Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
110
Добавлен:
10.02.2015
Размер:
204.29 Кб
Скачать

Лекция № 16

Тема: Фантастроны.

  1. Общие сведения о фантастронах.

  2. Работа фантастрона.

Литература:

  1. Брамер Ю.А., Пащук И.Н. Импульсная техника. - М.: Высшая школа,1985. (228 -231).

  2. Быстров Ю.А., Мироненко И.Г. Электронные цепи и устройства. - М.: Высшая школа, 1989. - С. 265-267.

  1. Общие сведения о фантастронах.

Фантастрон - импульсное устройство, которое одновременно формирует прямоугольный импульс и высоколинейный пилообразный импульс.

  1. Назначение фантстрона.

Предназначен для выработки линейного импульса тока или напряжения с высокой линейностно переднего фронта.

  1. Классификация фантастронов:

  1. По конструкции:

  1. ламповые

  2. на биполярных транзисторах (полевых транзисторах)

  3. на интегральных микросхемах.

  1. По режиму работы:

  1. ждущий

  2. автоколебательный

  1. Устройство фантастрона.

В основе фантастрона лежит транзисторный ключ и генератор пилообразного напряжения с токостабилизирующим элементом (стабилизатор тока с ООС).

Транзисторный ключ входит т.к. фантастрон формирует прямоугольный импульс.

Так как фантастрон должен формировать пилообразный импульс, в его состав входит ГПН.

Стабилизирующее устройство входит для управления транзисторным ключом и стабилизатором тока разряда накопительного конденсатора ГПН.

  1. Принцип действия фантастрона.

Когда транзисторы VT2 и VT3 открыты, через конденсатор замыкается цепь ООС и он разряжается, определяя длительность пилообразного импульса.

Если транзистор VT2 закрыт, то цепь разряда конденсатора разомкнута и он подзаря­жается. Т.е. переключение конденсатора с заряда на разряд происходит при изменении режима работы транзистора VT2.

Эти изменения в схеме протекают лавинообразно при трёх открытых (от­пёртых) транзисторах. При этом транзисторы VT1 и VT2 отпёрты поочерёдно.

Т.к. первый транзистор работает в ключевом режиме, то с его выхода можно снимать прямоугольный импульс.

Фантастрон может работать как в ждущем, так и в автоколебательном режимах.

Рассмотрим данные режимы.

2.Работа фантастрона.

1.Ждущий режим работы фантастрона.

В состав схемы фантастрона, работающего в ждущем режиме, входят следующие элементы схемы:

  1. Транзисторный ключ - собран на транзисторе VT1 (с резисторами R3, R4 и Rк1).Выход с транзисторного ключа -Uвых1.

  2. ГПН - собран на транзисторе VT2 и накопительном конденсаторе ( с резисторами R1, R2, Rк2, R, диодом VD и сопротивлением R5, где R5 - регулятор длительности пилы).

  3. Схема управления режимом ключа - собрана на транзисторе VT3. Она же является схемой стабилизации тока разряда конденсатора.

  4. Схема запуска (т.к. фантастрон работает в ждущем режиме). В схему входит источник запускающих импульсов Uвх, разделительный конденсатор Ср.

  1. Схема фантастрона в ждущем режиме.

  1. Работа схемы фантастрона.

Рассмотрим работу схемы более подробно.

А. Исходное состояние схемы.

1)При включении питания Ек протекает базовый ток транзистора VT3. Величина тока базы третьего транзистора iб3 определяется резистором R. Следовательно, подбором номинала R устанавливается рабочая точка транзистора VT3. Он будет находиться в активном режиме. Одновременно, после включения питания заряжается конденсатор С по цепи:

Источник питания +Ек  ЭБ транзистора VT3  конденсатор С  резистор Rк2  источник питания -Ек.

2)Т.к. транзистор VT3 находится в активном режиме, следовательно, его участок КЭ практически не представляет сопротивления в эмиттерной цепи транзистора VT1.

К базе транзистора VT1 подключен делитель R3, R4. В результате транзистор VT1 открыт. Сле­довательно, напряжение на коллекторе первого транзистора, равное напряжению выхода равны Uкэнас, т.е. Uк1=Uвых1=Uкэнас.

3)Т.к. Uк1= Uкэнас, следовательно. Uб2 транзистора VT2 мало и транзистор VT2 заперт. Значит Uк2=Uвых2=Uс. (В нашем случае Uс).

Т.о., транзистор VT3 находится в активном, транзистор VT1 открыт, транзистор VT2 закрыт. Следовательно, Uвых1= Uкэнас; Uвых2=Uc.

Б. Запуск и рабочий ход.

На вход подаётся короткий положительный импульс. Этот импульс че­рез конденсатор Ср, диод VD, конденсатор C подаётся на базу транзистора VT3. Транзистор VT3 закрывается. В результате, сопро­тивление между эмиттером транзистора VT1 и корпусом (+Ек) становится очень большим. Транзистор VT1 закрывается. Uк1=Uвых1=-Ек. (Т.к. эмиттерный переход смещается в обратном направлении).

Т.к. напряжение Uк1 отрицательной полярности увеличивается (по модулю), следовательно, возрастает и отрицательное напряжение Uб2 транзистора VT2. При этом транзистор VT2 откры­вается. Замыкается цепь разряда конденсатора С. В первое мгновение на С большое напряжение (соответственно ток разряда конденсатора максимален), и оно всё приложено к сопротивлению R и базе транзистора VT3 (за счёт положительного потенциала + UR). Значит, в это мгновение происходит скачок напряжения на Uк2 (и, соответственно напряжения Uвых2). На временной диаграмме данный скачок называется пь­едестал. Затем напряжение Uвых2 плавно убывает по мере разряда конденсатора С.

После окончания запускающего импульса транзистор VT3 продолжает оставаться закрытым от положительного напряжения конденсатора C. Потом, по мере разряда конденсатора С +Uс убывает, приот­крывая транзистор VT3.

Стабилизация (линеаризация) пилообразного напряжения Uвых2 осуществляется следу­ющим образом.

Известно, что в начале разряда конденсатора С ток разряда iразр велик. Но вели­ко и напряжение, прикладываемое к базе транзистора VT3 (Uб3) (за счёт большого па­дения напряжения на сопротивлении R). Следовательно, транзистор VT3 подзакрывается положительным напряжением, уменьшая тем самым ток разряда iразр. В конце разряда кон­денсатора ток разряда iразр мал. Но при этом мало положительное напряжение, прикла­дываемое к базе транзистора VT3 (Uб3). Транзистор VT3 приоткрывается и ток разряда iразр воз­растает.

Т.о. транзистор VT3 позволяет получить постоянный ток разряда конденсатора С, а следовательно, и линейно убывающее напряжение на выходе 2 (Uвых2).

В какой-то момент времени при убывании напряжения на конденсаторе, транзистор VT3 откроется до такой степени, что вызовет отпирание транзистора VT1. Схема начнёт возвращаться в исходное состояние.

В. Восстановление исходного состояния.

Транзистор VT1 открывается. Следовательно, Uк1=Uвых1 стремится к 0, что вызывает запирание транзистора VT2.

Цепь разряда конденсатор С разрывается и он быстро заряжается до ис­ходного уровня. Схема ждёт следующего запускающего импульса.

Т.о. схема фантастрона формирует одновременно прямоугольный отрицательный импульс и пилообразный отрицательный импульс. Причём, линейность обеспе­чивает транзистор VT3 в активном режиме.

Регулировку длительности импульса можно осуществить с помощью сопротивления R5. Это осуществляется следующим образом.

С помощью резистора R5 регулируется максимальное отрицательное напряжение на коллекторе транзистора VT2. Следовательно, регулируется максимальная амплитуда напряжения, до ко­торой может зарядиться конденсатор С (на эпюрах напряжение Uc1 или Uc2). Чем мень­ше амплитуда заряда конденсатора С, тем быстрее он разрядится, тем быстрее откроется транзистор VT3, вызывая отпирание транзистора VT1. Значит длительность прямоугольного и пилооб­разного импульса будет меньше.

Соседние файлы в папке Импульсные