книги из ГПНТБ / Основы радиотехники и радиолокации учеб. пособие

/

Рис. 6. 56. Временные диаграммы напряжений в ждущем бло-

кинг-генераторе.

пряжения запирания лампы. Графики, поясняющие работу блокинг-генератора в ждущем режиме, приведены на рис. 6.56.

Р а б о т а с х е м ы

В исходном состоянии (Оч-ti) лампа заперта, так как

смещения, сеточное напряжение лампы становится положи­ тельным и процесс формирования импульса протекает так же, как и автоколебательном режиме.

По окончании формирования импульса лампа запирает­ ся и конденсатор разряжается через резистор R и сеточную обмотку трансформатора до напряжения E g (момент време­ ни t2). Схема принимает исходное состояние, в котором она находилась до поступления очередного запускающего им­ пульса.

430

Для нормальной работы блокинг-генератора необходи­ мо, чтобы постоянная времени разряда конденсатора С была меньше периода повторения запускающих импульсов:

Тразр.= CR<CTn3-

Если пауза между запускающими импульсами мала, то необходимо постоянную времени цепи разряда конденсатора выбирать также небольшой.

Ждущий блокинг-генератор имеет высокую стабильность импульсов по отношению к блокинг-генератору с самовоз­ буждением, поэтому он широко применяется в радиотехни­ ческих устройствах.

В.Самовозбуждающийся блокинг-генератор на транзисторе с общим эмиттером

Схема блокинг-генератора на транзисторе представлена на рис. 6.57. По своему построению она почти совпадает с аналогичной схемой на вакуумной лампе.

о 5

Рис. 6. 57. Блокинг-генератор на транзисторе: а ’— схема; б — ■ временные диаграммы напряжений.

Отличием является то, что при использовании транзистора нельзя построить блокинг-генератор, работающий в автоко­ лебательном режиме, с нулевым смещением на базе, так как пороговое напряжение транзистора равно нулю. Поэтому транзисторный блокинг-генератор выполняется по схеме с отрицательным смещением (в случае использования транзи­ стора типа р-п-р). Для этой цели резистор подключают к ис­ точнику — Ек через коллекторную обмотку импульсного тран­ сформатора.

431

всех напряжений и направлений токов, а также некоторыми особенностями свойств и характеристик транзисторов, кото­ рые, однако, здесь не рассматриваются.

Как и в ламповой схеме, обмотки импульсного транзи­ стора должны быть так подключены к транзистору, чтобы обеспечить положительную обратную связь коллекторной це­

ную обмотку импульсного транзистора, внутреннее сопротив­ ление источника Ек, сеточную обмотку импульсного транзи­ стора, поддерживая транзистор в закрытом состоянии.

роста коллекторного и базового токов (рис. 6.57 Этот процесс длится до тех пор, пока транзистор не ока­

жется в режиме насыщения, в котором напряжение на его коллекторе практически фиксируется на нулевом уровне (по­ тенциалы эмиттера и коллектора почти равны) и действие положительной обратной связи прекращается.

Длительность фронта импульса определяется длительно­ стью перехода транзистора через активную область: от гра­ ницы области отсечки до границы области насыщения.

Вершина импульса формируется при работе транзистора в режиме насыщения. Благодаря последнему на маломощных транзисторах (с допустимой мощностью рассеяния 0,14-0,2 вт) можно получить токи до сотен миллиампер или единиц ампер

вимпульсах при большой скважности.

Всхеме блокинг-генератора при формировании вершины

возникают два процесса: процесс роста тока намагничивания и процесс заряда конденсатора Сб по цепи — корпус, эмиттербаза, Сб, базовая обмотка импульсного трансформатора, кор­ пус. Источником заряда конденсатора является э. д .с . на ба­ зовой обмотке.

Эти -процессы приводят в конечном итоге к тому, что кол­ лекторный ток, возрастая, достигает в некоторый момент времени уровня, при котором транзистор выходит на грани­

432

цу активной области. В этот момент восстанавливается дей­ ствие положительной обратной связи и в схеме возникает лавинообразный процесс обратного опрокидывания.

Таким образом, длительность вершины импульса опреде­ ляется временем, в течение которого транзистор находится в режиме насыщения.

Во время обратного опрокидывания формируется срез импульса и происходит лавинообразный спад токов транзи­ стора, э. д. с. на базовой обмотке и конденсаторе совпадают по полярности (плюс — на базу, минус — на эмиттер) и тран­ зистор запирается.

Процессы в схеме после запирания транзистора аналогич­ ны процессам в ламповой схеме. Первый из этих процессов связан с колебательным или апериодическим спадом тока намагничивания; при этом энергия магнитного поля транс­ форматора, запасенная во время формирования вершины им­ пульса, превращается в тепло. Выброс напряжения на кол­ лекторе возрастает до уровня, значительно превышающего значение Е^, и транзистор может быть пробит. Для исключе­ ния этого явления применяют шунтирование коллекторной обмотки транзистора диодом, который отпирается во время обратного выброса напряжения, шунтируя паразитные коле­ бания.

Второй процесс, имеющий место в схеме блокинг-генера- тора, связан с восстановлением исходного режима формиро­ вания следующего импульса разрядом конденсатора СбЭтот процесс был рассмотрен выше.

Длительность импульса транзисторного блокинг-генера- тора приблизительно определяется по формуле:

u ~ n -R BX ’

где L — индуктивность коллекторной обмотки;

ß— коэффициент передачи тока базы;

п— коэффициент трансформации импульсного транс­

форматора;

R B X — входное сопротивление открытого транзистора.

Чтобы поставить транзисторный блокинг-генератор в ждущий режим, необходимо подать на базу транзистора че­ рез резистор Re положительное смещение от специального источника напряжения Еб. Это напряжение должно превы­ шать порог запирания транзистора (рис. 6.58).

433

Рис. 6. 58. Блокинг-генератор на тран­ зисторе в ждущем режиме.

В некоторых случаях заторможенный режим удается по­ лучить при нулевом напряжении смещения Еб = 0.

§6.7. Мультивибраторы и блокинг-генераторы

врежиме синхронизации и деления частоты

А. Общие понятия о синхронизации и делении частоты

Вавтоколебательном режиме мультивибратор и блокинггенератор имеют низкую стабильность частоты колебаний.

Для повышения стабильности применяют синхронизацию ге­ нераторов напряжением стабильной частоты.

раз больше или меньше частоты другого, а изменение часто­ ты одного вызывает пропорциональное изменение частоты другого.

При синхронизации одно колебание (синхронизирующее) воздействует на другое (синхронизируемое), определяя его частоту.

434

Принцип синхронизации заключается в том, что в схему мультивибратора (блокинг-генератора), работающую в ав­ токолебательном режиме, вводят напряжение стабильной ча­ стоты, которое определяет момент опрокидывания генерато­ ра импульсов.

где п — целое число (кроме единицы).

Деление частоты является частным случаем синхрониза­ ции и соответствует второму режиму.

Синхронизация широко применяется в радиолокации, те­ левидении, вычислительной технике, а также в других обла­ стях радиотехники в целях:

—стабилизации частоты колебаний мультивибраторов и блокинг-генераторов;

—получения строгой временной согласованности в рабо­ те нескольких элементов (например, передающего и индика­ торного устройств в Р Л С );

—получения нескольких колебаний различных частот, на­

ходящихся точно в кратном отношении друг к другу (напри­ мер, для получения электрических масштабных меток даль­ ности) .

Б. Работа мультивибратора в режиме синхронизации

Схема и графики напряжений симметричного мультивиб­ ратора, работающего в этом режиме, приведены на рис. 6.59. Синхронизирующее напряжение U c подводится к цепи сет­ ки лампы Лі через переходную цепь, образованную конденса­ тором Сз и резистором Rg].

Лучше всего синхронизацию производить остроконечными импульсами напряжения малой длительности любой поляр-

435

Рис. 6. 59. Синхронизация мультивибратора остроконечными импульсами положительной полярности: а — схема; б — вре­ менные диаграммы напряжений.

ности, хотя можно применять напряжение другой формы, в том числе и синусоидальное.

При включении источника анодного питания Е а и отсут­ ствии синхронизирующего напряжения U c мультивибратор ра­ ботает в автоколебательном режиме. Частота его колебаний Fro определяется параметрами схемы. Период колебаний Тго =

=l/Fro.

Вмомент времени ti синхронизирующий положительный

импульс напряжения U c воздействует на сетку открытой лам-

436

лы Ль Этот импульс на работу мультивибратора не влияет,

алишь повторяется в цепи сетки и анода.

Вмомент времени t2 второй синхронизирующий импульс поступает при наличии отрицательного напряжения на сетке Л ь Величина этого напряжения такова, что результирующее напряжение на сетке Лі по абсолютной величине становится меньше напряжения отпирания Eg0. Лампа отпирается, через нее течет анодный ток Іа,, напряжение на аноде уменьшается, начинается разряд конденсатора С 2.

Это вызывает понижение потенциала сетки лампы Л 2 и уменьшение анодного тока Ias. Возникает процесс лавинооб­ разного изменения токов и напряжений, в результате которо­ го лампа Л 2 запирается, а ток Іаа достигает своего макси­ мального значения. Этот процесс подробно рассматривался раньше (глава 3, § 3.1).

Третий импульс вновь поступает при отрицательном на­ пряжении на сетке лампы и также вызывает отпирание лам­ пы Л і и запирание лампы Л 2. Начиная с этого момента, про­ цессы в схеме периодически повторяются. С частотой син­ хронизирующих импульсов происходит установление режима синхронизации.

Длительность процесса установления режима синхрони­ зации зависит от соотношения периода синхронизирующего 'напряжения (Тс) и периода собственных колебаний (Тго), а также от амплитуды синхронизирующего напряжения и мо­ мента появления первого синхронизирующего импульса.

Для устойчивой синхронизации необходимо выбирать

Обычно принимают:

Чем больше амплитуда синхронизирующих импульсов, тем быстрее схема входит в синхронизм, синхронизация при этом устойчивая.

В. Работа блокинг-генератора в режиме синхронизации

Блокинг-генератор легко синхронизируется внешними си­ гналами. Синхронизирующее напряжение может подаваться

437

либо через разделительный конденсатор С р на анод (отрица­ тельной полярности), либо на управляющую сетку (положи­ тельной полярности), или на дополнительную обмотку транс­ форматора (любой полярности).

Чаще всего синхронизация осуществляется кратковремен­ ными импульсами с крутым передним фронтом.

Рис. 6 .60. Синхронизация блокинг-генератора остроконечными импульсами положительной полярности: а — схема; б — вре­

менные диаграммы напряжений.

Рассмотрим работу блокинг-генератора в режиме синхро­ низации положительными импульсами, подаваемыми на уп­ равляющую сетку лампы (рис. 6.60). При отсутствии синхро­ низирующих импульсов блокинг-генератор. работает в авто­ колебательном режиме с периодом повторения импульсов Тго. Первый импульс на работу блокинг-генератора не влия­ ет, второй и последующие открывают лампу раньше, чем это происходило бы при свободных колебаниях (моменты време­ ни t2, t3 и т. д .). После отпирания лампы процесс формирова­ ния импульса блокинг-генератора протекает так же, как и в- автоколебательном режиме, а период колебаний Тг становит­ ся равным периоду синхронизации. Из рисунка видно, что для осуществления режима синхронизации необходимо, что­ бы период синхронизирующего напряжения Тс был меньше периода свободных колебаний Тго (автоколебательный ре­ жим).

Наиболее устойчивая синхронизация получается при

Тго = (1,2 -5- 1,5)ТС.

438

Г . Р а б о т а м у л ь т и в и б р а т о р а в р е ж и м е д е л е н и я ч а с т о т ы

Для получения частоты колебаний генератора, в целое чи­ сло раз меньшей частоты исходных синхронизирующих им­ пульсов (Fr= F c/n), используют режим деления частоты (рис. 6.61). В режиме деления частоту синхронизирующего напряжения выбирают в несколько раз больше частоты соб­ ственных колебаний генератора. Амплитуду последних прини­ мают такой, чтобы лампа отпиралась через требуемое число периодов синхронизирующего напряжения.

Рис. 6. 61. Временные диаграммы напряжений, поясняющие работу мультивибратора в режиме деления частоты.

Пусть синхронизирующее напряжение с момента времени ti подается на сетку лампы Л! (рис. 6.59, 6.61). Первые два синхронизирующих импульса поступают при нулевом напря­ жении на сетке лампы Л ь Эти импульсы усиливаются лам­ пой Л ь и в аноде появляются некоторые отрицательные вы­ бросы напряжения.

Третий импульс поступает, когда на сетке лампы большое

439