Счетчик импульсов с переменным коэффициентом пересчета

%231 ОПИСАНИЕИЗОБВЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЯЩФф =", ф,Ф% Заявлено 06.Х 11.1965 ( 1041931/26-24) Кл, 421 п, 14 И,ЛЪ с присоединением заяв 1 риорите 1 П 1 Ковитет по делам обретений и аткрытиисания 15.111.1 ата опубликования ЕТЧИК ИМПУЛЬСО КОЭФФ И ЦИ ЕНТО ЕРЕМЕННЫМРЕСЧЕТА Известны счетчики импульсов с перемешымкоэффициентом пересчета, основанные на фазо-импульсных многоустойчивых элементах исхемах фазовой селекции,11 редлагаемый счетчик отличается тем, чтов нем выход генератора с перестраиваемой частотой подключен к электрическому входуэлектрооптического конъюнктора, ьыполненного на ячейках Поккельса и скрещенных поляризаторах и управляющего световыми импульсами, поступающими на фотосопротивление, вклОченное параллельно интегрирующейемкости,1 а фиг. 1 изображена принципит11 Иа 51 схема редложенного счетчика; на фиг. 2 редставлена графическая интерпретация многоустойчивого режюа работы устройства, данная немонотонной амплитудно-фазовой характеристикой эквивалентного четырехполюсника, пересеченной прямой обратной связи.Точками отмечены устойчивые состояния.Счетчик состоит из электроонтичсскогоконыонктора 1, фоточувствительного приемника (фотосопротивление) 2, интегрирующего звена 3, управителя частоты 4 и управляемого генератора 5.;."Лектрооптический коныонктор представляст собой схему совпадения. Он состоит изтрех взаимно-скрещенных поляризаторов 6, 7и о, между которыми установлены две иденгичпые элек-рооптические ячейки Поккельса 9 и 10. К проводящим полупрозрачным электродатм либо электродам, выполненным в виде колец или сеток) этих ячеек прикладыва.ют 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, про ходящего через них.Пусть на поляризатор 6 па,1 аст внешнийнепрерывный погок пемопохроматического света. Если глсВная плоскость ИОЛ 5 ризторт 6, например, вертикальна, то на выхо;1 С его 15 образуется всртикал.Ио-пол 5 рзова Иый световой поток. Если к ячейке 9 не И 1 элоскеО электрическое поле, то свет, воздействующй на поляризатор 7, являясь вертикально-поляризованным, пе пройдет через него, так как 20 поляризатор 7 является скрещенным по отношешпо к поляризатору 6, т. е. способен пропускать только горизонтально-поляризоьанный свет, Если к ячспке 9 приложить поле определенной величины за счет двойного луче 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, то свет, пройдя через изо 19123135 40 45 50 55 60 65 тронную ячейку 10, Воздействует па поляризатор 8, который является скрещенным по отношепи 1 о к поляризтору 7, То есть В отсутствие поля В ячейке 10, свет па выход коп - юнктора (то есть па выход поляризатора 8) проходить не будет. Если к ячейке 10 приложить поле определенной Величины, то В пей может также набгподаться поворот плоскости полярпздцпи па 90, т. с, свет снова превра ТИТСЯ ИЗ ГОРИЗОПТДЛЫО-ПОЛЯРПЗОВс 1 ППОГО В вертикально-поляризовнный. Таким образом в отсутствие поля либо в одной, либо в обеих ячейках свет пе проходит через когьюнктор.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 1 =5 т/К где й - электрооптическая постоянная в линейном эффекте Поккельса. В том случае, если амплитуда импульсов Ь будег меньше или больше указанной величины, прозрачность копъюпктора соответственно снизится по закону з 1 П-(лЮ ), однако, работоспособность конъюпктора полностью сохранится.Использование электрооптических схем 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, фотосопротивлепие, имеющее достаточно малую постоянную времени рслдксции (известны фото- сопротивления на основе мопокристаллов кремния, имеющие время релаксации порядка 2 10 52 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 и источнику постоянного тока. Действие интегрирующего звена состоит в стабпсИзацпн уровня управ,яОщего напряженп 51, Возникающего па обкладках конденсатора 11, В дынном стдц 51 О 11 рном режиме работы прибора (например, в его устой. чивом положении рш 1 овеспя). Если па фотосопротивлснпе 2 1 е ;11 йсВуст свет, то вслпЧПП 5 СГО К 1 К МЫ У 5 КЕ О 1 МСТПЛП 51 БЛ 51 ЕТСЯ 1 Ы сокой, и конденсатор 11 заряжен до максимально возможного напряжения сс.агсравного: где С 1 - напряжение источник постоянного тока, Я, - величина фотосопротивленияв.агспри полном отсутствии света, Я - величина сопротивления 12 (нагрузки),Например, длительпость генерируемых в генераторе импульсов и,ген равна длитель- ИОСТИ ИМП)ЛЬСОВ и.вВОЗДЕЙСТВУ 1 ОЦ 1 Х ПД ячейку 9 со стороны входа 13, 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 пределахО ( "1 и. ген : и.вл в зависимости от степени совпадения входных и генерируемых электрических импульсов. При этом среднее значение светового потока па выходе электрооптического когьюпктор бс равно ГДЕ Гввх - аМПЛИТУда ИПТЕНСИВПОСТИ СВЕТО вого потока па выходе конъюнктора, В интенсивность светового потока пд входе коныонктора, 5 - 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 Р прикладываемых со стороны входа 1 З к ячейке 9. Например, совпадения (пол- НЫЕ, ТК ЧТО т. - Си. ген ) УКЗППЫХ ИМПУЛЬСОВ наступают при следующих условиях;Р,- й = 1, 2, 3 ,где Р; - частоты генератора, соответствую. щие полным совпадениям импульсов в электрооптическом коныопкторе, Й - коэффициент деления устройства, целое число,Условие полного совпадения (4) является необходимым (с точки зрения получения наибольшего значения среднего светового потокд 55 ср На ВЫХОДЕ КОПЬЮПКтОРа), НО ПЕДОСтатОЧ- пым. Последнее означает, что при рдссмотрешш рсжимд совпадений электрических импульсов, приклддывдемых к ячейкам 9 и 10, следует учитывать разность фз следования ИЛПУЛЬСОВ В ДВУХ ПОСЛЕДОВс 1 ТЕЛЫ 10 СТ 51 Х Входной и ВьрбатьВем гс 1 с 1 торо. ДейСТВ 1 тСЛЬПО, ЕСЛИ рс 1 ЗОрвЬ ЦЕПЬ ОбратНОй св 5 Вп в сс 1 еме и настроить генератор по чд50 55 60 стоте так, что последняя будет удовлетгорять условию (4), т, е. будет кратна частоте вход. ной последовательности импульсов Рвв, то это еще совершенно не означает, что в коньюнкторе будут наблюдаться совпадения импульсов (полные или частичные). Совпадения бу;вт иметь место только при определенных вречепньх соотношениях возникновения импульсов в двух рассматриваемых последовя. тельностях или, как принято говорить, при определенных фазовых соотношениях импульсных последовательностей. Так прп разности фаз Лр, равной нулю, наблюдается полное совпадение импульсов генератора с соответ. ствующими Й-ми импульсами входной последозательности. При увеличении по абсолютной величине разности фаз Лр наблюдается уменьшение времени совпадения т, причем2- -.при разности фаз Лр, ) время совпадеГния становится нулевым. Так как длительнось импульсов т много меньше их периода следования Т, то это означает, что разность фаз Лр, начиная с которой уже пе наблюдается совпадения импульсов, составляет Весьма малую долю от величины 2 л,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 О и кратных по ча. стоте относительно частоты входной последовательности.Проследим эту замкнутую цепь стабилизации фазь. При увеличении разности фаз Лср уменьшается время совпадения т, что также умецьшает среднюю величину светового потока, воздействующего па фотосопротивление 2 со стороны конъюнктора. Это приводит к увеличению папря)кения па конденсаторе 11 (так как средняя величина фотосопротивления увеличивается), а следовательно, к уменьшению частоты следования импульсов Р, 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 часто. ты Рв эквивалентно уменьшению разности фаз сравниваемых последовательностей импульсов, т. е. увеличение разности фаз Лгр, 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 самобалансирующейся, т. е. устойчивой. Устойчи 5 10 15 20 25 30 35 40 45 вость системы будет при различных частотах Г гссрятор)1, 51 Вляющихся кратными частоте входной последовательности импульсов, согласно (4),Графическое представление об устойчивости системы в различпых режимах (при различных кратностях Й) показано графиками ца фиг. 2. На оси абсцисс отло)кены зцачс. ния разности фаз Лср для сравниваемых последовательностей импульсов, а на оси ординат - величина среднего светового потока ца выходе конъонктора. Немонотопная характеристика экиьвялептного четырехполюсцика представлена треугольнымп пиками. Максимумы этих пиков прнхо;ятся на значения разностей фаз Лр, кратных 2:т. Еаждый из представленных пиков отвечает одной из частот Р, нз набора кратных частот частоте Рвходной импульсной последовательности, Наклонная пряъая выражает характеристику обратной связи.В указанных точках пересечения графиков реализуются устоичпвые 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 соотношениями входной и выход. ной последовательностей импульсов в ряде случаев пе интересуются. Тем не менее разность фаз Лр является незначительной, и тем меньшей, чем выше величина скважности следования импульсов входной последовательности. Наибольший фазовый сдвиг выходюй последовательности импульсов относительно ВХОДНОЙ СОСТаВЛЯЕТ ЛРиаава ввл мо)кет быть уменьшен прн увеличении скважности входной последовательности импульсов. Предмет изобретения Счетчик импульсов с переменным коэффициентом пересчета, содержащий четырехполюсник с немопотоцной амплитудно-фазовой характеристикой, включенный в петлю обратной связи, отличающийся тем, что,с целью упрощения конструкции, повышения надежности и возможности использования источника немонохроматического света, в цем выход генератора с перестряиваемой частотой подключе к электрическому входу электрооптц. ческого коныопктора, управляющего световы ми импульсами, поступающихи па фотосопротивлепие, включенное параллельно интегрирующей емкости.фи 2 7 ти; 2 аказ 260/19 Тирак 535 ПодписноеН 11 ИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Центр, пр. Серова, д. 4 Типография, пр. Сапунова Составсея, А, А, ПлащинГедактор Л, Герасимова Техред Л. Л. Камышникова Корректоры Н. Костикова и Л. М. Смак