книги из ГПНТБ / Кузьмич, В. И. Основы импульсной техники учебник
.pdf;к = a t .
Коэффициент пропорциональности а можно определить из следующих соображений: в конце рабочего хода (t — ^мр) ток в катушке достигает амплитудного значения /к„. Тогда
а |
- - |
1К.Ill |
|
|
- ■ |
||
|
|
1 |
Пр |
Эквивалентная схема отклоняющей катушки с генераш ром входного напряжения представлена на рис, 3,31, На этом рисунке приняты обозначения:
Lк — индуктивность катушки;
гк — активное сопротивление катушки; Ск — межвитковая паразитная емкость; R,lt — шунтирущпй резистор;
R,. — выходное сопротивление генератора;
е— напряжение генератора.
йг
Рис. 3.31
Временные диаграммы изображены на рис. 3.32.
Если ток ік в катушке во время рабочего хода изменяется по линейному закону і„ =at, то напряжение на катушке,
в соответствии с эквивалентной |
схемой |
рис. |
3.31 определится |
следующим образом: |
|
|
|
и = uL + ит==. LK |
+ iKR = |
а і к1 |
(t) -f arKt . |
Таким образом, напряжение |
на катушке |
состоит из двух |
|
слагаемых — постоянного напряжения |
и/ъ имеющего скачок |
||
при ^ = 0, и линейно нарастающего напряжения иг. Суммарное напряжение имеет трапецеидальную форму (рис. 3.32). Опре
151
делим теперь э. д. с. входного источника, которая необходима для создания линейно нарастающего тока в отклоняющей катушке.
Из эквивалентной схемы
в = ('к + ‘с + *Дш) Rc + 11 ’
где
іс = Ск = Ск aLKo (t) -|- Ск arK1 (*)
-- ток через паразитную емкость;
lRin |
и |
_ aLK1 (t) |
arKt |
p |
p |
'Г n |
|
|
' Ш |
' M I l |
' ' Ш |
— ток через шунтирующий резистор.
Подставляя значения токов в формулу для е, получим
е = Ск aLKRr3 (t) |
|
|
иI,KR г |
|
1 (t) -4 |
|
f Ск са\ Rc ф- |
— t-üLK |
|||||
|
|
|
* |
Rn |
|
|
aRr |
ar |
— Rr + arK t . |
|
|||
|
|
|||||
Полученное выражение показывает, что э.д.с. е равна сум |
||||||
ме трех напряжений: |
первое |
представляет |
собой |
напряже |
||
ние вида дельта-функции, |
необходимое |
для |
мгновен |
|||
ного заряда паразитной емкости, т. е. |
для |
создания скачка |
||||
uL на катушке; второе представляет собой перепад напря
жения, и третье является линейно возрастающим напряже нием.
Физически получить дельта-функцию невозможно, поэтому э.д.с. практических генераторов представляет трапецеидаль ное напряжение без дельта-функции. В результате этого в ка тушке возникает переходный процесс, искажаю'щий форму пилообразного тока в катушке.
Переходный процесс может быть колебательным, критиче ским и апериодическим.
Режим переходного процесса определяется параметрами контура:
— коэффициентом затухания
152
— резонансной частотой
“ о |
1 |
|
/-к Ск |
|
|
|
|
|
где |
|
|
Р‘ |
1 |
Lк_ |
/ ? Г |
сК |
Выбранный режим устанавливается обычно подбором со противления шунтирующего резистора Ят.
На практике используются критический (а = со0) и апери одический (* > м0) режимы.
153
Как при критическом, так и при апериодическом |
режиме |
|||
имеет место искажение начального участка тока |
в катуш |
|||
ке (рис. 3.33). Апериодический |
||||
процесс |
отличается |
от |
крити |
|
ческого большей потерей энер |
||||
гии |
на |
резисторе /^ш и боль |
||
шим |
искажением |
начального |
||
|
|
|
|
|
•участка тока |
/к. |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
По окончании рабочего хода |
||||||
|
|
|
|
|
|
энергия, запасенная в катушке, |
||||||
|
|
|
|
|
|
должна быть рассеяна. Резис |
||||||
|
|
|
|
|
|
тор |
Яш обеспечивает |
рассея- |
||||
|
|
|
|
|
(■ пне |
этой энергии |
по |
аперио |
||||
|
|
|
|
|
|
дическому закону. |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
При |
построении |
генераторов |
||||
|
|
|
|
|
|
пилообразного тока часто раз- |
||||||
личают |
медлеппые и быстрые |
развертки. |
При |
медленных |
||||||||
развертках, когда |
скорость |
|
diu мала |
и |
uL |
чг, |
можно |
|||||
пренебречь членом |
п і л\(і) |
di |
|
|
|
|
|
|
||||
и подавать на катушку только |
||||||||||||
линейно |
возрастающее |
напряжение |
ит— arKt. |
В случаях |
||||||||
быстрых разверток, |
когда |
скорость |
|
велика и |
uL^>ur, |
|||||||
к катушке |
достаточно |
подвести |
перепад |
напряжения |
||||||||
uL — aLK\{t). |
В обоих |
случаях |
линейность |
пилообразного |
||||||||
тока несколько ухудшается, |
но зато упрощается схема ГПТ. |
|||||||||||
2. Генераторы трапецеидального напряжения
Каскады, обеспечивающие пилообразный ток в отклоняю щих катушках электроннолучевых трубок, являются выход ными каскадами в устройствах временной развертки. Как сле дует из изложенного, на вход выходных каскадов необходимо подавать трапецеидальные импульсы напряжения. Импульсы напряжения трапецеидальной формы формируются специаль ными устройствами, называемыми генераторами трапеце идального напряжения, которые кратко рассматриваются ниже.
Импульсы напряжения трапецеидальной формы характе ризуются теми же параметрами, что и импульсы пилообраз ного напряжения и, кроме того, величиной начального скачка.
154
Генераторы трапецеидального напряжения создаются па базе генераторов пилообразного напряжения путем включе ния резистора R последовательно с конденсатором С.
и е,
Риг. 3.31 |
Рис. 3.35 |
Рассмотрим в качестве примера работу простейшего лам нового генератора трапецеидального напряжения (рис. 3.34). И исходном состоянии триод открыт. Конденсатор С заряжен до напряжения U<:o = Оакыш». Входной импульс, подаваемый в момент 11 (рис. 3.35) и имеющий длительность £пр, закры вает триод. Конденсатор С начинает заряжаться от источника Еа через резисторы Ra и R.
Ток заряда
Е а - |
U со |
L |
е 1 |
||
3~ R a |
\ - R |
|
где т = С (Ra + R).
Напряжения на конденсаторе С и резисторе R будут опре деляться выражениями:
пс = Uсо -f (£ — Uсо) (I — е ' ) ;
II |
— I р ^ |
__U СО |
п- |
* |
зар к |
R a + R |
К |
155
Выходное напряжение
Эта формула после несложных преобразований может быть сведена к виду
Первый член правой части полученного выражения опреде ляет начальный уровень, второй член представляет собой пе репад напряжения, третий — экспоненциально возрастающее напряжение. Общий вид выходного напряжения изображен на рис. 3.35.
По окончании действия входного импульса лампа откры вается и конденсатор С разряжается через лампу и резистор R. Время восстановления исходного состояния
3. Выходные каскады генераторов пилообразного тока
Для получения значительной длины развертки луча на экране электроннолучевой трубки в отклоняющих катушках требуется создать пилообразный ток с довольно большой амплитудой. Поэтому выходные каскады ГПТ представляют собой усилители токов и строятся на мощных лампах и тран зисторах.
а) Выходные каскады ГПТ на лампах
Выходной каскад с непосредственным включением откло няющей катушки в анодную цепь лампы. Схема такого каска да представлена на рис. 3.36. При подаче на вход каскада трапецеидального напряжения в катушке возникает пило образный ток. Для линеаризации динамической характери стики лампы в катодную цепь включен резистор /?к, создающий отрицательную обратную связь по току.
Эквивалентная схема каскада (рис. 3.37) по виду не отли чается от схемы, представленной на рис. 3.31. Параметры этой эквивалентной схемы можно получить из известных соотноше ний для усилителя с отрицательной обратной связью:
еР'^вх f
156
К - R e + |
(l + |
p) Rn ’> |
C n — C K + |
C B |
c M |
где |
сопротивление и коэффициент |
|
Ri и [i — внутреннее |
||
усиления лампы; Ск — суммарная межвитковая емкость катушки;
Свых — выходная емкость лампы; См — емкость монтажа.
Достоинством схемы является ее простота, недостатком — трудность осуществления смещения начала развертки в боль ших пределах.
Рис. 3.37
Двухтактный выходной каскад. Если в усилителе от одной лампы нельзя получить заданной полезной мощности, то
157
вместо параллельного включения ламп в однотактпой схеме значительно выгоднее применить двухтактную схему выход ного каскада (рис. 3.38).
+£ а.
Теория усилителей показывает, что положительными свой ствами двухтактной схемы являются:
—уменьшение нелинейных искажений за счет компенса ции четных гармоник в анодной цепи усилителя;
—уменьшение чувствительности усилителя к пульсациям питающих напряжений;
—меньшее влияние на другие каскады через общий источ ник питания Еа.
Все эти положительные свойства полностью реализуются при симметричной схеме двухтактного выходного каскада.
Рассмотрим работу каскада. В исходном состоянии обе лам пы открыты. Через отклоняющие катушки проходят одинако вые токи. Магнитные потоки Ф,0 и Ф,0 в отклоняющих катуш ках равны и направлены навстречу друг другу. Результирую щий магнитный поток
Ф рез “ Ф щ I- Ф'20 = 0 .
Электронный луч находится в центре экрана трубки. На один вход усилителя подается трапецеидальное напряжение подожительной полярности, на другой вход — такое же на пряжение, но отрицательной полярности. В одной катушке ток будет увеличиваться, в другой — уменьшаться по пилообраз ному закону.
Изменение результирующего магнитного потока
ДФре8 = (Фіо + ДФ) - (І'зо - ДФ) = '2 ДФ
вызовет отклонение электронного луча.
Путем подачи постоянных смещений на управляющие сет ки ламп можно изменить анодные токи ламп в исходном со стоянии и получить смещение начала развертки в ту или иную сторону от центра экрана.
Недостатком двухтактного каскада является необходи мость в двух разнополярных входных сигналах.
Парафазный выходной каскад (рис. 3.39) сохраняет пре имущества двухтактного выходного каскада, но в этом каска де имеется только один вход. Такой каскад обычно применяет ся для медленных разверток, когда на его вход можно пода вать пилообразное напряжение без начального скачка.
Схема работает следующим образом. В исходном состоя нии, если плечи каскадов симметричны, через катушки про текают одинаковые токи. Результирующий магнитный поток равен нулю, луч находится в центре экрана трубки. При по даче на вход линейно возрастающего напряжения ток через лампу Л1 увеличится. Возрастет напряжение ик на резисторе RK. Напряжение на сетке Л2
иSK2
139
и ток во второй катушке будут уменьшаться. Таким образом, магнитный поток в первой катушке будет возрастать, во вто рой — уменьшаться. Электронный луч будет двигаться от центра на край экрана трубки.
й і |
и |
Хи |
Й і |
Рис. 3.40
При медленных развертках можно не учитывать индук тивности отклоняющих катушек, поэтому эквивалентная схе ма каскада будет иметь вид, изображенный на рис. 3.40, где
і\ и г2 — переменные составляющие токов в отклоняющих катушках;
Ri — внутреннее сопротивление лампы; ;х — коэффициент усиления лампы; гк — активное сопротивление катушки.
б) Выходные каскады ГПТ на транзисторах
При построении выходных каскадов на транзисторах необ ходимо учитывать следующие особенности транзисторов. Как известно, у транзисторов пробивное напряжение значительно меньше, чем у ламп. Поэтому, чтобы э.д.с. самоиндукции от клоняющей катушки не вызвала пробоя переходов транзисто ра, индуктивность отклоняющей катушки должна быть неболь шой. Но чтобы получить требуемый магнитный поток, ампли туда пилообразного тока должна быть большой. Следова тельно, усилители токов должны строиться на мощных тран зисторах, позволяющих пропускать токи в единицы и десятки ампер. Однако такие мощные транзисторы имеют низкую ста бильность параметров, особенно при изменении температуры, а также низкие предельные частоты. По этим причинам ГПТ
160