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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 228

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Параметры

и М схемы рис.

1.286 связаны

с параметрами схемы рис. 1.28я

соотношениями:

L,n _

L

1 +

in2

,,

, in2 — 1

 

 

 

 

2

2

 

 

'

4in

 

 

L0=

L,n +

2M =

inL,

 

где Lo — общая

индуктивность

звена

типа in,

L — общая

индуктивность прото­

типа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

1.28

 

 

Частота среза

звена

типа

т определяется

соотношением

со

'

1+ т2

2

 

 

 

 

 

У LC

 

 

 

 

 

 

- У

2

 

а время задержки и характеристическое сопротивление

 

 

 

на низких частотах

(со <С ыс):

 

 

 

 

 

 

 

t m =

т ) Т С

= у

 

V LmCm ,

(1.50)

 

 

9

f ~ T

/

2іи*

, Г - Lrn

 

 

 

V

С

У 1+ш2У CmI

(1.51)

 

 

 

 

 

 

 

 

С увеличением т возрастает обусловленное одним звеном время задержки и уменьшается число звеньев, необходимое для получения заданной величины вре­ мени задержки:

t3 = nlш .

(1.52)

Однако с увеличением т ухудшается фазо-частотная характеристика

звена

и растут искажения передаваемого сигнала. Оптимальные результаты полу­ чаются при т = 1,27 [5, 7]. При этом фазовая характеристика максимально ли­ нейна и, следовательно, время задержки максимально постоянно в полосе про­

зрачности звена. При т — 1,27

характеристическое сопротивление рт

и время

задержки согласно ф-лам (1.50),

(1.51), (1.52) равны:

 

 

Рт = Ы jT'm/Cm ,

(1.53)

/1т=

1 ,2 7 /1 0 = 1 ,1 ^ 1 ^

(1.54)

і з =

1,1п У LmCm

 

Длительность нарастания фронта выходного напряжения для звена типа т меньше, чем для прототипа с той же полосой прозрачности из-за лучшей ли­

нейности фазо-частотной характеристики; требуемое число звеньев типа

т (при

т = 1,27) определяется из соотношения [5]

з_

 

 

 

п » 0,94(/зД,ь) 2.

(1.55)

48


Рис. 1.29

Сравнивая ф-лы

(1.55) и (1.49), видим, что при одном и том же отношении

времени задержки ta к допустимой длительности

фронта

выходного

напряже­

ния звеньев типа т требуется на 16% меньше, чем звеньев типа к.

заданным

Величины

Lm И

С т определяются

из ф-л

(1.53) и

(1.54) по

Ru — р II tu. Коэффициент связи между катушками Lm/2

 

 

 

 

М

1—т2

 

 

 

при т = 1,27

Асп =

0,5L„

1+ in2

 

 

0,23.

 

 

 

 

Для того чтобы искажения сигнала не были большими, линия должна быть нагружена с обоих концов на сопротивления Ra, равные характеристическому сопротивлению линии zB. Однако само сопротивление гв зависит от частоты, и если линия, состоящая из одних Т-образных звеньев, нагружена на активное сопротивление Rn=Pm, отсутствует согласование линии и нагрузки во всей по­ лосе прозрачности.

Для улучшения согласования линии и нагрузки на входном и выходном концах линии включаются Г-образные полузвенья типа т, у которых т = 0,6 (рис. 1.28s). При таком значении т в по­ лосе прозрачности характеристическое сопротивление полузвепа изменяется незначительно (до 20%) в полосе прозрачности, чем обеспечивается хорошее согласование сопротивления линии с ак­ тивным сопротивлением нагрузки на конце линии и внутренним сопротивлением генератора в начале линии.

Суммарная задержка сигнала, осуществляемая входным и вы­ ходным Г-образными полузвеньями, примерно равна задержке, осу­ ществляемой одним основным Т-образным звеном линии. Поэтому

при

расчете времени задержки можно считать, что линия состоит

из

а + 1

однотипных

производных

 

L' L L L

звеньев типа т при т — 1,27.

 

ЛЗ применяются, в частности, для

 

 

формирования импульсов. Однако для

 

С \

получения импульсов с крутыми фрон­

 

ш 4

тами и малыми наложенными на вер­

^

шину импульса колебаниями требуется

большое

число ячеек.

Поэтому при

 

жестких требованиях к габаритам ЛЗ используются формирующие цепи, со­

стоящие из колебательных контуров с неодинаковыми резонанс­ ными частотами и характеристическими сопротивлениями. Струк­ тура и параметры такой цепи зависят от формы требуемых час­ тотных (или временных) характеристик.

Конструктивно формирующая цепь (или ЛЗ) обычно выпол­ няется в виде одного соленоида со многими отводами, к которым подключаются конденсаторы одинаковой емкости С (рис. 1.29), причем индуктивности L катушек, образованных участками соле­ ноида между отводами, одинаковы, за исключением крайних

катушек, индуктивность которых U

примерно

на 25% меньше,

чем других. Малогабаритные линии

задержки,

изготовленные из

49



дросселей, намотанных на ферритовые стержни диаметром 2 мм и

длиной

6 мм, и

конденсаторов, обеспечивают t3 = 1 мкс при

р =

= 1000

Ом и

=

0,1 -4-0,15 мкс (при длительности передавае­

мого импульса

0,3

мкс). У выпускаемых промышленностью

ЛЗ

с более высокими значениями t3 и р диаметр сердечника и его длина больше указанных, например, диаметр — 20 мм, длина сер­ дечника-— 135— 160 мм.

1.7.ИМПУЛЬСНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

1.7.1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Импульсный трансформатор (ИТ) является трансформатором

сферромагнитным сердечником (рис. 1.30); он используется для:

изменения (увеличения или уменьшения) амплитуды им­ пульсов;

изменения полярности импульсов;

согласования сопротивлений;

связи между каскадами импульсного усилителя;

развязки по постоянному току источника импульсов и цепи нагрузки и др.

Основное требование, предъявляемое к ИТ,— передача им­ пульса без искажения формы. Наличие в реальном ИТ паразитных емкостей, индуктивности рассеяния, а также конечная величина индуктивности намагничивания приводят к большим или меньшим искажениям формы импульса. Следует отметить, что при передаче

h

U

коротких

импульсов скорость

изменения

магнитного поля

в сердечнике

трансфор­

 

 

матора велика, вследствие чего могут

 

 

появиться сильные вихревые токи и свя­

 

 

занные с ними искажения формы им­

 

 

пульсов и активные потери энергии в сер­

 

 

дечнике.

 

 

 

 

 

Конструкция

импульсного

трансфор­

Рис.

1.30

матора

должна

обеспечивать, помимо

 

 

малых искажений передаваемых импуль­

сов, высокий кпд (для мощных трансформаторов). Трансформатор должен иметь возможно меньшие габариты. Для установления связи между параметрами трансформатора и искажениями транс­ формируемых импульсов воспользуемся его эквивалентной схемой.

1.7.2.ПАРАМЕТРЫ И ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ИТ

Пусть к первичной обмотке трансформатора (рис. 1.30) прило­ жено некоторое напряжение u\(t). Если не учитывать активное сопротивление в цепи первичной обмотки, то согласно закону элек-

50


тромагнитной индукции

 

СІФ

 

щ (t) =

w

(1.56)

1 dt ’

где W\ — число витков первичной

обмотки,

Ф — магнитный поток,

сцепляющийся с витками первичной обмотки.

Поток Ф почти полностью замыкается по сердечнику и сцеп­ ляется с витками w2 вторичной обмотки; поток рассеяния Ф3 (и соответственно индуктивность рассеяния Ls) в PIT мал (обычно ие более 5% общего потока) и в инженерных расчетах ие учиты­

вается.

что

поток Ф изменяется

за время t

Из ур-ния (1.56) следует,

по закону

 

 

^

 

 

 

ф (0 =

-^-

\

М * + Фо.

 

 

 

 

 

о

 

 

 

где Фо — начальный поток при I =

0.

 

 

Напряжение на вторичной обмотке

 

 

ЦФ

=

 

f

d® I

nuu

 

и2= W-2 - j p

n I Ш, ~jp I =

 

где n = W2 /W1 — коэффициент

трансформации. Ток во

вторичной

обмотке і*2th/Ru nui/Rn.

Если предположить, что поток Ф распределен по сечению S сердечника равномерно, т. е. индукция В во всех точках сечения одинакова, то

Ф = BS, ul (t) = w1S

(1.57)

в(') = т ^ І"'Л + в*

о

Согласно закону полного тока в предположении, что напря­ женность поля И во всех точках средней линии / сердечника одина­

кова, можно записать Hl wxi\ ■— ш2£2, где і\

и i2 — токи в первич­

ной и вторичной обмотках, пли

Hl = Wij, где

 

І —

ц — ш*2

(1.58)

— намагничивающий ток.

Отношение Ф// = L называется индуктивностью намагничива­ ния. Нетрудно заметить, что практически индуктивность намагни­ чивания равна индуктивности первичной обмотки Д :

(1.59)

Действительно, при разомкнутой вторичной обмотке (в режиме холостого хода) магнитный поток Ф согласно ур-нию (1.56) ос­ тается при том же «1 таким, как и при работе с нагрузкой; по­ этому и в режиме холостого хода магнитная индукция В и про­ порциональная ей напряженность поля Н = Bj\i в сердечнике

51