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

Тр е б у е т с я о п р е д е л и т ь

—тип полупроводниковых приборов и их параметры;

—параметры схемы Rг, R2, Rs, R4, R5, R&, Я7, С, Сх;

—величину напряжения источника питания Ек,ш

—мощность, потребляемую от источника Ро.

П о р я д о к р а с ч е т а

1. Выбор типа полупроводниковых приборов

При выборе типов триодов исходим прежде всего из того, что импульсы заданной полярности мы получаем на коллекто­ ре триода Т\. Для получения положительных импульсов нужно

применять триоды типа п-р-п; отрицательных — типа р-п-р. Кроме того, необходимо учитывать заданный диапазон рабочих температур.

Если максимальная температура среды может превосходить 70° С, необходимо применять кремниевые триоды. При меньших температурах применяют германиевые триоды. Необходимо также стремиться, чтобы величина Ек выбранного триода при­

мерно в два раза превышала заданную амплитуду импульсов

на выходе.

Исходя из перечисленных требований, в спусковых схемах

41

В качестве диода Д может быть использован любой плос­

костной выпрямительный диод (например, диод типа Д7А7—

—гД7Ж).

2. Определение величины питающего напряжения

При выборе величины питающего напряжения Е к необходи­

мо учитывать не,только заданную амплитуду импульсов на вы­ ходе схемы, но также падение напряжения на сопротивлении

3. Выбор величины сопротивления R:i

Для выбора величины сопротивления Яз воспользуемся фор­

мулой

R 3 = 0,175 RuW c .

0,72 — Кт

где/Ст — относительная температурная нестабильность длитель­ ности выходных импульсов (задана в исходных дан­ ных) ;

Кв— коэффициент восстановления схемы

находится в пределах 1007-300 ком. Возьмем /?Шшкс = 200 ком,

тогда

4. Выбор величины сопротивления R1

От выбора величины сопротивления R\ зависиткрутизна'' фронтов импульсов. Чем меньше сопротивление Rь тем лучше

фронты импульсов.

Сопротивление R\ должно быть меньше сопротивления Яз,

величина которого нами уже определена.

42

величину сопротивления R \ можно определить из соотноше­

ния

R, = (0,3-И),4) R3;

Ri = 0,3- 14103 = 4,2 ком.

5. Определение величины сопротивления R2

От величины перезарядного сопротивления R2 зависят важ­

нейшие качественные показатели схемы, такие как температур­ ная стабильность и время восстановления исходного состояния.

Для получения большей стабильности длительности импуль­ са нужно уменьшать величину сопротивления R2, а для умень­

шения времени восстановления исходного состояния ее нужно увеличивать. В то же время величина сопротивления R2 долж­ на быть такой, чтобы обеспечить насыщение триода Т\ в исход­

Рабочее напряжение для конденсатора С берут равным на­

пряжению, до которого он может зарядиться в схеме, умножен­

7. Выбор величины сопротивления R?

Сопротивление Ri не должно быть слишком большим, так

как при его увеличении уменьшается амплитуда выходных им­ пульсов, ухудшаются фронты и увеличивается время восстанов­ ления схемы.

43

Величину сопротивления Rr можно выбрать из соотношения

триод Т2 в исходном состоянии был надежно закрыт, а в рабо­

чем — насыщен.

Для определения величин сопротивлений Ri,, Rb необходимо

знать эквивалентные значения напряжения и сопротивления. Для их определения используем выражения

Дэкв U ^ До э

где U' — падение напряжения на сопротивлении Ri от тока триода Т

R .+ ?>

44

Для удобства перевода коэффициента усиления по току (3 в схеме с общим эмиттером в коэффициент усиления по току а в

схеме с общей базой в справочнике имеется специальная табли­ ца.

При [3 9 а = 0,9,

тогда

U& 1 — величина напряжения между базой и эмиттером откры­ того триода Т2, имеющая для германиевых триодов порядок 0,15 4—0,25 в, а для кремниевых 14-1,5 в. Возьмем U62 — 1,5 в,

тогда

9. Расчет элементов переходной цепи R6Ci

Параметры переходной цепи выбираются из условий неиска­ женной передачи импульсов запуска. Величину емкости С\ ре­ комендуется выбирать в пределах 200 4-800 пф. Возьмем

Сг = 400 пф.

Величину сопротивления Re находим по формуле

45

10. Определение мощности, потребляемой от источника питания

Мощность, потребляемая от источника питания, является по­ казателем экономичности схемы. Эту мощность можно опреде­ лить по формуле

Итак, все параметры схемы определены. По ГОСТ выбираем Ru /?2, Яз, Ra, Rb, Re, Ri, С, Ci в соответствии с-данными, полу­

ченными при расчете.

§ 8. РАСЧЕТ БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРА

Блцкинг-генератор представляет собой одноламповый релак­ сационный генератор импульсных колебаний с трансформатор­ ной обратной связью.

С помощью блокинг-генератора можно получить весьма ко­ роткие импульсы с крутыми фронтами нарастания и спада, близкие по форме к прямоугольным. В настоящее время при­ меняется большое разнообразие схем блокинг-генераторов, по­ зволяющих получать импульсы длительностью от 0,1 до сотен микросекунд с амплитудой от единиц вольт до десятков кило­ вольт. Частота следования импульсов блокинг-генератора мо­ жет находиться в пределах от десятков герц до сотен килогерц.

Рассмотрим методику упрощенного расчета блокинг-генера­

—длительность фронта импульсов Тф <10,15 мксек;

—длительность среза импульсов тс<0,25 мксек\

—период повторения импульсов Ти = 3000 мксек\

—допустимые изменения напряжения на вершине импуль-

46

— входное сопротивление устройства, к которому подклю­ чается блокинг-генератор Rax = 8 ком; входная емкость этого устройства Свх — 10 пф.

Рис. 20.

Тр е б у е т с я о п р е д е л и т ь

—тип лампы и режим ее работы;

—коэффициент трансформации п;

—параметры схемы R, RK, Ск , С;

—параметры импульсного трансформатора.

П о р я д о к р а с ч е т а

1.Выбор типа лампы

Вблокинг-генераторах обычно используют лампы с большой крутизной характеристики, малыми междуэлектродными емко­ стями и большим значением допустимых мощностей рассеива­ ния на электродах лампы. Наиболее полно удовлетворяют этим требованиям двойные триоды 6Н8С, 6Н9С, 6Н1П, 6Н15П и др.

Втех случаях, когда необходимо получить на выходе бло-

кинг-генератора импульсы небольшой амплитуды, но хорошей формы, применяют пентоды, обладающие малыми значениями междуэлектродных емкостей. Если на выходе блокинг-гекера- тора необходимо получить очень короткие импульсы, то исполь­ зуют пентоды в триодном включении. (6Ж4, 6Ж7, 6ЖЗ и др ).

47

В ряде случаев для получения мощных выходных импульсов применяют лучевые тетроды в триодном включении, так как они имеют большие допустимые мощности рассеивания на электро­ дах лампы (6П1П, 6П6С и др.). Кроме указанных основных требований, при выборе лампы необходимо учитывать однотип­ ность ламп в проектируемом устройстве, экономичность, габа­ риты ламп и т. д. Выберем лампу 6Н1П.

2. Выбор коэффициента трансформации п

Величина коэффициента трансформации определяется отно­ шением количества витков анодной обмотки к числу витков се­ точной обмотки.

Wя

п

где w — количество витков.

Коэффициент трансформации в трансформаторах блокинггенераторов может быть выбран в пределах п = 0,5 — 2.

Однако расчеты и экспериментальные исследования показы­ вают, что наиболее целесообразным значением коэффициента трансформации является п — 1. Выберем п = 1.

3. Построение динамической характеристики разностного тока

Для построения динамической характеристики разностного тока необходимо знать величину напряжения смещения на управляющей сетке лампы. Учитывая то, что напряжение сме­ щения должно обеспечивать надежное запирание лампы меж­ ду импульсами, его величину рекомендуется брать в пределах

Еш = (1,25-г-1,5) Eg0,

где Egо— напряжение запирания лампы.

Для лампы 6Н1П при Еа = 250 в Eg0 = — 10 в;

Еси = 1,5 ( - 10) = - 15 в.

Динамические характеристики лампы строят на статических характеристиках разностного тока. Статические характеристики разностного тока лампы выражают зависимость разности при­ веденного к сеточной обмотке анодного тока и сеточного тока от напряжения на сетке лампы

i = ш л ig = f (Ug).

48

Статические характеристики разностного тока для ламп, наиболее часто применяемых в схемах блокинг-генераторов, приведены в приложении 1.

Построение динамической характеристики начинают с то­ го, что на семействе статических характеристик разностного то­ ка строят линию нагрузки. При построении линии нагрузки не­ обходимо, помимо сопротивления нагрузки, учитывать сопротив­ ление потерь в сердечнике импульсного трансформатора.

В маломощных трансформаторах сопротивление потерь в ос­ новном определяется потерями на вихревые токи Re. Для транс­

форматоров из кремниевой стали марки Э-310, Э-320, Э-330, Э-340 данные по выбору величины сопротивления R в приведе­

ны в таблице 4.

Из табл. 4 по заданной длительности вершины импульса и выбранной толщине проката ленты находим R B

R B = 2 ком.

С учетом сопротивления R0 сопротивление нагрузки бло-

кинг-генератора определяем по формуле

Для построения линии нагрузки на семействе статических характеристик влево на оси абсцисс откладываем отрезок ОК, равный Еси (рис. 21).

Вторую точку линии нагрузки (точку А), характеризующую

начало плоской части импульса, находим следующим образом.

ку L. Затем находим значение тока гипо формуле

+ и„

Rn

Значение Надает отрезок OL

Ug = 90 в;

15 + 90 = 66 ма.

16Ю3

Проведя от точки L перпендикуляр и отложив на нем значе­ ние in , находим точку Л, которая характеризует начало форми­

рования плоской части импульса.

Рис. 21

Построение динамической характеристики для конца плос­ кой части импульса сводится к тому, чтобы на линии Н найти точку В, соответствующую окончанию формирования вершины

импульса.

Для нахождения точки В необходимо взять удвоенное зна­

чение тока и провести горизонтальную линию до пересечения с линией Н. Соединяем точки А и В прямой линией.

50