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

При «упр <

U„\

транзистор Ту переходит в состояние насыщения,

в базовой

цепи

транзистора Т2 сохраняется напряжение «бэ2 з!

Муцр ( ^ 2 ) ~

^ n l i

транзистор

Т\ выходит

из состояния насыщения. Дальнейшее

воз­

растание

% п р приводит к постепенному

уменьшению отрицатель­

ного напряжения

Мбэ1 и токов iei

и iKy,

из-за чего увеличивается

(по абсолютной

величине) напряжение

ику и ток связи iCB\.

Это

вызывает

постепенное

уменьшение

напряжения Ща 2.

В момент t3,

когда

Hjnp =

с7П2,

отпирается

транзистор

Т2. Снова действует положительная обрат­

ходит в исходное

состояние; поскольку

появляется ток / к 2 ,

большое

напряжение

/К 2 R*> снова запирает

транзистор Т\. Из-за

резкого

возрастания

ик\

и тока связи

i C B

i

до максимальной

величины

пряжением

i C B l

накс Ru2-

В течение остатка отрицательного и во

время

положительного

полупериода управляющего сигнала состояние, когда

транзистор

Ту заперт,

а транзистор Т2

открыт,,сохраняется. Новый

цикл-начи­

нается в момент

£4, когда снова напряжение

и у п р достигает

порога

Рассматривая

процессы

в промежутке

t2—13,

найдем

второй

порог срабатывания С/П2.

Ввиду того что

в этом

интервале пер­

откуда

A l

КI

ип2

=

ипу + ^ .

(18.52)

Здесь

Ку — э т о коэффициент

усиления

первого

каскада

с

учетом

отрицательной обратной связи по току, создаваемой при

откры­

том транзисторе T.i сопротивлением R3.

Как в

любом

триггере,

U„2 >

Uny. Разность ип2

— (J„y зависит

от коэффициента

усиле­

ния

Kt.

ние, которое в течение определенного

времени

t„

нарастает

или

убывает

пропорционально времени, а

затем

мгновенно

изменяется до

нуля

aj

(рис.

19.1, пунктирная

кривая).

^

I

В

течение

одного

периода

Т для

случая

(рис.

19,1, а)

идеальный

пило­

образный

импульс

описывается еле-

J) J

L R I

i

дующими

aR

=

at;

\zkr

соотношениями:

при

0 < / < * л

при

ta<t<T

(19.1)

£

= 0.

Здесь

da*

—

постоянная скорость

Рис. 19.1. Импульсы линей­

a — —jj

но

изменяющегося

нарастания (убывания)

напряжения.

напряжения.

На практике идеальный пилообразный импульс получить

не

удается, так как скорость нарастания

(убывания)

напряжения не

пульс показан на рис. 19.1 сплошной кривой.

Основными

параметрами пилообразного

импульса

являются

длительность

t„

и

амплитуда

U„u,

Для

характеристики измене-

ния скорости

du.,

нарастания

,

„

реального

импульса

-

~

(убывания)

вводят коэффициент нелинейности

1

dun

t

dux

4

.,

л

dt

=o

dt

|

(19.2)

du„

Восстановление исходного уровня напряжения

U0

(которое

может быть равно нулю) характеризуется временем

tB

спадания

до величины 0.1 С/лм (или 0,05 илм)

(рис. 19.1). При

выборе пара­

метров схем генераторов линейно

изменяющегося

напряжения

и длительность восстановления tB.

Линейно изменяющееся напряжение используется для создания

временной развертки,

в устройствах сравнения, импульсной моду­

ляции и демодуляции,

для амплитудной или временной селекции

и других целей.

показана на рис. 19.2. В

исходном состоянии никаких колебаний

в устройстве нет. В момент

запускается коротким импульсом спу­

сковое устройство С У , вырабатывающее расширенный импульс,

пульса совпадает

с моментом

t0 прихода

импульса запуска, а его

длительность

/ л

определяется

спусковым

устройством.

Собствен­

но генератор

линейно

изменяющегося

напряжения

определяет

лишь

амплитуду

£ / л м ,

коэффициент нелинейности 8V

и длитель­

ность

восстановления

tB.

утечки Rg.

Значит, и%

= 0.

Через лампу

Л и

сопротивление R3

протекает

постоянный

ток

/ а , создающий

на

аноде лампы

напря­

жение « а =

й а м и ч -

Очевидно, что до этого

напряжения будет

заря­

жен конденсатор

С,

подключенный параллельно анодной

цепи.

J

l

Г

V

-

СУ

Вход

8шо$

лампа

Л запирается,

и конденсатор

С получает

возможность за­

ряжаться от источника Ея

через сопротивление

/?а

Схема

заряда

приведена иа рис. 19.5,а. Заряд

емкости

1«

С происходит по

экспоненциальному за­

кону:

а) Еа

uc =

UC0

+

(Ea-Uca)\l-

(19.3)

-о—

где

( • О — [

С/со =

М а Mm

Х3

=

# а

С,

- о-

t

отсчитывается

от

момента

подачи

Рис. 19.5. Эквивалентные

импульса

на

сетку.

После

окончания

действия

отрицатель­

схемы:

ного импульса на сетке лампа Л вновь от­

«-заряда;

б-разряда емкости

С.

пирается,

и

конденсатор

С

разряжается

Применяя теорему

об эквивалентном генераторе, увидим,

что по­

стоянная

времени

разряда

р

Г— R»Rl

Г

(19.4)

где

/?]

— внутреннее сопротивление

лампы. Очевидно,

разряд

конденсатора С закончится

за время-

(в — 3 т. — 3

/?э

С,

(19.5)

которое

представляет собой

время

восстановления

схемы.

В

течение длительности

импульса

/„ емкость

С заряжается

но разложить в ряд Маклорена и ограничиться только

первыми

тремя членами. Тогда

получим

и с

= с/со +

( £ . -

исо)

1

2т ч

t

(19.7)

Амплитуда

импульса

на

выходе

равна

^ л „ = ис

(/„) - ис

(0) =

(Я, -

С/со) ( l - 2т3

(19.8)

tfco)(19.9)

3

Так как ток заряда в начальный момент равен

hСО '

Ел

- Uсо

то формулу (19.9) можно переписать так:

</лм =

( 1 9 - Ю )

показанного на

рис. 19.4 пунктиром, характеризуется коэффици-

еитом нелинейности ov . Вычисляя

производную

^

и подстав­

ляя ее значение в формулу

(19.2),

получим

(19Л1)

Чем больше

постоянная

времени заряда

х3

по

сравнению с

длительностью

импульса /„,

тем

меньше Sv

и кривая

заряда луч­

формулы

(19.9), при этом уменьшается амплитуда

импульса

Ujm

на выходе. Поэтому на практике постоянную времени

т3

выбира­

ют из условия получения коэффициента нелинейности

8V

= 0,05 - 0 , 1 .

В этом

случае

согласие

формуле (19.9) амплитуда

импульса

и ш =

( £ , - ад

sv

(0,05 ч - о, 1) (Еа -

ад,

т. е. оказывается значительно меньше напряжения

питания

Еа.

Кроме

того, из формулы

(19.9) видно, что, при

прочих

равных

стоянному току R0,

обеспечивающим

получение малого

остаточно­

го напряжения на емкости

Uco-

Чтобы сократить

время

восстановления

схемы,

желательно

иметь

Х Р

С

* 3 .

что обеспечивается,

если

Rl

«

# а -

Таким образом,

при правильном

выборе

параметров схемы в

uc

= at,

то ток заряда

(или разряда)

равен

п

duc

п

„

' с =

с

1 Г в

С

в

и является постоянной

величиной.

С

другой

стороны,

если

предположим,

что ток

i c = / c o = c o n s t ,

то

напряжение

на емкости

равно

X 7

,

t

1

Г ;

/СО ,

+

о - ч

-

о -

Следовательно,

для обеспечения ли­

нейного заряда (или разряда)

конденса­

тора необходимо и достаточно, чтобы ток

Рис. 19.6. Цепь / ? э с.

заряда (или разряда)

оставался постоян­

ным.

Рассмотрим простую цепь /?э С, питаемую от источника

напря­

жения Еэ

(рис. 19.6). Ток в такой цепи

равен

* с =

Е э Х э

и С

•

(19Л2)

В зависимости

от соотношения

между Еэ

и начальным

напря­

жением на емкости

« с (0) в этой схеме

может

происходить как за­

ряд, так и частичный

разряд

емкости. Для определенности пред­

положим, что iic(0)<

Е3, и конденсатор

заряжается. Все получен­

ные выводы можно распространить и на режим разряда.

Так как при заряде емкости напряжение « с

возрастает, то по­

стоянство тока можно обеспечить двояким образом:

1)

либо необходимо увеличивать

напряжение Ев

источника

питания

пропорционально возрастанию

Uc так, чтобы

разность

Еэ — Не

оставалась

постоянной;

ряда конденсатора и стабилизации тока

ic-

1) метод компенсирующей э.д.с, при

котором изменяется

Еэ;

примерно постоянным. Лампа

Л2

играет

роль ключа

и

обеспечи­

вает

начальный

заряд конденсатора

С.

Для дополнительной стабилизации тока разряда

(или заряда)

в цепь катода включается сопротивление

/?к ,

которое

создает от­

а?2

— 4 —

рицательную

обратную связь по

току.

^

}

Вначале

мы

рассмотрим

работу

схе­

мы,

считая, что RK

= 0.

"-•

_ _

£902

В

исходном состоянии открыты обе

т

лампы

Л\ и Л2 и через них

протекают

одинаковые токи, так как они включе­

ны

последовательно. Лампа

Л2

рабо­

Рис.

19.S. Форма напряже­

ся внутреннее

сопротивление

лампы

ний

в схеме генератора

Л\. Конденсатор

С заряжен до

напря­

пентодом.

жения,

имеющегося на

аноде

лам­

пы

Л\.

При подаче

на сетку

лампы Л2 отрицательного импульса до­

статочной

амплитуды она

запирается, и конденсатор

разряжается

через лампу Л\.

Напряжение

на

ч

аноде Л\, очевидно, уменьшается.

Ввиду

того

что

напряжение

ие1

на сетке

Л\

равно нулю

(если

RK=0),

рабочая точка,

характери­

зующая

работу

каскада,

в

про­

цессе

разряда

перемещается

по

статической

характеристике

из

положения А в положение В

(рис.

19.9). При этом ток разряда, рав­

ный анодному

току, уменьшается

незначительно,

потому

что

внут­

реннее

сопротивление

пентода

очень

велико.

Рис. 19.9. Графики,

иллюстрирую­

После

прекращения

действия

щие перемещение рабочей

точки

отрицательного

импульса

на

сет­

пентода

в процессе разряда.

ке лампа Л2

снова отпирается

и происходит

восстановление

схемы.

Если

сопротивление RK

Ф 0, то напряжение на

сетке

лампы

Л у относительно

ее катода

равно

• h RK-

(19.13)

В начальный момент точка А перемещается

в положение

А',

так как

« g l < 0 .

Но по мере разряда анодный

ток уменьшается

и

вместе с

ним возрастает напряжение на сетке

ugl.

Поэтому

рабо­

"з =

«ср

+

"ga

+ " a i +

'ai А?к.

(19.14)

До

подачи запускающего

импульса

иъ — 0.

Напряжение

a g 2

также

равно нулю, так как сетка

лампы

Л2

присоединена к положительному

зажиму

источника питания

через большое

сопротивление R G

. Тогда

н С р =

— ( ^ а м +

'ам

RK)>

тде

и ш

и

/ а м

—

исходные

значения

напряжения на аноде и

тока

в

лампе

JIV

Согласно

формуле

(19.14), напряжение

на сетке

лампы Л2

равно

Ugi

= «з +

( UALI

+ /АМ

R K )

— ("ai +

«ai R K ) -

(19.15)

Чтобы лампа

Л2

оставалась

запертой,

должно

выполняться

неравен­

ство

Ugg *С 7-g0 2'

Тогда,

полагая

и 3 = — U3,

получаем

U3 > [\Eg0

il +

( £ / а м

+ /ам Як) -

("ai +

'ai Як)].

(19-16)

Для

обеспечения

нормальной

работы

схемы

необходимо

лампу

Л2

оставить запертой на все время разряда

емкости С.

Так

как

в процессе

разряда

напряжение

uai

уменьшается, то наиболее, трудно

выполнить

не­

равенство (19.16) для минимальных значений «агмин и 'тмин

в

конце

разряда. Полагая,

что ток

разряда

*'a i =

const,

имеем

U3

>

[\Ego2| +

Uau

— иа1 М11н].

Но амплитуда пилообразного

напряжения, очевидно,

равна

£/лм =

Уам — "ai мин-

(19.17)

Тогда

U3>i\Egoi\

+

U**)-

(19.16')

14 С. И Внглин.

209