ГМИ методичка

диод VD3 остается закрытым и сигнал АРУ не формируется. В этом случае не меняется напряжение на электродах триода VL8а и триода VL8б (рис. 14.7). По кабелю в приемник поступает напряжение, снимаемое с резистора R4 (примерно минус 0,5 В). Это напряжение подаетсянапервыедваусилительныхкаскадачерезрезисторыR6,R7, RC-фильтрнаэлементахR75’ и С48.Коэффициентусиленияприемного тракта при таком напряжении в цепи регулировки усиления приемника максимален.

Еслиамплитудаотраженногосигналазначительна(рис.14.10-б), то напряжение U55 на резисторе R55 становится в момент прихода отраженного сигнала отрицательным. При этом открывается диод VD3

ичерез открытый диод до минимального значения отрицательного напряжениязаряжаетсяконденсаторС37.Послезавершениядействия импульса диод закрывается и конденсаторС37 медленно разряжается через резистор R56. Постоянная времени цепи разряда велика (измеряется миллисекундами), и длительность импульса напряжения UС37 существенно больше длительности отраженного сигнала. (Длительность отраженного сигнала измеряется микросекундами, а напряжение на конденсаторе С37 – единицами миллисекунд).

Напряжение на конденсаторе С37 определяет потенциал сетки триода VL8а. При появлении импульса напряжения на сетке триода в его анодной цепи возникает усиленный по величине и противоположный по фазе импульс (рис. 14.10-г). Этот импульс поступает на пиковый детектор, состоящий из конденсатора С38, резистора R6

итриода VL8. Триод включен в диодном режиме. При отсутствии импульса в анодной цепи VL8а токи через элементы пикового детектора не протекают, и на его выходе (на аноде VL8б) напряжение равно минус 0,5 В – напряжению, снимаемому с резистора R4

(рис. 14.10-д, кривая 1).

Припоявленииположительногоимпульсанапряжениянааноде VL8а, начинает протекать ток через диод VL8б, который заряжает­ конденсатор С38. На аноде VL8б напряжение во время действия переднего фронта входного импульса практически не превышает нулевой уровень (превышение может измеряться десятыми долями вольтаидоходить,вкрайнемслучае,домалогочислаединицвольт). Через открытый диод, имеющий малое сопротивление, происходит быстрый заряд конденсатора С38.

При формировании заднего фронта импульса напряжение

в анодной цепи VL8а снижается, и диод закрывается (т. к. напряжение на аноде диода становится отрицательным). Напряжение на

201

аноде повторяет по форме задний фронт импульса в анодной цепи триода VL8а. Напряжение UаVL8б, изменяющееся до нулевого уровня, становится отрицательным.

После завершения импульса на входе пикового детектора, сигнал на его выходе начинает медленно приближаться к своему установившемуся значению (минус 0,5 В). Однако, постоянная времени цепи разряда конденсатора С37 через резистор R6 превышает одну секунду и, поэтому к моменту появления очередного импульса (т. е. 1/20 с), напряжение на выходе пикового детектора практически не успевает измениться. Оно имеет форму, отображаемую пунктирной кривой (рис. 14.10-д, кривая 2).

Чем больше амплитуда отраженного сигнала, тем более отрицательным будет напряжение UаVL8б на выходе пикового детектора. Это напряжение, возрастающее до нулевого уровня в момент прихода отраженного сигнала и практически постоянное все остальное время, RC-фильтр, состоящий из резистора R75’ и конденсатора С48 поступает в цепи управляющих сеток пентодов VL25 и VL26. На выходе RC-фильтра (на конденсаторе С48) напряжение АРУ – постоянное отрицательное (в нем не наблюдается изменений сигнала до нулевого уровня).

14.4.Генератор импульса подсветки

иимпульса развертки

Генератор импульса подсветки предназначен для формирования импульсов напряжения положительного U+подсв. и отрицательно-

го U–подсв. (рис. 14.2). Импульсы существуют синхронно и начинают формироваться в момент прихода импульса запуска. Длительность

импульсов установлена равной 13,3 мкс, что соответствует времени прохождения световым импульсом расстояния 4 км (2 км до облака и обратно).

Генераторимпульсаподсветкирасположенвпультеуправления. Импульсы,формируемыегенераторомподсветки,обеспечивают:

–подсветку луча ЭЛТ на 13,3 мкс;

–запуск генератора развертки;

–запуск генератора меток дальности.

Для подсветки луча ЭЛТ на ее управляющий электрод поступает положительный импульс напряжения U+подсв., для запуска генераторов на их входы – отрицательный импульс напряжения U–подсв..

202

Генератор развертки обеспечивает формирование экспоненциально нарастающего напряжения, поступающего на пластину горизонтального отклонения луча ЭЛТ. Нарастание напряжения начинается в момент прихода импульса запуска и продолжается 13,3 мкс.

Принципиальная схема генератора импульса подсветки и генератора развертки представлена на рис. 14.11.

В качестве импульса подсветки использован ждущий мультивибратор с катодной связью, выполненный на двойном триоде VL1.

Положительный импульс запуска поступает из передатчика по коаксиальному кабелю на резистор R60. Потенциометр R41 позволяет регулировать амплитуду импульса. Далее импульс запуска через диод VD2 и конденсатор С3 поступает на управляющую сетку закрытой лампы VL1а и открывает ее. При этом напряжение на ее аноде падает. Уменьшение напряжения на анодеVL1а через конденсатор С4 передается на сетку триода VL1b, и триод закрывается.

Анодное напряжение триода VL1b возрастает. Триод VL1а будет открыт, а триод VL1b закрыт до тех пор, пока не произойдет перезарядкаконденсатораС4.Впроцессеперезарядкирастетсеточное напряжение триода VL1b, и через 13,3 мкс он откроется. Напряжение на его аноде снизится до исходного уровня (предшествовавшего приходу импульса запуска), одновременно закроется триод VL1а и напряжение на его аноде увеличится. Положительный импульс напряжения на аноде VL1b поступает через резистор R83 и конденсатор С7 на управляющий электрод ЭЛТ. Отрицательный импульс напряжения на аноде VL1а поступает к генератору калибровочных меток и через конденсатор С5 на генератор развертки.

Пентод VL2 генератора развертки в исходном состоянии открыт и напряжение на его аноде мало. При приходе отрицательного импульса напряжения на управляющую сетку пентод закрывается. ВрезультатеначинаетзаряжатьсяконденсаторС8 черезпеременный резистор R36 и резистор R25. Напряжение на конденсаторе С8 растет по экспоненциальному закону. Растущее напряжение поступает на одну из пластин горизонтального отклонения луча ЭЛТ. На вторую пластину ЭЛТ подается напряжение со средней точки потенциометра R13. При равенстве напряжения U7 на конденсаторе С8 напряжению U8 средней точки потенциометра R13 луч не отклоняется. Изменение напряжения U8 приводит к горизонтальному смещению луча ЭЛТ. Устанавливая с помощью потенциометра R13 изображение отраженного сигнала на середину экрана ЭЛТ, можно по шкале,

203

сопряженной с потенциометром R13, определить расстояние до отражающего объекта.

Дополнительные сведения для студентов группы «И» о генераторе импульсов подсветки и генераторе развертки

Временные диаграммы, поясняющие принцип действия генератора, представлены на рис. 14.12.

Висходном состоянии (до прихода импульса запуска) триод VL1b и пентод VL2 открыты, так как их управляющие сетки свя-

заны через резисторы R23 и R24 с источником напряжения анодного питания (Ua1 = + 300 В). Через триод VL1b протекает анодный ток по цепи от Ua2, через резистор R20, промежуток анод-катод VL1b, резистор R22 к общему выводу источников питания.

ВэтойжелампетечетсеточныйтокпоцепиотUa1,черезрезис­ ­ тор R23, промежуток сетка-катод VL1b и резистор R22 к общему выводу источников питания. Через пентодVL2 протекает анодный ток

по цепи от Ua3, через переменный резистор R36, резисторы R25 (это два параллельно соединенных резистора), анод-катод VL2, к общему выводу источников питания. Ток экранирующей сетки пентода

VL2 протекает от Ua1 через резистор R26 промежуток «вторая сет- ка–катод» к общему выводу источников питания. Ток управляющей сетки по цепи Ua1 через резистор R24 промежуток «сетка–катод» –

кобщему выводу источников питания.

Врезультате падает напряжение на резисторах, через которые протекают токи. Анодные напряжения перечисленных ламп низкие

(рис. 14.12, в и ж, до момента времени t0). На катодах VL1а и VL1b устанавливается напряжение U5.1 (рис. 14.12-д), определяемое произведением:

где IаVL1в и IcVL1в – анодный и сеточный токи триода VL1b. Напряжение U4 на сетке триода VL1b несколько превышает напряжение катода лампы.

Триод VL1а закрыт, так как на его управляющую сетку хотя и подается через резистор R82 положительное напряжение, снимаемое с нижней части переменного резистора R21, но это напряжение существенно меньше потенциала катода U5.1. Напряжение на аноде VL1а (напряжение U2, рис. 14.12-б) равно напряжению питания каскада Uа2.

205

Рис. 14.12. Временные диаграммы, поясняющие принцип действия генератора импульса подсветки и генератора развертки

Таким образом, в исходном состоянии на левой обкладке конденсатора С4 напряжение высокое, равное Uа2, а на правой – относительно низкое. Низким, равным UVL2а min. (рис. 14.12-ж) – анодному напряжению открытого пентода, будет напряжение на конденсато-

ре С8В. такомсостоянии схема пребываетдоприхода изпередатчика импульса запуска. Импульс запуска приходит в пульт управления по коаксиальному кабелю на резисторы R60 и R41, которые согласованысволновымсопротивлениемкабеля.Положительныйимпульс запуска (рис. 14.12-а) регулируется по амплитуде переменным

206

резисторомR41 ичерездиодVD2иконденсаторС3 поступаетнасетку триода VL1а. Суммарное напряжение импульса запуска и поступающего с нижней части резистора R21 достаточно для открывания триода. Триод VL1а открывается, и начинает протекать анодный ток по цепи Uа2 через резистор R18, промежуток «анод–катод VL1а», резистор R22 к общему выводу источников питания. В результате протекания тока по резистору R18 на нем падает напряжение и потенциал анода резко снижается (рис. 14.12-б, в момент времени t0). Уменьшение напряжения через конденсатор С4 передается на сетку триода и напряжение U4 в момент t0 снижается на такую же величину,какнапряжениенаанодетриодаVL1а.Приэтомсеточноенапряжение становится отрицательным (рис. 14.12-г в момент t0), и триод VL1b закрывается. При запирании триодаVL1b через резистор прекращает протекать анодный и сеточный ток этого триода. Анодный­ ток триода VL1а, текущий в это время через резистор, несколько меньше суммарного тока, протекавшего через резистор до прихода импульса запуска. Следовательно, уменьшается напряжение на катоде лампы VL1а. Оно становится равным U5.2 (рис. 14.12-д).

Напряжение U5.2 уже недостаточно для удержания триода VL1а в закрытом состоянии, и он остается открытым даже после окончания действия импульса запуска. В результате его анодное напряжение продолжает оставаться низким. Это состояние схемы получило название квазиустойчивого.

Возникшее в момент t0 значительное отрицательное напряжениенасеткетриодаVL1b,начинаясмоментаt0,нарастает.Потенциал правой обкладки конденсатора С4 стремится к установившемуся значению Uа1. Изменение напряжения на конденсаторе С4 происходит по экспоненциальному закону. Постоянная времени экспоненты определяется как:

где Rоткр.VL1a – сопротивление открытого диода VL1а.

Через некоторое время (рис. 14.12-г, в момент t0) потенциал правой обкладки С4 станет нулевым, а затем положительным. Однако до момента t1 он будет недостаточным для открывания триода, и всеэтовремятриодбудетзакрыт.Приэтомнапряжениенаегоаноде U3 будет высоким (рис. 14.12-в, до момента t2).

В момент t2 растущее напряжение на сетке триода VL1b становитсятаким,чтотриодоткрывается.Этоприводитклавинообразному

207

процессу, завершающемуся переходом системы из квазиустойчивого состояния в исходное, устойчивое.

Действительно, пусть триод VL1b приоткроется, и через него начнет протекать небольшой ток в анодной цепи. Этот ток, протекая через резистор R22, увеличивает падение напряжения на нем. В результате начнет уменьшаться анодный ток, протекающий через триод VL1а (его сеточное напряжение неизменно, а потенциал катода растет).УменьшениеанодноготокаприводиткроступотенциалаU2 анода VL1а. Увеличение напряжения U2 передается через конденсатор С4 на сетку триода VL1b. Растущее сеточное напряжение U4 (рис. 14.12-г, в момент t1) еще сильнее открывает триод VL1b.

В результате происходит лавинообразный процесс открывания триода VL1b, сопровождающийся резким уменьшением анодного напряжения (рис. 14.12-в, в момент времени t2) и некоторым повышением потенциала катода до величины U5.1 (рис. 14.12-д, в момент t2). Триод VL1а лавинообразно закрывается, и напряжение на его аноде резко увеличивается (рис. 14.12-б, в момент t2). Положительный скачок напряжения U2 через конденсатор С4 передается на сетку триода VL1b.

Таким образом, происходит лавинообразный процесс открывания триода VL1b, сопровождающийся резким уменьшением анод­ ногонапряженияU3 (рис.14.12-в,вмоментt2).ТриодVL1алавиноо- бразно закрывается, и напряжение на его аноде резко увеличивается (рис. 14.12-б, в момент t3). Положительный скачок напряжения через С4 передается на сетку триода VL1b (рис. 14.12-г, в момент t2). Однако, напряжение на сетке быстро возвращается к установившемуся значению, т. к. цепь, по которой протекает ток, меняющий напряжение конденсатора С4, имеет малое сопротивление участка «сетка–катод» триода VL1b из-за положительного напряжения на сетке. После завершения изменения напряжения на сетке триода VL1b (рис. 14.12-г, в момент t3) генератор импульса подсветки возвращается в исходное состояние.

В описании функциональной схемы (рис. 14.2) положительный импульс напряжения U3 и отрицательный импульс U2 обозначались

соответственно Uподсв.+ и Uподсв.–.

Импульс Uподсв.+ с анода VL1b через резистор R83 и конденсатор С7 подается на управляющий электрод ЭЛТ VL5. До момента tà

на нем имеется постоянное отрицательное напряжение, снимаемое со средней точки переменного резистора R15. Оно меньше или равно напряжению на катоде ЭЛТ. (Равенство наблюдается в крайнем

208

правом положении ползунка потенциометра). В исходном состоянии устанавливается такое напряжение на управляющем электроде ЭЛТ, что электронный поток, создаваемый управляющим катодом, не может преодолеть потенциальный барьер, создаваемый управляющим электродом. Свечение экрана не наблюдается. При переходе генератора импульса подсветки в квазиустойчивое состояние положительный импульс напряжения на анодеVL1b через R83 и С7 повышаетпотенциалуправляющегоэлектродаЭЛТиэлектронныйпоток начинаетпреодолеватьпотенциальныйбарьер.ЭкранЭЛТначинает светиться. Свечение продолжается до тех пор, пока генератор импульса подсветки пребывает в квазиустойчивом состоянии.

Для перемещения светящегося луча по горизонтали должно быть сформировано нарастающее напряжение, поступающее на пластиныгоризонтальногоотклонениялуча.Напряжениеразвертки начинает формироваться в момент t0.

При переходе генератора импульса подсветки в квазиустойчивое состояние отрицательный импульс напряжения из анодной цепи VL1b через конденсатор С5 поступает на управляющую сетку пентода VL2 и запирает его. Напряжение на правой обкладке конденсатора С5 (по аналогии с процессом на конденсаторе С4) также стремится повышаться (рис. 14.12-е). Оно по экспоненциальному закону стремится к величине Uа1. Но заряд емкости С5 происходит через резистор R24 и открытый триод VL1а. Постоянная времени цепи заряда выбрана значительной. За 13,3 мкс напряжение на правой обкладке конденсатора С5 (а, следовательно, и на первой сетке пентода VL2) не успевает превысить потенциал запирания лампы (на рис. 14.12-е потенциал запирания Uзап. обозначен пунктирной линией, а изменение напряжения на сетке U6 – сплошной).

Запирание пентода VL2 приводит к возрастанию напряжения на его аноде. Однако, наличие конденсатора С8 приводит к тому, что напряжениенаанодеменяетсянескачкообразно(какпризапирании триодов VL1а и VL1b), а плавно, по экспоненциальному закону.

Примечание. Напряжение на емкости не может изменяться скачком, так же как не может изменяться скачком ток, протекающий через индуктивность. Если емкость заряжена до напряжения U, то

она обладает запасом энергии C U 2

2

индуктивности, по которой протекает ток I, равен L∙I2/2. Изменить запас энергии можно лишь постепенно. (Мгновенно запас энергии может изменить лишь источник бесконечно большой мощности).

209

Поэтому напряжение на емкости (и ток, протекающий через индуктивность) изменяются только плавно, постепенно. Поэтому, если принудительно, скачком изменить напряжение на одной из обкладок конденсатора, то в первое мгновение заряд конденсатора и напряжение между его обкладками останутся прежними, и скачок напряжения будет обязательно наблюдаться на другой его обкладке (например, моменты t0 и t2 для напряжений U4 и U6 (рис. 14.12-г, е).

Рост напряжения на конденсаторе С8 происходит по экспоненциальному закону, и, если пренебречь малым начальным напряжением на нем UVL2a мин. и считать его равным нулю, то:

где R∑ = R36 + R25 – суммарное сопротивление в цепи заряда конденсатора.

R∑ = 220–267 кОм (в зависимости от положения ползунка потенциометра R36);

где С8 – емкость конденсатора, С8 = 15 пФ; Смонт – монтажные емкости, обусловленные емкостной связью между корпусом прибора и

проводниками,связывающимианоднуюцепьпентодаVL2спластинами горизонтального отклонения луча. Обычно Смонт = 16 – 20 пФ. Сэлтпл – емкость между корпусом прибора и пластиной горизонтального отклонения луча ЭЛТ. Обычно Сэлтпл = 6 – 7 пФ. Свых – выходная емкость усилительного каскада. В основном, это емкость между анодом лампы и корпусом прибора.

Следовательно, С8∑ ≈ 48 – 40 пФ.

Изменяющееся по экспоненциальному закону напряжение U7, поступающее на пластину горизонтального отклонения луча, приводит к неравномерному по скорости перемещению луча ЭЛТ по горизонтали.Вначалеразверткискоростьдвижениялучабольше,нежели в конце. Этим достигается, что ошибка измерений остается постоянной в начале развертки, когда расстояния до отражающего объекта невелики, скорость развертки выше и выше, точность измерения.

Рост напряжения на аноде VL2 продолжается до тех пор, пока пентод закрыт. При возврате генератора импульса подсветки в исходноесостояниевозникающийположительныйскачокнапряжения на аноде VL1а через конденсатор С5 передается на управляющую

210