Принцип действия аппаратуры ПВЗ-90М - Устройство и принцип действия блока ГСЧ Принцип действия аппаратуры ПВЗ-90М

Страница 4 из 13

Как мы уже отмечали выше, блок ГСЧ содержит три генератора:

- Опорный кварцевый генератор, который служит для стабилизации частоты генератора несущей и генератора гетеродина;(кроме того, он

вырабатывает частоту 1, 0кГц, служащую опорной для АК и для формирования тонального сигнала вызова);

- генератор несущей частоты передатчика ГУНн;

- генератор частоты гетеродина ГУНг;

(два последних собраны по идентичным схемам).

Рассмотрим кварцевый генератор. Он собран по схеме трех - точки на

микросхемах DD1.1 и DD1.2.Параметры схемы выбраны таким образом, чтобы

обеспечить частоту возбуждения, близкую к 4.096кГц.Кратко напомним об

этом способе стабилизации частоты. Так называемая кварцевая стабилизация осуществляется с помощью кварцевого резонатора. В нем используется

пьезоэлектрический эффект пластины из кристалла кварца. Кварц - это пьезоэлектрик (деформация пластины вызывает появление потенциала и наоборот), поэтому упругие колебания пластины могут быть вызваны приложением

электрического поля, а эти колебания в свою очередь генерируют напряжение на гранях пластины. В случае, когда частота электрических колебаний

совпадает с собственной частотой механических колебаний кварцевой

пластины, амплитуда колебаний достигает максимума. При этом вследствие

прямого пьезоэффекта на гранях пластинки появляется большое переменное

напряжение, совпадающее по фазе с исходным сигналом; ток через пластину

резко увеличивается. Собственная частота колебаний кварцевой пластины

зависит от ее толщины и направления среза. Таким образом, Кварцевая

пластинка подобна последовательному «L-C» колебательному контуру. Полная эквивалентная схема кварцевого резонатора, представленная на рисунке, содержит два конденсатора, дающих пару близко расположенных резонансных частот - последовательного и параллельного контуров, отличающихся

друг от друга не более 1%.

Эквивалентная схема резонатора показана на рис.24.

fs - точка последовательного резонанса;

fr - точка параллельного резонанса.

Результат этого - резкая зависимость реактивного сопротивления от

частоты.Если частота настройки контура совпадает с частотой fs, то сопротивление кварца будет чисто активное и малое (единицы - десятки

Ом).Если частота настройки контура изменится незначительно, то кварц

будет стремиться «притянуть» частоту генератора к частоте fs за счет

того, что сопротивление из чисто активного становится реактивным (нарушится баланс фаз).Например, увеличилась емкость контура, тогда:

w = 1 / LC частота уменьшится.

Но ведь уменьшение частоты для резонатора означает увеличение емкостного сопротивления, т.е.частота настройки несколько увеличится. Практически частота генерации будет весьма близка к fs с незначительным смещением в сторону частоты настройки контура автогенератора. При значительном уходе частоты настройки контура увеличится сопротивление резонатора и тогда возможен срыв генерации. Высокая добротность и хорошая стабильность кварца позволяют достаточно четко стабилизировать частоту.

Кварцевый генератор достаточно легко «подстраивается» с помощью изменения емкости конденсатора ( в данном случае - С7). С помощью

кварцевого резонатора без особых усилий обеспечивается стабильность

частоты порядка несколько миллионных долей в нормальном температурном

режиме.

Для получения сверх высокой стабильности частоты иногда применяют

термостабилизацию кварцевого резонатора или всего генератора в целом

(помещение блока в термостат). Можно, конечно, отметить еще и другие

дестабилизирующие частоту факторы:

- отклонение питающего напряжения от номинала (обычно применяют

стабилизацию Uпит, иногда отдельный от общей схемы стабилизатор);

- «старение» кристалл кварца (тенденция к уменьшению частоты с

течением времени) - это может быть устранено контролем частоты

при плановом обслуживании.

Элемент DD1.3 представляет собой буферный каскад. Цепочка из трех

последовательных делителей DD2.1, DD2.2, DD3.1 осуществляет деление

кварцованной частоты 4.096кГц (на выходе DD2.1 - 256кГц, на выходе

DD2.2 - 16кГц, на выходах DD3.1 - 4кГц и 1кГц).Частота 1, 0кГц выдается

за пределы блока ГСЧ (в узел АК и Прм1).Сигнал с частотой 4, 0кГц поступает на схемы стабилизации несущей частоты и частоты гетеродина.

Кварцевый генератор может быть заблокирован; для этого следует запаять перемычку 1-2 в блоке ГСЧ - подача «лог0» на вход DD1.2.В результате этого перестают работать системы стабилизации частоты, исчезает опорная частота 1, 0кГц для АК и формирования сигнала вызова.

Генератор частоты несущей собран на микросхеме 1ДА2 (КР531ГГ1) и

представляет собой генератор частоты, управляемый напряжением.

Выходной сигнал ГУН по частоте изменяется в некотором диапазоне в соответствии с управляющим входным напряжением. Такие микросхемы выпускаются многими зарубежными фирмами (LM331, 74LS124, MC4024 и так

далее). Некоторые ИМС требуют внешней RC - цепи (как в нашем случае), в других - эта емкость является составной частью «корпуса».

Центральная частота настройки ГУНн определяется емкостью конденсатора 1С11* и напряжением на входе управления диапазона (вывод «3»

1ДА2).Кроме того частота генерируемых сигналов микросхемой в определенном диапазоне может изменяться в зависимости от от величины напряжения, подаваемого на вход управления частотой (вывод «2» микросхемы

1ДА2).С делителя 1R5, 1R6, 1VD1, 1R7 снимается напряжение, которое определяет частоту свободных колебаний генератора 1DA2, а также крутизну изменения частоты генератора от управляющего напряжения.(Частота свободных колебаний генератора может быть измерена при блокировании кварцевого генератора).С выхода генератора ГУНн сигнал поступает на делитель

частоты с постоянным коэффициентом деления 1DD4.2 (Кд может быть выбран 2, 4, 8, 16 перепайкой соответствующей перемычки) и на делитель частоты с переменным коэффициентом деления, собраным на микросхемах

1DD6 (единицы), 1DD7 (десятки), 1DD8 (сотни).После делителя 1DD4.2 сигнал с частотой несущей поступает по шинке «вых1» на вход «12» микросхемы DD1.4.И, если на входе «13» этой микросхемы будет уровень «лог1»

(наличие синхронизма), то высокочастотный сигнал появится на выходе

«11» DD1.4 и через разъем 21а (21в) поступает на блок «УПР».

При любой выставленной частоте несущей на схему стабилизации частоты однако надо подать напряжение с частотой 4, 0кГц.Для этого и необходим делитель с переменным коэффициентом деления. Максимальный коэффициент этого делителя равен 1998;в пределах этого значения может быть

выставлен любой четный коэффициент. Для микросхем 1DD6, 1DD7, 1DD8 коэффициент деления устанавливается путем подачи с помощью перемычек потенциалов «лог0» или «лог1» на входы D1, D2, D4, D8 (выводы 15, 1, 10, 9 соответственно).В таблице указаны коэффициенты деления, соответствующие

каждому входу микросхемы.

Общий коэффициент деления можно определить по выражению:

Кд(пер) = 100 * Кд(д8) + Кд(д7) + Кд(д8);

т.е. как сумму коэффициентов деления выше указанных микросхем.

Для каждой микросхемы коэффициент деления определяется по другой

формуле:

Кд(м) = Квход 15 + Квход 1 + Квход 10 + Kвход 9 ;

--+

Квход15 = 1 или 0 |

Квход1 = 1 или 0 +- «включением» соответствующих входов

Квход10 = 1 или 0 | набирается натуральный ряд чисел

Квход9 = 1 или 0 | 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 .

--+

Для того, чтобы «включить» какой-либо вход микросхем 1DD6, DD7, DD8 в

общий коэффициент деления, на него надо подать потенциал «лог1», а на

остальные входы, незадействованные в коэффициенте деления, должен быть

подан уровень «лог0».

Таблица

+----------------+---------------------------------------------------+| | Коэффициенты деления по входам || Делитель +------------+------------+------------+------------+| | "вход15" | "вход1" | "вход10" | "вход9" |+----------------+------------+------------+------------+------------+| DD6 (единицы) | 1 * 1 | 2 * 1 | 4 * 1 | 8 * 1 |+----------------+------------+------------+------------+------------+| DD7 (десятки) | 1 * 10 | 2 * 10 | 4 * 10 | 8 * 10 |+----------------+------------+------------+------------+------------+| DD8 (сотни) | 1 * 100 | 2 * 100 | 4 * 100 | 8 * 100 |+----------------+------------+------------+------------+------------+

Если мы хотим установить, например, коэффициент деления Кд(м)=824,

т.е. 2 * 412, то необходимо запайкой соответствующих перемычек подать

«лог1» на входы:

DD8(сотни) - «вход10»;

DD7(десятки) - «вход15»;

DD6(единицы) - «вход1»;

(на остальных входах, как и отмечалось выше должны быть «лог0»).

Для установки делителей DD6, DD7, DD8 в начале каждого цикла счета

на их входы РЕ (11) подается импульс «лог0» от микросхемы DD9.2.

Частота на входе узла

Fнес = Fгун / Кд,

в тоже время

Fгун / Кд(пер) = 4;

таким образом,

Fнес = 4кГц * Кд(пер) / Кд , кГц.

Приближенное значение конденсатора С11, определяющего центральную

частоту настройки ГУНн, определяется по формуле:

С = (4, 45 - 3, 8) * 10S05T / Fо = 445000 - 380000 / Fо , пФ ;

где Fо - номинальная частота ГУНн.

Схема стабилизации частоты состоит из следующих элементов:

- компаратор D5.1 ;

- интегрирующий фильтр R8 , R9 , R10 , C13 ;

- активный ФНЧ на DA3.1 и DA3.2 .

На входы компаратора поступают импульсы 4кГц от кварцевого генератора и ГУНн.На выходе компаратора получаются импульсы с частотой

8кГц. Скважность между импульсами зависит от величины отклонения ГУНн

от частоты кварцевого генератора. Фильтр нижних частот (fсреза = 750Гц)

выделяет постоянную составляющую, которая зависит от скважности импульсов. ФНЧ состоит из двух звеньев активных RC фильтров второго порядка

на микросхемах DA3.1 и DA3.2. Для предотвращения возбуждения схемы

стабилизации, на входе ФНЧ включен пропорционально-интегрирующий фильтр

R8 , R9 , C13. С выхода фильтра низкой частоты напряжение через резистор R14 по цепи О.С. подается на вход управления частотой ГУНн (вывод

«2» микросхемы DA2).Это напряжение подстраивает частоту ГУНн к номинальному значению.

Генератор гетеродина ГУНг выполнен по совершенно аналогичной схеме. Нумерация микросхем и присоединение выводов абсолютно идентично

ГУНн, поэтому элементы узла А2 имеют теже позиционные обозначения, что и

для узла А.

Питание микросхем обоих генераторов (аналоговой части - вывод

«15») и ФНЧ выполнено от отдельного стабилизатора напряжения на DA1

(КР142ЕН5А).

Схема блокировки при отсутствии синхронизма сигналов ГУНн и кварцевого генератора выполнена на транзисторах VT1 и VT2. При несинхронных сигналах через конденсатор С20 проходят импульсы положительной полярности, которые открывают VT1, и при этом разряжается конденсатор

с21 и VT2 открыт и уровень «лог0» подается на микросхему DD1.4, препятствуя прохождению импульсов fнес на выход блока ГСЧ.При этом загорается светодиод VH1 «освч».Наличие синхронных сигналов вызывает появление на выходе схемы блокировки уровня «лог1» т.к. сигнал через конденсатор С20 не проходит и на базе VT1 уровень =+0, 5В; VT1 закрыт,

конденсатор С21 заряжен и VT2 тоже закрыт, что является разрешением

для прохождения через D1.4 частоты f нес, а светодиод VH1 гаснет.