Резервирование опорного генератора

Опорный генератор является одним из самых слабых звеньев в многоканальных системах радиосвязи, измерительных приборах и особенно в групповых генераторах, которые обслуживают одновременно несколько рабочих мест.
Нарушение работы такого генератора приводит к отказу системы в целом, а его ремонт может занять недопустимо длительное время. Таким образом, при проектировании опорного генератора ставится несколько задач.
Во-первых, должны быть обеспечены заданные спецификацией (техническими условиями) характеристики.
Во-вторых, должна быть четкая однозначная сигнализация о неисправности, как самого опорного генератора, так и цепей его питания.
В-третьих, необходимо обеспечить резервирование, как по питанию, так и схемы генерирования опорной частоты. К тому же необходимо обеспечить, так называемую, горячую замену отказавшего генератора без отключения всей системы в целом. Именно такая задача и была поставлена автору статьи при проектировании общего задающего генератора системы многоканальной радиотелефонной связи специального назначения.
Генерирующий узел
В общей схеме используется два генерирующих узла — основной и вспомогательный (резервный). В качестве основного генератора опорной частоты использовался прецизионный кварцевый термостатированный генератор ОСХО 131-1004 частотой 10 МГц. Форма выходного напряжения генератора прямоугольная (меандр), соответствующая по уровням требованиям к HCMOS-логике. Подстройка частоты генератора осуществляется подстроечным резистором R16. В схеме для точной настройки используется многооборотный резистор типа PV23P.
Контроль напряжения питания осуществляется с помощью двухцветного индикатора HL1. Зеленое свечение индикатора указывает на то, что питающее напряжение схемы +5 В подано, красное свечение индикатора указывает на то, что на генераторный модуль подано питающее напряжение, однако сама схема генератора обесточена (неисправна ИМС DA1). Отсутствие свечения индикатора указывает на то, что на модуль не подается напряжение от источника питания. На исправность генератора указывает двухцветный индикатор HL2. Зеленое свечение индикатора свидетельствует о том, что генератор исправен, а красное — на то, что генератор не выдает на выход напряжение опорной частоты.
Анализатор работы генератора построен на транзисторе VT1. Импульсы выходного напряжения генератора управляют ключом VT1, который периодически разряжает накопительный конденсатор С8. Как только импульсы по какой-либо причине перестанут поступать на ключ VT1, конденсатор зарядится до порога срабатывания ИМС D1-3, и на ее выходе установится уровень лог. «0». Таким образом, индикатор HL2 поменяет цвет свечения с зеленого на красный, а на выходе 2 разъема Х1 появится сигнал о том, что генератор по какой-то причине заблокирован. На транзисторах VT2, VT3 выполнены каскады сопряжения для команд телеметрии. Резисторы R5, R10 и диоды VD2, VD3 защитные, конденсаторы С6, С9 препятствуют попаданию в цепи телеметрии ВЧ-сигнала. Такое построение интерфейса телеметрии необходимо использовать при длинных линиях связи. Если линии связи короткие, например, команды подаются на процессор, то использование этих элементов излишне.
Выходной сигнал формирует ИМС D1-2. Во-первых, это необходимо для исключения влияния цепей нагрузки на опорный генератор G, во-вторых, этот логический элемент позволяет реализовать функцию управления выбором генератора и тестировать схему анализа и телеметрии. Тестирование и принудительный выбор в качестве ведущего генерирующего узла генератора осуществляется выключателем S1. При включенном выключателе S1 сигнал от соответствующего узла прерывается, таким образом можно имитировать неисправность и проверить цепи управления и индикации.
Обращаю внимание, что в качестве логических элементов в схеме применены ИМС 74НС132, имеющие входы с триггером Шмитта. Это важный момент, так как такие ИМС позволяют не только повысить помехоустойчивость схемы, сделать ее проще, но и минимизируют фазовые шумы выходного ВЧ-сигнала. Конструктивных особенностей модуль опорного генератора не имеет. Однако ИМС стабилизатора напряжения DA1 должна обязательно иметь теплоотвод, так как ток потребления термостатом генератора ОСХО 131-1004 может в начальный момент набора температуры достигать 0,7 А. Для вспомогательного (резервного) опорного генератора может использоваться менее дорогой задающий генератор, например, подходящий по параметрам не термостатированный задающий генератор производства компании Golledge. В оригинальной схеме в качестве резервного использовался генератор GTXO-536T/HN.