книги из ГПНТБ / Кузьмич, В. И. Основы импульсной техники учебник

2. Па вход дифференцирующей цепи RC поступает напря­ жение с амплитудой Е, фронт которого нарастает по экспонен­ циальному закону с постоянной времени А. Определите ам­ плитуду выходного импульса для случая, когда А = КС.

3. Поясните влияние внутреннего сопротивления RT ге­ нератора входных прямоугольных импульсов на параметры выходного напряжения интегрирующей цепи RC.

§2.5. РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ (ПЕРЕХОДНЫЕ) ЦЕПИ

Врадиотехнических устройствах отдельные каскады часто соединяются между собой через разделительные (переходные) цепи. Разделительная цепь устраняет связь между каскадами (цепями) по постоянному току и одновременно обеспечивает передачу без искажений переменной составляющей сигнала.

Вкачестве разделительных цепей чаще всего применяют

цепь RC и трансформатор.

1. Воздействие одиночного импульса на разделительную цепь RC

Разделительная цепь RC (рис. 2.17) имеет такой же вид, что и дифференцирующая цепь (см. рис. 2.1).

Для дифференцирующей цепи, как указывалось, необходи­ мо выполнять условие RC < t Ä. для неискаженной передачи импульсов — условие

На вход разделительной цепи RC (рис. 2.17) подадим оди­ ночный прямоугольный импульс с амплитудой Um и длитель­ ностью tu.

Конденсатор С будет заряжаться по закону

« с =

Выходное напряжение описывается выражением

и2= Ume ~ ^ .

Для момента времени t = t„ получим

По окончании действия входного импульса конденсатор С будет разряжаться через резистор R

91

лля t > tn.

Временные диаграммы напряжении и,, i/c и п2 (рис. 2.18)

показывают, что применение цепи RC в качестве разделитель­ ной цепи приводит к искажению формы выходного импульса, т е. к появлению завала вершины и обратного выброса.

Величина завала АU определяется выражением

и ограничиваясь лишь двумя первыми членами ряда, получаем

92

Чтобы завал вершины был как можно меньше, должно вы­ полняться условие

RC Уі t„ .

Па форму выходного импульса существенное влияние ока­ зывает внутреннее сопротивление генератора входных им­ пульсов и паразитные емкости. Как и в дифференцирующей цепи, влияние этих параметров приводит к уменьшению ампли­ туды и увеличению длительности фронтов выходного им­ пульса.

2, Воздействие последовательности импульсов на разделительную цепь R C

Пусть на вход разделительной цепи RC поступает последо­ вательность прямоугольных положительных импульсов, как показано на рис. 2.18. Будем считать, что конденсатор С до подачи импульсов не имел заряда.

При подаче первого импульса конденсатор начнет заря­ жаться, и к концу действия импульса напряжение на конден­ саторе достигнет значения UcкіПо окончании действия пер­ вого импульса конденсатор будет разряжаться. К приходу вто­ рого импульса конденсатор С не успеет полностью разря­ диться. На нем останется напряжение Uc»2-

Во время действия второго импульса конденсатор вновь бу­ дет заряжаться. К концу действия второго импульса на кон­ денсаторе будет напряжение б/о<2 > f/cmЗатем конденсатор будет разряжаться и т. д. Напряжение на конденсаторе будет постепенно нарастать, пока не наступит динамическое равно­ весие, при котором количество электричества, полученное кон­ денсатором при заряде, будет равно количеству электричества, отданному конденсатором при его разряде.

К этому времени среднее значение напряжения на конден­ саторе достигнет постоянной величины Uсо.

Выходное напряжение определяется алгебраической сум­ мой входного напряжения и напряжения на конденсаторе:

и., = «[ — U со •

Это равенство, а также временные диаграммы (рис. 2.19) по­ казывают, что вследствие накопления заряда на конденсаторе

93

С изменился начальный уровень передаваемою напряжения Изменение начального уровня равно напряжению (Усо на кон­ денсаторе. Это явление иногда называют «сползанием раоочей точки».

Рис. 2.19

Определим величину напряжения Ucо для входных им­ пульсов, представленных на рис. 2.19, считая, что R в схеме рис. 2.17 является нелинейным, т. е. что оно будет различным при заряде и разряде конденсатора.

Для установившегося (стационарного) состояния

94

где

<71 — количество электричества, полученное конденсатором при заряде;

—количество электричества, отданное конденсатором за время разряда.

Конденсатор С будет заряжаться только во время действия

где R3 — эквивалентное сопротивление в цепи заряда конден­ сатора.

Всю остальную часть периода Т конденсатор будет разря­ жаться. Уменьшение накопленного конденсатором заряда

Из формулы (2.28) следует, что для уменьшения напряже­ ния Uсо необходимо увеличивать сопротивление R3 в цепи заряда конденсатора С и уменьшать сопротивление Rp в цепи разряда конденсатора.

3. Фиксаторы уровня

Как отмечалось выше, разделительная цепь изменяет на­ чальный уровень передаваемых сигналов.

Чтобы установить (зафиксировать) определенный началь­ ный уровень выходных импульсов, применяются фиксаторы уровня (восстановители постоянной составляющей).

95

Принцип действия фиксаторов уровня основан на измене­ нии сопротивления разделительной цепи RC при заряде и раз­ ряде конденсатора.

а) Однополярные фиксаторы

Однополярные фиксаторы применяются для фиксации по­ стоянного уровня при подаче на вход разделительной цепи им­ пульсов одной полярности.

На рис. 2.20 представлена схема диодного фиксатора для фиксации импульсов положительной полярности на нулевом уровне. Во время действия положительных входных импульсов диод закрыт. Эквивалентное сопротивление в цепи заряда кон­ денсатора

R3 = RT + R ,

где Rr — выходное сопротивление генератора.

В паузах между импульсами конденсатор С будет разря­ жаться через внутреннее сопротивление генератора Rr и со­

Так как г пр < R, то среднее напряжение на конденсаторе будет незначительным, близким к нулю.

Выходные импульсы будут иметь нулевой начальный уро­

вень.

Если в рассмотренную схему включить источник постоянно­ го напряжения Е, как показано на рис. 2.21, начальный уро­ вень выходных импульсов будет равен —Е. Чтобы начальный уровень был положительным, надо изменить полярность вклю­

чения источника Е.

Для отрицательных входных импульсов необходимо изме­ нить полярность включения диода Д.

96

б) Биполярные (фиксаторы

Рассмотренные выше схемы фиксаторов уровня дают воз­ можность фиксировать начальный уровень импульсов только

одной полярности. Для фиксации начального уровня биполяр­ ных сигналов может быть использован фиксатор уровня, схема которого представлена на рис. 2.22.

Ut

Рассмотрим работу устройства. В исходном состоянии (ыі=0, ик~ 0) обе лампы открыты, при этом, как следует из рис. 2.23,

У Разделительный конденсатор Ср заряжен до напряжения

Входные импульсы (рис. 2.23) имеют как положительную, так и отрицательную полярность.

Во время действия входных импульсов оба триода закры­ ваются специальными коммутирующими импульсами ик, совпа­ дающими по времени с входными импульсами. В паузах между импульсами триоды открыты.

В результате действия положительного входного импульса конденсатор Ср разряжается за счет протекания тока от вход­ ного источника через Ср и R p. Поэтому после окончания им­ пульса напряжение иа1 оказывается меньше Со10.

тора.

Напряжение ис будет стремиться к своему исходному зна­ чению

Uco = Ual0 .

При действии отрицательного входного импульса конден­ сатор Ср получит дополнительный заряд, напряжение на нем возрастет, поэтому

значению Ucо.

Заметим, что лампа Л2 является лампой катодного повто­ рителя, а лампа Л1 — его нагрузкой. Поэтому напряжение UaX0 изменяется незначительно при изменении параметров

ламп и режима их работы.

Таким образом, такое устройство обеспечивает фиксацию на­ чального уровня передаваемых импульсов на уровне Ual0.

Напряжение Ua10 составляет единицы вольт, так как оно всегда меньше напряжения запирания |С^02| лампы Л2.

Так как в данном фиксаторе заряд и разряд конденсатора Ср происходит через коммутирующие лампы, то резистор Rp может не ставиться.

98

ВОПРОСЫ д л я САМОКОНТРОЛЯ

1.Как установить, что цепь RC является переходной, а не дифференцирующей?

2.Можно ли в качестве разделительной цепи использовать цепь RL?

3.Нарисуйте схему однополярного фиксатора отрицатель­ ных импульсов с фиксацией на положительном уровне.

§ 2.6. ИМПУЛЬСНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ (ИТ)

Рассмотрим импульсные трансформаторы без насыщения сердечника, широко применяемые в радиотехнических устрой­ ствах с целью:

—согласования нагрузок;

—изменения (увеличения или уменьшения) амплитуды им­ пульсов;

—изменения полярности импульсов;

—связи между каскадами импульсного усилителя;

—создания положительной обратной связи (например, в блокинг-генераторе).

Обычно импульсный трансформатор применяется для безыскаженной передачи импульса. Реальный PIT из-за прису­ щих ему паразитных емкостей, индуктивности рассеяния и ко­ нечной индуктивности намагничивания, а также из-за влияния вихревых токов искажает в той или иной степени форму пере­ даваемого импульса.

Электромагнитные процессы в сердечнике PIT обусловлены в основном явлениями электромагнитной индукции и гистере­ зиса, а также вихревыми токами. Рассмотрим эти процессы.

Пусть к первичной обмотке PIT, принципиальная схема ко­ торого представлена на рис. 2.24, приложен прямоугольный импульс напряжения и\ с амплитудой Е и длительностью t,..

Намагничивающие ампер-витки определяются равенствомI,

У9

где

— ток намагничивания;

W — число витков в соответствующей обмотке ПТ.

где 6'c — площадь сердечника импульсного трансформатора.

Решая уравнение (2.30) относительно В, найдем зависи­ мость магнитной индукции от времени при действии входного импульса:

Из этого соотношения видно, что В нарастает по линейному за­ кону. При условии, что сердечник в исходном состоянии был полностью размагничен, рабочая точка переместится по основ­ ной кривой намагничивания в точку В\ (рис. 2.25). Прираще­ ние магнитной индукции

. де U — средняя длина сердечника.

100