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
Параметры |
и М схемы рис. |
1.286 связаны |
с параметрами схемы рис. 1.28я |
|||||
соотношениями: |
L,n _ |
L |
1 + |
in2 |
,, |
, in2 — 1 |
|
|
|
|
|||||||
|
2 |
2 |
|
2т |
|
' |
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
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*2— th/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