Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

27.10.2023

Размер:

20.98 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 607 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

выражение	С = CnRjRll	из	соотношения	(38), получаем
квадратное	относительно	Rn	уравнение
	Rnta'=0,7{Rtt-\-Ru)RHCa,			(4.45)

из решения которого находим

4/и'	(4.46)

0,7 /?„ С п

После определения Ra емкость С находится из формулы (44).

Д. СХЕМНЫЕ ВАРИАНТЫ ПРИМЕНЕНИЯ УКОРАЧИВАЮЩЕЙ ЦЕПИ

17. Укорачивающая ЯС-цепь обычно включается между двумя ламповыми или транзисторными каскадами (рис. 19), разделяя их


по постоянному току. Первый каскад,			являющийся источником
	входных				импульсов,		работает
	в ключевом режиме или в ре
	жиме		усиления;			он определяет
2-U	величину				и форму э. д. с. е =
	=	е (/)		источника входных им
каскад	пульсов			(см. рис. 16); его				внут
	реннее сопротивление						Rn	рав
	но	выходному сопротивлению
	каскада.				Второй	каскад		слу
Рис. 19.	жит		для		усиления		укорочен
	ных		импульсов (он может					так

же производить ограничение импульсов). Его входное сопротивление совместно с подбираемым сопротивлением Ry резистора определяют сопротивление RH нагрузки укорачивающей цепи.

Ламповые каскады применяются при оперировании с импуль сами значительной высоты (более 15—20 В). При использовании транзисторных каскадов следует учитывать инерционные свойства транзисторов (см. гл. 8 и 9).

18. Пусть источником входных импульсов является усили

тельный каскад на триоде Лг		'рис.	20), а	нагрузкой —	сеточная
цепь	триода Л2 2-го усилительного		каскада	(Ry — Ret);	конден
сатор	С — рабочий параметр	укорачивающей ^цепи. При			примене
нии вместо трида Лх пентода		повышается коэффициент использова

ния анодного напряжения питания, и из-за резкого уменьшения проходной емкости уменьшается паразитная емкость каскада.

Линейный режим работы усилительных каскадов применяется при воздействии на вход 1-го каскада импульсов как положитель ной, так и отрицательной полярности. Нужный режим работы каскадов (без сеточных токов) устанавливается надлежащим под бором смещающих напряжений £ С 1 и £ с2 - Анодное сопротивление

Ral	подбирается примерно равным внутреннему сопротивлению
Rm	триода Лѵ

Эквивалентная схема укорачивающей цепи имеет вид, пред ставленный на рис. 16, где

	С П	= С И	+ СН , Ra	= Rc2, / ? и = ЯаіІІЯш;		(4 -47)
здесь	С„ =• С в ы х	— выходная		емкость	1-го каскада.
При подаче		на вход 1-го каскада			импульсов прямоугольной
формы	высотой	Uпх,	и длительностью		tls эквивалентная	э. д. с.

Рис. 20.

е = е (I) источника входных импульсов укорачивающей цепи пред ставляет собой также прямоугольные импульсы той же длительно сти, высотой

	Е = 8 ^ а	и в	х и	(4.48)
где S 1 — крутизна	характеристики	триода		Лг. Как видно, высота
входного импульса	пропорциональна		Ra	(точнее, коэффициенту

усиления каскада на «холостом ходу», без учета влияния сопро тивления /? н =/?сг) - Поэтому в пределах линейного режима работы

Рис.	21.	Рис. 22.
триода Л\ следует так выбрать рабочую		точку триода и	величину
сопротивления Rai,	чтобы коэффициент	усиления	оказался

максимально возможным [9]. Выбор остальных параметров укора

чивающей		цепи	производится	в соответствии	с	изложенным
в пп. 14—16. При всех обстоятельствах с уменьшением						паразитной
емкости	высота		выходного импульса возрастает		[9].
19.	В	некоторых случаях укорачивающая цепь приключается
к выходу		катодного повторителя (рис. 21). Величина				эквивалент
ной э. д. с. укорачивающей цепи				(см. рис. 16) е =	КиВ7і,	где К. —

коэффициент передачи катодного повторителя; внутреннее сопро

тивление		Ra этой	э. д. с. определяется	выходным	сопротивлением
катодного		повторителя. Величина Rv		выбирается в соответствии
с общепринятой			методикой расчета	катодных	повторителей [9,
123,	124J.

fil

Если катодный повторитель работает в линейном режиме, то

		Ли	= -~Г, где /га = /г„іі«„;	(4.49)
			= -~Г, где /га = /г„іі«„;	(4.49)
здесь S	и RB — параметры триода.
Если	рабочими	импульсами и 2 на выходе укорачивающем цепи
являются	импульсы	положительной полярности, то более		эконо

мичным может оказаться нелинейный режим работы лампы, с от сечкой анодного тока (для этого приходится вводить в цепь сетки лампы смещающее напряжение). В этом случае при воздействии

импульса UJJX лампа отпѵірается (но сеточное напряжение		н 0 < 0),
и сопротивление J?„ также выражается формулой (49).		Вслед
ствие малой величины	Ru <£ /?„ выходной импульс и2 имеет зна
чительную высоту ІУа +	(рнс. 22). При окончании действия	входного

еіо

			и;	У			к

	Рис. 23.			Рис.	24.
импульса триод запирается, и конденсатор С разряжается								через
сопротивления Я н и )?к . Это равносильно				резкому			возрастанию
сопротивления Я„ до значения Rn =			RK.	Если	RK	>	R„, то вы
ходной	импульс и« на отрицательной полярности				имеет небольшую
высоту,	но значительную длительность		/"„. Так как			протекающий
через конденсатор ток і не		содержит	постоянной			составляющей,
то при	неизменном сопротивлении Rn		— const напряжение					и2 =
= iRn также не содержит постоянной составляющей							(заштрихо
ванные	на рис. 22 площади	равны).	иох
Следующий (очередной)		импульс		не должен			подаваться

раньше достаточно полного разряда конденсатора С; иначе это

приведет	к понижению высоты І / 2 +	выходного	импульса.
20. В	качестве рабочего импульса на выходе			укорачивающей
цепи обычно используется импульс		и2 только	на	одной какой-ни

будь полярности, например положительной (рис. 22). Тогда воз никающий на выходе укорачивающий цепи импульс отрицательной

полярности является	паразитным- Его	вредная роль, в частности,
проявляется в том, что длительность tu"		этого импульса	определяет
длительность стадии	восстановления укорачивающей,		цепи. Если

в рассмотренной в п. 19 схеме нагрузочный элемент обладает вен тильными свойствеми, причем на отрицательной полярности его

сопротивление	RH резко	возрастает, то высота импульса Uf	от
рицательной	полярности	может оказаться весьма значительной,
а длительность і"п этого импульса очень большой, что часто			недо
пустимо.

Для сокращения длительности стадии восстановления нагру зочный элемент шунтируется диодом (рис. 23). На рабочей поляр ности выходного импульса диод включен в обратном направлении,

и его		большое сопротивление	RR	= Ra~ >		RB	практически		не вли
яет на работу схемы. При возникновении же паразитного								импульса
и2	на	нерабочей полярности	диод		отпирается,		и его сопротивление
в	прямом направлении / ? +		д <	Rn	Это, во-первых, способствует
более		быстрому разряду конденсатора С (длительность						і"а	умень
шается) и, во-вторых, понижает					величину	паразитного		импульса
(рис.		24).

Так как суммарная нагрузка укорачивающей цепи (^ ы ||^д) обладает вентильными свойствами, то хотя ток і конденсатора С и не содержит гіостояниой составляющей, но напряжение и2 при обретает постоянную составляющую (заштрихованные на рис. 24 площади не равны).

Г Л А В А

П Я Т А Я

ИМ П У Л Ь С Н ЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

§5.1. НАЗНАЧЕНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

1.Импульсный трансформатор (ИТ) используется для трансформации импульсов напряжения с целью: повыше ния или понижения напряжения и изменения формы им пульсов; согласования сопротивлений нагрузки и источника импульсов; цсключения в нагрузочной цепи " постоянной составляющей тока источника; развязки потенциалов ис точника и нагрузочной цепи (рис. 1); одновременной пода чи в различные цепи (с помощью нескольких нагрузочных обмоток) импульсов напряжения разной полярности и высо ты, но одинаковой формы.

2.Наиболее широко применяются ИТ с сердечником из

ферромагнетика		или феррита; именно такие ИТ имеются
в дальнейшем в виду. При				трансформации импульсов дли
тельностью менее ~10			не	применяются специальные	ИТ,
использующие трансформирующие свойства отрезков					неод
нородных	длинных	линий	[11, 15]; теория таких ИТ разрабо
тана О.Н.	Литвиненко		[40].

3. Основное требование к ИТ заключается в передаче трансформируемых импульсов с умеренным искажением формы. Искажение формы импульсов обусловлено действием паразитных емкостей и индуктивности рассеяния тэбмоток ИТ. Так, при подаче на вход ИТ импульса их (рис. 2) выход ной импульс ц2 оказывается искаженным. Для ослабления искажения трансформируемых импульсов стремятся умень шить величину паразитных параметров. Это достигается

в основном уменьшением размеров сердечника и числа вит ков обмоток PIT. Но тогда резко возрастает скорость изме нения магнитной индукции в сердечнике PIT (она иногда на несколько порядков выше, чем в сердечниках обычных транс форматоров). В результате этого в сердечнике наводятся вихревые токи значительной величины, которые приводят к искажению вершины импульса (рис. 2) и к образованию послеимпульсной хвостовой части импульса, определяющей

Рис. 1.

Рис. 2.

длительность стадии восстановления. Вместе с этим повы шаются потери энергии в ИТ, вызывающие его перегрев, что имеет особое значение для авиационной аппаратуры.

4. Противоречивые требования к конструкции ИТ и неко торые особенности процессов в ИТ определили важность разработки теории и методов расчета ИТ. Этому посвящены работы многих авторов и специальная монография [42], в которой приводится библиография указанных работ. Успешному развитию теории ИТ

способствовали фундаментальные исследования Б. А.				Введенского
и В. К- Аркадьева [431 по установлению закономерностей					переход
ных	процессов	в ферромагнетиках.	Большое значение	для	теории
ИТ сферритовым сердечником имеют работы К- М. Поливанова						[44],
А. И. Пнрогова и Ю. М. Шамаева			[45], В. В. Бардижа	[46]		и др.
по исследованию динамических процессов намагничивания с						уче
том	явления	магнитной вязкости.

§5.2. НАМАГНИЧИВАНИЕ СЕРДЕЧНИКА ТРАНСФОРМАТОРА

1.Процессы в сердечнике ИТ определяются законом электромагнитной индукции, магнитным гистерезисом, маг нитным насыщением, действием вихревых токов сердечника и его магнитной вязкостью, обусловленной инерционными

свойствами магнитного материала, которые проявляются в запаздывании намагничения материала относительно на магничивающего поля.

2. При рассмотрении процессов намагничивания сер дечника ИТ допустимо пренебречь влиянием активных со-

противлении и паразитных емкостей обмоток трансформа тора. Можно также полагать, что коэффициент связи меж

ду обмотками k	= 1 (в действительности k = 0,99); такой
трансформатор	будем называть и д е а л и з и р о в а н *

ны м.

3.Приращение индукции в сердечнике. Пусть к первич ной обмотке идеализированного ИТ в момент t = 0 прила

жен импульс напряжения ux(t) той или иной формы. Соглас но закону электромагнитной индукции приложенное на

пряжение должно	уравновешиваться		индуктированной
в первичной обмотке э. д. с ,		т. е. иг	=> еи где
e	^ f ^	s f ;	(5.1)

	здесь Wi — число витков первичной обмотки;								S — сечение
	сердечника и 5 — индукция магнитного потока Ф в сердеч
	нике (Ф =BS)*\		Равенства (1) составлены в системе единиц
	СИ. Применительно к ИТ принято измерять время в										микро
	секундах, геометрические размеры — в сантиметрах,										ин
	дукцию (в системе СГСМ) — в гауссах. Имея это в виду и учи
	тывая,	что индукция		в 1 Т = 1 Вб/м2 = 10* Гс, 1 м2 =
	= 1Ô4	см2 и 1с = 10е		мкс,	после интегрирования уравне
	ния (1) получим					t
						t
			B = B{0) + ~ s \ u x				d t ,			(5.2)
	где 5(0) — начальное (в момент t					= 0) значение				индукции.
	М г н о в е н н о е			значение		приращения			индукции.
								t
			AB(t)=B—B(0)=^~^u1dt.								(5.2а)
I	П о л н о е		приращение		индукции			за время		действия
	П о л н о е		приращение		индукции			за время		действия
	импульса
							'ио
			A ß o = A ß ( ^ 0		) = - ^		I	uxdt.		(5.3)

*' Из-за действия вихревых токов индукция распределена по сечению сердечника неравномерно. Однако если под индукцией В понимать с р е д н е е по сечению сердечника значение, то все рас сматриваемые здесь и ниже формулы и соотношения остаются спра ведливыми.

3 Зак. 625

Как видно, приращение

индукции

в сердечнике за время дейст

вия

импульса

пропорционально

площади

импульса,

выражае

мой интегралом в правой части

равенства (3).

Пример. Пусть

ИТ приложен

треугольный

импульс

и1

высотой ІІХ — 300 В,

длительностью

^п о

0,5 мкс н

пусть го, =

витков,

a S =

0,25

сма . Тогда

площадь

импульса

0 , 5 б у ш

0,5-300-0,5

= 75

В-мкс,

согласно

формуле

(3)

Д # с

100-75

ю о 25 1 = 3

3QQ0 Гс. Совершенно такое

же

приращение

индук

ции

получится при действии

прямоугольного

импульса

площадью

в 75

В-мкс.

Намагничивающий

ток и индуктивность

намагничи

вания. Из формулы (3) следует,

что приращение

индукции

в сердечнике

не зависит

от его магнитных

свойств.

Послед

ние влияют на величину

намагничивающего

тока

/д ,

нуж

ного

для

создания

приращения

индукции

в сердечнике.

При технических расчетах можно с допустимым прибли

жением

полагать, что зависимость

приращения

индукции

AB от приращения напряженности магнитного поля АН

линейна,

т. е. Aß = цАЯ, где при измерении

индукции

в гауссах

H — напряженность магнитного поля в

эрстедах

(1Э = 103/(4л)А/м)

и ц — относительная

магнитная

про

ницаемость в гауссах

на I эрстед

(для вакуума [і =

1 Гс/Э).

Приращение АН связано

приращением

намагничивающего

тока

Д/ц (в амперах)

линейной

зависимостью

„

« U

,5.4)

где / — средняя

длина

магнитопровода

{в

сантиметрах).

Подставляя в последнее равенство приращение

индукции

из формулы

(2а) или (3), находим

М ' ) = т М " і 'ио

('.,о) =

( 0 Л ;

Пі

- i -

j Ul{t)dt)

(5.5)

здесь выражаемая

в микрогенри

индуктивность

4nw2 Su

Ю - 3

(5.6)

вичиой обмотки.				намагничивания,		которая для			идеаливр'-
--	индуктивность			намагничивания,
рованного			трансформатора равна			индуктивности			L x	пер-
	Из формул (5) следует, что приращение							намагничивающе
го	тока	также пропорционально				площади		импульса		u^t).
	6. Пример. Пусть в рассмотренном						в п. 4	примере	I =	10 см
и	fx •= 1000		Гс/Э. Тогда индуктивность				намагничивания
			4я - 10 г - 0,25 . 1000		10-3		= 31,4 мкГ,
				10
и	приращение тока			намагничивания	а	\
(к моменту окончания действия тре
угольного		импульса)
			1	п	6)

в)

75" °

=— = 2,39А

г)

Рис. $.		Рис. 4,
Если вместо	гюг = 10 витков	установить wx => 20	витков, то
индуктивность Ці	повысится, a	(tm) понизится в 4	раза.

7. Процессы в идеализированной трансформаторной це пи. Рассмотрим цепь (рис. 3), содержащую идеализирован ный ИТ с подключенной к нему активной нагрузкой RB. Пусть в момент t = 0 к ИТ подводится перепад напряжения. щ = Ut\{t) (рис. 4, а). Согласно формуле (2а) приращение индукции в сердечнике

4 в М - ^ и ж Л - А « .

(5.7)

т. е. индукция нарастает по линейному во времени закону (рис. 4, б). Согласно формуле (5), при ц — const по такому

же закону должен нарастать в намагничивающий	ток
(рис. 4, б)
fJ i = AtV(0 = 7 L f f / i * =T±t,	(5.8)

где принято, что начальное значение тока ^(0) = 0. Изме няющийся магнитный поток индуктирует во вторичной об мотке э. д. с.

еп — — — их = —шѵ		(5.9)
где п = w2lwx — коэффициент трансформации	(смысл фи
гурирующего здесь отрицательного знака поясняется		ниже).
- В рассматриваемом нами случае (рис. 4, г) е2	= —nUx =
= —Е2 = const.		замкнут
Описанные выше процессы не зависят от того,

ли ключ Кл или разомкнут (см. рис. 3). Но при разомкнутом

ключе ток і2 = 0, а ток г'х =	і^, при замкнутом же ключе во
вторичной обмотке должен протекать ток
і а = і і	= — Л - 2І,	(5.10)
Ru	Rh
причем в рассматриваемом случае і2 =—nUjRH		= — /2 =

= const (рис. 4, д). Этот ток создает размагничивающее поле, определяемое ампервитками i2w2 = —I2 w2 (именно поэтому в формулах (9) и (10) фигурирует знак минус). Однако маг нитный поток в сердечнике при заданном законе ux(t) дол жен оставаться таким же, как и при разомкнутом ключе. Следовательно, для компенсации размагничивающего поля,


создаваемого током і2,					ток іх должен возрасти на величину
Дгх , удовлетворяющую						равенству Д^а^ = \i2\w2			= l2w2.
Только		при этом		условии намагничивающие ампервитки
і^щ	= іхщ		+ i2w2	=	ixWi — I2w2		останутся неизменными.
Таким		образом, при наличии тока і2						ток
				' І = І Й + Л \| * 2 І = * ' І І				+ '«'І	(5 . П )
где	і'г	= п	I іa I — приведенное к виткам первичной						обмотки
значение тока вторичной						обмотки.	В рассматриваемом слу
чае	(рис. 4, е) іх = і'ц +					Г2, где 1'2	= пІ2.
	Из представленных на рис, 4 временных диаграмм видно,
что	если		первичное		напряжение		идеализированного ИТ
их	= Ux = const (в области t > 0), то и вторичное								напря-

жение и2 = —Е2 = const. В реальном ИТ из-за падения напряжения на активном сопротивлении первичной обмотки и внутреннем сопротивлении питающего источника, созда ваемого нарастающим во времени током напряжение

«! на входе ИТ и соответственно	э. д. с. \| е.г \| будут монотон
но уменьшаться до нуля. Однако	в течение небольшого вре

мени t„ действия импульса «і описанная выше картина про цессов не сильно отличается от реальной.

8.	Эквивалентная			схема	идеализированной				трансфор
маторной цепи. Полученные в п. 7						соотношения			позволяют
заменить		представленную
на рис. 3 схему			эквивалент						s
ной схемой (рис. 5),				приве-		By
						By			Bs
							/(	Вн	Bs
					~Нси		0A	і	ï,
					~Нси		І"с	Нм
							-Bp
		Рис. 5.					Рис.	6.
денной	к виткам		w± первичной		обмотки. В этой схеме фи
гурируют		приведенные		значения		вторичного тока (і2'				—
= пI /2 1)		и вторичного напряжения					(и2	=\и2\/п	=	uj.

Токи эквивалентной схемы удовлетворяют равенствам (11),

причем	ток іуі протекает через		эквивалентную		индуктив
ность	намагничивания Ь^,	выражаемую формулой (6), а
ток /2С протекает через приведенное				сопротивление	нагрузки
	и2	I "2	I	Ян	(5.12)
					(5.12)

П-П to

9. Влияние магнитного гистерезиса. Из-за явления маг нитного гистерезиса магнитные свойства сердечника харак теризуются неоднозначной зависимостью В = В(Н) в виде целого семейства петлеобразных кривых гистерезиса. При менительно к ИТ основное значение имеют основная кривая намагничивания М'ОМ (рис. 6) и петля гистерезиса предель ного симметричного цикла. Последняя определяет паспорт ные данные сердечника: остаточную индукцию ВГ; коэр цитивную силу Я с ; индукцию насыщения Ва (при некотором фиксированном значении напряженности Я = Hs). Точка

М(Вм,Нм) называется вершиной предельной петли гистере зиса; выше этой точки намагничивание происходит без гистерезисных явлений.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 607 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ