания каскада, что, скорее, можно отнести к недостатку схемы.

Длительность положительной фазы, как это видно из рис. 2.27, б , зависит величины U 1, и от скорости разряда конденсатора С2 через резистор R2. U 1, в свою очередь, можно изменять, меняя соотношение сопротивлений R3 и R4, что, очевидно, будет влиять и на амплитуду выходных импульсов. Последнее нежелательно. Удобнее изменять постоянную времени цепи разряда конденсатора с помощью R2, что и предусмотрено в схеме.