и участок база — эмиттер Тз, схема возвращается в исходное со стояние.
Выходное напряжение в данной схеме можно снимать в зави
симости от требуемой формы с коллектора Ті |
(прямоугольное) |
или с коллектора Т2 |
(пилообразое). Изменяя |
напряжение Е0і |
можно |
осуществлять |
линейную |
регулировку |
величины |
Тр — |
= RC(Ei;- E 0 )/E. |
|
|
|
|
Следует отметить, что рассмотренный фаитастрон может рабо |
тать и в автоколебательном режиме. Для этого |
необходимо |
рези |
сторную |
связь между |
коллектором |
7Y и базой |
T2 (R', R 0 2 ) |
заме |
нить емкостно-резистиівной (С2, |
R 5 2 ) |
аналогично тому, как это |
было сделано в мультивибраторе |
(рис. |
8.20а). |
8.12.4. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ
Как было указано, ждущие релаксационные генераторы с ли нейным разрядом конденсатора широко применяются при преоб разовании уровня напряжения во временной интервал. В идеаль
ном случае, когда можно считать ток і разряда конденсатора |
С |
(во время рабочего хода) постоянным (E/R), скорость спада на |
пряжения |
на нем |
постоянна: k = /гпап = E/RC, |
длительность |
ра |
бочего |
хода |
линейно |
зависит |
от |
уровня |
напряжения: |
Тр = |
= R C ( u l M4 — |
u ) / E |
= («,,ач — |
«)/& п а ч |
ИЛИ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
1 |
р |
|
|
|
|
|
|
Ицач |
^ |
^пач^р |
о |
^начdt === f |
а-цдч dt, |
(8.108) |
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
где иПач — начальное |
значение |
напряжения |
на |
конденсаторе |
С, |
и'пгч — |
начальная |
скорость |
изменения |
этого |
напряжения, |
и — на |
пряжение |
на |
конденсаторе |
в конце рабочего |
хода, т. е. в момент |
t = Гр (например, в фантастроне ипач = ЕІ;, и = Е0). |
|
|
Однако в реальных устройствах длительность рабочего хода Тр(и) отличается от Тр(и). Погрешность преобразования уровня
напряжения |
и во временной |
интервал |
Тр [т. е. Тр— 'ГѴ или |
обусловлена прежде всего тем, что скорость разряда |
конденсатора |
не остается в течение рабочего хода постоянной, |
т. е. u'(t)) не |
остается равным |
и'Іач |
в интервале 0 — Тр. Поэтому |
для реального генератора имеет место соотношение |
|
мнач — и “ |
J |
u'(t)clt. |
'(8.109) |
|
|
о |
|
|
Перепишем (8.109) в виде |
|
|
г_ |
т |
т |
^ |
р |
Р |
■'р |
ынач U— I |
Uaa4 dt -(- j Ынач dt + |
J |
\u' (t)— u'Ha4 \dt. (8.110) |
° |
Tp |
0 |
|
Если вычесть из (8.110) равенство (8.108), то получим
7т
р' р
|
|
I |
Мнач dt + J |
[и' (/) — u(Ia„] dt = |
о, |
|
откуда |
|
гр |
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fP |
|
|
|
|
|
|
|
(Тр |
?'p)Wna4==J |
[Ицач —u'(t)\dt. |
(8.111) |
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
Так |
как |
обычно |
и'нач > и' (t) |
(скорость |
убывает), |
то правая |
часть в ф-ле |
(8.111) |
положительна, |
следовательно, положительна |
и левая, |
т. е. f p > |
Т,,. В соответствии |
с ф-лой |
(8.111) |
можно за- |
писать |
|
(Тр — Тр) и'іач < |
Тр шах Кач — и' (/)], |
|
|
|
|
откуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
„ |
m?x К«ач - и' (О] |
|
(8.112) |
|
|
T p - T p ^ T p - t ----- -------------, |
|
или |
|
|
|
Т р - Т р ^ Т р у . |
|
|
|
|
Откуда |
|
|
|
|
|
|
(8.113) |
|
Т р - Т р ^ [ Т р + (Тр-Тр)]у, |
т. |
е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
( Т р - Т р ) ( 1 |
- у ) ^ Т р у . |
|
|
(8.114) |
Таким образом, можно записать для абсолютной и относи- |
тельной погрешностей: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о <г f |
Г <Г |
у |
Т |
|
|
(8.115) |
|
|
|
|
и ^ 1 р |
J Р ^ |
1_ |
у ■*Р' |
|
|
|
|
|
|
(Тр — ТрУТр^у/Ц — у). |
|
|
(8.116) |
Если задана допустимая относительная ошибка преобразова ния бдоп, то коэффициент нелинейности должен удовлетворять ус ловию у/ (1 — у) < бдоп, откуда
У^ бд0п/(1 + бдоп). |
(8.117) |
ОбЫЧНО бдоп <С 1, и поэтому должно выполняться условие
Надо, однако, иметь в виду, что на точность преобразования, помимо нелинейности пилообразного напряжения, влияет и ряд других факторов: температурная нестабильность рабочего хода и начального уровня напряжения на конденсаторе, запаздывание начала рабочего хода, обусловленное инерционностью транзи стора, запаздывание конца рабочего хода (т. е. момента прекра щения разряда конденсатора) относительно момента достижения напряжением и некоторого заданного уровня Е0. Если, например, сравнение и и Е0 осуществляется при помощи диода, то диод от
пирается практически только при |
и < |
Е0 и после |
этого, кроме |
того, необходимо некоторое время |
для |
возрастания |
напряжения |
на базе транзистора до нулевого уровня.
В предыдущих разделах были получены количественные оцен ки, учитывающие влияние указанных факторов.
8.13. ПРИНЦИПЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИМПУЛЬСОВ ТОКА ПИЛООБРАЗНОЙ ФОРМЫ
П о л у ч е н и е и д е а л ь н о г о п и л о о б р а з н о г о т о к а в к а т у шк е . Токи пилообразной формы широко используются для создания временной развертки в электроннолучевых трубках при магнитном отклонении луча. Поэтому задачу создания пилообраз ного тока рассмотрим применительно к случаю, когда нагрузкой генератора является отклоняющая катушка. Эквивалентную схему последней можно представить состоящей из индуктивности L0, ак тивного сопротивления Ro и эквивалентной емкости С0 (рис. 8.22а). Сопротивление г0, показанное на рисунке, обычно включается па раллельно отклоняющей катушке для сокращения длительности переходных процессов. Для того чтобы отклонение пятна на экра не трубки происходило с постоянной скоростью, напряженность
магнитного |
поля, создаваемого |
катушкой, |
а следовательно, и |
ток |
і'о должны |
изменяться во время |
рабочего |
хода по линейному |
за |
кону (рис. 8.22а) |
= k tt. |
(8.119) |
|
i0 |
Найдем форму тока іг, создаваемого генератором, и напряже ние на катушке и0, при котором обеспечивается линейное нара стание тока і0. Из рассмотрения схемы рис. 8.22а получаем
|
Щ — «лоН - иіго~ |
+ Д ог"о = kiLо + kiRot. |
(8 .1 2 0 ) |
Форма |
напряжения |
u0 (t) |
показана на рис. 8.226; во время |
рабо |
чего хода Uo представляет |
собой постоянное напряжение /?,L0, на |
которое |
наложена |
линейно изменяющаяся составляющая |
kiR0 t. |
При этом постоянное напряжение kiL0, приложенное к индуктив ности Ь0, вызывает линейное изменение тока в ней, а линейно на растающая составляющая kjR0i компенсирует увеличение падения напряжения на активном сопротивлении Ro катушки. При
отсутствии составляющей kiR0t падение напряжения uRQ во время рабочего хода с ростом тока г0 не увеличивалось бы, а уменьша лось, что привело бы к снижению скорости нарастания тока іо. Рабочий участок тока имел бы в этом случае экспоненциальную форму вместо линейной.
Важно отметить, что для получения линейного рабочего хода тока в катушке необходима определенная величина отношения q, между начальным скачком и скоростью нарастания напряжения на катушке. Эта величина
9опт = kiLJkiR.Q= LQ/R0 |
(8.121) |
не зависит от скорости kt нарастания тока, а определяется лишь параметрами катушки. При необходимости увеличить скорость тока следует пропорционально увеличить начальный скачок и ско рость нарастания напряжения на нагрузке.
В тех случаях,, когда q ф |
<7опт, |
появляется нелинейность рабо |
чего участка пилообразного |
тока |
(рис. 8.22в). Так, при q > q 0m |
значение скорости роста напряжения на катушке kiRo оказывается слишком малым для данной величины начального скачка ^,L0. При этом скорость роста напряжения на R0 оказывается большей, чем скорость kiRo. Напряжение на L0 падает, и скорость нарастания to также уменьшается. При q < ^опт наблюдается увеличение ско рости изменения /'о.
Для определения требуемой формы тока іг, поступающего от
генератора, |
учтем, что |
|
|
|
|
|
і-г= h + Wo+ До- |
(8 .1 2 2 ) |
Ток |
іго |
повторяет (в |
ином масштабе) кривую |
напряжения на |
катушке |
tto: |
|
|
|
|
іг 0 |
= (k{L0 + kiR0 t)lrQ. |
(8.123) |
Ток До при указанной фоорме напряжения на катушке, а сле довательно, и на конденсаторе Со во время рабочего хода должен представлять собой, очевидно, постоянную величину, что обеспе чивает линейный рост напряжения и0:
i c o = C o ^ f - = k lC0R0. |
(8.124) |
Для создания в момент t = 0 мгновенного скачка напряжения величиной kiL0 ток До. помимо постоянной величины kjRoCo, дол жен содержать также бесконечно короткий импульс с бесконечно большой амплитудой (вида б-функции Дирака), показанный ус ловно пунктиром на рис. 8.226. Этот импульс можно рассматри вать как предел, к которому стремится ток конденсатора при по даче на него напряжения в виде перепада с наклонным фронтом длительностью А, если Д-+0:
После окончания рабочего хода скорость роста тока іо посте пенно падает и затем ток начинает спадать. Перемена знака про
изводной |
-jjj- |
приводит к изменению полярности напряжения ULQ. |
Величина |
uR 0 |
остается |
в это время почти постоянной. В зависи |
мости от |
соотношения |
величин напряжений |
ит и uL 0 суммарное |
напряжение и0 |
может |
быть в это время как |
положительным, так |
и отрицательным. Последний случай соответствует достаточно большой скорости спада тока г0 в начале обратного хода и, сле довательно, большой величине отрицательного напряжения uL 0 (рис. 8.226, сплошная линия). При малой скорости спада і0 ве личина обратного выброса uLо может оказаться настолько малой по сравнению с величиной uR0, что суммарное напряжение на ка тушке не изменит своего знака (рис. 8.226, пунктирная кривая).
Во время спада напряжения и0 конденсатор С0 должен раз
ряжаться, что соответствует изменению знака тока ісо- |
Кривая |
тока іР представляет собой сумму кривых іо{1 ), ico{t), |
Wо(0 и |
