Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
101
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
20.98 Mб
Скачать

в ГЛИН (Гр > Тр) допустимо проводить на основе линеари­ зованной входной характеристики транзистора (рис. 25)

 

 

 

0

+ "«

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

60

 

' І<0>

 

 

(16.47)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где R^

— среднее значение входного сопротивления тран­

зистора

на участке

AB,

охватывающем

рабочий

участок

1—3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15. Временные диаграммы процессов в

ГЛИН

изобра­

жены на рис. 26. В состоянии

покоя {t <

tx

0) ток через

 

t21}

tt,

is

 

конденсатор

і = 0, диод

от­

 

 

перт, а транзистор заперт сме­

Ufa

лит

 

•TT

 

щающим

напряжением Eç.

-LS.

4-L-,

 

 

» 6

=

^ б п '

= Я б - ( £ б +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"6

 

 

 

 

+

* ) •

 

 

>o,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(16.48)

 

 

 

 

 

где

E6=E6

 

+ IK0(R5

+ R£).

 

 

 

 

 

При

этом

коллекторное

на­

 

 

 

 

 

пряжение

и

напряжение

на

 

 

 

 

 

конденсаторе

соответственно

 

 

 

 

 

равны:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ к п

=

 

 

 

 

 

Рис.26.

 

 

 

ипЪпте*Ек.

 

(16.49)

16.

При воздействии

в момент

tt

управляющего

напря­

жения иу потенциал точки А (рис. 24) снижается. Вследствие этого диод Д запирается и цепь запуска отключается от ГЛИН. Одновременно потенциал базы, которая подклю­ чена к источнику напряжения —Е <. 0, снижается до не­ которого значения і/щ <С 0 (рис. 25), что вызывает отпи­ рание транзистора. Таким образом, в результате запуска базовое и коллекторное напряжения снижаются на вели­

чину

Ас/б = AL/к = с / С п U6l.

разряд конденсатора

17. В рабочей

стадии происходит

через

резистор R

и транзистор. По

мере уменьшения на­

пряжения и на конденсаторе несколько (весьма мало) умень­ шается разрядный ток і = / — Ai, что вызывает небольшое уменьшение тока іх и понижение базового напряжения щ =

—Е + І-Л (см. рис. 24). Вследствие этого ток базы воз­ растает (но А('б < Ai), что обусловливает рост тока коллек*

430

topa Ік =

ß0(i-o +

Л<о) + /«ой соответствующее

повышение

коллекторного

напряжения

ик

——Ек

-+-

 

к—i)RK-

Именно это обстоятельство и определяет малое

изменение

базового

напряжения

иб = Ѵц =

и -+- ик,

тем

меньшее,

чем выше коэффициент усиления каскада (—Аик

=

/СА«б ),

и стабильность токов

 

 

 

 

 

 

'б =

уоі>

' і —

^ — —

^

'ъ t = >і '61=

І -

18.

Процесс

почти

линейного

разряда

конденсатора

продолжается до момента t2 входа транзистора в насыщение

(рис. 26). С этого момента напряжение

ик

= Uк2 = Uкя =

= const, вследствие чего отрицательная

обратная

связь

прекращается, и базовое напряжение

и^ = и + UKH

быст­

ро уменьшается (из-за продолжающегося пока разряда

конденсатора), что сопровождается ростом тока гб

и умень­

шением тока і

= іх — і'б- В момент t3 достигается

равенство

г'б = іх, ввиду

чего ток і = 0, и разряд конденсатора пре­

кращается. Наступает состояние устойчивого равновесия, которое продолжается до момента t4 окончания импульса « у . В этот момент диод отпирается и благодаря действию источника Еь > 0 напряжение щ повышается до некоторого значения Uo4 > 0 (рис. 26), что приводит к запиранию транзистора. При этом ток і меняет направление и возни­ кает небольшой выброс коллекторного напряжения.

После запирания транзистора конденсатор заряжается (стадия восстановления) от источника через резистор Re Диод и резистор R „. Длительность этого процесса

 

 

 

 

TB^3(RIt+R\\R6)C.

 

 

(16.50)

19.

Параметры

ЛИН. Пользуясь

схемой

ГЛИН

(см. рис.

24)

и учитывая

формулу (47), составим систему

уравнений:

 

 

Иб = и +

и к ;

uK=—EK + (iK

— î)RK;

 

 

 

іі

= i +

IQ-,

("к = ßo (*б + /ко) +1ко;

 

 

 

 

 

du

 

Е+и6

и^-ие

 

( 1 6

- 5 1 )

 

1=-СТГ

 

l l =

R ' ( б _

Я , *

К 0 \

 

 

Исключая из системы (51) все неизвестные

токи и

напряжения,

кроме

і<б>

получим дифференциальное уравнение

 

 

 

 

аиц

 

«б

Я э 7 Е

и'б

\

 

 

 

 

^ +

 

ë 7 = - ï ( l T - ^ + ' - ) •

<1 6 '5 2 »

431

где

 

Ро + 1

+

 

 

 

 

 

 

(16.53)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ra=R^RBX;

 

yR**RBx/R.

 

 

 

(16.54)

Решение уравнения (52) при условии

 

UQ (0) =

Сбі имеет вид:

« б Й = « б И - [ « б М - « б і е ' " в

»

(0</<7-р),

(16.55)

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«б ,°°) = — Л 8

Л

 

RBX

 

ко

 

 

(16.56)

 

 

 

 

 

 

 

 

Используя формулы (51) и (55),

определяем

производную

 

 

ß u + l

 

RK\

duQ

= Л е - ' / ѳ э ,

 

 

RBK/RK

 

R

dt

 

 

 

 

 

где

ß o + I ,

I \ « б ( ° ° ) - ^ б і

 

 

 

 

(16.57)

л = - я к

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда, полагая t

•= 0 и < • Г р ,

запишем:

 

 

 

Мик /^Інаиб = І^"к/^І( =о =

'4 !

 

 

(16.58)

\duK/dt

Інаим = І duK/dt

| ( = г

= Л е ~ 7 ' р /

Ѳ з .

(16.59)

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

Подставляя эти выражения в формулу (1) и учитывая при этом, что 7р -С Ѳэ. найдем коэффициент нелинейности

і=і_е -ѴЧ

(16.60)

 

Из выражения (53) следует, что при заданной величине RKC, определяющей длительность стадии восстановления, для достиже­ ния наибольшей величины Ѳа (с целью уменьшения £) надо умень­ шать параметр у#; при yR = О

Ѳа ==ѲзН аиб=ЯнС(Ро+1 + Яв х /Я„) &Èb>RKC.

(16.61)

Отсюда видно, что эффект отрицательной обратной связи проявля­ ется в увеличении постоянной времени процессов в ~~ß0RK/R раз сравнительно с постоянной времени RC простой интегрирующей цепи. Согласно формулам (53) и (61), при сильном выполнении не­ равенства yR < 1 (что реально достижимо) величина Ѳа практически не зависит от сопротивления R, нсмэна существенно возрастает с уве­ личением сопротивления RK и коэффициента усиления ß0 .

432

t

20. Подставив в формулы (57)

и (58)

выражения для

« б ( о о ) и

Ѳа, после некоторых преобразований найдем начальную

крутизну

ЛИН и величину рабочего

 

перепада

ЛИН:

 

 

duK

~

1

E + U

6 l - - £ -

(Uсо-

U5l)

+ rK0 R

(16.62)

.dt t = o =

 

 

= =

RC

 

Kux

 

 

 

 

 

 

 

E + U 6

l -

—-{Uéo-Uoi)

+

!*oR

(16.63)

 

 

 

 

 

AßX

 

 

 

 

Формула (63) получена при условии, что управляющий им--

пульс заканчивается до входа (или на грани

входа) транзистора

в насыщение (что является целесообразным), и поэтому

Тѵ — ta.

Из временных

 

диаграмм

видно, что н а и б о л ь ш и й

рабочий

перепад получается при вхождении транзистора в режим насыще­ ния:

АУкр наиб = Um-UK1=EK

+ WK—\ U m \ —Іка

RK Qé Ек. ' (16.64)

Наибольший коэффициент

использования

напряжения пита­

ния

 

 

 

 

Д-^кр наиб_ j _j_

А^к—I ^кн I—IKORK

(16.65)"

К н а и б =

 

 

 

Величина рабочего перепада ЛИН несколько зависит от на­ чального тона / к 0 . Изменение этого тока с температурой приводит к нестабильности рабочего перепада ЛИН. Такое же действие ока­ зывает изменение с температурой начального участка входной ха­ рактеристики транзистора (меняется величина входного сопро­ тивления Явх)- Д л я уменьшения дестабилизирующего влияния температуры следует добиваться выполнения неравенства

R!KO наиб— -7Г (ибо—Убі) < eJT ( £ + U61),

(16.66)

К их

 

где 8 л < 1. Обычно приемлемый результат получается

при бл S

s 0,1.

 

ГЛ А В А С Е М Н А Д Ц А Т А Я

ГЕНЕРАТОРЫ ЛИ Н ФАНТАСТРОННОГО ТИПА

§17.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.Для работы рассмотренных в § 16.6 генераторов тре­ буется управляющий импульс прямоугольной формы дли­

тельностью ta > Г р . Получение таких импульсов представ­ ляет непростую задачу. Фантастронные ГЛИН (фашпастроны) свободны от этого недостатка.

433

2. Основу фантастрона составляет ГЛИН с емкостной отрицательной обратной связью (рис. 16.21); путем введе­ ния дополнительных обратных связей он приобретает свой­ ства ждущего релаксатора. Для запуска фантастрона слу­ жат импульсы и3 короткой длительности ta Тр. Управ­ ляющее же напряжение, нужное для поддержания отпер­ того состояния электронного прибора в рабочей стадии, вы­ рабатывается автоматически в самом устройстве. Длитель­ ность рабочей стадии в фантастроне не зависит от парамет­

ров запускающего импульса и

определяется только виут-

реі ними процессами, причем

она может регулироваться

вшироких пределах.

3.Применительно к ламповым фантастронам, в зави­ симости от вида дополнительной обратной связи, опреде­ ляющей способ получения управляющего напряжения, раз­

личают: фанпгастрон со

связью по экранирующей

сетке,

фантастрон с катодной

связью, санатрон и др.

Анализу

процессов в фантастронных ГЛИН и методике их расчета

посвящена

обширная литература [3—7, 9, 12, 15, 16, 111,

178,

179,

185—192].

§17.2. ФАНТАСТРОН СО СВЯЗЬЮ ПО ЭКРАНИРУЮЩЕЙ СЕТКЕ

А. П Р И Н Ц И П Д Е Й С Т В И Я

1. Принципиальная схема. Фантастрон данного типа получается путем небольшого изменения схемы ГЛИН, представленной на рис. 16.21. В указанном генераторе в со­

стоянии покоя сеточное

напряжение

ис1 ^ 0, вследствие

чего протекает большой

ток іс2 = Іс2а

экранирующей сетки

(несколько миллиампер). В рабочей же стадии напряжение

ис1

близко к £ / п о р ; поэтому ток і с 2

<С / с 2 п (вплоть до момен­

та

t2 входа лампы в критический

режим). Вследствие этого

на экранирующей сетке образуется положительный им­ пульс напряжения достаточно большой высоты, длитель­ ностью tu = Тр. Этот-импульс можно использовать в ка­ честве управляющего напряжения иу, которое следует при­ ложить к 3-й сетке для отпирания лампы по анодному току. Для этого резистор Ri следует отключить от внешнего ис­ точника и включить между точками А и В. Тогда повыше­ ние напряжения исэ (в точке В) будет обязано повышению напряжения мс 2 . В результате указанных изменений полу-

434

чается новое устройство (рис. 1 ) , называемое фантастроном со связью по экранирующей сетке, которое приобретает свойства ждущего релаксатора.

2. Режим покоя фантастрона не отличается от рассмот­ ренного в § 16.6, п. 7 (см. рис. 16.21); он характеризуется такими значениями токов и напряжений:

^сЗп <

^порзі

г а =

* = h = 0;

^ а п = ^а'»

^сіп — Ф

U = U ' a =

— f / a n ;

/ 2 п =

^aln = E/R\

^сг п —

^ с 2 п ^ 2 «

Методика определения напряжения Ucln иллюстрируется графическим построением (рис. 2) на плоскости стати-

 

Рис. 1.

 

 

 

Рис. 2.

 

 

ческих

характеристик тока

экранирующей

сетки

/ с 2

=

= / r ( c / c 2 ) u c l = c o n s i,

снятых

при / а

=

0; построения

выпол­

нены с учетом неравенства Rx + R3

>

R2.

 

 

 

Rm

запирания лампы по анодному току

величины

Есз,

Rx и R3

должны удовлетворять неравенству

 

 

 

^сзп =

- £ с з +

(^о2п +

Есз) ТГТѴ < ^пор з-

(17.1)

3. Запуск

фантастрона производится подачей запускаю­

щего импульса и3 >

О на 3-ю сетку лампы (см. рис. 1), вы­

зывающего появление анодного тока. Вследствие этого сни­ жается как напряжение ий, так и напряжение ис1. Послед­ нее вызывает уменьшение тока і с 2 и возрастание напряжения и с 2 , что обусловливает рост напряжения ыс з ; это приводит к дальнейшему росту тока і&, дальнейшему снижению на­ пряжений аа и ис1 и т. д. Процесс развивается лавинооб­ разно и приводит к опрокидыванию системы. Получающееся в результате опрокидывания снижение напряжений AUa =

435

= àUcl

несколько меньше порогового напряжения лампы

I ^ П О Р

| .

 

 

 

4. Временные

диаграммы

процессов

в фантастроне

представлены на

рис. 3; они

аналогичны

рассмотренным

в § 16.6 (см. рис. 16.23).

 

 

Для

поддержания отпертого состояния

лампы по анод­

ному току в рабочей стадии должно выполняться соотноше­ ние

 

 

^сз —

^сз ~г" (^сз

 

 

 

> 0 .

 

 

(17.2)

 

 

 

 

Стабилизация

напряжения

 

 

 

 

исз

на нулевом уровне

осу­

 

 

 

 

ществляется

 

посредством

 

 

 

 

диода

и

благодаря

проте­

 

 

 

 

канию тока / с з

при и с

з > 0 .

 

 

 

 

 

Рабочая

стадия

закан­

 

 

 

 

чивается

в момент

t%

 

вы­

 

 

 

 

хода

изображающей

точки

 

 

 

 

лампы

на линию

критиче­

 

 

 

 

ского

режима

(см.

рис.

 

 

 

 

16.22),

в связи

с

чем

рост

 

 

 

 

тока іл

прекращается. При

 

 

 

 

этом

скорость

уменьшения

 

 

 

 

« а

резко

снижается,

вслед­

 

 

 

 

ствие

 

чего

напряжение

 

 

 

 

« о і

 

=

и +

« а

быстро

воз­

 

 

 

 

растает,

вызывая

рост тока

 

 

 

 

і'с 2 и уменьшение

напряже­

 

 

 

 

ний

ы с 2

и

« с 3

и

тока

/а .

 

 

 

 

Теперь

 

анодное

напряже­

 

 

 

 

ние

 

возрастает,

вызывая

 

 

Рис.

3.

еще

более

быстрый

 

рост

 

 

напряжения

« с 1 ,

и

т. д.

 

 

 

 

 

 

 

 

Во

 

время

этого

процесса

обратного

опрокидывания,

развивающегося

лавинообраз-

но,

происходит

запирание

лампы

 

&

=0)

и

повышение

сеточного напряжения: в момент tL

ис1 = 0, а затем ис1

 

>

0.

При

этом

появляется ток i c l , а ток конденсатора

і =

і2

— t c l уменьшается до нуля, и разряд конденсатора прекра-

щается при напряжении на нем | и | r a l n = \ U | <£а Но так как конденсатор приключен к источнику Еа, то он начи

нает заряжаться

током -t = t X,

который протекает через

резистор Ru и

сопротивление

участка «сетка — катод»

436

ft-K С # a - Этот

процесс (стадия восстановления) практи­

чески завершается

в течение времени Т в

3RaC, после че­

го устанавливается состояние покоя. Параметры ЛИН нахо­ дятся по формулам, приведенным в.§ 16.6, Б.

Б. УПРАВЛЕНИЕ ДЛИТЕЛЬНОСТЬЮ РАБОЧЕЙ СТАДИИ

5. Фантастроны широко применяются в устройствах

регулируемой

временной

задержки

 

импульсов

(см. § 22.2).

При этом требуется

производить

п л а в н у ю

регулиров­

ку длительности

Т р

рабочей стадии, выражаемой формулой

(16.46). Подставляя

туда

величину

ài/&p

= Uaa

AUa

— Uак (рис. 3), получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

^ а п — А / 7 а — ^ а к

 

\

 

• ^

 

 

С I I I I

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

E+\Uaop\

 

 

 

 

 

 

 

Как видно,

длительность

Т р

можно регулировать

тремя

способами: изменяя

либо

 

постоянную

времени

RC, либо

напряжение Е,

или же

анодное напряжение Uan

пентода

в состоянии

покоя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1- й способ применяется для с т у п е н ч а т о г о

изме­

нения Тр путем

переключения

резисторов R или конден­

саторов С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2- й способ позволяет плавно регулировать

Т р , но он

характеризуется

нелинейной

зависимостью Тр

от Е. По­

этому он применяется в основном для регулировки

скорости

изменения dUJdt

^

- f | U a o p

\)/RC.

 

 

 

 

При обоих указанных способах регулировки рабочий

перепад AUap

остается неизменным.

 

 

 

 

3- й способ, называемый электрической регулировкой дли­

тельности рабочей

стадии

нашел

широкое

применение.

Его достоинства

состоят в

высокой

линейности

зависимо­

сти Тр = F(Uan)

и в постоянстве крутизны ЛИН при изме­

нении Тр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. На рис. 4 изображены

временные диаграммы

напря­

жения иа, иллюстрирующие принцип электрической регу­

лировки Тр. Для его осуществления к аноду

пентода

при­

ключается диод Д (рис. 5), на катод которого подается

п о-

с т о я н и о е

управляющее напряжение Vy

^ Еа. При

U

<

£ а в состоянии покоя через

резистор Ra

и диод про­

текает

ток / я

= & - Uy)i(Ra

+ Яд + ) s s . ( £ a -

Uy)/Ra,

так

как Яд <

Ra =

1 МОм. Поэтому потенциал

анода

Uan

= Uy + £/д

^ Uy,

т. е. он фиксируется на уровне уп­

равляющего напряжения.

437

График зависимости Т р = F (с/а п ) ^ F{Uy), выражаемой формулой (3), представлен на рис. 6. При изменении

управляющего

напряжения в

пределах ІІу п , ш м = АСУ„ +

+ £/ак •< Uy ^

Ел длительность

Тр изменяется в диапазоне

7. Для запуска фантастрона (см. рис. 5)

используется

импульс «з <

0, который через конденсатор

С 3 подается

на

катод диода. При действии этого

импульса ток диода уве­

 

 

 

личивается, вследствие

чего

па­

 

 

 

дение напряжения

 

на

резисторе

 

 

 

Ra

возрастает,

а напряжения

и а

 

 

 

и

и с 1

падают

(практически

на

 

 

 

величину и3 ).

При

этом

умень­

 

 

 

шается

ток іс2

и возрастают

на­

 

 

 

пряжения и с 2

и и с з , что обуслов­

Цуна.им

 

 

ливает

отпирание

пентода

по

 

 

анодному

току.

Последнее

вы­

 

 

 

 

Рис.

6.

зывает дальнейшее снижение на­

 

пряжений

иа ,

и с 1

 

и т .

д.,

т.

е.

 

 

 

 

 

 

 

развивается

описанный

 

выше

процесс опрокидывания. Достоинство

такого, способа

запу­

ска в том, что после опрокидывания

и прекращения

 

дейст­

вия импульса

и3 диод оказывается запертым, так

как

иа

<

< ^ап =

Uy

Поэтому цепь

запуска и управления

отклю­

чается от

пентода и не влияет на работу фантастрона.

 

 

438

В.ФАНТАСТРОН С КАТОДНЫМ ПОВТОРИТЕЛЕМ

8.Недостатком рассмотренного фантастрона является большая длительность стадии восстановления: Тв ^ 3^аС".

Радикальное

сокращение

Т„ достигается в

фанпгаапроне

с катодным

повторителем

(КП). Схема такого

фантастрона

получается из приведенной на рис. 5 схемы путем включения КП на триоде Лк в разрыв между точками А и В (рис. 7). КП, работающий без сеточного тока, не нарушает свойств

фантастрона

в рабочей

стадии.

Действительно,

так

как

коэффициент

передачи

КП

Кк=1,

то напряжение ик

=

= Uип + А«„ = UКП

+

KiAua

повторяет

изменения

Рис. 7.

анодного напряжения. Поэтому действие отрицательной об­ ратной связи между анодом и первой сеткой пентода сохра­

няется. Небольшое же различие между напряжениями

Ùan

и

Uкп в стадии п о к о я

не играет

роли.

 

 

 

Включение КП приводит к изменению цепей протекания

тока

конденсатора. В

рабочей

стадии,

когда

напряжение

" c i <

0 с1

— 0 ) , ток

і%— і протекает через

резистор

R,

конденсатор и резистор

RK

(а не через пентод, как в схеме

без КП). В стадии же восстановления

ток — і протекает от

источника

Еа

через триод Лк

и сопротивление г £ к пентода

(а не через резистор R&,

как в схеме без КП). В результате

восстановление

напряжения на

конденсаторе

происходит

с

постоянной

времени

(RKH +

rtK)C

<

RaC,

где RKn

выходное сопротивление КП.

9. Поскольку напряжение ик на выходе КП повторяет изменения анодного напряжения, его обычно и используют в качестве выходного. Это удобно также и ввиду небольшой величины Rxn, что позволяет приключать нагрузку с со-

439

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ