Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Багинский, Б. А. Импульсная техника на четырехслойных приборах учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
21
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
5.45 Mб
Скачать

ла отпирания диода Л і

- 59

-

 

 

 

w

и Q .заряжаются

сов­

и далее обе емкости-

 

местно до напряжения

И пуск

 

 

 

 

 

Временная диаграмма работа схемы и форма, выходных импульсов изоб­

ражены на рис.

Длительность й t

составляет

время,

в течение

 

 

которого коллекторный ток'возрастает на ве­

 

личину

■§-

в процессе

выключения

динисто-

 

ра»

 

w .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отметим,

что увеличение

емкости

 

кро­

 

не повышения сквзкноотв улучшает форму им­

 

пульса, поскольку вследствие уменьшения It*

 

участок

 

й і

располагается ближе к. нулево­

 

му уровню, т .ѳ ,

к зершіше импульса.

Для по­

 

лучения максимальной скважности в уменьшения

 

времени

Л *

.

необходимо

 

увеличивать сопро­

 

тивление

R i

, Это увеличение ограничивает­

 

ся влиянием

7 і

 

на время

І п .

При

исполь­

 

зовании двнисторов Д228А

скважность может

 

►составлять около 80-« Для увеличения скважнос­

 

ти можно подключать цепь

C%-Z

(показана

 

£пунктиром}» При этом, скважность достигает

 

«■’нескольких сотен. Длительность импульса опре­

 

деляется формулой (2-75), а длительность

 

пауаы - формулой (2-76) при

t n

=

(С, +

 

+ Сг + Сз)&і

Стабилизация

t u

 

может

_

осуществляться применением ТТ со

схабилитро-

Рис №.

ном» Лй0° по методу, рассмотренному на

рис.

45. Во всех рассмотренных схемах ТШ процѳоо формирования импульса про­ текает аналогично и не отличается от соответствующего процесса в тран­ зисторном мультивибраторе с коллекторно-базовыми связями. При этом

основным фактором температурных изменений времени t u

является пада­

ние напряжения на сопротивлении P ß

от неуправляемого

базового тока

Іч о .о

Использование в ТТМ глубокого

насыщения триода

( т .е . уменьшение

R s )

в сочетании о фиксацией напряжения заряда конденсатора Сг »

участвующего в формировании импульса, повышает температурную стабиль­ ность.времени t u по сравнению со схемами транзисторных мультивибра­ торов, в которых время^-задающий. конденсатор подключается к базе трио­ да, а степень насыщения триода ограничена. При использовании в ТТМ германиевых триодов и применение рассмотренных методов фиксации напря­ жения заряда конденсатора Сг нестабильность t u в диапазоне положи­ тельных рабочих температур составляет около 2$.

- 60 -

Зависимость длительности паузы" от температуры согласно формуле

(2-76) определяется

изменением напряжения

ІТпусх

и

сопротивления

Z*.

Уменьшение температурной нестабильности получается при применении

ти­

ристоров со стабилитрона«, когда

Ѵп^сх ъ U a ,

а

значение

R i монет

быть выбрано значительно меньше

7j

[ч]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§

7.

Автогенераторы

на запираемых тиристорах

 

 

 

Использование ЗТ в сочетании с дидистораии дает возыокность пост­

роить простые и надокине схемы автогенераторов с

выходной .мощностью,

намного превышающей

 

Р-8ых

транзисторных устройств.

Одна из таких

схем представлено

на рис. 48

[в] .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<-*2

После подачи напряжения питания начинается

 

 

 

 

 

 

 

заряд конденсаторов

С/

и Сг

от источника

 

 

 

 

 

 

 

£ о полярностью, указанной на рисунке.

 

 

 

 

 

 

 

Элементы схемы выбраны таким образом,.что

 

 

 

 

 

 

 

конденсатор

Сі

 

быстрее

зарянаетоя до

 

 

 

 

 

 

 

 

Ifcj *

ÜSrnt&i

,

чем

Сг до ТАбмщ (Ѳ л ^Р н ).

 

 

 

 

 

 

 

Ирй '

V t j

■=

ИінпРі B i включается,

и конден­

 

 

 

 

 

 

 

сатор

Сі -разряааяоь но цепи управляющего

 

 

 

 

 

 

 

электрода,

включает.

Т і

■„ При этом, практи­

 

 

 

 

 

 

 

чески все

напряжение

 

питания прикладывается

 

Рие $8.

 

 

 

 

к

нагрузке

Rn

» Конденсатор

Сг заряжает­

ся через

резистор

/Ра

до. напряжения включения данистора £>г

, послед- .

ний включается и

 

Ті

рио„. 48 получает

отрицательный шгаульо управления,

возникающий вследствие разряда конденсатора

Сг

через токоограничивающий

резистор

Rt,

а

Ті

 

эакрываегся,в процессы повторяются» На .сопротивле­

нии нагрузки выделяется прямоугольный импульс\ с амплитудой, равной

напряжению питания

 

£

 

и длительностью,

определяемой временем включен­

ного состояния

Ti.

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Данная схема может быть значительно,

упрощена при применении сиы- ..

матричного данистора, совмещающего функций приборов З і

в В г

(рис.49).

При подаче напряжения питания конденсатор

С

 

заряжается, до напря­

жения включения симметричного.данистора з

Примой направлении.

Послед­

ний включается,

включая

Ті

К сопротивлению нагрузки прикладывается

напряжение источника питания, и емкость

С

заряжается

через резистор

/?г.в направлении противоположном прежнему (полярность указана в скобках)л . ;

Hg рноо 50 мзобрахзня схема автогенератора на 8Т. Рении данной

схемы определяется автоколобатѳльнш нроцѳссои в цепа Ri> Rs,C%

и

Da ъ

обеспечивается выполненном определенных условий. В цепь

управляющих электродов 7j и Ъ поступает последовательность полопатагмых кмпульоов гона, вызывающих поочередное открывание п закры­

вание

Т&.

и

Тг

’і Если

закрыт, а

7*

открыт, полярность

заряженного

конденсатора

С<

соответствует указанной на риоунке. Ког­

да зри

очередном

разряде

конденсатора Сз поло>зительпый импульс от­

крывает

Ті

,

конденсатор

Су

оказывается подключенным к электро«

ду управления в

катоду

Tg

а отрицательным током разряда произво­

дит его

выключение*;

Теперь С& аарядаѳзся

о указа зной па рисунке

полярностью,

а с

приходом следующего управляющего импульса начинает

разряжаться

и выключает

71

«

Таким образом,

привѳдопная схема

работает в автоколебательном режиме, и частота колебаний определяет­

ся

параметрами

элементов задающего

генератора па динисторѳ D 3

(

U txn,

R th С* )■

 

 

Во всех схемах автогенераторов

па ST в качестве сопротивлений

нагрузки ыогут быть.использованы первичные обмотки выходных импульс­ ных ------- *--------------

Р и < М

Рис. 50-

-62 -

§* Олиовибраторы /ждущие мультивибраторы/

Здущио мультивибраторы или спусковые устройства о одним устойчи­ вым состоянием рашювооин примоніштся для получения импульсов опре­ деленной формы и длительности, следующих синхронно с входными запус­ кающими импульсами. В некотором смысле их можно рассматривать как схемы формирования иинульсов.

Положение 2

практически осуществимо только для динисторов, пооколь

ку в справочных

данных на ТТ точка Ѵ ъ т не указана. Вместо неё даат-

оя предельно допустимые значения одсЗязпнапряжения, при которых гаран­ тируется состояние "выключено1’.

Простейшая схема дшшоторного одлоиибратора показала на рис.52,а, временные диаграммы её работы - на рис.52,б .

В исходном состоянии динистор выключен /точка I на р и с .5 І/. После включения Прибора входным отрицательным Сигналом конденсатор 0 начина­ ет зарязатьоя, и анодный ток постепенно спадает. Прибор выключается, когда ток достигает величины I зыкл. Далее конденсатор разряжается. Если длительность входного сигнала^#* превышает постоянную времени RrC то разряд С начинается пооле окончания t e * .

Уоловиями работоспособности данной ахоиыодновибратора о уотой-

■чавым состояииоы "заклячено" являются:

 

1.

Wo А

 

fâ ’ë&J

2.

jj^

lite m

fS -S t/

3. Обычно выполняются неравенства:

Ri ! Ißiiun (2‘&2)

- 63 -

Эквивалентная схема устройства гтвпптавлона на i h j .53.

и , ф

Рис. S3

Здесь 2Ѵ 7"сосіветственно сопротивления дішистора в выключен­ ном и включенном состоянии. В исходном состоянии замкнута клеына I. После замыкания клеммы 2» что соответствует включению диниотора, начинается переходный процесс8 описываемый уравнением

Так как напряжение на конденсаторе до и нооле коммутации неизменно tfc(0 + )= UdO-) , то

J / л , Р„ -Uc(o-) _ и о О ? в +'1')

' / =

(?* + %"

* ~(/г+

-гу

Длительность

выходного импульса tu

определится из/МЗ/при <=/*««

/величиной 1 "пренебрегаем/

 

 

 

 

 

( г - а , )

где Рі ~

**/>-*'

т' г,

&, £ Pi t nooyvae/i

Напряжение на конденсаторе изменяется но закону:

и.,

 

- е * ‘)«■*>*

 

В момент 'ЬцК.тч К замыкает клемму

I, что соответствует

выклю­

чению диниотора!

и схема возвращается в

исходное состояние

устой­

чивого равновесия.

 

 

Во время восстановления уравнение переходного процооса имеет

вид;

 

 

 

еде рг = -

ß + z '

 

 

Я, (*г + 1 ')С

■* м ~

Процесс: восстановлении считаем условно закончившимся, когда напряжение на конденсаторе возрастает до уровня 0,9 исходной вели­ чины. Время восстановления tg находим, подставляя соответствующее

значонивііс в (8-88)

Оі£'8і

 

 

«,

ч л

Ri

 

Ъ8 ~ рг

сп (Q+ 2 'Ш ~ expp, -tu) -

 

Максимальная частота следования входных импульсов равна

 

Jn

£« + U

 

(г-89)

измене­

Амплитуда выходных импульсов Um определяется пределами

ния напряжения па дшшоторе U »

 

 

~В Г І ~ — Мз

Ѵ$нк,і, отс/ода

 

 

U m

Uguga іа I f о (8-90)

 

Для оіш.лония времени восстановления

используется схема,

изибра-

зепная на рис. 54 /эквивалонтнанчіхеие, т .к . трансформатор Тр но

явянетоя принципиально необходимым элементом схемы/ [ß]

 

■У—-1- . I |-~р-СГЛ~|.~р

 

Воличина смещения дішистораДопределяется

*Uo Л^-ГЛ

~~ c^g

Ь & п ап ряои н еи стабилизации стабилитрона Ст ,

1

ССп/7

Т«V_

'

п^ичзы Her л: У*-« Длительность восстанови-

 

о—(1—^

яольиого процесса ыонно определить по фор«

 

из*.

W Ä ;

аула

-lg - ,о/< & І к ѵ .И ѵ ... .

 

Rue. 5е/.

” *

 

tSß

р, я - “ 5 ■

^

 

Из формѵм/видно, что время вооотановлбния снижается с увеличе­

нием напряжения Wo.

 

 

 

 

 

 

 

Пуедставляот иптерос схема одяоэибратора, срабатывающая от

импульсов

люо'оіі полярности /рис.55/

 

 

 

 

 

_0Условия работы данной схемы следующие:

 

 

 

 

і.

 

-(Smfcij * На X bjsita^ '>

 

 

 

 

или для одучая, когда

 

 

 

fit I \fi

Щ

 

и Спя, « Ihr.*» «

Ы іы ;

 

 

Рис.55.

 

&

 

HAoett UcXps а

VIосг р

это уело»

вив примет вид:

ЪЦ*л

Ш х

Z Ыіхя ,

 

 

Й-

 

 

 

і

( IgiM»,

Я І&ОД «

/ .

 

До прихода запускающего импульса ляписторы Д^'и

находятся

в выключенных соятоялинх, а конденсатор С яаряяен?го надрянелия

Vc-Uö. доданный на вход шаузвоЫях пояснительной полярности с амплитудой Ugt > llé** - Щ- включит дішаежор и .обеспечит

включение д аи асто р а

при п е зш зн и а напряжения н а нем .

— 65 —,

Таким ко образом отрицательный .ішпулъо включить о.\а--ала дшшотор Д., и обеспечит включение первого дилисТора. Цс\ .іѳ, разряда конден­ сатора диниоторы выключатся. Затеи коядонратор заряжается через резистор /?! до напряженияі]саУм схема возвращается в исходное по­ ложение. Резисторы /?su ^ олуодт для выравнивания или подбора напря­ жения на дшіисторнх. Расчет данной схемы аналогичен расчету преды­ дущей и особого труда не представляет.

К этому не классу одновибраторов с устойчивым состоянием "вклю­ чено" относится и простейшая схема н а ТТ/рио.56/.

 

gіП

г

Условия раоотоопоообности

данного устройства

■fiUst

«И

с

.т а

ка,

что и для остальных

одновибраторов

V

и

tm w !

У II

г 10

к а »

Ч!

 

 

 

‘ Л

W-1:Л ь І этого кякласса<

, т.о .

ш

 

 

 

 

 

:

Hnfl.waict і

U ыкд /

 

p J ts tfL

 

 

k i

R,

 

 

3~ * 5. Rs

 

 

 

 

Вкяачѳнкѳ?7Ьоуцсствляетоя подачей положительного импульса в

цепь управляющего электрода. При разряде конденсатора на резисторе

кзвыдѳляатоя мовучѳ импульсы отрицательной полярности о амплитудой

 

длительностью,

определяемой постоянной

времени разряда?/^

ТТвкітчазтоя при

t T téI?Ma, йондоисатор заряжается до иапрякзник

и процессы повторяются.

Бое этапы работы данной схемы описываются дифференциальными уравнениями первого порядка, позволяющими весьма просто рассчитать элементы н параметра устройотьа.

Наибольшее практическое распространение в качестве формирова­ теля импульсов получила схема с колебательным зарядом накопитель­ ного конденсатора. /Рис.57}(4] Эта охема по сравнению о одновибраг торами, в которых конденсатор зарякаетоя по анер.ид.і чаокому закону, надежнее в работе и обеспечивает большее быстродействие. Кроме того, колебательный заряд конденсатора часто предопределен индуктивным характером нагрузки. . .

Работа данной схемы заключается в следующем:

При подаче запускающего ш.іпульса’£7вхі отпирается 1’уі происхо­ дят колебательный заряд накопительного конденсатора С. Золи выпол­

няются уолоэия

с/ Ыар . / с/ tfni

 

tfom tgfcfr t>$f*

R,+R

 

' dt

e f t 1 ,mot

RC>

Ucftt)

 

 

 

 

где Xj - значение первою отрицательного экстремума пзреиѳнной сйгтавляющаа тока, протекающаго через индуктивность контура;.

 

 

~ 6Й -

Я/ - сопротивленіе,

учитывающее одические сопротивления катушки

и нагрузки;

 

. . . . . . .

ist-,™ ; tsozc-eSp;

параметры тиристора;

'bz

^ i-SecfT QÖy,

bi - момент времени, когда ток, протекающий через тиристор, стано­

вится

равный нулю;

.. .

 

 

то пооле изменения направления, протетсаішн тока в контуре L 0 - Нн

Sj выключаете^ а

конденсатор С разряжается чорѳд резистор^ /?

 

 

 

 

 

--- Ку;

Щ еЧи..і)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U 7

■I

т-

 

 

Puc-ä3

 

 

 

Для уменьшения времени разряда конденсатороС к нему иоано под­

ключить

/пунктир на рис.57,а /, на вход которого подается от­

пирающий импульс

V'iXf задѳрзанний

относительно йипульоа

Z/ д , на

время

 

t *

g r *

}

 

 

 

 

-h І$ыкяп

 

 

где Тк - период собственных колебаний аарядиого

контура UC ,

В схеме с

разрядный ГГ Т, нагрузка ян аогет

быть включена в

цепь разряда

конденсатора С вместо ограничительного резистора Ъ .

Выходные импульсы.данной схемы могут испольвваться для запуска мод^татотэв^радкалоищятпш: станций; управления силовыми тпристо-

рааи'Т'&ажигаийя двигателей внутреннего оіоранип и т .д ,

 

Анализ формирователя сводится к решен«» двух задач!

'

1.

Необходимо обезпечить выполнение условий отпирания и вклю­

чения ТТ. при поотупшгнн входного и По Окончании выходного импуль­ сов, соответственно. Эти условия подробно раосмотраіш в предыдущій разделах.

2.

Необходимо получить расчетные 'формулы для основных выходных

параметров формирователя /аидлаТуда,фронта,'.длительности импульса

тока в нагрузке/. '

 

іісли

длительность ‘ Выходных имйульоов сравнима с вреке нем вклю­

чения ТТ,

то вторая задача долина решаться о учетом инерционности

процесса включения ТТ.

:■

-б? -

я* - устройства в пориод заряда иакомптоль-

іГого воядсаоагорц /ѵ,

 

ч период фазирования выходиого импуль-

о а / доказала «а

рас,

57,6,

где 17г - «ааридошю

на приборе;

L k Lo + Lh

!

Lh -

индуктивность нагрузки/,

 

Ri - сопротивление формирующего контура о учетом оническах соп­

ротивлений нагрузки,

катушки к источника питания. В период ком-

нутации

ТТ является

генератором

экспоненциально

нарастающего тока

где І о -

 

і = І о - e x p ( А ) ;

 

 

 

 

( 8 - 9 1 )

начальный ток

н цени анода, завпеяаіиіі

от

тока

управления,

tc - постоянная времени нарастания анодного

тока,

чіроделио-

аая электрофизическими

параметрами, прибора /дляТ&ипа КУі Оі , КУ20І,

КУ202, Д235, Д238, КНП2

величина - 0 ,і-г0,8гтеск [ч]/.

После замыкания ключа К

операционные

уравнения, описывающие

переходный процаоо,

имеют вид:

 

 

 

 

 

 

р" " Мт(Р) Г L '! ( э) ~

Іи (о)

 

v ß i c y - № ( Н ^ , + і 4 ж - ) ; ( ^

р

(I

 

УГ

 

 

.

 

 

 

 

 

. 2-і(р ) і-/?CUc(o)

 

(£-•93У

 

 

ые(р} - — 7 Т :р 1 ? Г '- '

 

 

 

 

 

 

 

В период коммутации справедливо вырааециегУ/рледовательно

 

 

 

 

T c '/ f l

 

 

( г -99)

 

 

 

 

 

І(р) ~ PZo- i

 

 

 

 

 

Оригиналы выражений

5 -9 2 и

2-91

 

 

 

 

Ur(t)^■£-U'M-Iolfa+Rt+Triir-te*-т^~с~]>fs~9S)

 

 

 

r/J

,

,

 

 

*

 

Я

+ €c

 

V* (tfl

K u i -

Ic

+

 

U c ('0) ;

(2-96)

 

 

 

£

*

Г,

 

 

 

где t f -

момент

 

 

 

условия:

 

времени,

определяемый из

 

U r fa h lie

- постоянное

напряжение на тиристора, устанавливаю­

щееся по окончании этапа лавинного нарастания тока через прибор.

Величина ІЬ

зависит от

ширины базовых об,частей

тиристора,площади

p-я перехода

эмиттера,

напряжения питания Е и

отношения I um /r

 

 

 

 

 

,

 

 

 

.

f l fl P t r t iU *

J *шп - амплитуда формируемого ішульса тока,

/для

гирисго-

ров малой ц оредней мощности при S я 40* 200в и I

иіш Д

—5+ 25

 

 

Ащ

 

ft

 

 

 

' ±ПрtflQX

^напряжениеd/в

 

3*І5в/. Приближения действительны,

если

RC>\t$f

что практически всегда выполняется.

 

 

 

Так как

U rß e )= lis

, из 2<-9S,2~96 получается:

 

 

7{tt, -

/

e t p t M h

ё г Ш

- а М + і Г Х /’Р *

c/z J ]

 

- і

ч

 

і

Й -/-

l/C f

>

i//Yfl ,h c fc )

 

 

 

Ремиз уравнение с -Я?;;ля ц т ( р )

~

ц с(°) = Ucfts), l(j=Jßg);

найдем закон изменения тока в нагрузке по окончании периода коы-

цуіацаа:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r . ' t - l £ ~ y * + P L m ] l P :R C + l) — РАС Uc ( t g)

 

 

" i }

Ң / Х RCi + P(L + R i -RC) + R +Rx]

 

( 97>

-es -

Вслучао колио'атсльного наряда конденсатора С операторному выражению

+у; /'f*-38*соответствует

где ) =

flt = l ( t , j - f^ r ~ S

[И/т+ШЕ-ЫіН U(tsl +[I(f{l-(£-lJf)/(f?-i-P,)](J/RC- £o/ g)L

öi.s

-■ -

-. ■•_

 

 

~ Ж і/Ѳ

r-*_r*_

'

^

 

 

'

 

d = / t T F , '^ cj ,

£ * ~

i /■ $ ] ? ;'($ -

* 7^ ) '

- P ~ t f k

'•

достигает

ампли­

Лз'условия ^ ^

“ О'лётрудііо ііаііти .>1011011»,

когда

ток

тудного

значения .

іи н п

:

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t - и * - f ( a t c i q . l - ' f )

.

( г - 9 9 )

 

 

 

 

При So -i'O /добротность йоріліруюідйго контура'

L С высока/

выражение 3-юо

упрощается:

 

£ -£ /f

Не (о) ;■

 

 

 

(г-іоі)

 

 

 

Іипп ~ ~

ß

 

) + і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Этот случай реализуется в двухтиристорной. схеме' /пунктир на рис.

57,а / .

Приблинепие

является действитблъішы, е

с

 

л

£

 

/для реальных схем это условие хорошо выполняется/.

 

 

 

 

Если за

длительность ;фроніа выходного импульса принять интервал І7ср)

в течение которого ток в нагрузіеѳ

нарастает

от 0,1 I

иип до I

иып,

то о учетом 2 -9 9 и £-57

 

 

,

и .

в

 

 

 

 

Длительность, выходного'-импульса, модно определить по формуле:

 

t*

 

І(Ьб) .л.--Ж-/вг_ lp1jL

. S-X itc

jjL

;

( 2 - / 0 3 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где первое слагаемое определяет время, в/течение которого ток в нагруз­

ке

увеличивается

от 0,І*Х кын до I ( t i )

,

второо-вронп изменения тока

о1

I ( U ) Ао(£- Ш //( # +R,) ^'третіо

-

интервал, в течение которого

ток в нагрузіеѳ падает'от. -Щ ./fR + R ,).

до нуля;

 

I j

-величина первого

отрицательного, экстремума переменной составляю­

щей тока І . onиоде лясыой по è -9 8 ■.

;йсли

£л

, то

из 2~f0*u'Z-f03

находим, что

Х£>_ ^

W:(

 

 

 

z *

(г - m )

 

Ъи

<£е

1

+ Я

- a u t ?

Ѵ Т с ‘Г

 

г*.

 

 

(2 -/os)

 

Ä?

f l £

Іп-VLC/zl +t

.

 

 

 

выбирается,

 

При расчете данной схемы формирователя величина /ІС

исходя из’.заданного значения фронта или. длительности выходного импуль­ са, а напряжение питания З - о учетом потери-выхода ой гшпда/Эц,

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ