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

щей в пределах раствора сеточной характеристики лампы. Когда амплитуда сигнала достигает такой величины, что напряжение сетка — катод становится равным нулю (рис. 9. 86), появляются сеточные токи, резко понижающие сопротивление участка сетка — катод и ограничивающие амплитуду сигнала на сетке.

Ограничение нижним загибом анодно-сеточных характе­ ристик. Ограничение нижним загибом анодно-сеточных характеристик (рис. 9. 9) при формировании импульсов

Рис. 9. 9. Триодный ограничи­ тель нижним загибом анодно­ сеточных характеристик.

применяется весьма часто. При униполярных импульсах схема такого ограничителя не отличается от схемы обычного усилительного каскада на триоде или на пентоде и не со­ держит никаких дополнительных элементов. Начальное смещение часто выбирается равным нулю и фиксируется сеточными токами. Если амплитуда отрицательного сигнала больше величины раствора анодно-сеточной характеристики, то лампа запирается и напряжение на выходе остается постоянным (рис. 9-. 9, б).

Ограничение верхним загибом анодно-сеточных харак­ теристик. Как указывалось в предыдущих главах, при нарастании сеточного сигнала убывание анодного напряже­ ния продолжается лишь до тех пор, пока рабочая точка, перемещаясь по нагрузочной характеристике, не попадает на -линию критического режима, после чего анодное напря­ жение и ток остаются постоянными и равными соответ­ ственно ^амии и 1амакс (рис. 9. 10). Как известно, при этом

режиме вблизи анода в лампе создается электронное облако,

ЗЮ

экранирующее действие которого препятствует дальней­ шему увеличению анодного тока. При этом увеличение катодного тока сопровождается ростом тока других элек­ тродов лампы, находящихся под положительным потенциа­ лом.

Рис. 9. 10. Характеристики ограничителей верхним загибом анодно-сеточ­ ных характеристик.

Очевидно, что в триоде критический режим возможен лишь при положительных напряжениях между управляю­ щей сеткой и катодом, а в пентоде, где имеется экранирую­ щая сетка, также и при отрицательных Egl. Таким образом, для того чтобы обеспечить режим

представлена на рис. 9. 11. Если приложенное переменное

311

димо считать разомкнутым. В противном случае выходное напряжение изменяется, как в обычном усилительном кас­ каде

U (О = - SROeug (0 + Roe (- SEg + -А- + -A-V (9.6)

В)

Рис. 9. 12. Эквивалентные схемы ограничителей сеточными токами.

Эквивалентные схемы ограничителей сеточными токами и верхним загибом анодно-сеточных характеристик пред-

а)

Рис. 9. 13. Эквивалентные схемы ограничителей верхним заги­ бом анодно-сеточных характеристик.

ставлены на рис. 9. 12 и 9. 13. Если схемы рис. 9. 12 и 9. 13 работают не в режиме ограничения, то ключ К находится в положении 1 и имеет место обычное усиление в соответ­

токами выбирается всегда отрицательным.

312

быть определена графически (рис. 9. 14) как значение сеточного смещения для характери­

Влияние выходной емкости в пентодном ограничителе.

Рассмотрим воздействие выходной емкости СвЫх в пентодном

ограничителе (рис. 9. 15). Будем считать, что пентод рабо­ тает в ключевом режиме, т. е. коммутируется по управляю­ щей сетке прямоугольным напряжением, амплитуда кото­ рого превышает раствор анодно-сеточной характеристики лампы. Если Ra < /?акр (рис. 9. 15, в), то при положитель­

ном перепаде коммутирующего напряжения будет иметь место режим ограничения сеточными токами.

В эквивалентной схеме рис. 9. 15, г положительный перепад управляющего напряжения отражается переклю­ чением ключа К. из положения 2 в положение 1. В этом

313

Рис. 9. 15. Действие пентодного ограничителя с учетом влияния

паразитной емкости.

314

W Т = СвЫх ROe.

Таким образом, длительность переднего фронта тф

=Первая часть (тф ) может быть найдена из

Вторую часть (тф ) можно определить из схемы рис. 9. 15, г, в которой переключатель R в момент t = тф переключается

из положения 1 в положение 3. При этом выходное напря­ жение изменяется по экспоненте (рис. 9. 15, д)

Тф1 = ЗСвых Roe ■

Задний фронт (переключение ключа R в схеме рис. 9. 15, г в положение 2) формируется в обоих случаях по экспоненте с постоянной времени

Т = ЯаСВЫх.

Амплитудные селекторы на полупроводниковых приборах.

Одной из особенностей полупроводниковых диодов и трио­ дов, которую необходимо учитывать при проектировании амплитудных селекторов, является ограничение допусти­ мой величины напряжения обратного смещения.

315

На рис. 9. 16 представлена амплитудная характеристика типового кристаллического диода. При увеличении отри­ цательного смещения вольтамперная характеристика от точки А круто идет вниз, оставаясь приблизительно парал­ лельной оси токов. В точке В характеристика получает отрицательный наклон, что соответствует началу пробоя. Таким образом, при необходимости получения односторон-

него ограничения величина обратного напряжения кристал­ лического диода не должна превосходить значения UA =

^огр •

Участок АВ может быть использован для получения дву­ стороннего ограничения на одном диоде. Однако для предот­ вращения выхода диода из строя, величина обратного тока диода не должна превосходить значения iB.

На рис. 9. 17, а представлена схема двустороннего огра­ ничителя на кристаллическом диоде. Нормальная работа ограничителя на низких частотах будет обеспечиваться при выборе параметров схемы в соответствии с неравенствами:

Ян » Я » г,

ив р + + Ягв > (§(_) > иогр,

\«и /

где г — сопротивление открытого диода;

316

(g(_) — амплитуда отрицательной полуволны входного сигнала;

iB — ток пробоя диода (см. рис. 9. 16);

UB — напряжение пробоя диода (см. рис. 9. 16).

Для получения приблизительно симметричного ограниче­ ния в цепь диода включается источник напряжения Е =

= 0,5ДОгр (рис. 9. 18).

Ограничители на полу­ проводниковых триодах.

Ограничение на полупро­ водниковых триодах ос­ новано на использовании

чем анодно-сеточная и сеточная характеристики вакуумной лампы.

Коллекторные характеристики триода (рис. 9. 19) очень близко подходят к оси токов, и нагрузочная прямая пересе­

базы значения, соответствующего кривой а, и при дальней­ шем насыщении триода коллекторное напряжение изме­ няется весьма незначительно и ограничение получается хорошим.

Специфическим недостатком ограничения с помощью кристаллических триодов является запаздывание заднего фронта выходного импульса. Это объясняется конечным временем рекомбинации основных носителей в р — п переходе. Запаздывание заднего фронта пропорционально току насыщения и может достигать нескольких микро­ секунд.

На рис. 9. 20 представлена принципиальная схема дву­ стороннего ограничителя на плоскостном триоде. Форма

317

колебании в схеме с учетом динамической характеристики = 7 (1б) (рис. 9. 21, а) представлена на рис. 9. 21, б.

Влияние разделительного конденсатора на работу ограни­ чителей. Остаточное напряжение «0, образующееся на разде­ лительном конденсаторе, как указано в гл. 8, образует дополнительное смещение на сопротивлении Д разделитель­ ной цепочки и тем самым изменяет уровень ограничения диодных ограничителен, а также селекторов с ограничением сеточными токами и нижним загибом анодно-сеточных ха­ рактеристик.

Для устранения этого нежелательного явления могут быть применены фиксаторы уровня, описанные в гл. 8, и транс­ форматорная связь в соответствующих цепях.

9. 3. АМПЛИТУДНЫЕ КОМПАРАТОРЫ

Амплитудный компаратор состоит из квазиселектора * с регулируемым порогом ограничения и усилителя с боль­ шим коэффициентом усиления. Применение усилителя поз­ воляет получить перепад выходного напряжения даже при очень малом превышении входным сигналом уровня огра­ ничения (порога срабатывания).

Высокая крутизна перепада выходного напряжения необ­ ходима для удовлетворительной работы следующих далее обостряющих цепей, кратковременные импульсы на выходе которых, как правило, и используются для индикации момента сравнения.

* Термином «квазиселектор» в рамках настоящей главы характери­

зуется амплитудный селектор, в котором точность воспроизведения формы приложенного сигнала в пределах между порогами ограничения не играет какой-либо существенной роли.

318

Таким образом, для обеспечения высокой точности работы амплитудного компаратора необходимо добиваться стабиль­ ности уровня ограничения квазиселектора и повышения крутизны выходного напряжения усилителя.

Для выполнения последнего требования обычно в уси­ литель вводится цепь эффективной положительной обрат­ ной связи, обеспечивающая скачкообразное изменение со­ стояния схемы при достижении входным сигналом «порога срабатывания».

Рис. 9. 22. Диодный компаратор.

Так же, как и для случая амплитудных селекторов, в наиболее точных схемах компараторов квазиселектор выполняется на электровакуумных диодах.

Компараторы, выполненные на триодах или тетродах, позволяют объединить функции квазиселектора и усили­ теля в одной-двух лампах, но дают меньшую точность.

Диодные и триодные компараторы без положительной обратной связи. Диодный компаратор. Принципиальная схема диодного компаратора приведена на рис. 9. 22. Как видно из схемы, компаратор состоит из диодного последо­ вательного селектора, включающего источник управляю­ щего (опорного) напряжения Ео, нагрузочное сопротивле­ ние R и ограничительный диод Д, и усилительного каскада на пентоде для повышения крутизны перепада напряжения на нагрузке /?а.

319