Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

21.10.2023

Размер:

9.02 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 23 / 253 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

В-четвертых, блокипг-генератор является простым и компакт ным устройством, включающим только один нелинейный элемент (лампу или транзистор). Другие генераторы релаксационных ко лебании имеют, как правило, не менее двух нелинейных элемен тов.

§ 15.2. С Т А Т И Ч Е С К А Я Х А Р А К Т Е Р И С Т И К А


	Б Л О К И Н Г - Г Е Н Е Р А Т О Р А И У С Л О В И Я С А М О В О З Б У Ж Д Е Н И Я .
	Чтобы	выяснить	условия самовозбуждения			блокинг-генерато-
ра,	построим его		статическую		характеристику — зависимость
uTg — f(iig)		при разомкнутой цепи обратной связи.					Размыка
ние	осуществляется			путем;	ютсоед'И'нения		сеточной
обмотки		импульсно-го		трансформатора —		выходного	элемен

та усилителя-ограничителя — от релаксатора. Чтобы затем вос пользоваться статической характеристикой для выяснения работы

блокинг-генератора, нужно, размыкаяобратную						связь, учесть ре
альные процессы в сеточной цепи.
Усилитель-ограничитель работает в усилительном							режиме толь
ко	во время лавинообразного		процесса,		когда действует			поло
жительная		обратная связь. Поскольку		лавинообразный				процесс
протекает		чрезвычайно быстро,	то можно		полагать		напряжение
« с =	const.	Иначе говоря, при	снятии	статической		характеристики

допустимо заменить	емкость С источником постоянного напряже
ния. В этом случае,	как видно из схемы	(рис. 15.1), сеточная об
мотка нагружена на сопротивление Rs		и внутреннее сопротивле
ние Rig участка сетка — катод лампы.		Будем считать, что эти

сопротивления являются'нагрузкой трансформатора и при разомк


	нутой	цепи			обратной			связи.
	Тогда		получаем				схему		уси-
	пителя-ограничителя,								при
	веденную			на рис. 15.2.
	На работу блокинг-гене
	ратора			будут,			очевидно,
	влиять		паразитные					емкости
	схемы,		а	также			индуктив
	ность	рассеяния					трансфор
	матора.			При		исследовании
	физических				процессов				пре
	небрежем			этими			параметра
	ми, а их влияние учтем
	позже.
	Необходимо						сделать		од
Рис. 15.2. Схема блокинг-генератора	но замечание					относительно
при разомкнутой цепи обратной связи.	свойств				трансформатора.
	При	снятии			статической				ха
рактеристики на сетку лампы подается постоянное напряжение									% ,
величину которого будем изменять. Следовательно,							напряжения

и.та и uTg также будут постоянными с меняющейся величиной. При трансформации постоянного напряжения возникают искажения, вызываемые нарастанием в сердечнике магнитного потока и свя занного с ним тока намагничивания i№.

Так как лавинообразный процесс протекает скачком, то в сер дечнике трансформатора не успевает возникнуть магнитный по ток и ток намагничивания равен нулю. Поэтому допустимо счи тать индуктивность намагничивания L u бесконечно большой. Это означает, что во время лавинообразного процесса, а также при построении статической характеристики мы считаем трансформа тор идеальным, способным без искажения трансформировать лю

бые напряжения, в том числе и постоянное.
Ток намагничивания	в трансформаторе	(рис. 15.2) равен
4 =	he = i a - q 7 (ls	f- in),	(15.1)
где <7т=—— — коэффициент трансформации. Тогда при /„ =			0
"та	Ц = -£-.		(15.2)
	Ц = -£-.		(15.2)
	'Ут

Формула (15.2) показывает, что в идеальном трансформаторе токи в обмотках строго пропорциональны. Благодаря этому на грузкой анодной цепи служит не индуктивность обмотки транс форматора, а пересчитанное в анодную цепь сопротивление, на которое нагружена сеточная обмотка. Так как эквивалентное со противление сеточной цепи

Rg ^'g

то приведенное сопротивление

Учет реальных свойств трансформатора будет 'произведен позже. Перейдем к построению статической характеристики urg=f (иё).

Ее можно рассчитать теоретически или снять экспериментально в


схеме		(рис. 15.2), если подать		на сетку	лампы	напряжение	от
внешнего источника и измерять напряжение uTg,						изменяя величи
ну us.		Вид статической характеристики			показан	на рис. 15.3.
Если напряжение на сетке, будучи отрицательным, по абсолют
ной величине превышает напряжение запирания						лампы £g o,	т. е.
us <	/Tgo,		то в схеме (рис. 15.2)	лампа заперта и анодный ток			ра
вен	нулю.		Значит, напряжения	ит а и wT g	также	равны нулю.	Это

соответствует участку статической характеристики 01, совпадающе-

ыу с осью абсцисс. Как					только напряжение на сетке достигает
/Г8о,	лампа		отпирается ц		появляется анодный			ток	i a	, который
					создает напряжение
			-			итл — 'a Ru ,				(15.4)
					где
							R\ Res'			(15.4')
		у/								(15.4')
о	.	у/			Оно	трансформируется			в	сеточную
	и				цепь,	вызывая	появление		напряжения
	- J 4 .					wT g — qT		ита.		(15.5)
Рис. 15.3. Статическая				ха	В	сеточной	цепи	протекает			ток
	рактеристика блокпнг-				i T g ,	пропорциональный			4-	При	от
		генератора.			i T g ,	пропорциональный			4-	При	от
		генератора.			крытой лампе		каскад усиливает				на
					крытой лампе		каскад усиливает				на
пряжение		иг,	причем	коэффициент усиления равен

d Uo

Для трансформаторного каскада он равен'

K=qTSRH'.

(15.6)

Подставляя

выражение (15.4'), получаем

(15.7)

+ <lrRi1

Формула

(15.7) позволяет

проанализировать вид статической

ха

рактеристики при

открытой

лампе.

Пока напряжение на сетке отрицательно, но

ug >

Еео,

лам

пе протекает сравнительно небольшой анодный

ток,

создающий

малое

напряжение

на

обмотке

ита.

Значит, напряжение на

аноде

«3 =

^3 — « т а

(15.8)

близко

напряжению

Ел

источника питания. Лампа

работает в

области характеристик анодного тока, где крутизна S и внутрен

нее сопротивление

достаточно

велики. Кроме

того,

при

< О

отсутствует

сеточный

ток

и сопротивление

R\g

бесконечно

велико. Поэтому

эквивалентное

сопротивление

сеточной

цепи

R%3 — Rg

достаточно

велико.

Следовательно, сразу после отпирания лампы коэффициент усиления К имеет большую величину, что соответствует наиболее крутому участку статической характеристики 12.

По мере возрастания и.%,	когда оно становится			положительным,
растет анодный ток и напряжения		чгл и uTS,	а	напряжение иа
на аноде падает. При этом	лампа	переходит	-работать в область

больших напряжений на сетке и малых напряжений на ано^е, где


крутизна 5	резко	падает, а также уменьшается А*,.			С другой			сто
роны, при ug > 0		возникает	сеточный ток ig.	который		с	ростом
ug и падением		« а сильно	возрастает, что вызывает			постепенное
уменьшение	R]g.	Обе эти причины приводят к тему, ч^о					коэффи
циент усиления К при ug > 0			постепенно умп и	ш"~тся	(участок			23).

Вблизи линии критического режима знодш/п ток практически не

зависит от напряжения		ug	и 5 = 0 . Поэтому и	коэффициент	уси
ления К падает до нуля.
Таким образом, статическая характеристика				Слсгинг-генерато
ра приближенно	напоминает		характеристику идеального усилите
ля-ограничителя	(рис.	14.4). Ограничение снизу происходит			за

счет запирания лампы блокинг-генератора, а сверху оно обеспе чивается тем, 'Чтопри больших положительных ug лампарабо тает вблизи линии таритич'еского режима,, где 'анодный ток пере стает зависеть от "напряжения '.на сетке, а также р е з ю возрастает' сеточный ток.

Следует заметить, что для большинства ламп, применяемых в схемах блокинг-генераторов, наблюдается весьма обширный учас

ток статической характеристики при ug		> 0,	где напряжения иrg и
# т а ,	хотя и не остаются постоянными,	но	весьма медленно повы
шаются.
	Согласно формуле (15.7), коэффициент		усиления К определя

ется не только параметрами лампы, но и коэффициентом транс формации qT. Значит, конкретный вид статической характеристи ки будет зависеть как от типа лампы, так и от qT.

Для самовозбуждения схемы необходимо и достаточно, чтобы выполнялось условие 7CJ>1. Очевидно, оно прежде всего должно быть выполнено на линейном участке характеристики 12. Из фор

мулы (15.7)	получаем следующее условие самовозбуждения?
	1
или
	°=S~W,-1^>0-	(!5'91
Величина б	носит название параметра самовозбуждения	блокинг-
генератора.

§15.3. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В БЛОКИНГ - ГЕНЕРАТОРЕ

Изучим физические процессы в блокииг-генераторе и построим временные графики напряжений на элементах схемы (рис. 15.4). Если выполняются условия самовозбуждения, в схеме обязатель но устанавливаются стационарные автоколебания и емкость ре-

Рис. 15.4. Форма напряжений и токов в основной схеме блокииг-генератора.

лаксатора получает определенный запас энергии. Начнем рассмот

рение процессов в блокинг-генераторе							(рис.	15.1) с	момента		^о,
когда емкость С заряжена до напряжения ис~>\Ег0\,									а	напряже
ние	« т к =		0. Будем считать напряжение «с					положительным,			если
оно	имеет		полярность, показанную на				рис. 15.1. Тогда для сеточ
ной цепи			можно записать такое			уравнение:
				us = uTg—Uc.						(15.10)
При		указанных		значениях	« с	и uTg	лампа	заперта,	и	рабочая
точка		находится		на участке	01	статической характеристики.
	По мерс разряда емкости С через сеточную обмотку трансфор
матора и сопротивление Rg					напряжение « с			уменьшается. Соглас
но	уравнению (15.10) это				приводит к постепенному				возрастанию
ug.	В практических схемах				сопротивление Rg			имеет	сравнительно

большую величину, и процесс разряда емкости протекает медлен но. Поэтому можно не учитывать появляющееся при этом напря

жение	ulg на обмотке и считать его равным нулю. Очевидно, при
разряде емкости С рабочая			точка	перемещается	по	статической
характеристике в направлении от точки 0 к точке 1.
В	момент t\ напряжение		ug	на сетке вследствие		разряда ем
кости	С достигает	значения	Ego,	а рабочая точка оказывается в
точке	/. Лампа отпирается и появляется анодный				ток Дга . Он со
здает	напряжение	Д мт а	на анодной обмотке		трансформатора,

которое по правилу Ленца препятствует нарастанию анодного то ка. Полярность его соответствует показанной на рис. 15.1. При правильном включении обмоток трансформатора на сеточной об

мотке возникает положительное		напряжение		Д ihg, полярность
которого также показана	на рис. 15.1. Согласно уравнению (15.10)
это вызывает дальнейший	рост	напряжения	ug	на	величину	Ди? ,
а значит и анодного тока	на величинуД^'-		Одновременно по			мере
роста напряжения и т а уменьшается напряжение				ил	на аноде лам
пы (см. формулу (15.8)).

Следовательно, в момент t\ благодаря появлению в лампе анод ного тока начинает действовать положительная обратная связь. Причинная зависимость между отдельными величинами в цепи по ложительной обратной связи может быть записана так:

Д j a

Д ит а -\ -?- Д wT g | -> Д ug f -s- Д1Я ' f .,

где

знак

означает

возрастание

соответствующей

величины.

При /С>1 (9>0) имеем Ма' >Ма,

и в схеме

возникает

в момент t\

лавинообразный процесс, iB течение которого

резко возрастают ug,

/а ,

ыт а

ulg

и уменьшается

иа . Назовем его

прямым

лави

нообразным

процессом.

Если не

учитывать

паразитных

емкостей

схемы, то он происходит мгновенно. В реальной схеме

(см. § 15.5)

лавинообразный

процесс

длится

конечное время и

заканчивается

в момент

/2 -

проведем

Чтобы определить величину напряжений после скачка,

через точку / л и и ю обратной связи, считая'

А' о б р = 1

(рис.

15.5).

В результате лавинообразного процесса напряжение на сетке скач ком возрастает до величины £ / g M , а напряжение uTg— до значения

U4-=UGM

\ E G 0

\ .

(15.11)

Напряжение на аноде оказывается

равным

а мин — £а — Утя ~

~~В~ •

О^.

I 2)

/ т

Напряжение на емкости в течение лавинообразного процесса не

изменяется. Рабочая точка перемещается из точки / в

точку

Прекращение прямого лавинообразного процесса связано с верх

ним ограничением.

Как только напряжение па сетке достигает большой положи

тельной величины

иеы,

которая

поддерживается

благодаря

появ

лению

напряжения

£ / T g

на обмотке

трансформатора,

сеточной

цепи появляется

значительный

сеточный

ток ig, который

протекает

через обмотку трансформатора и емкость

С и постепенно заряжа

ет ее

(промежуток

t2—/3).

Из-за

возрастания

«с

напряжение

постепенно

уменьшается

(см. формулу

(15.10)), потому что на уча

стке статической характеристики, где находится точка 1', напря

жение

ыТ ( ,

почти не меняется.

По

мере заряда

емкости рабочая

точка перемещается

от

точки

V к точке 2. Так как

на участке

1'2

статической

характеристики

/С<1,

то несмотря

на

уменьшение

анодный

ток

1а

напря

жения

нт а

и uTg

практически

не

меняются,

значит

обратная

связь не действует и лавинообразный процесс не может возник

нуть.

В момент /3 вследствие заряда емкости до

величины UCM

напря

жение на сетке падает до величины

U^KP

(точка

2),

при которой

К=\.

Теперь малейшее уменьшение

снова

влияет

на

величину

анодного тока и напряжений ит а и uTg.

Обратная

связь

вновь

на

чинает действовать. Возникает

лавинообразный

процесс,

называе

мый обратным,

в результате

которого

напряжения

ug,

«та,

«Tg

и анодный

ток

резко

уменьшаются,

а напряжение

и3

на

ано

де возрастает. Прекращение обратного лавинообразного процесса

связано с запиранием лампы, из-за чего имеет место нижнее ог

раничение. Чтобы установить положение рабочей

точки

после

скачка, проведем линию обратной связи

при Ко6р

= 1 через точку

2. Рабочая точка перемещается из точки 2 в точку

2'.

После запирания лампы снова начинается разряд емкости, что

приводит к возрастанию напряжения us.

момент

t.\ оно

дости

гает значения Ег0,

лампа отпирается,

процессы

схеме

повто

ряются.

Таким образом, блокинг-генератор

периодически

генерирует

импульсы. Длительность

импульсов

определяется

процессом

заряда емкости С через участок сетка—катод лампы, а длитель

ность

паузы

t„

—

процессом ее разряда

через сопротивление

R е-

Так как на практике Rig

< Rs,

то

обычно t„ <£. / п .

Период

колеба

ний равен

T=t„

t„.

(15.13)

При построении статической характеристики блокинг-генерато ра мы полагали, что в цепи обратной связи включен идеальный трансформатор, у которого ток намагничивания iu—0. На самом деле, когда открыта лампа блокинг-генератора и в обмотках транс форматора протекают анодный и сеточный токи, ток намагничи вания отличен от нуля, в результате чего за время длительности импульса в сердечнике трансформатора накапливается энергия. После запирания лампы на обмотках трансформатора по прави лу Ленца возникают напряжения обратного знака, которые стре мятся поддержать протекание тока в обмотке в прежнем направ

лении. Как видно из схемы			(рис. 15.1), появление		обратного	на
пряжения	к т а	после запирания лампы приводит к возрастанию				иа
до величины,		большей, чем	Еа. Из-за	рассеивания	энергии, запа
сенной в	сердечнике трансформатора,			напряжение	ита уменьша

ется до нуля. Следовательно, после окончания импульса на аноде лампы наблюдается положительный выброс. Такой же выброс, но отрицательной полярности имеется на сеточной обмотке транс форматора и сетке лампы.

Так как рассеивание магнитной энергии, запасенной в сердеч нике, происходит сравнительно быстро, то длительность выброса невелика и в большинстве случаев сравнима с длительностью ра бочего импульса. Для уменьшения выброса одну из обмоток транс

форматора (чаще анодную) шунтируют сопротивлением		кото
рое выбирается равным 1—5 ком.
Динамическая характеристика идеализированной схемы имеет
вид замкнутой кривой ll'22'l	(рис. 15.5). Благодаря	появлению

2 / о У /у—7

Рис. 15.5. Динамическая характеристика блокинг-генератора.

обратных напряжений	и т а и urg	в момент £3 запирания лампы ра
бочая точка по линии	обратной	связи 22' перемещается до точки

2", а затем постепенно возвращается на ось абсцисс. В этом слу чае динамическая характеристика блокинг-генератора имеет вид

замкнутой кривой	11'22"1 (рис. 15.5).
Учет тока намагничивания в реальном трансформаторе, каза
лось бы, должен повлиять на форму участка Г2				динамической
характеристики, соответствующего			процессу заряда	емкости С в
течение длительности		импульса. Для идеального трансформатора,
у которого 1Ы — 0,	мы	полагали,	что напряжение	мт а = la Rg3' •

В действительности же, это справедливо только для лавинообраз ного процесса. В реальном трансформаторе напряжение на обмот ке равно

	i	d 'м
'*та	'•'м	^	>
если не учитывать ее сопротивления. Подставляя				значение / м из
формулы (15.1), получим
Um = i'M-£/f	I'a — 9т (Jg " ' R ) 1 -			(15.14)
Для большинства схем in; С ig,		тогда
« 1 4 = ^	d		<7т О -	(15.14')
« 1 4 = ^	К ('а -		<7т О -	(15.14')
	dt

Значит, форма напряжений к1 а и urg на участке 1'2 статической характеристики зависит от изменения" анодного и сеточного тока лампы. Вид импульсов анодного ч приведенного сеточного тока лампы показан на рис. 15.6. В момент t\ отпирания лампы анодный и сеточ ный токи возрастают до макси мальной величины /; | р и /к м, при

чем согласно формуле (15.1)

						/a p =	<7i/gM.			(15.15)
				По мере заряда емкости С и умень
				шения	напряжения			ие	анодный		ток
				почти	не	меняется,		так		как лампа
				работает		вблизи линии				критическо
				го режима, но			сеточный			ток ig	по
				степенно		уменьшается.				Исследова
				ние практических				схем		показывает,
Рис. 15.6. Импульсы токов				что	уменьшение			сеточного			тока
				происходит			приблизительно				про
в блокинг-генераюре.
				порционально времени, т. е. по ли

нейному закону. В	момент		(3	благодаря		запиранию			лампы		токи
ia и i g падают скачком		до		нуля.
Разность между	ia	и qrig		представляет			ток	намагничивания,
импульс которого построен			на рис,		15.6. Оказывается,					что ток	/ м

в	течение импульса нарастает примерно пропорционально време
ни.	Следовательно, напряжение и т а остается почти постоянным.

Учитывая, что при этом абсолютная величина тока намагничива

ния невелика, можно считать, что в					реальной и идеальной схемах
участки 1"2 динамической характеристики совпадают.
§	15.4. Р А С Ч Е Т О С Н О В Н Ы Х П А Р А М Е Т Р О В							ИМПУЛЬСОВ
			Длительность		импульса
Для	расчета		длительности импульса			tn	необходимо		вычислить
длительность			заряда емкости	С	от	начального напряжения
Uci =	\Ega\	до	максимального напряжения					—	Так как за
ряд емкости		С происходит через участок					сетка —катод лампы и
сопротивление R\e не остается постоянным,							то	нельзя	воспользо
ваться	формулой (14.9).
Составим эквивалентную схему сеточной цепи для									процесса
заряда.	В	течение длительности		импульса			напряжения г/та и иТ Й

почти постоянны. Следовательно, сеточную обмотку трансформа тора можно заменить источником постоянного напряжения 6'Т Й .

Считая, что Rg > Ris,				пренебрежем				током,	ответвляющимся
при заряде емкости в сопротивление								Rg. Тогда		эквивалентная
схема для процесса заряда принимает
вид,	показанный на			рис. 15.7.			Для
этой схемы		напряжение			на емкости
равно
		С	\	l s d t '		(15.16)
		С	\	l s d t '
где t отсчитывается			от	момента			U на-	P,IC-	^ ' J K O ^ T H V ' 1 1 3 " 3
чала	заряда.
Во время заряда сеточный ток изменяется примерно по линей
ному	закону:
							t			(15.17)
							* н			(15.17)
							* н
Подставляя		выражение			((15.17)		в формулу		(!15.16)	и учитывая,
что	t = tH	при ис =		£ / с м , находим
					t„
									2C	'
откуда
					• 2CUcu-			UCl		(15.18)
							leu

<<< < Предыдущая 1 23 / 253 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ