циал па анода пентода уменьшается. Уменьшение потенциала иа через конденсатор С передается на первую сетку. Потенци ал первой сетки н„, уменьшается, что вызывает уменьшение катодного тока ік и потенциала катода и,, пентода. В резуль тате напряжение на третьей сетке и&К увеличивается и анод ный ток еще больше возрастает. Действие положительной об ратной связи можно представить цепочкой
t Ugak t |
К t |
иа I -* иgi I |
H* 1 — j, |
Отрицательная обратная |
связь образуется |
за счет связи |
анода с первой сеткой пентода через конденсатор С. Действи тельно, с увеличением анодного тока га потенциалы анода иа и первой сетки и?1 уменьшаются, что замедляет скорость на растания анодного тока.
Положительная обратная связь действует сильнее отрица тельной, поэтому процессы в схеме развиваются лавинообраз но. При напряжении us,k, примерно равном нулю, положи тельная обратная связь обрывается, так как третья сетка пе рестает влиять на анодный ток. Однако за счет продолжающего ся разряда паразитной емкости в цепи катода напряжение и,,?/, еще некоторое время буде?т возрастать. В результате после первого опрокидывания ф&м^і напряжение ugtk оказывается в области относителы|о больших положительных значений.
>Диод Д после Скачка напряжения на аноде пентода закры вается.
3. Состояние квазиустойчивого равновесия
3 этой стадии конденсатор С перезаряжается по цепи
+ Еи — Re — С — пентод — Rk - корпус .
За счет стабилизирующего действия отрицательной обрат ной связи с анода на первую сетку ток перезаряда іс конден сатора уменьшается очень медленно. Потенциал ugl и катод ный ток ік постепенно увеличиваются, а_напряжение и ^ к, и потенциал анода иа уменьшаются по закону,'близкому к ли нейному.
4. Второе опрокидывание и восстановление исходного состояния
Как только напряжение и ^ к уменьшится примерно до пу ля, в схеме восстановится петля положительной обратной свя зи и произойдет второе опрокидывание,
При этом с целью повышения стабильности длительности импульса третья сетка должна вступить в действие после того, как рабочая точка (іа, uak) придет на линию критического режима характеристик пентода (см. рис. 9.5).
В результате второго опрокидывания пентод закрывается по анодному току и открывается по току первой сетки, после чего начинается заряд конденсатора С по цепи
b Еа — Ra — C — rglk - Rk — корпус .
Потенциал анода пентода после скачка будет стремиться к уровню 4- по экспоненциальному закону с постоянной вре мени т — С (Ra -f- Rk). Как только потенциал иа достигнет уровня Uv, диод откроется и заряд конденсатора прекратится.
Для уменьшения времени восстановления исходного со стояния между анодом пентода и конденсатором С можно включить катодный повторитель аналогично тому, как было сделано в фантастроне, схема которого изображена на рис. 9.7.
5. Расчет длительности импульса
Врабочей стадии входное сопротивление усилителя
практически |
равно |
бесконечности, |
поэтому потенциал |
анода, согласно |
формуле (3.18), будет определяться выра |
жением |
|
|
|
|
|
«« = |
и а (0) |
- |
\КЕа + и а (0)] (1 |
- |
в-'/« У І+А'>) . |
В соответствии с этим выражением и рис. 9.9 находим |
Uа (0) = |
и р — AU ; и а (с о ) |
= |
— КЕа ; |
где UaKOn — потенциал анода пентода в конце рабочей стадии. Длительность импульса согласно формуле (10)
К = (1 + К) CRg ln KEa + U p - AU KEa -f- UaK0H
Учитывая, что |
|
|
/ 0 > 1 , |
Ш « |
Uk0 + |r£ ,ei I , |
^вкон = |
^айкр |
+ ^Акр Rk I |
где/,А.кр и U„hup— катодный ток и напряженіи1па аноде пенто да на л и нии критического режима, получаем
1и ~ CRe У " ~ |
|
|
|
|
. (9,|) |
Коэффициент нелинейности регулировочной |
характеристики |
Л, — '■?( L/ р) |
и.макс |
|
Tн.мчн~ |
|
|
3 ” |
t |
• |
|
і |
|
|
|
|
|
k c r |
|
|
|
Время іюссгановлеиия исходного состояния |
|
К |
V- {Ra |
|
! |
• |
(9.Г)) |
§ !).4. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЛАМПОВЫХ |
|
|
|
|
ФАНТАСТРОНОВ |
1. Стабильность длительности |
импульса |
фантастрона со |
связью по экранирующей сетке выше стабильности длитель ности импульса фантастрона с катодной связью. Это объясня ется тем, что на стабильность длительности импульса фанта строна с катодной связью, как это видно из выражения (9.4), дополнительно влияет нестабильность напряжений L>k„ и /дч:р Rк• Нестабильность длительности импульса фантастрона со связью по экранирующей сетке составляет 0,05—0,5%, фан тастрона с катодной связью 0,5—2%.
2. За счет резистора Rk фантастрон с катодной связью име ет меньший коэффициент усиления К, чем фантастрон со связью по экранирующей сетке. Следовательно, линейность анодного напряжения и линейность регулировочной характе ристики ta — ср (Up) фантастрона с катодной связью хуже, чем у фантастрона со связью по экранирующей сетке.
3. Скачок потенциала анода А6% у фантастрона с катод
ной связью значительно больше |
скачка |
напряжения A Unk |
у фантастрона со связью по экранирующей сетке. |
Достоинством фантастрона с |
катодной |
связью является |
отсутствие источника отрицательного напряжения.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1.Будет ли работать фантастрон, если резистор RH под ключить между первой сеткой и катодом пентода?
2.Действуют ли положительная и отрицательная обрат ные связи на стадии восстановления исходного состояния?
3.Почему у фаитасторна с катодной связью отсутствует 2 я петля положительной обратной связи?
4.Какие требования предъявляются к пентоду ’фантастропа?
§ 9.5. ФАНТАСТРОН НА ТРАНЗИСТОРАХ
Для создания транзисторного фантастрона необходнм’о иметь многоэлектродный транзистор, аналогичный ламповому пентоду. Таких транзисторов пока нет. Однако путем соответ ствующего в к л ю ч е н и я
|
|
|
|
|
|
трех |
транзисторов |
можно |
а |
получить составной пен |
|
тод |
(рис. 9.10). |
База |
|
транзистора Т2 выполняет |
|
роль первой сетки пенто |
|
да, коллектор транзисто |
|
ра ТЗ — второй сетки и |
|
база |
транзистора |
77 — |
|
третьей |
сетки. |
Источник |
|
£ й:, |
служит для |
созда |
|
ния |
необходимого |
режи |
|
ма |
работы транзистора |
|
ТЗ и принципиальной ро |
|
ли не играет. |
|
|
|
В таком составном пен |
|
тоде имеет место эффект, |
|
аналогичный |
траизитрон- |
|
ному эффекту в лампо |
|
вом |
пентоде. |
Действи |
|
тельно, изменяя напряже |
|
ние Мб! на базе транзи |
|
стора 77, можно осущест |
|
влять |
перераспределение |
|
коллекторного тока /к» транзистора |
Т2 между эмнттсрнымп |
токами транзисторов 77 и ТЗ. |
При этом характер зависимостей |
і-эі — ? ( « б і ) 1 |
Б а |
f |
(« ö i ) |
такой же, как у зависимостей |
|
|
|
|
І „ ~ ? («#:!*) |
I |
І g-l |
/ |
(«д-sft) |
На рис. 9.11 представлена принципиальная схема фантастрона на составном пентоде из трех транзисторов.
Рассмотрим работу фантастрона по стадиям, используя временные диаграммы напряжений (рис. 9.12).
1. Исходное состояние |
|
|
|
Параметры |
элементов |
подобраны таким |
образом, |
что |
в исходном |
состоянии транзисторы Т2 и ТЗ открыты и |
на |
сыщены, а транзистор 77 |
закрыт. На рис. 9.13 |
представлена |
эквивалентная схема, ха |
|
|
|
рактеризующая |
исходное |
|
|
|
состояние |
|
транзисторов |
|
|
|
Т2 и ТЗ. В этой |
схеме — |
|
|
|
Яа, — |
RqRg |
|
|
|
|
|
R , |
f |
R a |
|
|
|
-68 — |
Еѵ |
R:, |
Ro |
Ra |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
'! |
|
|
|
эквивалентные сопротив ление и напряжение в цепи базы транзистора ТЗ.
Чтобы транзистор Т2 был открыт и насыщен, должно выполняться не равенство
где — коэффициент усиления по току транзистора Т2. Условие насыщения транзистора ТЗ можно получить из
следующих простых соображений. Ток базы транзистора ТЗ в исходном состоянии должен превышать насыщенный ток базы этого транзистора, т. е.
/бз - R бз- > |
< к.нЗ |
/,б.иЗ |
бз |
1 Г |
где Рз — коэффициент усиления по току базы транзистора ТЗ.
Следовательно, неравенство -г~ -zrn~ является уело-
вием насыщения транзистора ТЗ.
Транзистор ТІ закрыт благодаря тому, что и цепь базы включен источник положительного напряжения /:см. Следует заметить, что фантастрон будет работать и без источника £ см, однако стабильность длительности импульса при этом будет хуже из-за увеличения коллекторною тока транзистора ТІ в исходном состоянии.
Диод открыт и фиксирует потенциал коллектора транзис тора ТІ на уровне Up- Конденсатор С заряжен до напряже ния
LJ( Ü |
б ' к I и ~ I ' u.S'Jh |
. |
2. Запуск и первое опрокидывание
Положительный запускающий импульс через диод Д и кон денсатор С поступает на базу транзистора Т2 и выводит его из режима насыщения. Напряжение ик.э2 понижается, напря жение «б.эі повышается, и транзистор ТЗ также выходит из режима насыщения. Понижение потенциала коллектора нк«з транзистора ТЗ передается через ускоряющий конденсатор Су па базу транзистора ТІ, и транзистор ТІ открывается. С этого момента времени вступает в действие положительная обрат ная связь, состоящая из двух петель (рис. 9.14).
{я петля
1«г| —li — U t a I — ■U 61 j -
I (i6?VI
/ |
\ t ) i j — Us j — l l „ j — Uf.J—] |
|
|
2-sпетля |
|
|
|
Рис. 9.14 |
|
|
|
Действительно, после того, как |
транзистор ТІ |
открылся, |
изменение напряжения на его базе |
//<>.*, будет вызывать пере |
распределение коллекторного тока |
Д, транзистора |
Т2 между |
эмиттерами транзисторов ТІ и ТЗ таким образом, что с умень шением напряжения «б ■>, ток іэ, будет увеличиваться, а ток
іэ3 — уменьшаться.
Первая петля действует следующим образом. С уменьше нием напряжения иб .* , ю к увеличится. Увеличение тока іэі вызывает увеличение тока ік1 и повышение потенциала кол лектора транзистора ТІ. Повышение потенциала ик1 через
конденсатор С будет передаваться на балу транзистора |
Т2, и |
транзистор Т2 |
будет нризакрываться. |
Ток коллектора |
уменьшается, |
потенциал коллектора |
транзистора |
Т2 по |
низится. Понижение потенциала « к.э? вызовет увеличение на пряжения на базе //с93 транзистора ТЗ. Гок коллектора тран зистора ТЗ уменьшится. Понижение потенциала его коллекто ра ика через ускоряющий конденсатор Су передастся на базу
транзистора 77 и т. д. |
|
Вторая петля действует так. С уменьшением напряжения |
«й.э, |
уменьшается ток |
і.я и понижается потенциал коллекто |
ра |
икЯ. Следовательно, |
потенциал базы и6, транзистора 77 |
также будет понижаться, что вызовет еще большее уменьше ние напряжения іп . з ѵ
Одновременно в схеме действует и отрицательная обратная
связь. С увеличением тока |
потенциал коллектора транзис |
тора 77 иКІ повышается. |
Повышение потенциала //„, переда |
стся через конденсатор С на базу транзистора Т2. Ток коллек тора /,<•; при этом будет уменьшаться, следовательно, будет \ меныпать п ток
Параметры элементов схемы подобраны таким образом, что положительная обратная связь действует сильнее отрицатель ной, поэтому процессы в схеме будут развиваться лавинооб разно. Лавинообразный процесс первого опрокидывания пре кратится тогда, когда транзистор ТЗ закроется. К этому 'мо менту времени транзистор Т2 оказывается в активном режи ме, а транзистор Т1 может быть как в активном режиме, так и к режиме насыщения.
За |
время первого опрокидывания потенциал пкі и напря |
жение |
скачком возрастают на небольшую величину зС . |
Диод после первого опрокидывания закрывается и отключает цепь запуска от фантастрона.
3. Состояние квазиустойчивого равновесия
В этом состоянии идет процесс перезаряда конденсатора С ог источника 7:к через транзисторы Т2 и 77 и резистор к,-,,.
Отрицательная обратная связь стабилизует ток перезаря да конденсатора С. Пусть ток Д уменьшился, тогда напряже
ние и;, з, также уменьшится, а ток |
іК, |
увеличится. Следова |
тельно, токи |
іэ, и /К| и потенциал |
z/Kl |
коллектора 77 |
также |
увеличатся. |
Увеличение |
потенциала |
гг|(, будет |
препятство |
вать уменьшению тока іс- |
Действие отрицательной обратной |
связи можно представить цепочкой |
|
|
|
|
t Іс I |
Ur,,э, I |
i„ |
f |
c, |
t |
Cl t |
IIUl |
* “ X |
Однако полной стабилизации нет. Постепенно ток іс будет уменьшаться, следовательно, напряжение «б.э2 будет также уменьшаться, а напряжение ик.э<> и потенциал ик1 будут уве личиваться по закону, близкому к линейному.
Напряжение на базе транзистора ТЗ
при этом будет уменьшаться.
4. Второе опрокидывание и восстановление исходного состояния схемы
Как только напряжение Нб.э3 станет равным нулю, тран зистор ТЗ откроется. Потенциал ик?> увеличится, следователь но, увеличится потенциал базы нб1 транзистора 77. Если к этому моменту времени транзистор Т1 был в активном режи ме, то сразу же начнется второе опрокидывание. Если же тран зистор Т1 был в режиме насыщения, то второе опрокидывание начнется после выхода этого транзистора из режима насыще ния.
В результате второго опрокидывания транзистор Т1 закры вается, а транзисторы Т2 и ТЗ входят в режим насыщения. После этого конденсатор С будет восстанавливать свой заряд от напряжения Ек через участок эмиттер-база транзистора Т2 и резистор
Потенциал ик1 после небольшого скачка будет стремить ся к уровню — Ек по экспоненциальному закону. Как только потенциал ик1 достигнет уровня 7/р, откроется диод и зафик сирует ик1 на этом уровне.
Выше отмечалось, что во время рабочей стадии транзистор 77 может находиться в активном режиме или в режиме на сыщения. Наилучшая стабильность длительности импульса
будет тогда, когда транзистор 77 находится в активном режи ме и в режим насыщения входит лишь в конце рабочей ста дии. Для этого случая произведем вывод формулы длитель ности импульса.
Для квазиустойчивого состояния справедлива эквивалент
ная схема, изображенная |
на рис. |
9.15. |
Пунктиром |
выделен |
усилитель. Эта схема аналогична |
эквивалентной схеме ГПН |
с отрицательной обратной связью |
(см. рис. 3.28). |
Следова |
тельно, в соответствии с |
формулой |
(3.18) потенциал ик1 |
в рабочей стадии будет определяться выражением