Файл: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник.pdf

Выбор параметров можно произвести, например, в следующем порядке. По допустимой длительности фронта /ф после выбора транзистора (т. е. величины

простоты не ввели в рассмотрение). Поэтому полученное из ф-лы (3.14) значе­ ние следует сравнить с С0 и при С ^ С0 увеличить С и соответственно изме­ нить R и RK.

Схема формирователя с укорачивающим трансформатором на выходе аналогична схеме ключа с трансформаторным выходом (рис. 2.29), рассмотренной в параграфе 2.3.2. Роль укорачивающей индуктивности играет индуктивность намагничивания L. Если вы­ брать параметры Rm L, Со так, чтобы обеспечить критический апе­ риодический режим, то на выходе (см. параграф 2.3.2) получим им­

пульс с длительностью, примерно равной 2л У LCo 3L/R'm, и ам­ плитудой Um вых = UmKn, где п = w2/wi — коэффициент трансфор­ мации, UmK — амплитуда импульса на коллекторной обмотке.

Выбор параметров приведен в разд. 2.3.2.

3.2.3. УСИЛИТЕЛИ-ФОРМИРОВАТЕЛИ С УКОРАЧИВАЮЩЕЙ ЦЕПЬЮ НА ВХОДЕ

Схема формирователя с RC — цепью и соответствующие времен­ ные диаграммы приведены на рис. 3.16. В схеме формируется им­ пульс, имеющий короткие фронты и, благодаря использованию ре­ жима насыщения транзистора, плоскую вершину; последнее от­ личает этот импульс от импульса, формируемого в схеме с уко­ рачивающей цепью на выходе.

Рассматриваемая схема благодаря возможности формирова­ ния импульсов с фиксированными амплитудой и длительностью широко применяется для получения тактовых импульсов (анало­ гичное применение имеет схема с входным укорачивающим транс­ форматором, рассматриваемая ниже).

Принцип работы формирователя. заключается в следующем. В исходном состоянии транзистор заперт. При подаче отпираю­ щего перепада UmBX входного напряжения иах транзистор отпи­ рается, ток базы і'б после начального скачка убывает вследствие заряда конденсатора С. Предполагается, что отпирающий ток

плоская вершина. По мере спада тока базы в ией происходит

220

транзистор выходит из насыщения н в дальнейшем благодаря смещению запирается (входное напряжение теперь уравновеши­ вается напряжением на конденсаторе). Д ля‘быстрого восстанов­ ления схемы после окончания входного импульса в схему вклю­ чается диод Д, через который быстро разряжается конденсатор С.

Рис. 3.16

ние транзистора в активном режиме; Ск — емкость коллекторного перехода.

Ток базы і 'б ( 0 согласно эквивалентной схеме рис. 3 .1 6 6 и с учетом ф-лы (1.5) изменяется по экспоненциальному закону:

_<_

М 0 = /б + ( / б т - / б ) е "С ,

221

где

7° = _ (Ra + Ѵ х ) ’ т с « С (Яг + /?вх)-

Зная ток базы и переходную характеристику транзистора (см. параграф 2.2.2), можно при помощи интеграла Дюамеля (или другим способом) определить закон изменения заряда Q(t) в базе и затем найти длительность вершины импульса (т. е. практи-

Рис. 3.17

чески длительность ія выходного импульса) путем разрешения отно­ сительно tu уравнения

Уравнение (3.16) — трансцендентное и решается графически.

Для грубой оценки длительности tn можно не учитывать инер­ ционность транзистора и предположить, что избыточный заряд после включения транзистора весьма быстро достигает макси­

К І + Аби

Формула (3.17) позволяет выбрать величину постоянной вре­ мени тс укорачивающей цепи при заданном значении так как Яг задано и RBX определяется по характеристикам выбранного транзистора, то находим С — тс/(/?гҢЯВх).

222

Пример схемы формирователя с укорачивающим трансформато­ ром на входе и соответствующие временные диаграммы приведены на рис. 3.17. Принцип работы этой схемы не' отличается от ранее рассмотренной. И здесь в исходном состоянии транзистор заперт. При подаче отпирающего перепада напряжения транзистор отпи­ рается и ток базы после начального скачка (см. параграф 2.3.2), равного

причем здесь |/б| = Еб/Якх.

Выбор параметров может быть произведен в следующем порядке. Вначале из ф-лы (3.19) определяется TJ,, затем из (3.18) вычисляется L. Коэффициент трансформации п, как и в параграфе 2.3.2, выбирается, например, из условия

согласования .нагрузки (п = Y^Rax/Rr) или из условия получения на ней необхо­ димого перепада напряжения.

3.3. УСИЛИТЕЛИ-ФОРМИРОВАТЕЛИ РАСШИРЕННЫХ ИМПУЛЬСОВ

Иногда требуется увеличить длительность относительно корот­ ких импульсов, т. е. расширить их. Такую задачу можно решить при помощи рассматриваемых в последующих главах генераторов импульсов: мультивибраторов, фантастронных генераторов, бло- кинг-генераторов. Однако в ряде случаев для расширения им­ пульсов используется RC- или RL-цеаъ (в последнем случае — обычно импульсный трансформатор) в сочетании с усилителем.

Как следует из рассмотрения этих цепей в гл. 1, если входной сигнал — прямоугольный импульс, то при достаточно больших значениях постоянной времени т — RC (или т = L/R) выходной сигнал (т. е. напряжение на емкости С в /?С-цепи или на сопро­ тивлении R в RL-цетт) имеет форму треугольного импульса,

223

фронт которого практически равен длительности входного им­ пульса, а длительность

ден на рис. 3.J8; роль «расширяющей» емкости играют емкости нагрузки С „ и коллекторного перехода С , ( ; емкость Сі — раздели­ тельная.

В исходном состоянии транзистор заперт и нпь,х = 0- При воз­ действии отпирающего импульса с длительностью ЛІПХ напряжение на выходе и „ ы х возрастает по мере заряда емкости С „ ; в момент ^и~Лівх транзистор вновь запирается и напряжение на выходе

вследствие разряда «расширяющей» емкости падает по экспо­ ненциальному закону с постоянной времени порядка

Для расширения импульсов .можно использовать также эф­ фект насыщения транзистора. Длительность выходного импульса больше длительности входного (без учета фронтов) на время рас­ сасывания tv избыточного заряда, накопленного в базе во время действия входного кратковременного импульса. Чем больше сте­ пень насыщения, тем больше расширение импульса. Для увели­ чения ір усилители-расширители работают обычно при нулевом смещении.

3.4.ФОРМИРОВАТЕЛИ ИМПУЛЬСОВ

СКОНТУРАМИ УДАРНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Рассмотренный в разд. 1.5 колебательный контур ударного воз­ буждения применяется во многих устройствах формирования или генерирования импульсов, В некоторых из них такой контур воз-

224