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

эта зависимость, как указывалось выше, на некотором участке линейна; б) отсутствие источника отрицательного напря­ жения — Е и в) возможность подключения нагрузки к сво­ бодному аноду лампы Л2.

Основным недостатком этого кипп-реле является увели­ ченное время восстановления схемы из-за наличия катодного сопротивления /?к, приводящего к возрастанию эквивалент­ ного входного сопротивления лампы на участке сетка — катод. В связи с этим кипп-реле с катодной связью удовлет­ ворительно работает при сравнительно малой относительной

длительности импульса < 0,5, где 8 — период повторе­

ния пусковых импульсов.

Кипп-реле с двумя емкостными связями. Схема, а также форма колебаний кипп-реле с двумя емкостными связями приведены на рис. 4. 33.

Эта схема отличается от кипп-реле с кондуктивной свя­ зью наличием разделительного конденсатора Ci, осуществляю­ щего связь анода Лг с сеткой Ль Для того чтобы длитель­

Эта схема появилась ранее схемы кипп-реле с кондуктив­ ной связью, так как она наиболее сходна со схемой мульти­ вибратора с двумя емкостными связями. Однако в настоящее время подобные схемы применяются редко. Причина этого заключается в наличии дополнительного конденсатора Ci, вызывающего резкое увеличение времени восстановления схемы, а следовательно, в значительной степени снижающего стабильность длительности импульса.

При заземлении сопротивления Rо 1 или при подаче на

него положительного потенциала схема переходит в режим самовозбуждения и превращается в обычный мультивибра­ тор с двумя временно устойчивыми состояниями. Схема мультивибратора и форма колебаний в различных токах схемы приведены на рис. 4. 34.

Каждый полупериод колебаний определяется времязадающим напряжением на сетке запертой лампы, поскольку заряд другого конденсатора происходит сравнительно быстро через участок сетка — катод открытой лампы.

Используя рассмотренную выше методику, нетрудно получить приближенную формулу для расчета длительности

160

о t

Рис. 4. 34. Мультивибратор с двумя емкостными связями.

161

периода колебаний мультивибратора

заземлены.

Такой мультивибратор иногда применяется в осцилло­ графах, а также в индикаторах радиолокационных станций в качестве основного элемента, хронизирующего всю работу станций в тех случаях, когда нет жестких требований к ста­ бильности частоты повторения импульсов станции.

Если схема мультивибратора не симметрична и, в частно­ сти, емкости конденсаторов Ci и С значительно отличаются по величине, то за время разряда конденсатора малой емко­ сти другой конденсатор не успевает полностью восстановить свой заряд. При этом амплитуда выходных импульсов умень­ шается. Формула (4. 60) в этом случае не может быть исполь­

зована.

Схемы кипп-реле для получения импульсов малой дли­ тельности. Рассмотренные выше схемы кипп-реле позволяют получить импульсы длительностью от единиц микросекунд до десятков секунд. Дальнейшее уменьшение длительности импульса, например до десятых долей микросекунды, огра­ ничивается, в основном, шунтирующим действием паразит­ ных емкостей, растягивающих фронты импульсов в анодах ламп кипп-реле, а также увеличивающих время опрокиды­

вания.

Таким образом, в кипп-реле для получения импульсов малой длительности необходимо не только уменьшать вели­ чину элементов времязадающих цепей, но и принимать специальные меры для повышения крутизны фронтов гене­ рируемых импульсов. В частности, паразитные емкости сетка — земля, анод — земля и сетка — анод должны быть минимальны. С этой целью рекомендуется применение ламп пальчиковой серии. При монтаже схемы как можно меньше должны быть использованы провода, т. е. детали схемы должны монтироваться непосредственно на лепестках лампо­ вой панели. Цепи, присоединяемые к кипп-реле, должны иметь, по возможности, малую входную и выходную емкости. Желательна электронная связь с нагрузкой и с источниками

162

а Л2 открывается. Временно устойчивое состояние схемы определяется процессом заряда конденсатора С через Л2 и сопротивление R, на котором создается убывающее по величине смещение, запирающее Ль При отпирании Л\ схема вновь опрокидывается и после восстановления заряда на емкостях возвращается в устойчивое состояние.

Считая в первом приближении потенциал катода Л2 постоянным, формулу длительности импульса этого киппреле можно получить в следующем виде:

(4. 61)

^0 + £к ’

где

= iao^ai — (Eg-Eg0J, и iaOi— ток покоя Л,.

Отрицательный импульс снимается с низкоомной нагрузки

длительности иногда в качестве времязадающих элементов применяются линии формирования импульсов с распределен­ ными постоянными. Принцип действия таких схем рассмотрен

в гл. 5.

Уменьшение времени восстановления кипп-реле. Как уже упоминалось выше, в любой схеме кипп-реле после окончания временно устойчивого состояния до установления начального стабильного состояния должны закончиться нестационарные процессы восстановления заряда на рабочих (времязадающих) и переходных конденсаторах.

Если очередной пусковой импульс подается преждевремен­ но до окончания этих переходных процессов, то кипп-реле может не запуститься или же уменьшится длительность

очередного импульса.

Таким образом, в схемах кипп-реле с большой относи­ тельной длительностью т/6 импульсов и с переменной частотой повторения пусковых импульсов необходимо принимать специальные меры для уменьшения времени восстановления.

При конструировании таких кипп-реле необходимо выбрать схемы с минимальным количеством разделительных конденсаторов. С этой точки зрения наиболее подходящими являются схемы кипп-реле с кондуктивной и катодной связью, имеющие лишь по одному (рабочему) конденсатору С.

164

конденсатора С необходимо выбирать наименьшей, а сопро­ тивление R—наибольшим. Предельными значениями этих

ния на работу схемы не оказывает. После вторичного опро­ кидывания схемы напряжение Uа1 будет стремиться к напря­

жению Еа1, но при достижении значения Еа2 диод откроется и нестационарный процесс закончится.

Наиболее радикальным средством, исключающим нагруз­ ку из цепи заряда емкости С, является применение катодного повторителя в цепи связи между анодом Л± и сеткой Л%. На рис. 4. 37 приведена схема кипп-реле с кондуктивной связью с применением катодного повторителя на лампе Л3. Поскольку коэффициент передачи катодного повторителя близок к единице, то начальное состояние схемы и условия скачкообразных изменений потенциалов при опрокидывании

165

схемы не будут существенно отличаться от аналогичных условий в схеме, рис. 4. 27. После окончания временно устойчивого состояния восстановление начального заряда будет происходить через катодный повторитель и через участок R сетка — катод Л2.

Для дальнейшего уменьшения постоянной времени цепи заряда участок RgK может быть зашунтирован диодом,

показанным пунктиром на рис. 4. 37.

Особенно эффектив­ ным может оказаться подключение диода в схеме кипп-реле с ка­ тодной связью, где, как указывалось, дейст­ вующее сопротивление участка сетка — катод увеличивается за счет отр ицательной обратной связи по току. Однако в этом случае катод диода должен быть

случае, когда кипп-реле используется как генератор импуль­ сов заданной длительности, особое значение приобретает стабильность длительности импульса во времени и при изменении параметров схемы.

Как уже указывалось в первой главе, к числу факторов, влияющих на изменение длительности выходных импульсов, относятся колебания питающих напряжений, отклонения величин деталей схемы (включая лампы) от номинальных значений при монтаже схемы, а также вследствие климати­ ческих и механических воздействий, внутренние флюктуаци­ онные процессы, влияние паразитных связей, пусковых импульсов и изменений нагрузки.

Нестабильность длительности импульсов в зависимости от характера воздействующих факторов может изменяться во времени монотонно, периодически с некоторой частотой или скачкообразно. Монотонные, сравнительно медленные изменения длительности импульса обычно возникают при

166

старении деталей и ламп, при нагревании или охлаждении схемы и обычно могут быть скомпенсированы при периоди­ ческой калибровке схемы. Обычно калибровка производится также при смене ламп или определенных деталей схемы.

Быстрые изменения длительности за счет фона, наводок и т. д., естественно, не могут быть скомпенсированы ручной калибровкой и требуются специальные меры для их устра­ нения.

Современные требования к производству и эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры развиваются в направлении устранения каких-либо регулировок для компенсации изме­ нений выходных параметров схем, вызванных перечислен­ ными выше факторами, включая смену и старение ламп. В связи с этим исследование и устранение погрешностей выходных колебаний генераторов импульсов имеет важное значение. В первую очередь это относится к мультивибраторным и фантастронным схемам, получившим наиболее ши­ рокое распространение.

В настоящее время нет единой и исчерпывающей методики исследования стабильности длительности импульсов в этих схемах. Создание такой методики связано с целым рядом трудностей как теоретического, так и экспериментального характера. В значительной степени это связано с нелинейно­ стью характеристик ламп и отсутствием сколько-нибудь полных данных о статистических закономерностях изменения параметров ламп при их изготовлении и старении, а также под воздействием изменений питающих напряжений и кли­ матических факторов.

В пределах данного параграфа будут изложены общие соображения о приближенной оценке влияния некоторых дестабилизирующих факторов и о путях их уменьшения. Основными дестабилизирующими факторами являются вели­ чины, входящие в формулу длительности импульса.

Таким образом, влияние многочисленных первоначаль­ ных дестабилизирующих факторов (X,) будет отражаться на изменениях одной или нескольких величин (У,), входящих в формулу длительности импульса.

Дальнейший анализ может быть проведен при исполь­ зовании первого члена формулы Тейлора для нескольких переменных:

167

где

целесообразно воспользоваться аналитическими зависимо­ стями величин, входящих в формулу для длительности импульса от параметров схемы и использовать эти параметры

вкачестве переменных величин при разложении зависимости

вряд.

Формула стабильности длительности импульса. Как было показано выше, приближенная формула для определения длительности импульса кипп-реле с кондуктивной связью и заземленным анодом может быть представлена в следующем виде:

(4. 49)

сео2 + Es + E ’

где

(Еа — ео) ^3]

Т = CRgЕн =

Ra} +

становки вместо потенциала запирания Е его приближен­ ного значения*

^7 Е

g02 Рг

В целях упрощения будем считать (и это обычно выпол­ няется на практике), что колебания напряжения источников питания Еа и — Е происходят одновременно и функцио­

* Следует отметить, что величина р-2 характеризует линейный участок вольтамперной характеристики лампы Л2 и поэтому много больше истинного значения коэффициента усиления лампы вблизи отсечки анод­ ного тока.

168

нально связаны. В этом случае источниками нестабильно­

следующую формулу для определения относительной неста­

К2/н + Кг + К2

I__________ ___________ у .

in Ml ~Н т]) + К1+ к2

________ 1______________________ 1__________1 X К2 + (Ki + К2) р-2 (1 + "П) (К. + К2) + 1 I

Анализ формулы (4. 64). Проведем почленный анализ формулы (4. 64). Как и следовало ожидать, относительная нестабильность длительности импульса линейно, с коэффи­

с этим для стабилизации постоянной времени температурный коэффициент Rg необходимо выбрать равным по величине и противоположным по знаку температурному коэффициенту емкости конденсатора С.

Второй член формулы (4. 64) представляет долю относи­ тельной нестабильности, определяемой коэффициентом уси­ ления р.2. Представляет интерес определение значений р-2, Кх, Кг и т), при которых этот член минимален. Характер кривых зависимости коэффициента 8т/8р-г от этих парамет­ ров представлен на рис. 4. 38, а, б, в, г.

Из этих графиков можно сделать следующие выводы о рациональном выборе параметров схемы для повышения относительной стабильности длительности импульса по отно­ шению к изменениям коэффициента усиления р-2 лампы JJ2.

169