循环计数器又称多稳态电路。以往报刊介绍的分立元件构成的循环计数器,其缺点是,稳态单元一多,结构和成本就增加很多,给安装调试带来很多困难,很难做到十个稳态单元以上。本电路就是针对上述电路缺点,利用双向可控硅能用负脉冲触发的特点而设计的。具有输出功率大,结构简单,积木程式,易于增加级数等优点。
工作原理
下面结合图2介绍图1电路工作原理。先设可控硅KS\(_{n}\)已经导通,电容C1-1经负载ZD\(_{1}\)、KSn充电,极性左负右正。C2-1经R\(_{3}\)、R1-1、KSn充电,极性下正上负。当正脉冲输入到BG的基极,BG饱和,C\(_{2}\)-1下端由+E降为零。由于电容两端电位差不能突变,其上端亦由零下降到-E,C2-l经BG、T\(_{1}\)极、G极和D1放电。KS\(_{1}\)被负脉冲触发导通。随之电容Cl-1经KS\(_{1}\)向KSn放电,KS\(_{n}\)加反压被关断。以后C1-1剩余电荷经KS\(_{1}\)、ZDn向电源E放掉。BG被触发前,因为除KSn外图l中其余可控硅均未导通,C\(_{2}\)-2至C2-n无充电回路无法充电。所以当BG导通时,除KS\(_{1}\)以外,其余可控硅都不能被触发导通。由此可见,一个稳态单元的KS导通后,它立即向下一单元KS的触发电容C2充电,并向该单元的关断电容C\(_{1}\)充电。待外来脉冲输入,BG饱和,C2就将下一单元的KS触发导通。一但下单元的KS导通后,靠C\(_{1}\)的放电反过来将本单元KS关断。所以一个单元的KS的导通,先决条件一是上一单元KS已经导通;二是有待外来脉冲输入。而关断则是靠下一单元KS的导通。从图1中可以看出每个稳态单元都是一个由相同的KS、D、R、C构成的触发器。若定R1的上端和KS的T\(_{2}\)极分别为一个触发器的首尾,根据需要将若干个触发器首尾相串连成循环回路,在正脉冲连续触发下,每个单元的KS就会按顺序轮流导通。从上述工作原理中得出一个单元KS导通的二个条件,然而在刚开机时,即使有正脉冲输入,各KS谁也无法率先导通,故必须设立启动电路,在开机时先将K接通电源,使某个KS触发导通,引导整个计数器进入工作状态。图l中采用简单的RC电路,利用开机瞬间C3的充电电流将KSn触发导通。R\(_{4}\)的作用有三:一是限制C3充电初期电流强度,保护KS;二是延长充电时间,展宽充电电流脉冲的宽度,提高启动可靠性;三是防止正常计数时,输入KSn的负脉冲被旁路掉。


元件选择
电源电压E的选择主要从输出功率考虑,在中小功率输出时可选6~9V,在大功率输出时可选用大于9V。但要相应地选用反向耐压高于E的D、BG、KS和C\(_{1}\),并且按图1图5虚线所示接上稳压管2CW15以保护BG和KS的G极。可控硅选用通态电流(有效值)IT(RMS)大于负载电流I\(_{fz}\)的双向可控硅,二极管选用2CP型,三极管选用3DG、3DX型,R2是KS、KS的G极保护及防误触发电阻,一般取1K。C\(_{1}\)C2C\(_{3}\)分别是KS的关断、触发、启动电容,容量选择范围都很宽。为提高计数速度,在能可靠地关断和触发KS的前提下,容量宜小不宜大。
图1计数器用正脉冲触发。要求脉幅U\(_{m}\)大于0.8V,脉宽tp大于BG的开启时间ton加tgt(KS的G极开通时间),延迟时间td大于等于R1C\(_{2}\)乘积的3~5倍。所有时间均以μs为单位。
tp与td之和为输入脉冲的重复周期T,其倒数为计数器的上限工作频率。(姚海)