книги из ГПНТБ / Виглин, С. И. Генераторы импульсов автоматических устройств учеб. пособие

противление

Rg2

и лампу Л\. Ток

разряда

ii создает на

сопротивлении

Rg2

отрица­

тельное напряжение, которое запираетвто­

рую

лампу

на длительность

такта

t i . Этот

ток с течением времени уменьшается. Поэ­

тому

напряжение

usi — — /, Rg2

изменяется

по экспоненциальному закону с постоянной

времени ?p,=s С, Rg2.

Конденсатор

С2 ,

буду­

чи разряженным, заряжается до напряже­

ния

Е а

через

сопротивление

Ra2

и

внут­

реннее

сопротивление

R\g\

участка

сет­

ка — катод лампы Л\, а также Rg\. Экви­

Рис. 16.4. Цепь

валентная схема заряда

С 2

приведена на

рис.

16.4. Ток заряда создает на сетке

лам­

заряда емкости С,.

пы Л{ положительное напряжение ugl,

убы­

вающее по экспоненциальному

закону с постоянной

времени:

С2 Rn Н-

R\g\ Rgi

На практике Rig

С

Rg-

Поэтому

приближенно

т з 2 ~

^1

(Ra2

~Т /?lgl)-

Обычно постоянная

времени з'аряда

^з2

'Z.x

l t

поэтому

заряд

кон­

денсатора Со заканчивается сравнительно быстро и можно

счи­

тать, что в течение большей части такта

п

напряжение и%\ =

0.

Форма напряжений

на

анодах

ламп

в

течение

такта

х\ зави­

ряда С2 одновременно с напряжением

ug\ уменьшается

и анодный

т о к / а 1 , т о согласно yip ашисни-ю (116Л) напряжениеиа {

после скачка по­

степенно возрастает,

что создает на, аноде ла'мпы Л

отрицательный

выброс

напряжения,

соответствующий

положительному

выбросу

на ее сетке. Длительность выбросов примерно равна З т з 2 .

Вследствие протекания тока заряда емкости С2 через сопротив­

ление

Ra2

напряжение на аноде лампы Л2, несмотря на ее запи­

рание,

не

возрастает

скачком до величины Е а , а

приближается к

импульсов

на аноде, длительность которого равна Зт з 2 .

достигает

В момент t2 напряжение ug2

на сетке второй лампы

величины

напряжения запирания

E g o . В схеме вновь

возникает

лампа «/7i и отпирается

лампа Л2.

В течение второго

такта т2 роли

конденсаторов С] и С2

меняются.

Конденсатор

С1

заряжается до

напряжения Е а

через

сопротивления Ral и ^ i g

2 ,

а конденсатор

С2 разряжается

через лампу Л% и сопротивление

i

^ g i ,

7 = t 1 + т,,

причем

длительность

такта

T I определяется

временем

разряда

конденсатора

Си а длительность такта х% —

временем

разряда

конденсатора

С2 .

§

16.3.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

П А Р А М Е Т Р О В Г Е Н Е Р И Р У Е М Ы Х

И М П У Л Ь С О В

Амплитуда импульсов

Чтобы получить на

анодах ламп колебания, близкие

по форме

ряда каждой из емкостей. На

практике считают, что форма им­

пульсов приемлема (т. е. импульсы

считаются прямоугольными),

если

3 тз 2

- ^ 0 , 1 ~i;

(16.9)

Зтз 1

< 0 , 1 т2 .

Учитывая, что

х з 2 =

^ 2

(Ra2 "Т"

R\gl)

i

т з 1 — ^ 1 (Ral +

R\gt),

получим условия для выбора рабочих емкостей:

С

<

( # а 2

т'

ад

2

з о

+

1

(16.10)

С ) <

з о ( / ? а 1

+

ад

•

Если выполнены

условия

то можно считать, что в тече­

ние такта

ть когда

открыта лампа

Л,, напряжение

% i —

а в те­

( 1 6 . 9 ) ,

0 ,

чение такта та, когда открыта

лампа Л%, напряжение иВ 2

аноде

Произведем

вычисление

амплитуды

импульса

U\ на

а) ,

= 0 .

первой лампы. Как

видно из

уравнения

au

напряжение

иа1

на аноде определяется не анодным

током (i1 6 . 1

током JR:,

проте­

кающим через сопротивление /?а 1 .

Поскольку

в

течение

такта t i

происходит разряд емкости Cj и протекает ток разряда I , , то,

как

видно из схемы

(рис.

1 6 . 2 ) , анодный ток

равен

* a l

=

' « 1

+

h-

Значит, только

часть

анодного

тока

1а1

протекает

через

сопротив­

ление Ral

и для точного

определения

амплитуды

импульсов

U\ на

аноде нужно

вычислить

максимальное

значение

тока

/ R

, .

Так как на практике почти всегда выполняется

неравенство

Rg2 > Ra->,

то при отпирании

лампы основная часть анодного тока

течет через сопротивление Ral.

Можно показать, что в этом

случае

h С ^Ri- а значит, приближенно

hi—i-ai-

Тогда

уравнение

( 1 6 . 1 )

можно переписать

так:

ual=~Ea

— i t

l R u .

( 1 6 . 1 2 )

Чтобы

найти

амплитуду

импульсов на аноде, вычислим пере­

пад напряжений

в момент 1\

отпирания лампы Лх.

До скачка лам­

муле

( 1 6 . 1 2 )

iai==0,

получаем

— Еа.

( 1 6 . 1 3 )

ищ

макс

•

После отпирания лампы анодный ток возрастает до максималь­

ной

величины/,,. Тогда согласно

напряжение на

аноде

снижается до минимальной

величины

£ а

—

( 1 6 . 1 2 )

( 1 6 . 1 3 ' )

й а 1 м и н =

hi Ral-

Вычитая

равенства

( 1 6 . 1 3 )

и

( 1 6 . 1 3 ' ) ,

находим

амплитуду им­

пульсов

( 1 6 . 1 4 )

U\

~ w a [ макс

иа1

мин ~ hi Ral-

второй

лампы:

(Jo = / а о Ra2-

Токи

/ а 1 и / а , определяют

графически, пользуясь

семейством

статических характеристик ia=f

(ия, иа), приведенным

на рис.

Прямая

АВ — линия нагрузки, построенная под

углом<p=arcctg/?a .

1 6 . 5 .

стикой при « g

=

определяет величину тока 1а1. Аналогично мож­

но определить

ток h->, построив линию нагрузки для второй лампы,

0

Ugu 2 =

U\ — la 1

1 •

(16.15)

Точно так же амплитуда от­

рицательного

перепада на

Ну*

сетке первой

лампы

равна

/а2 Ra2-

(16.15')

Период

колебаний

Определим

длительность

такта х\, для чего составим

Рис. 16.5. Определение

амплитуды

эквивалентную схему

разря­

да емкости

С\.

Поскольку

анодного тока.

лампа Л2

заперта, то

цепи, связанные с лампой Л2,

не влияют

на

разряд С\. Поэтому необходимо учесть только цепи,

связанные с

лампой Л\. Тогда

эквивалентная

схема разряда С\ принимает вид,

показанный на рис. 16.6,а. В такой схеме лампа Л\

заменена

со­

противлением

постоянному T O K V :

RQI

—

напряжение

иа ,

возрастает, а ток

ial

уменьшается. Но если

т3 2 <t " i . то

в течение большей части

такта t i сопротивление /?щ

можно полагать

приближенно

постоянным и равным

R 0 1

=

.

(16.16)

' a l

ряжается по

экспоненциальному

закону.

Применяя

теорему

об

эквивалентном

генераторе,

заменим

часть схемы

левее сечения

а—азкииВ'ален'жьшиеточщаком,

имею­

щим э.д.с. Ез1

и внутреннее сопротивление RBl.

Тогда

эквивалент­

ная схема разряда принимает вид, показанный

на рис.

Э.д.с.

Е

э1

эквивалентного источника можно определить как

напряжение

1 6 . 6 , 6 .

холостого хода в точках а—а. Тогда (получим

( 1 6 . 1 7 )

^ 9 1

— w a l мин =

^ а — h l R a l -

Внутреннее сопротивление эквивалентного источника равно со­

противлению левой части схемы в сечении а—а при

замыкании

накоротко источника питания Ел.

В таком

случае

сопротивление

R3l

определяется параллельным

соединением

/?а, и

/?„,:

(Jco — Е<>\

_ t _

( 1 6 . 1 9 )

RS2 + /?.,

T p i ,

где время t отсчитывается от момента

t\ начала разряда

емкости

С\. Постоянная времени

тр 1

равна

( 1 6 . 2 0 )

^ = C}(Rs2

+ R3l).

Так как начальное напряжение на

емкости

L / C O

= Еа,

то, под­

ставляя в формулу

(16.19)

выражение

(16.17)

для

Е31,

получим

;

_

hlRai

(16.19')

1

Rg2 +

R3l

Из этого выражения видно, что если

R^^Rm,

т 0

' i C ' a i -

Напряжение на сетке второй лампы, очевидно, равно

1

иго =

- i

t

R#

=

- / а 1

е~ V

(16.21)

Поскольку обычно

R&^Rm,

а значит, RS2^>RsU

то

прибли­

женно

_

_т t _

(16.21')

« g 2 = - / « / ? . i e

Р».

личины напряжения'запирания лампыЛ2 . Полагая

t —

и ug2

= ESQ

и логарифмируя полученное равенство, находим

Ч =

т р 1

1 п - ^ 1 - .

(16.22)

\Es0\

Рассматривая эквивалентную схему разряда емкости С2,

полу­

чим аналогичную

формулу для такта х2:

т, =

т р 2

1 п 4 Й Ч

•

(16.23)

где

V

= С2 (Rgi +

R32) =

С2 Rgl.

(16.24)

Период

колебаний

определяется

путем

суммирования

тактов

7' = т 1 + т 2 .

(16.25)

Если

лампы выбраны одинаковыми

(Eg0l =

Ego2

и

/ a i = / a 2 )

и сопротивления

в

анодных

цепях ,равны (/?а, =

/?а о),

то

Для получения тактов различной длительности необходимо вы­

бирать разными

i p

l и тр 2 .

В симметричной схеме

Xi=x2.

Исследование

процессов

в мультивибраторе

и

определение ос­

то

оказывается,

что тэ <^ тр .

тр

Посмотрим,

как изменится работа мультивибратора, если

*3 и

сравнимы

между собой. Очевидно, это может иметь

место,

если примерно

одинаковы сопротивления Ra

в анодных цепях и

сопротивления

Rg

утечки в цепях сеток ламп.

Но тогда

малое

сопротивление

Rg

сильно шунтирует анодную

нагрузку предыду­

0,1 <

— i -

<

10.

(16.26)

Длительность

фронта

Вследствие наличия паразитных емкостей в

моменты U и t2

(рис. 16.3)

в реальной схеме напряжение изменяется не скачко­

образно,

а постепенно:

Благодаря

заряду

и

разряду

паразитных

ем­

' 1

костей

образуются

фронт

и

спад

Я.

импульсов. Точный

расчет

их

дли­

тельности

представляет

трудную за­

Рис. 16.7. Схема

включения

считая, что

одинаковые паразитные

емкости Сп

присоединены

к анодам

паразитной

емкости.

Воспользовавшись

схемой

ламп.

(рис. 16.7),

рассмотрим'

подробно

форму напряжения иа2

(рис.

16.8).

£f

i/

^2^2 ^2

^

^

Рис. 16.8. Форма напряжения

на аноде.

В момент t\ отпирания

лампы Л1

уменьшается

ток ia2 второй

лампы. Благодаря этому

начинает

расти

иа2

и заряжается С„.

растание иа2 происходит

быстро. Этому процессу

соответствует

малый промежуток /, — t/

(рис. 16.8). После того

как в иекото-

рый момент t\ затрется лампа Л2,

цепь положительной обратной

связи

разрывается. Далее (промежуток

t") паразитная ем­

кость

Сп продолжает заряжаться

медленнее

через сопротивление

Rui

от источника

питания

Е3

уже

при запертой лампе Л2.

В

мо­

мент t"

паразитная

емкость

Сп

заряжается до

напряжения

определяемого

током

'^а2

=

=

^"а

'з2

Ra2i

2

, после чего, рост

на­

заряда

конденсатора

С

пряжения

иа2

определяется

еще

более

медленным

процессом

за­

ряда конденсатора С2 . Так как величина

иа2

мало

отличается

от

Еа,

то

этот

процесс

можно отнести

к

искажениям

вершины

им­

пульса.

Считая

приближенно,

что

и на участке t1 — t/

паразитная

ем­

кость

Сп

заряжается

при

запертой

лампе

(этим

мы

несколько

увеличиваем

этот

промежуток),

определим

длительность

фронта

}ф

по экспоненциальному

закону

заряда:

( ф 2

=

2,2 Ra2Cn.

,

(16.27)

Точно так же для

напряжения

иа 1

иа аноде лампы Л\ получим

*ф , =

2,2 Ral

С„.

(16.28)

Спад

импульса

иа2

также

состоит

из двух участков. На про­

межутке

t2

— t2

открыты

обе

лампы и действует

положительная

обратная

связь. В момент

t./

запирается лампа Л\ и далее

напря­

жение

иа2

уменьшается

по

мере

разряда

емкости

Сп

через

две

параллельных

цепи: открытую

лампу

Л 2 ,

а

также

сопротивление

Rai

и источник

питания Е.а:

/ L . n 2 = : 2 , 2

R o

i

t R

"

Cn.

(16.29)

Ао2

~Т AV'

Благодаря шунтирующему действию лампы всегда

Если'задана длительность

фронта

^,

и

амплитуда

импульсов

на

аноде

Ua

=

IaRa,

то

соотношение

(16.27) позволяет

найти

не­

обходимый ток

/ а

и выбрать тип лампы:

R

a

2,2 Сп

/ а

'

откуда

9

9 Г

И

/ а

=

^

и *

,

(16.30)

7 С. И. Виглнн.

97

анодный

ток / а ,

так и напряжение запирания EGQ.

Как видно из

формул

(16.22)

и

(16.23), длительности тактов t i и

Т2 определя­

ются отношением

этих величин и изменяются мало.

сатора

С\. Из

рисунка видно, что ток разряда замыкается теперь

через

сопротивление

лампу Л\,

источник питания Еа.

Нали­

чие источника

Еа в цепи

разряда

конденсатора С\ приводит к

тому, что последний не просто разряжается, а стремится

перезаря-

tj =

0

Rzi' — — е

PIpi

=

Ей

~Н Iл i

Ra 1

I " .

(16.31)

где t отсчитывается от начала такта ть

Как видно из рис. 16.10, напряжение

« g 2

равно

—~ &%

(16.32)

Полагая

t =

il и ug2 =

Ego,

находим

'pi

Еа

+

4 l

Ra:

(16.33)

Ea

+

\Ego\

Точно так

же

получаем

1

Ч~

^ а э

х2 =

Т р 2 ' П

Eg

^a2

(16.34)

f a

+

\E

|

g0

7*

99