книги из ГПНТБ / Ицхоки Я.С. Импульсные и цифровые устройства [учебник]

ных с учетом обеспечения малой значимости параметров насыщенных

§П.6. МУЛЬТИВИБРАТОР С МОСТОВЫМИ ЦЕПЯМИ

1.В рассмотренных до сих пор мультивибраторах использо­ вались /?С-времязадаіощне цепи. Такие цепи обусловливают экс­ поненциальный закон изменения управляющего напряжения элект­ ронного прибора, поддерживающего его запертое состояние. Как указывалось в § 11.1, пп. 13—14, для повышения стабильности частоты автоколебаний мультивибратора следует повышать кру­

цепь электронного прибора вводится отпирающее смещающее на­ пряжение (рис. 11.6). Но и в этом случае крутизна изменения уп­ равляющего напряжения недостаточно велика. Было бы жела­ тельно, чтобы, например, базовое напряжение запертого тран­ зистора типа р-п-р (рис. 25) скачкообразно проходило бы в неко торый фиксированный момент времени tx уровень порогового на

пряжения. Подобный закон изменения управляющего напряжения можно получить по методу В. А. Ильина [140] путем использования в качестве времязадающей цепи мостовой цепи (мостового элемента.)

бенности работы мультивибратора рассматриваемого типа, ре

чать импульсы минимальной длительности-и, кроме того, неприем­ лем из-за 'неудовлетворительной формы и низкой стабильности длительности генерируемых импульсов. Существенное повышение стабильности длительности генерируемых импульсов достигается в схеме мультивибратора с нелинейным четырехполюсником в цепи обратной связи [212]-

310

конденсаторы мостовой цепи при подаче на ее вход прямоугольного импульса напряжения от источника ег = Ег (рис. 27, о), внутрен­ нее сопротивление которого Rr = 0.

а)

становятся неизменными и одинаковыми, (рис. 27, б). Поэтому токи конденсаторов мгновенно падают до нуля (рис. 27, в). Такое сос­

и источник; В рассматриваемом идеализированном случае ток раз­ ряда конденсатора бесконечно велик.

3. На рис. 28, а изображена реальная схема мостовой цепи, включающей, кроме указанных выше элементов, сопротивление

311

к рассмотренным выше. Основное различие состоит в том, что после отпирания диода токи конденсаторов не мгновенно падают до нуля, а в момент окончания действия импульса ет ток і ограничивается сопротивлениями RH, R~^ и Rv. В соответствии с этим меняется и напряжение ия = iRa (рис. 28, в).

Рис. 29.

4. На рис. 29 изображена схема симметричного мультивибра­ тора с мостовыми цепями (они заменяют коллекторио-базовые вре-

рис. 30 изображены временные диаграммы процессов в мультивиб­ раторе.

Пусть транзистор Тх запирается, а другой транзистор отпи­

снижается до нуля, что и поддерживает практически запертое со­

были почти разряжены; после запирания транзистора эти конден­

на рис. 28. По мере нарастания напряжения на конденсаторах

312

по этой причине они плохо приспособлены для работы в режиме

синхронизации (деления частоты). По быстродействию мультивиб­ раторы с мостовыми цепями уступают мультивибраторам обычного типа. В конструктивном отношении мультивибраторы с мостовыми

и преобразования информации возникает необходимость в реге­ неративных импульсных устройствах (мультивибраторах, триг­ герах), позволяющих получать последовательность импульсов,,

мых импульсов (в ждущем режиме работы) при изменении парамет­ ров схемы применение нелинейного четырехполюсника в цепи об­ ратной связи [212] оказывается значительно более эффективным, чем применение мостовых цепей..

313

ГЛ А В А Д В Е Н А Д Ц А Т А Я

БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРЫ

§ 12.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРА

1. Блокинг-генератор (БГ) — релаксационный генера­ тор импульсов, регенеративный процесс в котором создает­ ся однокаскадным усилителем с трансформаторной обрат­ ной связью (см. рис. 10.3, а). БГ служит для генерации им­ пульсов длительностью до нескольких наносекунд, повто­

ряющихся с высокой скважностью .(QG > 10); высокая

скважность генерации — отличительная и полезная особ

ность БГ. В стадии формирования импульса электронный прибор БГ (в отличие от прибора мультивибратора) работает

в сильно перенапряженном режиме (в транзисторном БГ в режиме динамического насыщения). Это обстоятельство,

во-первых, способствует формированию импульсов с кру­ тыми фронтами и срезами и, во-вторых, обусловливает за­ висимость длительности формируемых импульсов в основ­

Поэтому БГ применяются чаще для работы в ждущем режи­ ме и в режиме синхронизации или деления частоты.

2.БГ содержит только один усилитель, что повышает его эксплуатационную надежность. По этой же причине легко регулируются длительность вырабатываемых импуль­ сов и частота их повторения. Однако входящий в устройст­ во трансформатор усложняет конструкцию БГ и затрудняет его микроминиатюризацию. В то же время трансформатор предоставляет ряд возможных применений. Так, легко осу­ ществить электрическую развязку нагрузки от источника питания; снабжая трансформатор несколькими нагрузоч­ ными обмотками, можно одновременно получать несколько рабочих импульсов одинаковой или разной полярности и вы­ соты (напряжения импульсов могут быть выше напряжения питания).

3.БГ особенно эффективно используется при работ на мощную нагрузку (при низкой средней мощности элект­

ронного прибора). Примечательным свойством является то,

что мощная нагрузка даже улучшает форму рабочих им пульсов и несколько стабилизирует работу БГ. Эти качест-

315

ва определяют широкое применение БГ в м о щ н ы х им­ пульсных устройствах, в частности в подмодуляторах и мо­ дуляторах высокочастотных импульсных генераторов. В та­ ких устройствах основное применение находят л а м п о ­ в ы е БГ. Отметим также, что из: за технологических труд­ ностей микроминиатюризации импульсных трансформато­ ров транзисторные БГ применяются в аппаратуре 'значи­ тельно реже, чем транзисторные мультивибраторы.

4. Исследованию БГ посвящено большое число работ многих советских специалистов, создавших стройную теорию и хорошо разработанную методику расчета БГ. Последние результаты вы­

§12.2. ЛАМПОВЫЙ БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОР

А.ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ И ЭКВИВАЛЕНТНАЯ

СХЕМЫ БГ

1. На рис. 1 изображена схема БГ, работающего в режи­ ме автоколебаний. В анодной цепи лампы находится пер­ вичная обмотка (щ) трансформатора, осуществляющего

RH

Рис. Г.

через посредство вторичной обмотки (w2) обратную связь с цепью сетки. В цепь сетки включены конденсатор С и ре­ зистор Rc; они являются времязадающими элементами ре­ лаксационного процесса, определяющего частоту повторе­ ния импульсов. Нагрузочное сопротивление RB обычно

316

подключается к нагрузочной обмотке (w3) трансформатора, что позволяет получать нужную полярность и высоту рабо­ чих импульсов.

В БГ используются импульсные трансформаторы с коэф­ фициентом связи между обмотками, близким к 1. Вследствие этого существует жесткая связь между напряжениями и то­ ками в обмотках трансформатора Эта связь выражается уравнениями напряжений и токов БГ, которые полезно рассмотреть до изучения процессов в БГ.

2. Уравнения напряжений БГ. Установим положитель­ ные направления токов іг и і2 в обмотках трансформатора (рис. 1) совпадающими соответственно с направлениями протекания анодного (іа) и сеточного (іс) токов лампы. По­ ложительное направление индуктированной в сеточной обмотке э. д. с. е2 установим так, чтобы при ег > 0 сеточное напряжение ис повышалось. Положительное же направле­ ние напряжения их на анодной обмотке установим с учетом условия регенерации (см. § 10.1, п. 5): е2 и Щ должны изме­ няться в противофазе*'. Напряжение щ и э. д. с. е2 и е3 связаны между собой коэффициентами трансформации:

где штрихом обозначены приведенные к анодной обмотке значения напряжений (и' = uln2l\ и'с = ис/п21; и'п =

=" > з і ) -

3.Уравнение токов БГ..При жесткой связи между об­ мотками трансформатора индуктируемые в обмотках э. д. с. создаются единым магнитным потоком Ф, который опреде­

317

и /3 > появляющиеся в остальных (вторичных) обмотках, всегда направлены так, что они противодействуют измене­ нию потока, создаваемого анодной обмоткой. Поэтому поток Ф пропорционален намагничивающим ампервнткам i^Wi, которые равны разности ампервнтков анодной обмотки и ам-

тей обмоток (с учетом емкости нагрузки и междуэлектрод­

Обозначим штрихом приведенные к анодной обмотке токи:

ный к анодной обмотке. Этот ток выражается через суммар­ ную эквивалентную паразитную'емкость С' п , приведенную к анодной обмотке (способ ее расчета описан в § 12.3, п. 5):

где учтены принятые положительные направления отсчета

называется уравнением токов БГ. Из него видно, что анод­ ный ток равен сумме приведенных значений всех токов си­ стемы.

4. Эквивалентная схема БГ. В соответствии с теорией трансформатора уравнение токов позволяет привести схему

318

обмотками эта индуктивность равна индуктивности пер­ вичной обмотки. Остальные параметры эквивалентной схе­ мы равны приведенным к анод­

«2 a i

связь в БГ создается анодно-сеточными обмотками транс­ форматора (см. рис. 1). При жесткой связи между обмотками угол сдвига фаз cpß между е2 и их равен я. Емкость С кон­ денсатора выбирается настолько большой, что за время ре­ генеративного процесса напряжение на конденсаторе почти не меняется. Поэтому можно считать, что сеточное напря­

где S — крутизна характеристики лампы и, с учетом внут­ реннего дифференциального сопротивления RB лампы, эк­ вивалентное сопротивление нагрузки каскада

319