Схемы генераторов пачек импульсов

Существует класс экспериментальных задач, в которых требуется подавать импульсы накачки в катушку индуктивности, LC-контур или трансформатор только до окончания переходных процессов. В зависимости от подключения выходного ключа возможно решение и обратных задач. Для этого ниже предлагается генератор пачек импульсов или, как его ещё называют, прерыватель искры. От подобных данное устройство отличает стабильность выходных параметров и работа широком диапазоне. Достигается это за счёт постоения схемы на высокоскоростной логике 74HCXX.

Генератор позволяет:

регулировать частоту импульсов в пачке — 1кГц .. 1Мгц, при этом длительность одиночных импульсов может достигать значение в 20нс;
менять скважность импульсов в пачке 6,25 .. 50%;
регулировать частоту повторения пачек импульсов — 300Гц .. 50кГц;
менять число импульсов в пачке — 1 .. 8.

Обычно, этих параметров достаточно для решения подобных задач; о расширенных же возможностях генератора речь пойдёт ниже.

В схеме задействовано 2 микросхемы осуществляющих логику 2И-НЕ — DD1, DD2, два сдвиговых регистра DD3, DD4, и драйвер DA2 для усиления выходного сигнала. Если для выходного ключа (в схеме не нарисован) достаточно выходной мощности логической микросхемы, то драйвер DA2 и сопротивление R6 можно убрать. Питание логики осуществляет шим-стабилизатор DA1.

Логика работы схемы такая. Задающий генератор на DD1.1, DD1.3, DD1.4 подает импульсы на тактовый вход сдвигового регистра DD3. С его выходов мы берём импульсы для выходного инвертора и тактовые имульсы для следующего сдвигового регистра. В зависимости от положения переключателя SA3 выходной инвертор на DD2.1, DD2.2, DD2.4 открывается на время равное 1 .. 8 импульсов задающего генератора. После появления логической единицы на 13-й ножке DD3, на D-вход первого регистра начинает поступать логический ноль, поэтому вторые 8 импульсов задающего генератора последовательно заполняют выходы регистра нулями; выходной инвертор при этом находится в закрытом состоянии. Как только такой ноль появится на его 13-й ножке, следующий сдвиговый регистр DD4 получит тактовый импульс, а работа первого — повторится.

Его работа будет повторяться до тех пор, пока на входе DD2.3 не появится единица. Её появление определяет переключатель SA4, который подключает вход элемента DD2.3 к одному из выходов второго регистра. Число повторений и будет равно числу импульсов в пачке, что соответствует и номеру выхода в DD4. Эта единица переключит выход DD2.3 в ноль, который остановит работу задающего генератора и запустит процесс разрядки конденсатора C4(C5) через резисторы R3, R4.

Серия микросхем К1564 (КР1564) является полным аналогом импортной 74HC. Поэтому 74HC164 можно заменить на К1564ИР8, 74HC00 — на К1564ЛА3. Пятивольтовый стабилизатор LM7805 заменяется на КР142ЕН5А, а вместо диода 1N4148 можно установить любой ультрафаст — чем он быстрее, тем лучше. TC4429 можно заменить на TC4420, но, поскольку эта версия микросхемы сигнал не инвертирует, 2-ю ножку этого драйвера нужно подсоединить к ножке 6 DD2.2.

На схеме не показаны выводы питания микросхем. Они стандартные: 7 — минус питания (общий), 14 — плюс. Все минусы нужно соединить и подключить к общему проводу и к Gnd стабилизатора DA1. Все плюсовые выводы — к его Out (или +5V).

Если вы решили таки использовать драйвер DA2, то подключите две ёмкости по 0.1 мкФ прямо на выводы этой микросхемы: 1-4 и 8-5. Также, шунтирующую ёмкость (0.1 мкФ) желательно установить и на выводы питания задающего генератора, другими словами — подключить его на выводы 7-14 микросхемы DD1.

Если всё собрано правильно — устройство начинает работать сразу. Подстроечным резистором R1 нужно выставить верхнюю границу регулировки частоты импульсов в пачке так, чтобы на выходе задающего генератора, при минимальном переменном сопротивлении R2, были правильные прямоугольные импульсы.

Здесь возможны несколько вариантов.
Подключение к X2. Этот выход позволяет подключить достаточно мощный n-p-n транзистор в схеме с общим эмиттером. Выход подсоединяется непосредственно к его базе, а в коллектор могут включаться различные типы индуктивных нагрузок или параллельный LC-контур. Это подключение отличается крутыми фронтами у импульсов.

Подключение к X3. В этом случае, из-за промежуточного драйвера, фронт импульса будет более пологим, но зато X3 позволяет подключить MOSFET-ключ на любые ток и напряжение. Этот вариант позволяет решать не только задачи раскачки индуктивности, но и — съёма энергии с колебательной системы или с ёмкости. В схеме с общим истоком X3 соединяется непосредственно с затвором MOSFET-ключа.

Схема позволяет получить такие импульсы только на выходе X2. При этом переключатель SA1 должен находиться в крайнем левом (по схеме) положении, а SA3 должен находиться в положении с подключенной 3-ей ножкой в DD3; R1, R2 должны иметь минимальные значения. Паспортная частота микросхемы 74HC00 — 100 мГц, следовательно одиночный импульс теоретически может иметь длительность в 10 нс, практически и стабильно — 20 нс. Длительность между импульсами, как и в общем случае, регулируется переменным сопротивлением R4.

Если в схему добавить ещё два сдвиговых регистра, то возможности устройства расширяются. В приведенной ниже схеме увеличены диапазоны двух параметров: скважность импульса в пачке регулируется от 6,7 до 80%, а число импульсов в пачке может быть от одного до 16-ти.

Также, в разрыв цепи питания всей схемы можно вставить ещё один стабилизатор напряжения, например, LM7818 или LM7815. В этом случае верхняя граница питающего всё устройство напряжения увеличится с 20-ти до 36 Вольт.

Источник

Схемы генераторов пачек импульсов

Любительская Радиоэлектроника

Формирователи пачки заданного числа импульсов

Для устройств автоматики, дистанционного управления или проверки работы отдельных узлов схемы иногда требуется передавать пачку из определенного числа импульсов Простейшие схемы таких формирователей показаны на рис. 1.43. В них последний импульс пачки может получиться укороченным, если сигнал управления имеет произвольную длительность.

Рис. 1.43. Простейшие схемы формирования пачки импульсов

Часто в схемах управления необходимо использовать генераторы, в которых независимо от положения фронтов управляющих сигналов обеспечивается неискаженное (по длительности) формирование первого и последнего импульсов на выходе. Причем начало первого импульса должно совпадать с началом управляющего сигнала.

Два варианта таких генераторов показаны на рис. 1.44 и рис. 1.45. Если входной запускающий импульс меньше по длительности периода колебаний, на выходах формируется один импульс. При большей длительности правляющего
сигнала на выходе будет пачка, показанная на диаграмме. Таким же свойством обладает схема формирователя импульсов, рис. 1.45.

Электрическая схема, рис. 1.46, формирует от 1 до 7 импульсов в пачке с последующим повторением цикла через время 16Т, пока нажата кнопка. В процессе работы счетчика-дешифратора DD2 на его выходах появляются импульсы, которые управляют переключением триггера DD3.2. Таким образом задается интервал, в течение которого на выходе DD3/12 будет лог. «1», что разрешает прохождение импульсов от автогенератора (DD1.1, DD1.2) через элемент DD1.3 на выход. Второй триггер DD3.1 включен по схеме делителя и обеспечивает появление интервала между пачками.

Количество импульсов в пачке соответствует номеру нажатой кнопки. Поформуле T=1,32R1C1 определяется период формируемых импульсов. При этом R1 может иметь номинал от 20 кОм до 10 МОм. Заменой микросхемы DD2 на 561 ИЕ8 количество импульсов в пачке может быть увеличено до 9.

Рис. 1.44. Управляемый генератор с неискаженной длительностью последнего
формируемого импульса

Рис. 1.45. Вариант управляемого генератора с неискаженной длительностью
последнего формируемого импульса

Рис. 1.46. Формирователь пачки до 7-ми импульсов

Схема, приведенная на рис 1.47, обеспечивает при нажатии кнопки однократное формирование пачки до 15 импульсов (на схеме показаны только 10 кнопок). Для повторной выдачи пачки необходимо повторно нажать на соответствующую кнопку. При этом происходит запись соответствующего числа в двоичном коде в регистр предварительной установки счетчика DD2, и он начинает считать на вычитание до момента времени, пока на всех его выходах не установится лог. «0». Логический «0» установится и на выходе DD1.4.

Рис. 1.47 Формирователь пачки импульсов

Номиналы элементов (R2, С1) на схеме указаны для частоты генератора 10 Гц (частота набора номера в телефонной линии). На схеме показан также пример дешифратора десятичных чисел в двоичный код на диодах типа Д9 (Д2) однако для уменьшения габаритов вместо них удобнее использовать две диодные матрицы типа КДС627А.

Воспользовавшись принципом работы данной схемы, можно выполнить формирователь пачки с любым количеством импульсов Для этого последовательно со счетчиком DD2 можно включить еще такие же счетчики, а вместо диодов VD1. VD13 применить тумблеры для начальной установки необходимого числа импульсов (в двоичном коде) Для запуска работы формирователя необходимо подать кратковременный положительный импульс на входы DD2/1. DDn/1 _ при этом происходит запись установленного кода.

Рис. 1.48. а) Формирователь кодовой последовательности, б) форма импульсов

Иногда требуется иметь пачки импульсов, состоящие из произвольной комбинации положения импульсов относительно начального — кодовую последовательность. Такой режим обеспечивает схема, рис. 1.48а. Если ни одна из кнопок не нажата, то на выходе (DD1/11) будут появляться одинарные импульсы, с периодом, определяемым частотой задающего генератора на элементах DD1.1, DD1.2.

В зависимости от того, какая кнопка нажата, на выходе появится пачка из комбинации импульсов. Причем каждой нажатой кнопке будет соответствовать определенное положение импульса относительно начального. Эпюры выходного напряжения, рис. 1.48в, поясняют работу схемы.

Рис. 1.48. в) Дешифратор кодовой последовательности

Кнопки могут быть нажаты в любой комбинации или все одновременно. Что позволяет использовать схему в устройствах, где требуется для дистанционного управления одновременная передача нескольких команд.

Вариант схемы дешифратора кодовой последовательности показан на рис. 1.48в. При обработке входных пачек импульсов на соответствующих выходах мультиплексора DD4 будут кратковременно появляться импульсы, а для фиксации принятой команды можно воспользоваться любыми триггерами.

Источник

Генераторы пачек импульсов

С целью получения СЕ эффекта резонатор тесла необходимо промодулировать. Обычно приеняется амплиткдная АМ модуляция. Модуляция может быть синусом, меандром или другими формами сигнала, при этом наблюдаются немного разные эффекты. Наиболее простой способ модуляции — модуляция питания качера меандром. Несколько более сложный, но иногда и более эффективный способ — возбуждение резонатора тесла пачками прямоугольных импульсов. Физика СЕ процесса основана на том, что модуляция ВВ резонатора приводит к движению заряженных частиц с ускорением, чего не наблюдается у непрерывно работающего качера.

Для начала рассмотрим более простую схему в основе которой эффект модуляции ВВ качера по питанию низкочастотным меандром.

Форма сигнала (сверху форма поля снятая по воздуху без прямого подключения), снизу — сток полевика

Схема доступная для редактирования есть в разделе документы

регулируемая АМ модуляция качера 450 кГц

регулируемая АМ модуляция качера 450 кГц. Осуществляется включением-выключением питания. Ключом является полевой транзистор. Задающий генератор — мультивибратор с регулируемой длительностью и скважностью. Драйвер IR2153. На осциллограммах видно 3 этапа: набор энергии резонатором, установившийся режим — режим качера, пассивный режим — сброс энергии с резонатора

Качер со звуковой АМ модуляцией и гудящей фитонкой

Качер 430 кГц на 110мм на кт805 осциллограмма на коллекторе

Качер 430 кГц на 110мм трубе на кт805 транзисторе осциллограмма на коллекторе

Если нужна более стабильная установка, то от качера как от задающего ВЧ колебания генератора отказываются и формируют сразу пачки импульсов, которыми через ключ питают индуктор ВВ резонатора теслы. Вот экспериментальная схема такой установки

Источник

5. Формирователи пачки заданного числа импульсов

Формирователи пачки заданного числа импульсов

Часто в схемах управления необходимо использовать генераторы, в которых независимо от положения фронтов управляющих сигналов обеспечивается неискаженное (по длительности) формирование первого и последнего
импульсов на выходе. Причем начало первого импульса должно совпадать с началом управляющего сигнала.

Рис. 1.43. Простейшие схемы формирования пачки импульсов

Количество импульсов в пачке соответствует номеру нажатой кнопки. Поформуле T=1,32R1C1 определяется период формируемых импульсов. При этом R1 может иметь номинал от 20 кОм до 10 МОм. Заменой микросхемы DD2 на
561 ИЕ8 количество импульсов в пачке может быть увеличено до 9.

Рис. 1.44. Управляемый генератор с неискаженной длительностью последнего
формируемого импульса

Рис. 1.45. Вариант управляемого генератора с неискаженной длительностью
последнего формируемого импульса

Рис. 1.46. Формирователь пачки до 7-ми импульсов

Рис. 1.47 Формирователь пачки импульсов

Номиналы элементов (R2, С1) на схеме указаны для частоты генератора 10 Гц (частота набора номера в телефонной линии). На схеме показан также пример дешифратора десятичных чисел в двоичный код на диодах типа Д9 (Д2)
однако для уменьшения габаритов вместо них удобнее использовать две диодные матрицы типа КДС627А.

Воспользовавшись принципом работы данной схемы, можно выполнить формирователь пачки с любым количеством импульсов Для этого последовательно со счетчиком DD2 можно включить еще такие же счетчики, а вместо ди-
одов VD1. VD13 применить тумблеры для начальной установки необходимого числа импульсов (в двоичном коде) Для запуска работы формирователя необходимо подать кратковременный положительный импульс на входы
DD2/1. DDn/1 — при этом происходит запись установленного кода.

Рис. 1.48. а) Формирователь кодовой последовательности, б) форма импульсов

Иногда требуется иметь пачки импульсов, состоящие из произвольной комбинации положения импульсов относительно начального, — кодовую после довательность. Такой режим обеспечивает схема, рис. 1.48а. Если ни одна из кнопок не нажата, то на выходе (DD1/11) будут появляться одинарные импульсы, с периодом, определяемым частотой задающего генератора на элементах DD1.1, DD1.2.

В зависимости от того, какая кнопка нажата, на выходе появится пачка из комбинации импульсов. Причем каждой нажатой кнопке будет соответство

Рис. 1.48. в) Дешифратор кодовой последовательности

вать определенное положение импульса относительно начального. Эпюры выходного напряжения, рис. 1.48в, поясняют работу схемы.

Вариант схемы дешифратора кодовой последовательности показан на рис. 1.48в. При обработке входных пачек импульсов на соответствующих выходах мультиплексора DD4 будут кратковременно появляться импульсы, а для
фиксации принятой команды можно воспользоваться любыми триггерами.

Источник