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

Произведя упрощения в соответствии с обычно имеющими место соотношениями

Ьг»1, ^ = ^>

J-sl, Bsl,

получаем окончательно

нивая эту формулу с полученным ранее соотношением (3. 38) для /?х = 0, можно сделать следующий вывод. При включе­ нии RK в катод пентода стабильность выходного напряже­ ния по отношению к вариациям крутизны лампы несколько повышается (с учетом того, что п = 3 -4- 4). Кроме того, при включении RK стабильность начального наклона при вариа­ циях характеристик лампы повышается также за счет исклю­ чения (в первом приближении) влияния — Eg0 (напряже­ ния запирания).

Влияние нагрузки. Как и в предыдущих схемах, емкость Сп нагрузки непосредственно добавляется к вели­ чине зарядной емкости С. Это необходимо учитывать при определении скорости изменения линейно изменяющегося напряжения. Омическая составляющая нагрузки RH, вклю­ чающая, как обычно, сопротивление лампы-ключа в разомк­ нутом состоянии, а также сопротивление утечки заряда между пластинами конденсатора, шунтирует внутреннее сопротивление лампы постоянного тока, уменьшая пара­ метры линеаризованной экспоненты (3. 35) и (3. 42) соот­

Блок-схема генератора пилообразного напряжения с уси­ лителем для компенсации убывания зарядного тока пред­ ставлена на рис. 3. 19.

При размыкании ключа К конденсатор С начинает заря­ жаться. Возрастание напряжения и передается через бата­ рею Е на верхнюю клемму зарядного сопротивления R через усилитель с коэффициентом передачи Ко, близким к единице.

80

Таким образом, потенциалы обеих клемм зарядного сопро­ тивления 7? возрастают приблизительно с одинаковой ско­ ростью, и зарядный ток остается постоянным. Если допу­ стить, что входное сопротивление усилителя бесконечно велико, а выходное равно нулю, то уравнение Кирхгофа для схемы рис. 3. 19 можно написать в следующем виде:

Е + Кои = и + IR. (3. 45)

Используя обычную замену

+(3-4б>

для(1 —Ко)< 1

*»)]■- (’-48)

Очевидно, что при приближении Кп к единице этот способ позволяет получить очень высокую степень линейности.

Усилитель. Оценим влияние нестабильности коэффи­ циента усиления Ко на закон изменения выходного напря­

ной цепи, то в первом приближении можно считать, что ста-

бильность пилообразного напряжения равна стабильности коэффициента усиления усилителя.

Вследствие этого усилители, используемые в компенса­ ционных схемах, охватываются, как правило, цепями силь­ ной отрицательной обратной связи.

ного потенциала обусловлено повышением потенциала катода катодного повторителя при нарастании тока.

лампы может быть установлена в области линейного участка ламповых характеристик, т. е. при достаточно большом токе без применения дополнительной разделительной цепочки.

Основные соотношения. Для определения закона измене­ ния напряжения на конденсаторе основной компенсацион­ ной схемы рис. 3. 20 воспользуемся эквивалентной схемой, представленной на рис. 3. 21, а. В этой схеме контур, вклю­ ченный справа от точек а — а, представляет собой эквива­ лентную схему катодного повторителя с учетом всех источ­

82

ников постоянного напряжения. В целях упрощения рас­ смотрения будем считать, что оба ключа размыкаются одно­ временно (диод Д запирается мгновенно) и воздействием паразитной емкости Сп в катоде триода можно пренебречь.

Преобразуя часть схемы справа от точек а—а по теореме Тевенина, получаем схему, представленную на рис. 3. 21, б.

Рис. 3. 21. Эквивалентные схемы генератора, соответствующие схеме рис. 3. 20.

Эквивалентные параметры для схем рис. 3. 21 выражаются следующими соотношениями:

и

Ко =-Л,/?к .

На основании схемы рис. 3. 21, б можно написать следующее

где через UCt„ обозначено начальное напряжение на разде­ лительном конденсаторе С,. Решением этого уравнения будет

ная схема позволяет получить намного более высокий коэф­ фициент использования питающего напряжения, чем для простейшего генератора с 7?С-цепочкой, рассмотренного ранее.

теля /<0, а также отношение емкостей С,/С. Максимальная амплитуда. Максимально возможная

амплитуда пилообразного напряжения определяется в этой схеме окончанием режима передачи лампы катодного повто­ рителя. Для триода ограничение амплитуды наступает при появлении сеточных токов (UgK = 0), для пентода — при достижении критического значения анодного потенциала t/aMHH.

Определение максимальной амплитуды может быть про­ ведено графоаналитическим способом с использованием характеристик ламп. Начальная рабочая точка лампы катод­ ного повторителя (рис. 3. 22) определяется, как обычно, пересечением нагрузочной прямой с характеристикой тока для значения U = Us<t + Е — iaRK, где t/go — началь­

ное падение напряжения на ключе. В момент коммутации анодный ток лампы возрастает на величину /0; дальнейшее

84

увеличение анодного тока будет происходить в соответствии с нагрузочной прямой, сдвинутой параллельно самой себе вверх на величину z0. Точка максимальной амплитуды (в рас­ сматриваемом случае катодного повторителя на триоде) опре­ делится теперь как пересечение сдвинутой вверх нагрузоч­ ной линии с характеристикой для UgK = 0.

Обычно величина постоянной времени CR зарядной цепочки бывает задана из условий обеспечения необходимого наклона прямого хода. В этом случае для повышения ампли­ туды пилообразного на­ пряжения следует выби­ рать значение сопротивле­

ния R максимальным, а значение емкости кон­ денсатора С — минималь­ ным, учитывая лишь воз­ действие паразитных пара­ метров (сопротивление утечек и паразитные ем­

Для выяснения постоянства величины Дс1н необходимо рассмотреть последовательность треугольных импуль­ сов. Во время прямого хода через конденсатор Ci протекает ток заряда конденсатора С, который уменьшает начальный потенциал Дс1н- В момент окончания прямого хода (/ = т)

обратного хода начальный заряд на емкости Ci должен пол­ ностью восстановиться, в противном случае наклон прямого хода будет зависеть от скважности.

Рассмотрим, чем определяется в этой схеме время восста­ новления начального заряда на конденсаторе С±. При этом будем считать, что ключ К является идеальным, т. е. что в момент т потенциал сетки катодного повторителя скачком понижается до нуля. Форма колебаний на основных эле­ ментах представлена на рис. 3. 23. Необходимо рассмот­ реть два случая восстановления заряда, связанных с режимом работы лампы катодного повторителя.

85

1. Катодный повторитель в начале обратного хода запи­ рается за счет первого броска тока при восстановлении заряда конденсатора С\. В самом деле, нетрудно видеть, что если уменьшение потенциала Дыс, на конденсаторе Ci за время рабочего хода превысит потенциал запирания лампы

Q =-c;Um>\E^

Рис. 3. 23. Форма колебаний в схеме рис. 3. 20.

то при открывании диода, если пренебречь его малым внут­ ренним сопротивлением, это напряжение почти полностью выделится на катодной нагрузке. В результате лампа катод­

\/ \

Соответственно будет понижаться потенциал катода лампы

t — т

ехр

86

Очевидно, что этот процесс будет продолжаться до момента t0, соответствующего отпиранию лампы катодного повторителя. Этот момент можно найти из последнего соотношения при замене ик на | Ega |

t0~ т = С17?к1п

Eg„ + E

После отпирания катодного повторителя постоянная вре­ мени Тох цепи восстановления заряда конденсатора Ci умень­ шается за счет шунтирующего действия лампы и становится равной:*

То. = Cj (——|- Ri ,

Таким образом, общее время обратного хода tOj схемы в этом случае будет

С , г

~Н &

Чх = t0 — + пТОх = С& In £1—+ пТох,

Ega + Е

где п — численный коэффициент, величина которого опре­ деляется требованиями к степени восстановления начальных потенциалов в схеме к концу обратного хода (обычно п < 3).

2.Катодный повторитель не запирается:

■q" Um < I Eg, I •

При этом, очевидно, время обратного хода будет гох=ЦЗ-^4)Тог

Если за время обратного хода тОх начальный заряд на конденсаторе Ci не успевает восстановиться, то наклон пилы в этой схеме будет изменяться при изменении частоты повторения.

Определим для этого случая начальное напряжение Ucla

к моменту начала н-го импульса в режиме динамического равновесия.

Для упрощения рассмотрения будем считать, что лампа катодного повторителя в начале обратного хода не запи­

* Сопротивление катодного повторителя со стороны катода, как ука­ зывалось выше, равно 1/S.

87

рается. Изменение напряжения на конденсаторе Ci в конце прямого хода т можно выразить следующим :образом*

Учитывая, что в режиме динамического равновесия изме­ нения заряда на конденсаторе Ci за время прямого и обрат­ ного ходов будут равны и противоположны по знаку, можно написать следующее равенство:

ехр[ 0 — т

где

Roe = "s' + Rip.-

Решая это равенство относительно значения UclH, полу­ чаем формулу для определения величины UclH-

т А _ к0+_£-]

CR J

то эта формула запишется в следующем виде:

* В целях упрощения малые величины Uи R' опускаются.

88

Если емкость конденсатора С\ выбрана настолько боль­

6— т

Влияние нагрузки. В рассматриваемой схеме выходное напряжение может сниматься как непосредственно с заряд­ ного конденсатора, так и с катода катодного повторителя.

до значения i0/(C + Сп).

Если емкость Сп подключена к катоду катодного повто­ рителя, то приближенно ее влияние можно оценить следую­ щим образом. После размыкания ключа К процесс заряда емкости Сп будет тормозить нарастание потенциала катода с постоянной времени, величина которой рассмотрена ниже. Через отрезок времени, равный трем-четырем постоянным времени, потенциал катода начинает линейно нарастать в соответствии с изменением потенциала сетки. При этом, очевидно, в конденсатор Сп будет ответвляться постоянный

ток »|, увеличивающий анодный ток лампы.

Это приращение анодного тока вызывается соответствую­ щим изменением Дм' управляющего напряжения сетка— катод, происходящего во время заряда емкости Сп и созда­ ваемого за счет уменьшения на величину Д/ зарядного тока,

Приближенно можно считать, что это напряжение будет целиком передаваться катодным повторителем.

89