
книги из ГПНТБ / Семенов Б.З. Теория средств связи и радиотехнического обеспечения учебное пособие
.pdf90 -
тура в анодной или сеточной цепях и наличие сильной обратной связи между анодной и сеточной цепями. Для осуществления такой связи приценяется трансформатор с железным сердечником. По этой причине блокинг-генератор работает только на низеих частотах.
Основное назначение блокинг-генератора - генерирование кратко временных импульсов напряжения с большой крутизной и большой ам плитудой. Блокинг-генератор может работать в одном из трех режи мов: автоколебательном, в режиме синхронизации и ждущем.
В автоколебательном режиме блокинг-генератор представляет со бой генератор с самовозбуждением. Его схема изображена на рис.4.14.
Рис. 4.14
Направление витков катушек L L и Х 2 выбирается таким образом, чтобы действовала сильная положительная обратная связь. При возрас
тании анодного |
тока |
i a |
, |
проходящего |
черев обмотку |
Ху * в обмот |
|||||||
ке |
Х2 |
индуктируется э .д .с . |
такой полярности, |
что |
на сетку лам |
||||||||
пы подается э .д .с . |
|
со знаком |
"плюс", |
а на катод - со |
знаком "минус'.' |
||||||||
Пусть в момент времени |
t |
= о |
конденсатор |
С |
заряжен до напря |
||||||||
жения |
[/„ |
таким |
образом, |
что |
его |
обкладка, обращенная к сетке |
|||||||
лампы, заряжена отрицательно. |
Лампа заперта, |
так |
как |
UB = |
|||||||||
= ~UC ^ |
£/^л;напряжение на ее |
|
|
|
|
|
У |
||||||
аноде равно напряжению источника |
|||||||||||||
питания |
иа = Еа . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
При |
t =- 0 |
происходит |
разряд конденсатора |
С |
через сопротив |
|||||||
ление R |
и катушку |
индуктивности |
Х 2 |
• При разряде |
конденсатора |
||||||||
С |
до момента |
t |
= |
iy |
, |
соответствующего моменту отпирания лампы, |
|||||||
для |
сеточной цепи |
справедливо |
уравнение Кирхгофа: |
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
91 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n z + uc |
+ |
UR =0 |
|
|
|
(4.26) |
||
ИЛИ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l s dt + c I £P^ + 1rR -0 - |
|
|
||||||||
|
Вследствие сравнительно большой величины постоянной вреиени |
||||||||||||
цепи |
Т0 =RC |
|
d u |
* 0. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Следовательно, |
|
dt |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
! 1р д |
+ ip R = 0 |
|
|
|
или |
d ис |
ис |
|
|||
|
т |
|
|
|
dt |
+ RC =0 . |
(4.27) |
||||||
|
Как было установлено выше, решение этого уравнения имеет вид |
||||||||||||
для начального |
условия: |
при |
t |
= |
о |
Uс = Т1с w a x |
|
||||||
|
|
|
|
|
ис. = |
с m a x |
|
RC |
|
|
|
(4.28) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Длительность разряда определяется постоянной вреиени цепи |
||||||||||||
|
т0 -не. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
При |
t |
= t |
i |
лампа |
отпирается, так как |
напряжение |
ис = |
|||||
= |
VCj aa |
(рис.4.15). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
В результате прохождения анодного тока |
i a |
через |
первич |
|||||||||
ную обмотку трансформатора |
£, ± |
во вторичной |
обмотке |
этого |
|||||||||
трансформатора |
индуктируется э .д .с . взаимоиндукции |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
Ul = М |
|
/ |
|
|
|
|
(4. 29) |
|
где |
М |
- |
коэффициент взаимоиндукции. |
Напряжение на сетке лампы |
|||||||||
возрастает, так |
как полярность |
э .д .с . |
U^ |
при росте такова,что |
|||||||||
э .д .с . |
плюсом приложена |
к сетке, |
а минусом - к катоду лампы. |
- 92 -
Возрастание сеточного напряжении обусловливает увеличение анодного тока { и уменьшение анодного напряжения (рис.4.15), причем под действием обратной связи процесс нарастания анодного тока и, следовательно, сеточного напряжения развивается лавино образно.
Рис. 4.15
При t = t 2 т .е . когда сеточное напряжение становится
положительным, возникает сеточный ток и промежуток сетка - ка
тод становится проводящим. Сопротивление этого участка |
У9. к |
||
мало по сравнению с R |
и оно шунтирует |
сопротивление |
# . |
В результате прохождения сеточного тока конденсатор |
С быст |
||
ро заряжается, так как |
постоянная времени |
цепи заряда |
|
С * } - к <<RC ■
Анодный ток, возрастая лавинообразно, достигает максимальной величины, ограниченной условием насыщения; прекращение увеличения анодного тока, в свою очередь, вызывает уменьшение сеточного на пряжения, так как
d i a
=М d t ~Vc ■
|
|
|
|
|
- |
93 - |
|
|
|
|
|
Уменьшение |
обусловливает уменьшение анодного тока. |
В со |
|||||||||
ответствии с принятым направлением витков в |
обмотках трансфор |
||||||||||
матора |
уменьшающийся анодный ток вызовет на |
конце |
обмотки |
Z 2 « |
|||||||
обращенной к сетке, |
отрицательный |
потенциал. |
В момент t |
- |
t 4 |
||||||
произойдет перемена |
знака |
у напряжения |
и ^ |
и, следовательно, |
|||||||
сеточного напряжения, которое быстро проходит через величину |
|||||||||||
запирающего напряжения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
U |
^ |
- |
U j t - U c |
|
|
|
(4а SO) |
||
Лампа запирается - анодный ток прекратиться; напряжение |
на |
||||||||||
обмотке |
1,г в |
течение |
t |
— t s |
исчезнет. |
|
|
|
|
||
Напряжение на |
аноде лампы в момент ее |
запирания |
Va |
стано |
вится несколько больше напряжения источника питания, так как при исчезновении анодного тока в первичной обмотке трансформатора
будет индуктироваться э .д .с . самоиндукции |
U |
= 2 |
—J a и напря- |
|||
жение на аноде |
|
ua = u a ' t' lJi , - |
|
|
|
|
Напряжение |
на |
конденсаторе С |
далее |
начнет |
уменьшаться в |
|
в соответствии |
с |
выражением Uс = |
Uc m a x B |
яс |
Напряжение |
на аноде лампы установится равным напряжению источника питания. В момент Бремени t 6 напряжение на конденсаторе окажется равным напряжению отпирания лампы; через лампу пойдет анодный ток и процесс снова повторится.
Приближенно длительность генерируемых импульсов определяется по формуле:
|
|
т |
и |
= a |
С ~12 V |
1 |
С _ |
|
|
|
3^ m a x |
|
* |
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
! |
тах~ |
максимальное |
напряжение |
на сетке; |
||
и ! |
максимальный |
сеточный ток. |
|||||
|
|
m ax |
|||||
|
|
|
|
|
|
(4.31)
длительность импульса регулируется изменением емкости конден сатора С . длительность периода колебаний равна:
- 94 -
Т = Т |
+ т |
и |
р |
где Тр - длительность паузы между импульсами.
Время, в течение которого лампа остается запертой (т .е. пауза между двумя импульсами), зависит от постоянной времени цепи раз ряда конденсатора С , величины напряжения, при котором запи рается лампа, и величины напряжения, до которой заряжается кон денсатор,
U |
|
T = R C £ n ~ maX ■ |
(4.32) |
U? an
В большинстве случаев Л Л?. тах а-у и для ориентировочной
ли <jan
оценки длительности периода колебания пользуются простой форму лой:
Т ~ RC .
Период колебаний обычно устанавливают подбором величины сопро тивления R , так как при изменении емкости одновременно изме няются длительность импульса и период колебаний.
Режим синхронизации. Частота колебаний блокинг-генератора из меняется в некоторых пределах с изменением величины питающих напря жений и параметров схемы. Для стабилизации частоты блокиыг-генера- тор синхронизируют от какого-либо вспомогательного устройства, с выхода которого к блокинг-генератору подводят импульсные или синусо идальные колебания более стабильной частоты.
На рис. 4.16 изображена схема блокинг-генератора, у которого синхронизирующее напряжение подается на участок сетка-катод лампы. Период повторения импульсных колебаний в этом случае определяется периодом внешних синхронизирующих колебаний. Графики процессов в
генераторе |
изображены на рис.4 .1 6 ,б. |
Здесь с поступлением каждо |
го синхронизирующего импульса лампа |
блокинг-генератора отпирается |
|
и создается |
очередной импульс. |
|
- 95 -
Необходимое условие синхронизации состоит в том, чтобЬ период
собственных колебаний блокинг-генератора J 1 |
был несколько боль |
ше периода синхронизирующих колебаний Тсин • |
Обычно |
Т = ( 1 , 2 ~ 1 , 5 ) Т син .
Частным случаем режима синхронизации является режим |
деления |
||
частоты. В этом режиме |
частота |
повторения импульсов, снимаемых |
|
с блокинг-генератора, |
в целое |
число раз меньше частоты |
повторе |
ния синхронизирующих импульсов, воздействующих обычно на сетку лампы блокинг-генератора (рис. 4 .16,а ).
Рис. 4.17
96 -
На рис. 4 .1 7 ,а изображены графики напряжений синхронизирующих импульсов, на рис. 4.17,6 - графики результирующих импульсов на сетке лаипы. Блокинг-генератор в этом случае срабатывает от каж дого четвертого импульса, т .е . частота генерируемых колебаний бу дет в четыре раза меньше частоты синхронизирующих импульсов.
Ядуший режим. В ждущем режиме блокинг-генератор генерирует импульсы под воздействием внешнего запускающего импульса. В пау зе между запускающими импульсами независимо от' ее длительности лампа бдокинг-генератора остается запертой и импульсы не генери руются.
В ждущем режиме на управляющую сетку от отдельного источника необходимо подать отрицательное'напряжение, большее по абсолютной
величине напряжения запирания. Например, |
и*ап = - |
56, напряжение |
|
смещения |
Ес = -10 §. |
d |
|
|
Мультивибраторы |
|
|
Мультивибратор представляет собой генератор несинусоидальных |
|||
колебаний, |
т .е . колебаний, имеющих сложную форму и |
образованных |
суммированием множества синусоидальных колебаний различной часто ты и амплитуды. В импульсной технике мультивибраторы применяются для генерирования напряжений прямоугольной формы, деления частоты, расширения импульсов и в качестве пусковых и переключающих уст ройств.
Мультивибратор может работать в трех различных режимах: авто колебательном, ждущем и в режиме синхронизации.
Автоколебательный режим. В этом режиме мультивибратор представ ляет собой генератор с самовозбуждением. Схема такого генератора изображена на рис. 4.18. Данная схема состоит из двух усилитель ных каскадов на сопротивлениях. Выход каждого каскада соединения со входом другого осуществляется посредством конденсатора.
При включении мультивибратора в обеих лампах появляется анод ный ток, и конденсаторы Ci и Сг заряжаются до величины анодных напряжений. Всегда существующая разница анодных токов ламп вызы вает неустойчивое состояние схемы, которое усиливается лавинооб разно до тех пор, пока анодный ток в одной лампе не уменьшится до пуля, а во второй — не достигнет максимума.
- 9? -
|
|
|
Р И С . |
4 .1 8 |
|
|
|
|
|
Предположим, |
что |
анодный ток лашш |
A g |
стал |
больше анодного |
||||
тока лампы |
А 1 |
. |
Ввиду этого |
напряжение U аг |
на |
аноде лампы |
|||
станет меньше напряжения Uai |
на |
аноде |
лампы |
Д . |
|
||||
Напряжение на |
конденсаторе |
|
, которое |
раньше |
было равно |
||||
напряжению |
иаг |
, теперь за счет |
уменьшения |
U а2 |
окажется больше |
существующего в данный момент напряжения на аноде лампы. В резуль
тате |
конденсатор |
начнет |
разряжаться |
через |
лампу Д 2 |
и сопро |
|||||
тивление |
. |
Ток разряда |
создает |
на |
сопротивлении |
падение |
|||||
напряжения |
ищ |
, отрицательное относительно сетки лампы |
, что |
||||||||
приведет к уменьшению анодного тока лампы |
A i |
и увеличению анод |
|||||||||
ного напряжения |
Uaj . |
Вследствие |
увеличения |
анодного напряжения |
|||||||
иси |
до |
uai ~ иси ^ |
иа{ |
напряжение на |
обкладках конденсатора |
||||||
0 |
2 окажется |
меньше напряжения |
u a i |
, |
что |
обусловит |
прохожде |
||||
ние зарядного тока через |
конденсатор |
С2 |
|
, сопротивления |
R ai |
иа участок сетка-катод Д g .
Зарядный ток на |
сопротивлении |
создает падение напря |
|||
жения; знак "плюс" этого напряжения приложен к |
сетке лампы А2 • |
||||
Вследствие этого анодный ток лампы |
А 2 резко |
увеличивается, |
|||
что,в свою очередь, ускоряет процесс разряда конденсатора |
|||||
через |
лампу |
Д 2 |
и сопротивление |
и приводит к запиранию |
|
лампы |
Д |
. |
|
а |
|
|
|
|
- |
98 |
- |
|
Процесс увеличения анодного юна |
лампы Л 2 |
в уменьшения анод |
||||
ного тока лампы |
происходит лавкнообраано. В конце этого про |
|||||
цесса |
лампа |
полностью запрется, что приведет к заряду кон |
||||
денсатора С2 Д° |
напряжения источника питания и к установлению |
|||||
анодного тока лампы А2 наибольшей величины. |
После этого конден |
|||||
сатор |
будет |
продолжать |
разряжать он до величины напряжения |
|||
и'аг » установившегося на |
аноде лампы Лг • |
|||||
По мере разряда конденсатора |
С^ |
величина разрядного тока |
уменьшается и, следовательно, уменьшается отрицательное смещение
на сетке лампы |
h i . Наконец, наступает такой момент, когда на |
||||
пряжение на Rgt |
становится меньме |
напряжения запирания лампы и |
|||
лампа |
A i |
открывается. При этом |
напряжение на |
ее аноде практи |
|
чески |
падает |
мгновенно до минимального значения |
и весь процесс |
повторяется в обратном направлении.
Графики изменений напряжений на элементах схемы показаны на рис. 4.19.
Рис. 4.19
|
|
- 99 - |
|
Время |
Т{ |
, в течение которого лампа |
остается запертой, |
определяется |
постоянной времени цепи разряда конденсатора С г • |
||
а время |
Т 2 |
, в течение которого лампа Лг |
остается запертой, - |
постоянной времени цепи разряда конденсатора |
С £ . Приближенно- |
||
период импульсных колебаний можно оценить цри условии R ai |
|||
|
|
|
(4.88) |
Ждущий режим. Кулыивибратор, работающий в |
ждущем режиме (жду |
щий мультивибратор), представляет собой генератор импульсов с внешним (независимым) возбуждением. Форма генерируемых импульсов определяется параметрами схемы мультивибратора. Момент появления генерируемого импульса определяется моментом подачи на вход схемы внешнего пускового импульса. Длительность генерируемых импульсов в различных схемах ждущих мультивибраторов может определяться параметрами схемы и напряжением постоянного тока, которое вводит ся специально для регулирования длительности импульса.
Ждущие мультивибраторы очень часто применяются в тех случаях, когда требуется изменить в широких пределах задержку по времени одного импульса по отношению к другому.
Входной кратковременный импульс запускает ждущий мультивибра тор (рис.4.20). Задний фронт генерируемого им импульса подверга ется дифференцированию (обострению). Следовательно, кратковремен ный импульс на выходе всей схемы задержки по отношению к входно му будет задержан на длительность импульса мультивибратора
(рис. 4.21).
Выбор режима работы мультивибратора и параметров его схемы осу
ществляется таким образом, чтобы между напряжением Ugx |
, регу |
|
лирующим длительность генерируемых импульсов, |
и длительностью им |
|
пульсов существовала прямая пропорциональность |
Т'= к и gx |
, |
где k=const. |
|
|
Ждущие мультивибраторы применяются в индикаторах оадиолокацион-- ных станций, в схемах автоматического определения координат и дру гих элементах радиотехнических устройств.
Наиболее широко схема ждущего мультивибратора используется с катодной связью. Одна из таких схем с положительной сеткой изобра-