книги из ГПНТБ / Фролкин В.Т. Импульсная техника учебное пособие для радиотехнических факультетов высших учебных заведений

где

В дальнейшем для краткости параметр К мы будем назы­ вать усилением в цепи обратной связи.

Рис. 4. 1. Триггерная схема с двумя анодно­ сеточными связями.

При выполнении условия (4. 1) всякое изменение потен­ циала сетки или анода одной из ламп (если они обе открыты), многократно усиливаясь, приводит к лавинообразному уменьшению тока одной лампы и увеличению тока другой. Этот процесс ограничивается нелинейностью анодно-сеточных характеристик или появлением сеточных токов в одной

120

из ламп, когда условие (4. 1) перестает выполняться. Обычно параметры схемы выбираются таким образом, что описанный процесс прекращается при запирании одной из ламп.

Таким образом, в триггере, показанном на рис. 4. 1, могут существовать два устойчивых состояния, соответствую­ щих запертому состоянию первой или второй лампы. В этих состояниях схема может находиться сколь угодно долго, и поэтому эти состояния называются длительно устойчивыми.

Допустим, что при включении схемы (момент t = О на рис. 4. 1, б) установилось первое устойчивое состояние,

зительно равно нулю. Отрицательные кратковременные пусковые импульсы подаются в катоды пусковых диодов.

Амплитуда пусковых импульсов обычно выбирается меньше падения напряжения на анодной нагрузке открытого плеча. Таким образом, в момент А (см. рис. 4. 1,6) пусковой импульс пройдет лишь через диод Д\, потом через делитель /?g, ^"g понизит напряжение на сетке Л2 и вызовет соответ­ ствующее повышение потенциала ее анода, а следовательно,

исетки Л1. Если амплитуда пускового импульса достаточно велика, то «ZZj при этом открывается и в схеме возникает лавинообразный процесс, заканчивающийся запиранием Лг

иполным открыванием Л1.

Наступает второе устойчивое состояние схемы, при кото­ ром лампы как бы поменялись функциями (см. участок А — /2 на рис. 4. 1, б). Следующий пусковой импульс, приходящий в момент t2, пройдет через диод Д2'и опрокинет схему в пер­ вое устойчивое состояние. Таким образом, триггер с помощью пусковых импульсов будет формировать прямоугольные колебания (см. рис. 4. 1, б).

Влияние паразитных емкостей. Проведенное выше идеали­ зированное рассмотрение работы триггера предполагало отсутствие паразитных емкостей на анодах и сетках ламп. В действительности наличие этих емкостей приводит к тому, что лавинообразное опрокидывание схемы происходит не

* При этом пренебрегаем падением напряжения за счет тока, потреб­ ляемого высокоомным делителем Rs. Для быстродействующих триггеров сопротивления Rg могут быть соизмеримы с величинами анодных нагру­ зок Ra. Очевидно, что в этом случае напряжение в аноде запертой лампы будет ниже, чем £а.

121

мгновенно, а за конечный отрезок времени, в течение кото­ рого изменяется заряд этих паразитных емкостей.

Кроме того, напряжения в анодах и на сетках ламп после опрокидывания схемы, т. е. после запирания одной из ламп, принимают установившиеся значения постепенно, изменяясь приблизительно по экспоненциальному закону. Таким обра-

e(th

зом, фронты прямоугольных импульсов в анодах ламп триг­ гера имеют конечную длительность.

Для компенсации замедляющего действия паразитных емкостей и облегчения запуска схемы верхние плечи сеточных делителей R' обычно шунтируются конденсаторами неболь­

шой емкости (С = 50 ч- 100 пф).

Форма импульсов в аноде Л1 с учетом влияния паразит­ ных емкостей показана на рис. 4. 2. Длительность IK и 112 фронтов анодного импульса складывается из времени опро­ кидывания схемы и времени тф и установления напря­

жения до стационарных значений Камин и ДаКак показано ниже, обычно < тф, поэтому в первом

приближении временем опрокидывания часто пренебрегают и считают & я» тф.

На рис. 4. 3 представлена упрощенная эквивалентная схема левого плеча триггера после отпирания <Z7i. На этой

122

схеме опущен генератор P-U, поскольку обычно в целях

повышения стабильности амплитуды импульсов плечи дели­ теля R', 7?" выбираются таким образом, что в цепи сетка —

катод открытой лампы протекают сеточные токи, фиксирую­ щие потенциал сетки на уровне, близком к нулевому.

Паразитная емкость Сп включает емкость Сак лампы Л1г

где через ^„обозначено стационарное значение тока открытой лампы.

параметр является одним из основных критериев при выборе ламп для триггерной схемы. Длительность тф, заднего фронта может быть определена с помощью схемы рис. 4. 5, где представлено левое плечо триггера после запирания Jh.

с компенсирующей емкостью С, обычно много меньше последней.

123

Стабильность работы триггера. В большинстве приме­ нений основное требование к стабильности работы триггерной схемы заключается в следующем. Триггер должен срабаты­ вать (запускаться) при поступлении каждого из пусковых импульсов, если его амплитуда не уменьшается ниже задан­ ного предела. Триггер не должен опрокидываться при воз­ действии паразитных флюктуаций заданной амплитуды в условиях максимально допустимых изменений номинальных значений параметров схемы. Эти требования в ряде случаев являются противоречивыми, и степень компромисса при их решении определяется конкретными условиями работы схемы.

На рис. 4. 6 представлены 3 наиболее неблагоприятных случая сочетаний параметров схемы. Случаи (4. 6а) и (4. 66) являются наиболее опасными в смысле самопроизвольного (в результате воздействия флюктуаций питающих напряже­

вания (пропуска) триггера при минимальной емин амплитуде

124

пусковых импульсов. Параметры a, b, с, d, е являются без­ размерными допусками на отклонения соответствующих параметров схемы от их номинальных значений.

Определение разброса d величины С^амин может быть

произведено графоаналитическим способом с использованием характеристик ламп (рис. 4. 7). Заштрихованной площади на этом рисунке соответствует область изменения положения

Рис. 4. 6. Различные случаи отклонений параметров схемы триггера

от номинальных значений.

начальной рабочей точки при изменении в проводящем плече схемы номинальных значений параметров (Ea, напря­ жения накала, старения и смены лампы).

Условие сохранения нулевого потенциала на сетке откры­ той лампы для схемы рис. 4. 6, а можно записать ё следующем виде:

[£а (1 — b) + Е (1 -)- с)] (1 — а)

£(1+с) = 0. ' (4.8а)

/?а (1 + а) 4- Rg (1 + а) -г Rg (1 — а)

125

Условие срабатывания триггера при минимальном сиг­ нале (см. рис. 4. 6, в) можно представить как:

открытого плеча.

,cf^azetoi-

d^]-azct9m

126

знаков равенства знаком > в формуле (4. 8а) и знаком <

вформуле (4. 86).

Вэтом случае получаются следующие пределы для выбора величины q:

(4.11)

Из равенства (4. 8в) можно определить величину верх­

Влияние конденсаторов С.

Как указывалось выше, кон­ денсаторы С небольшой емкости, шунтирующие верх­ ние плечи R' сеточных дели­

телей, позволяют увеличить скорость опрокидывания схемы, которое тормозится

работу схемы вредное воздействие. Во-первых, как было указано выше, эта емкость увеличивает время нарастания положительного перепада напряжения в аноде запертой лампы. Во-вторых, величина этой емкости существенно влияет на время восстановления схемы. На рис. 4. 8 приве­ дена упрощенная эквивалентная схема реостатно-емкостного делителя в цепи сеткизапертой лампы, образованного сопроти­

127

Дифференциальное уравнение для определения выходного напряжения и можно получить в следующем виде:

Очевидно, что в течение этого времени схема менее чувст­ вительна к пусковым импульсам и существует опасность пропусков (несрабатываний).

128

Иногда это обстоятельство трактуют как ухудшение разрешающей способности спусковой схемы при увеличении емкости С.

Исходя из этих соображений, величина емкости С выби­ рается компромиссно, в зависимости от требований, предъяв­ ляемых к схеме и определяющих, в частности, скорость срабатывания, крутизну заднего фронта и разрешающую способность.

Время срабатывания (опрокидывания) спусковой схемы.

Временем Д срабатывания (или опрокидывания) схемы называют интервал времени, в течение которого в системе существует положительная обратная связь с коэффициентом усиления, превышающим единицу.

Для рассматриваемой основной схемы триггера это время приблизительно соответствует длительности изменения потен­ циала сетки от напряжения запирания Ег„ спрямленной характеристики (см. раздел 1. 2) до нуля в одном из плечей триггера или от нуля до Е„. для другого плеча.

В литературе [1 ] приводится весьма простой и достаточно точный способ определения А с использованием переходной функции 1г (0 системы с замкнутой цепью обратной связи.

Блок-схему спускового устройства можно изобразить (рис. 4. 10) в виде четырехполюсника, выходное и входное напряжения которого соответственно щ (/) и u(t),aуправляю­ щее напряжение в цепи обратной связи е (/).

Если обозначить переходную функцию усилителя через а (f), то изображение Лапласа А (р) этой функции можно

найти по формуле

ОО

А (р) = J а (0 ехр [— pt\dt.