книги из ГПНТБ / Слюсарь В.К. Упрощенный расчет импульсных схем [учебное пособие]

И с х о д н ы е д а н н ы е

— амплитуда выходного импульса UBba — 12 в, поляр­

ность — положительная;

— диапазон температур — 45 5 - + 50° С.

Тр е б у е т с я о п р е д е л и т ь

—тип полупроводниковых триодов и их параметры;

— величину напряжения источника питания £ к;

— параметры схемы RK, Rз » С.

П о р я д о к р а с ч е т а

1.Выбор типа полупроводниковых триодов

При выборе типа триодов необходимо руководствоваться следующими соображениями:

— частотные свойства триода должны обеспечить заданную длительность фронта импульсов. При этом граничная частота усиления по току f a должна находиться в пределах

■— выбранный тип триода должен иметь по возможности ма­ лые обратные токи и должен удовлетворять заданным темпера­ турным условиям.

Исходя из высказанных соображений, в мультивибраторах

данной амплитуды выходных импульсов., Для получения хоро­ шей формы импульсов открытый триод должен находиться в

31

режиме насыщения. Такой режим обеспечивается в том случае, если коэффициент использования коллекторного напряжения близок к единице. Величину напряжения Е к рекомендуется

брать в пределах

£к= (1,1 -r-1,2)uBI«;

£ к= 1,2- 12 = 14,4 в.

V

3. Определение величин сопротивлений R^j и R<-)2

Исходя из заданных условий (сравнение длительности им­ пульсов и периода их повторения), мы убеждаемся, что схема мультивибратора является несимметричной. Асимметрия может быть достигнута за счет сопротивлений утечки или за счет ем­ костей конденсаторов связи. Создание асимметрии с помощью конденсаторов связи является более целесообразным, так как при этом форма и амплитуда импульсов напряжений на кол­ лекторах остаются неизменными.

Так как мы условились добиваться асимметрии за счет раз­ личия в емкостях, то

Величину сопротивления Rъ можно определить по формуле

___.J 4 £

где б — допустимое отклонение временных параметров от рас­ четных; величину 6 рекомендуется брать в пределах

0,05 4-0,1. Выберем б = 0,1;

3J

^22 макс — значение выходной проводимости при максимальной

температуре, которое рекомендуется брать в два раза больше значения ^2?(го°с) >приводимого в справочнике:

4. Определение величин сопротивлений RK1 и RK2

Зная коэффициент усиления триода по току В и величину со­ противления Re , можно найти значение сопротивления RK из

соотношения

5.Определение мощности, потребляемой от источника питания и температурной стабильности схемы

Мощность Ро, потребляемая от источника питания, является

показателем экономичности схемы. Эту мощность можно опре­ делить по формуле

Для выяснения температурной стабильности схемы необхо­ димо определить величину коллекторного тока i K и убедиться в

том, что коллекторный ток в рабочем режиме значительно пре­ восходит величину коллекторного тока при максимальной тем­ пературе г'к 0 макс •

В связи с тем, что каскады с полупроводниковыми триода­ ми обладают малым входным сопротивлением, самовозбужде­ ние мультивибратора возможно при относительно больших ем­ костях конденсаторов С\ и С2.

Величины емкостей Сг и С2 можно определить по формулам:

Для определения рабочего напряжения конденсаторов С не­

обходимо величину напряжения, до которого могут зарядиться конденсаторы, умножить на коэффициент 1,5

§6. РАСЧЕТ СПУСКОВОЙ СХЕМЫ

Всвязи с тем, что в современной литературе применяется различная терминология, условимся понимать под спусковыми

схемами устройства типа мультивибратора, работающие в жду­ щем режиме. Спусковые схемы в литературе называют также электронными реле или ждущими мультивибраторами.

В отличие от автоколебательного мультивибратора спуско­ вые схемы имеют одно устойчивое состояние равновесия и мо­ гут быть выведены из этого состояния под действием внешнего пускового импульса. При воздействии пускового импульса схе­ ма вырабатывает импульс напряжения, по форме близкий к

34

прямоугольному. Длительность выходного импульса опреде­ ляется параметрами схемы.

Существует большое количество разновидностей спусковых схем. Наиболее распространенной из них является реостатноемкостная спусковая схема с катодной связью и нулевым сме­ щением, изображенная на рис. 17.

Рассмотрим методику расчета спусковой схемы.

И с х о д н ы е д а н н ы е

—напряжение источника анодного питания Еа = 250 в\

—амплитуда импульсов на выходе схемы Двых = Ю0 в, по­

лярность — отрицательная;

—частота повторения пусковых импульсов F« = 350 гц\

—длительность выходных импульсов ти = 1800 мксек-,

—допустимое значение длительности фронта выходных им­ пульсов тф< 2 мксек-,

—на выходе последующего каскада включена лампа 6С7Б.

Тр е б у е т с я о п р е д е л и т ь

— длительность фронта выходных импульсов Тф.

П о р я д о к р а с ч е т а

1.Выбор типа ламп

Вспусковых схемах рекомендуется использовать лампы с малым напряжением запирания E g0 > малым значением между-

35

электродных емкостен, большой крутизной характеристики 5 и большим значением допустимой мощности рассеивания на ано­ де Р а дон. Исходя из этих требований, в спусковых схемах при­

меняют обычно двойные триоды 6Н1П, 6Н2П, 6Н8С и др. Вы­ бираем лампу 6Н1П.

2. Определение величины сопротивления RK

Величину сопротивления R K можно определить по формуле

большой, но в пределах, обеспечивающих допустимую мощность рассеивания на аноде лампы.

На статической характеристике лампы 6Н1П, взятой из справочника (рис. 18), пределы допустимой мощности рассеи­ вания на аноде показаны пунктирной линией.

36

На статической характеристике при Ug = 0 выбираем точку А, которая находилась бы несколько ниже пунктирной линии,

3. Определение величины сопротивления Ra2

Для определения величины сопротивления анодной нагрузки Да3 необходимо на статической анодной характеристике лам­ пы построить линию нагрузки. Она проходит через точку В, полученную путем откладывания значения Е а на горизонталь­ ной оси, а также через точку А , соответствующую выбранному

значению тока га2 . Пересечение линии нагрузки с вертикальной

4. Определение величины сопротивления Rai

На анодной характеристике лампы строим линию обратной

связи. Для построения линии обратной связи надо иметь две известные точки. Так как Ug = — iaRK ., то, задавшись двумя

произвольными значениями Ug , найдем для них га.

Допустим, мы выбрали значения Ug = 0 и Ug = — 6 в. При этом значения токов будут соответственно равны: h — 0 и

Д = 5 ма.

Имея эти две точки, проводим линию обратной связи ОГ. От точки В откладываем влево заданное значение Пвых и>ИДЯ

37

Опустив с точки Д перпендикуляры на горизонтальную и

вертикальную оси, находим значения напряжения на аноде от­ крытой лампы Л1 и анодный ток этой лампы

Uai = 156 8 ;

га1 — 3 ма .

Величину сопротивления Да, находим по формуле

5.Определение длительности фронта выходного импульса

Длительность фронта выходного импульса можно опреде­ лить по формуле

-Г ^ ai • Дг

Необходимо найти значение паразитной емкости.С„:

Полученная длительность фронта удовлетворяет заданным условиям. Если бы рассчитанная длительность фронта оказа­ лась больше заданной, то пришлось бы уменьшать Rtl или вы­

бирать другую лампу с меньшим внутренним сопротивлением.

38

6. Определение величины сопротивления ftg.2 и емкости С

Величину сопротивления Rg2 необходимо брать в пределах неравенства (5-г-10) R aj < Rg2 < Raon.

Предельно допустимая величина сопротивления Rдоп Д Л Я лампы 6Н1П равна 500 ком (по справочнику). Значит, величи­

ренцирующая в зависимости от формы запускающих импульсов. Если цепочка Rgi Ср рассчитывается как дифференцирующая,

то расчет производится в соответствии с методикой, изложен­ ной в § 1.

Если же цепочка Rgl Ср должна быть переходной, то ем­

кость Ср рекомендуется определять путем подбора в пределах нескольких тысяч пикофарад. Выберем Ср= 2000 пф.

Величина сопротивления Rgl определяется из соотношения

Ъ г С ?> % .

Отсюда находим Rgl

1800 • 10-6

180 ком.

2000- 10-12

39

8.Определение мощности, рассеиваемой на сопротивлениях,

ирабочего напряжения конденсатора

При расчете рассеиваемой мощности исходят из аварийно­ го режима работы схемы, то есть такого режима, при котором одна лампа постоянно закрыта, а другая открыта:

комендуется брать равной 0,25 вт.

Рабочее напряжение для конденсатора С берут равным на­

пряжению, до которого он может зарядиться в схеме, умножен­ ному на коэффициент 1,5:

и раг,с = ЕЛ• 1,5 = 250-1,5 = 375 в.

Таким образом, нами определены все необходимые параметры схемы.

По ГОСТ выбираем R ai, Ra2, R^, R^, RK, Cp) С в соответ­

ствии с данными, полученными при расчете.

§ 7. РАСЧЕТ СПУСКОВОЙ СХЕМЫ НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРАХ

На плоскостных полупроводниковых триодах можно создать спусковые схемы, во многих отношениях не уступающие лампо­ вым, а по ряду показателей значительно превосходящие лам­ повые схемы аналогичной конфигурации.

Рассмотрим методику расчета спусковой схемы с эмиттерной связью, получившей широкое распространение в импульс­ ных устройствах. Эта схема (рис. 19) является аналогом спус­ ковой схемы с катодной связью на вакуумных лампах.

И с х о д н ы е д а н н ы е

— амплитуда выходных импульсов Нвых = 15 в, поляр­

ность — отрицательная;

—длительность выходных импульсов т„ = 1000 мксек;

—диапазон рабочих температур — 45° С 4---- 1- 60° G;

—период повторения импульсов Т» = 2500 мксек;

—относительная температурная нестабильность длительно­

сти выходных импульсов Кт-К0,25;

40 -