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

должна иметь участок быстрого спада в начале обратного хода, обусловленный резким изменением токов /со и іго, затем участок более медленного изменения, обусловленный изменением тока io(t).

Из приведенного рассмотрения следует, что для создания пи­ лообразного тока в катушке можно воспользоваться одним из двух способов.

В первом случае к катушке приложено напряжение ег, форма ко­ торого показана на рис. 8.226, от генератора с малым внутренним сопротивлением Rr. Токи /г, /0 имеют при этом требуемую форму.

Величина сопротивления Rr генератора должна удовлетворять ус­

Генератор пилообразного тока в соответствии с рис. 8.23а со­ здается при помощи специальной схемы, формирующей напряже­ ние требуемой формы и управляющей каскадом с малым выход­ ным сопротивлением, например эмиттерным повторителем. При

ким большим внутренним сопротивлением Rr, что форма тока /г

(рис. 8.236). Форма тока генератора /г должна иметь описанный выше вид. Форма напряжения и0 на катушке, естественно, уста­ новится при этом такой, как было описано выше, а ток в индук­ тивности L0 во время рабочего хода будет изменяться по линей­

411

Такны образом, в данном случае можно говорить о генера­ торе, близком по своим свойствам к идеальному генератору тока.

Р е а л ь н а я ф о р м а п и л о о б р а з н о г о т о к а в к а т у ш ­ ке. В реальных условиях ток і0 в катушке в силу ряда причин отличается по форме от идеального. Так, при построении гене­ раторов по первому из описанных выше способов не удается обес­ печить условие Rr = 0, а также получить идеально линейное на­ растание напряжения на нагрузке во время рабочего хода. В ге­ нераторах, работающих по второму принципу, не удается создать начальный импульс тока с бесконечно большой амплитудой и бес­

личается от линейного.

Рассмотрим влияние указанных факторов на форму тока в катушке.

То, что сопротивление Rr в схеме рис. 8.23а не равно нулю, приводит к появлению переходного процесса в контуре L0 RoC0, питаемом от генератора ег с сопротивлением Rr. Характерные чер­ ты этого процесса могут быть обнаружены, если учесть, что обыч­ но RrC0 <С LQ/RO- При этом удобно рассматривать процесс для двух интервалов времени. Во время начального короткого проме­

сутствует, так как обычно величина г0 значительно превышает Rr. Учитывая, что входное напряжение ег состоит из двух частей: на­ чального перепада величиной Дег и линейно нарастающего напря­ жения K t , — можно, пользуясь принципом наложения, получить кривую «о(0 в виде, показанном на рис. 8.24s. Таким образом, отличие сопротивления Rr от нуля приводит к растягиванию фрон­ та напряжения н0 на величину 3C0 Rr и запаздыванию линейно нарастающей его части на величину C0 Rr. Отсутствие скачка на­ пряжения «о в момент t = 0 приводит к плавному нарастанию скорости тока г0, т. е. к искажению начального его участка. За­ паздывание линейно нарастающей части и0 приводит, очевидно, к запаздыванию рабочего участка пилообразного тока.

Из приведенных выше соображений следует, что влияние со­ противления R? на форму начального участка пилообразного тока можно не учитывать; если постоянная времени RrC0 пренебре­ жимо мала по сравнению с длительностью рабочего хода Тр.

После окончания интервала 3C0 Rr напряжение щ изменяется сравнительно медленно и поэтому ток ісо оказывается пренебре­ жимо малым по сравнению с током і'о. Поэтому эквивалентная схема для моментов времени t > 3C0 Rr принимает вид, показан­ ный на рис. 8.246. Здесь резистор Rr оказывается включенным последовательно с Ro и, следовательно, его влияние в течение почти всего рабочего хода можно учесть, если скорость нараста­ ния к напряжения ег выбрать равной не yRo, а величине у(-^о+^г).

412

Рассмотрим теперь влияние нелинейности растущей части на­ пряжения «о- Будем для простоты полагать г0 — оо, Rr = 0. При этих допущениях емкость С0 не будет влиять на форму і0 и в эк­ вивалентной схеме останутся лишь элементы ег, L0, RQ. В этом

случае ег = Ь0 —— + i0 R0. Теперь легко понять (количественные

оценки приведены в [7]), что коэффициент нелинейности пилооб­ разного тока ут оказывается меньше коэффициента нелинейности напряжения на катушке уц и лишь при L0 /R0 Гр значения ут и уа оказываются практически равными друг другу.

При использовании второго способа построения схемы (с ге­ нератором тока) основными факторами, искажающими форму пи­ лообразного тока, как уже указывалось ранее, являются отсут­ ствие начального импульса в кривой тока іг(0 и нелинейность его рабочего участка. То, что сопротивление Rr отличается от беско­ нечности, легко учесть, так как оно оказывается включенным па­ раллельно сопротивлению г0. При этом общее шунтирующее со­ противление

Пусть ток генератора іг имеет форму, показанную на рис. 8.25, т. е. в нем отсутствует начальный короткий импульс. В этом .слу­ чае в начале рабочего хода возникает переходный процесс. Ха­ рактер процесса зависит, естественно, от соотношения параметров схемы. Наиболее быстро переходный процесс оканчивается, как

413

известно, при критическом режиме в контуре, для чего шунтирую­

Временные диаграммы напряжения и0 и тока і0 в начальной части рабочего хода для этого случая при критическом режиме показаны на рис. 8.25. На кривой «о(0 начальный скачок /e,L0 в момент t — О, очевидно, отсут­ ствует и вместо него наблюдается плавное нарастание' с постепен­ ным переходом к ранее описан­ ной кривой. Начальная скорость

гока в катушке благодаря

отсутствию начального скачка напряжения Но равна пулю, затем плавно нарастает и после дости­ жения некоторого максимума спа­ дает. Через некоторое время,рав­ ное длительности процесса в кон­

Таким образом, отсутствие на­ чального импульса в кривой тока іг приводит к появлению начального нелинейного участка с дли­

тельностью, приблизительно равной 3 У L0 C0 . В большинстве случаев наличие этого участка является несущественным, и лишь при высокоскоростных развертках, когда длительность этого уча­ стка составляет заметную часть от длительности рабочего хода, приходится прибегать к мерам по ускорению заряда емкости С0 в начале рабочего хода.

Наконец, нелинейность рабочего участка кривой тока ir(t)

тельно одинаковыми, так как ток іо составляет основную часть тока іг.

414

8.14. СХЕМЫ ГЕНЕРАТОРОВ ПИЛООБРАЗНОГО ТОКА

П р о с т е й ш а я с х е м а г е н е р а т о р а с э м и т т е р и ы м п о в т о р и т е л е м . Схема генератора, основанная на использова­ нии первого из указанных выше принципов, показана на рис. 8.26. В исходном состоянии ключевой транзистор Ті насыщен, конден­ сатор С разряжен практически до пуля. Транзистор Т2 в это время

простейшего генератора пилообразного напряжения (см. разд. 8.3).

Рис. 8.26

Наличие резистора р, включенного последовательно с конденсато­ ром С, приводит к появлению начального скачка Дикэі напряжения «кэі, обусловленного протеканием тока заряда конденсатора С че­ рез резистор р. По мере заряда конденсатора С ток заряда спа­ дает, падение напряжения на резисторах R и R' уменьшается и, следовательно, цкэі растет по экспоненциальному закону.

Напряжение UQ2 на базе транзистора Т2 отличается от цкэі лишь на постоянную величину Е. Отрицательное напряжение, при­ ложенное к базе транзистора Т2, отпирает его и благодаря свой: ствам эмиттерного повторителя напряжение на отклоняющей ка­ тушке «о во время рабочего хода практически полностью повто­ ряет по форме отрицательную часть напряжения и^2. Некоторое отличие наблюдается лишь в начале рабочего хода, когда напря­ жение «о не может измениться скачком из-за емкости С0. При этом, как указывалось в предыдущем параграфе, наблюдается не­ линейность начального участка тока в катушке в интервале дли­ тельностью ЗСоЯвыхэп. Кроме того, в силу указанной причины на­ чало рабочего участка тока запаздывает на величину С0/?Выхэп-

415

После окончания рабочего хода транзистор Г2 запирается. Те­ перь отклоняющая катушка L0/?0 с емкостью С0 представляет со­ бой изолированный колебательный контур, в катушке индуктивно­ сти и конденсаторе которого запасена энергия. Для ускорения про­ цесса рассеяния этой энергии и, следовательно, сокращения дли­ тельности обратного хода контур шунтирован сопротивлением Го. Величина последнего выбирается из условия обеспечения критичес­ кого режима в контуре (8.128).

Следует заметить, что если режим в контуре выбран таким, что напряжение и0 изменяет знак во время обратного хода, то транзистор Гг может открыться. В этом случае контур во время обратного хода оказывается шунтированным малым вы­ ходным сопротивлением эмиттерного повторителя и процесс восстановления в отклоняющей катушке мо­ жет оказаться чрезмерно длительным. Это соображе­ ние и определяет включение в схему источника напряже­ ния Е, обеспечивающего на­ дежное запирание транзисто­ ра во время обратного хода.

личины сопротивления р) и коэффициента нелинейности ут (изме­ нением величины сопротивления R'). Регулировки величины ут и к,- взаимно связаны, и поэтому регулировка линейности должна осу­ ществляться после подбора требуемой скорости /с,-.

Очевидно, что рассматриваемая схема генератора пригодна лишь при сравнительно малых значениях амплитуды напряжения

С х е м а г е н е р а т о р а с л и н е а р и з а ц и е й н а п р я ж е ­ н ия на к а т у шк е . Для повышения линейности напряжения на катушке можно использовать различные схемы генераторов пи­ лообразного напряжения, описанные в настоящей главе. Так, на­ пример, в схеме генератора пилообразного тока рис. 8.27 исполь­ зован генератор пилообразного напряжения (разд. 8.5).

Для получения на катушке напряжения требуемой формы мож­ но использовать также генератор линейно падающего напряже­ ния, описанный в разд. 8.6.

Г е н е р а т о р ы п и л о о б р а з н о г о т о к а с б о л ь ш и м вы­ х о д н ы м с о п р о т и в л е н и е м . Как указывалось в разд. 8.11,

416