книги из ГПНТБ / Евтянов С.И. Импульсные модуляторы с искусственной линией

ветствует ВСК/СЛ=5,8. Коэффициент В, как следует из (8.62), ра­

По (8.52а) найдем т/иіо=1,04. Тогда из (8.40) получим Кі/р=0,33.

уменьшает С„. Но дело не только в этом. Например, когда период повторения Т увеличивается, то для сохранения Аи/и(т), как это видно из (8.67), следует увеличить RK, но часто это трудно и даже невозможно сделать, особенно в тех случаях, когда корректирую­ щая цепочка применяется в схеме при высоком напряжении, где

шунтирующих отдельные вентили. Эти сопротивления для создания одинаковых обратных напряжений на вентилях не должны превы­ шать некоторых задаңңңх значений. Поэтому при уведңчеңңи J

20Q

в этом случае ki< нельзя увеличивать. Тогда, как видно из форму­ лы (8.67), можно увеличить RJp, уменьшив ослабленные осцилля­ ции, зато подъем' вершины Аи/и(т) при этом не будет превышать Дм/ы(т) при исходном периоде повторения. Если же осцилляции на вершине окажутся несколько больше заданной величины, то их можно ослабить, увеличивая первую индуктивность ИЛ.

Для того чтобы найти новые значения q — UolUxx и Аи/и(х) при

изменении периода повторения Т и сопротивления Rі, следует ре­ шить совместно систему из двух уравнений (8.61) и (8.67). В ре­ зультате найдем

мощности, теряемой в корректирующей цепочке. Сначала определим мощность, рассеиваемую на сопротивлении RK. При малом подъеме

подсчитывать по следующей формуле, вывод которой, по-видимому, не требует пояснений:

201

= 31,4 • 10_4Яхх для третьего, т. е. с возрастанием т теряемая мощ­ ность на R I растет относительно ЯХх. Это ясно и с физической точ­ ки зрения. При т— ѵоо Рх.\— >-0. Поэтому P^JPxx— >-оо.

8.6.Некоторые схемы коррекции импульса

Впредыдущем параграфе показано, что вершима импульса на нелинейной нагрузке с волътамперноп характеристикой магнетрон­ ного типа сильно сглаживается. Это ослабление неравномерности ■вершины в основном зависит от отношения піі/іпо. Для коррекции импульса можно уменьшить локальное сопротивление вблизи рабо­

Рис. 8.17. Подключение корректирующей цепочки во вторич­ ную обмотку импульсного трансформатора.

в рабочей точке по сравнению со статическим. Корректирующую цепь можно установить как в первичной, так и во вторичной обмот­

помнить, что при коррекции импульса во вторичной повышающей обмотке ИТ Ск, Ri и RK должны быть соответственно уменьшены и увелпчнны в k2 раз (k — коэффициент трансформации ИТ).

Рассмотрим несколько новых схем, которые обладают некоторы­ ми особенностями. В них нет ячейки автосмещения RKCK, напряже­ ние смещения Еі на корректирующий диод подается от выпрямите­ ля, питающего импульсный модулятор. Преимущество такого спосо­ ба реализации смещения Еі в сравнении со схемой с автосмещением в устранении переходного процесса, возникающего при запуске ИМ

202

из-за заряда емкости автосмещения Ск, а перед схемой с внешним источником смещения — в устранении необходимости иметь специ­ альный выпрямитель высокого напряжения. Более того, мощность, которая расходуется на сопротивлении автосмещеиня, в этих схемах возвращается в выпрямитель, и, таким образом, почти не происхо­ дит уменьшения к. п. д.

Кроме того, в качестве емкости С„ используется емкость фильт­ ра выпрямителя. Таким образом, уменьшаются габариты ИМ, так как не требуются особый источник смещения диода и емкость С,,.. Однако наряду с перечисленными выше достоинствами описываемые ниже схемы имеют и недостаток. Он сводится к тому, что напряже-

Lj.

Рис. S. 18. Схема импульсного модулятора с коррекцией формы импульса при помощи цени диода Д.

ние выпрямителя оказывается больше требуемого напряжения сме­ щения на диод Et, и для того, чтобы согласовать напряжение импульса с напряжением смещения, необходимо увеличить напряже­

т. и. Описываемые ниже схемы отличаются способом согласования напряжения импульса с напряжением смещения. Для всех схем корректирующая нелинейная цепь включается со стороны первичной обмотки ИТ.

Рассмотрим рис. 8.18. На этой схеме в качестве емкости С„

используется емкость фильтра выпрямителя Сф, а в качестве напря­ жения отсечки Е 1 на диоде — напряжение выпрямителя Ео. Между

положительным полюсом конденсатора фильтра н общей точкой за­ земления подключается вентиль Д обратной полярности. Кроме того, изменяется подключение фильтрового конденсатора Сф: отрицатель­ ный полюс конденсатора Б подключается к высокопотенциальному зажиму А дополнительной обмотки 3 ИТ. В данной схеме конден­ сатор Сф выполняет обычную роль фильтра и кроме того шунтирует нагрузку через диод Д на вершине импульса. Для коррекции им­ пульса напряжение в точке А рис. 8.18 на холостом ходе должно

203

только уровень напряжения в точке А ИТ достигнет уровня напря­

в точке схемы /1 равна напряжению на емкости Сф. Некоторое от­

личие может иметь место, когда заметно сопротивление цепи вен­ тиль Д — емкость, Сф— провод между А и Б относительно сопро­

тивления нагрузки. При прохождении тока по упомянутой цепи происходит частичный подзаряд Сф. Сопротивление коррекции RK параллельно Сф здесь не устанавливается, так как энергия Сф

Рис. 8.19. Коррекция импульса на нагрузке в схе­ ме на рис. 8.18.

расходуется на заряд ИЛ. Емкость Сф выбирается из условия малого изменения напряжения за время импульса, т. е. она должна быть не менее значения, которое следует из (8.61). Напомним, что емкость Ск, подсчитанная по (8.Ѳ1), является минимально необхо­ димой. Во многих случаях это условие выполняется автоматически, так как требования к снижению пульсаций выпрямленного напря­

уменьшая индуктивность первой ячейки ИЛ. Обычно улучшение фронта и спада приводит к ухудшению вершины импульса. Однако в предлагаемой схеме этого не происходит, поскольку вершина импульса эффективно корректируется. Этот модулятор обладает также следующими преимуществами.

1. Поддерживает напряжение на нагрузке постоянным при ее изменении в больших пределах. Поэтому его можно использовать, когда сопротивление нагрузки имеет различные величины, значи-

204

тедьно превышающие р ИЛ, например, при испытании электрова­ куумных приборов на стадии их разработки.

2. Импульсное напряжение на нагрузке не зависит от изменения параметров импульсного модулятора при старении элементов или

из-за колебаний температуры.

3. Позволяет без дополнительного усложнения схемы модуля­ тора включать ИТ в цепь заряда — разряда при малой скважно­ сти импульсов. Поясним, что мы имеем в виду. Известно, что при заряде ИЛ в первый момент все 'напряжение конденсатора фильтра Сф приложено к индуктивности зарядной цепи, которая состоит из индуктивности L3 и индуктивности ИТ. При большой скважности

импульсов индуктивность ИТ мала в сравнении с индуктивностью зарядной цепи, и последняя в основном состоит из специального зарядного дросселя L3. Следовательно, напряжение выпрямителя в первый момент прикладывается к зарядному дросселю £з. Когда же скважность импульсов мала, индуктивность ИТ составляет заметную долю индуктивности зарядной цепи (если предъявляются жесткие требования к спаду вершины импульса). При этом к ИТ, а следовательно и к СВЧ прибору в начальный момент прикладыва­ ется достаточно большое напряжение обратной полярности. Соглас­ но требованиям технических условий на СВЧ приборы его необхо­ димо ограничить, для этого приходится либо исключить ИТ из зарядной цепи, либо усложнить схему импульсного модулятора. Схема на рис. 8.18 позволяет избежать выше указанные недостатки при малой скважности импульсов. Дело в том, что в начальный

обмотке 3 ИТ, индуктивность которой существенно меньше индук­ тивности обмотки 1.

4. 'Позволяет исключить прохождение тока через нагрузку с вольтамперной характеристикой (диод. ЛБВ, клистрон) в паузе между импульсами за счет заряда ИЛ. В обычном модуляторе при больших скважностях ток заряда ИЛ проходит через нагрузку, но он составляет малую долго относительно среднего тока рабочих им­ пульсов. При малых скважностях яз-за большой индуктивности намагничивания ИТ относительно индуктивности зарядного дросселя

не имеет дополнительной обмотки, а требуемое напряжение в точке А устанавливается подбором соответствующего числа витков вто­ ричной обмотки ИТ. При этом предполагается, что ИТ — повышаю­ щий и не изменяет полярность импульса. На рис. 8.21 добавляется специальный автотрансформатор (АТ). Так следует поступать тогда, когда модулятор питает несколько нагрузок с индивидуальными ИТ или без «их. На рис. 8.22 показан модулятор с повышающим ИТ, который изменяет полярность импульса. Кроме того, если источ­ ник постоянного напряжения не имеет фильтрового дросселя, то роль вентиля Д могут выполнять вентили выпрямителя. Тогда схема импульсного модулятора выглядит так,- как показано на рис. 8 .2 JS.

205

Укажем, что ЙТ с дополнительной обмоткой 3 для эффективно­ го ослабления осцилляции должен иметь малую индуктивность рас­ сеяния. Для этого обмотка 3 должна наматываться по всей длине сердечника импульсного трансформатора. Если же по каким-либо

Рис. 8.23. Схема импульсного модулятора с коррекцией фор­ мы импулься (вместо диода Д используются .вентили выпря­ мителя) .

причинам не удается выполнить ИТ с малой индуктивностью рас­ сеяния, то наиболее эффективно корректируется, т. е. выравнива­ ется, медленное изменение напряжения на вершине, а осцилляции

Рис. 8.24. Схема импульсного модулятора с коррекцией формы импульса, в которой напряжение смещения понижается отно­

сительно напряжения импульса при делении на емкостях

С ф1—Сф2.

частично остаются. В таких случаях предлагается другая схема импульсного модулятора, показанная на рис. 8.24 [34]. Здесь ИТ без дополнительной обмотки, но емкость фильтра разбивается на две: С„„ и Сф2, вентиль Д подключается между Сфі и Сфг и общей точ­ кой заземления. Параллельно Сф2 подключается сопротивление Rv.

207

Емкость Сфі шунтируется Стабилііі-роном Д1. Модулйтбр НО Схеме

на рис. 8.24 работает так же, как по схемам рис. 8.18—8.23, только на рис. 8.24 напряжение выпрямителя понижается относительно напряжения в точке /1 ПТ. Напряжение на емкости Сф2 должно

составлять примерно 0,8 Бо, а на Сфі — 0,2 Е0. Стабилитрон Д1 предотвращает повышение напряжения на емкости Сфі при холо­ стом ходе модулятора (пропадеиие импульса запуска, обрыв цепи заряда модулятора). Вместо стабилитрона ДІ емкость Сфі можно шунтировать сопротивлением R ul. Однако при этом несколько ухуд­ шается к. п. д. Мощность, соответствующая срезанной части импуль­ са, рассеивается в основном на сопротивлении R,(. Несмотря на это, построение модулятора по схеме рис. 8.24 приводит не к уменьше­ нию общего к. п. д. модулятора и нагрузки, а даже к некоторому

Для сохранения прежней длительности импульса можно уменьшить число ячеек ИЛ и, значит, при прежней частоте повторения умень­ шить потребление мощности от выпрямителя, так как потребляе­ мый ток от выпрямителя пропорционален числу ячеек, причем доля уменьшения мощности превосходит мощность срезанной верхней части импульса. Был проведен следующий эксперимент. В макете импульсного модулятора, собранного по схеме на рис. 8.24, с числом ячеек в ИЛ п = 1 0 при разомкнутой цепи ДБ и заземленном конце 5, т. е. по обычной схеме без коррекции, была получена амплитуда напряжения и в середине импульса па вторичной обмотке ИТ. При этом от выпрямителя потреблялась мощность Р. После соединения А и Б, т. е. включения корректирующей цепи, амплитуда напряже­ ния немного упала. Но мы сохранили ее прежней, увеличив напря­ жение выпрямителя. Число ячеек уменьшили до 8 (отключили 2

ячейки). Тогда длительность импульса на вершине оказалась преж­ ней, т. е. точка 2 рис. 8.19 совместилась с точкой 1. В результате оказалось, что потребляемая мощность от выпрямителя уменьши­ лась и составила 0,95Р. Таким образом, несмотря на срезание вер­

ко не уменьшается но даже повышается.

8.7. Экспериментальная проверка формы импульса и коррекции с помощью цепи Д кСц

Эксперименты проводились на макете импульсного модулятора по схеме на рис. 8.25 (с эквивалентной пентодной нагрузкой). При магнетронной нагрузке часть схемы а заменялась схемой б. Модулятор питался от стабилизированного выпрямителя. Питание генератора запуска, а также осциллографов С1-15 и С1-18 осуще­ ствлялось от стабилизатора СН-500М. Импульсы наблю­ дались на осциллографе С1-15, а вольтамперные ха­ рактеристики— на С1-18. Нелинейная нагрузка подбира­ лась изменением напряжения смещения Еѵ на диоде Д

208

C «OMötUbiö 'Сопротивлений Ri И /?з- Дроссели Д й Li были включены для того, чтобы устранить шунтирование нагрузки емкостью отключенного от корпуса вспомога­ тельного стабилизированного выпрямителя Вь Чтобы иміпульсный ток не изменял напряжение Еі на блокиро­

вочной емкости Сб, она была выбрана достаточно 'боль­ шой—в 20ІО3 раз больше емкости линии Сл. ИЛ имела число ячеек /г=10, волновое сопротивление р=60 Ом. В качестве КЭ применялся тиристор. Для осциллографирования вольтамперной характеристики напряжение и ток нагрузки подавались соответственно через усилители на горизонтальные и вертикальные пластины осцилло­ графа С1-18. На рис. 8.25,6 для получения напряжения, пропорционального току, установлено малое измеритель­ ное сопротивление г. При нагрузке пентодного типа