ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 108
Скачиваний: 0
3. Классификация импульсных устройств по применяемым в них элементам
Рабочие характеристики и свойства импульсных устройств в значительной степени зависят от типов элементов, на которых они собираются. Поэтому импульсные устройства часто клас сифицируются по типу применяемых в них элементов. При этом принимается следующая классификация:
1)устройства, построенные на линейных элементах R, L, С, импульсных трансформаторах в линейном режиме, отрезках линий (линейные импульсные цепи);
2)устройства, имеющие кроме линейных элементов, прибо ры или элементы с нелинейным сопротивлением R, нелинейной индуктивностью, нелинейной емкостью (нелинейные импульс ные цепи);
3)устройства с усилительными элементами (на электрон
ных лампах и транзисторах), работающими как линейном, так и в нелинейном режимах;
4)устройства на электронных приборах с отрицательным сопротивлением (на туннельных диодах, тиристорах и др.);
5)устройства на газоразрядных приборах;
6)устройства на криогенных приборах;
7)комбинированные устройства — схемы па туннельных диодах и транзисторах, па і азоразрядных приборах и элек
тронных лампах и т. д.
4. Классификация импульсных устройств по принципу действия
По принципу действия импульсные устройства могут быть разделены на два класса — регенеративные и нерегенератив ные.
Нерегенеративными импульсными устройствами называют ся такие, в которых невозможны скачки токов или напряже ний, обусловленные внутренними процессами в схеме.
К таким устройствам относятся линейные цепи, нелинейные формирующие цепи, усилители, формирующие устройства, со стоящие из электронного ключа и линейной цени с накопитель ным элементом (генераторы пилообразного напряжения, гене раторы пилообразного тока, устройства с контуром ударного возбуждения).
Регенеративными импульсными устройствами называются такие, в которых происходят скачки токов или напряжений, обусловленные внутренними процессами в устройстве.
21
Скачки обусловлены положительной обратной связью. По этому регенеративные устройства можно разделить па два вида:
1)регенеративные устройства с внешней обратной связью (устройства на усилительных элементах);
2)регенеративные устройства с внутренней обратной связью (устройства на приборах с отрицательным сопротив лением, фантастроиы).
Более полная классификация регенеративных импульсных устройств дана в гл. 5.
ВОПРОСЫ для САМОКОНТРОЛЯ |
|
|
|
||
1. Пользуясь формулой (10), определите |
длительность за |
||||
ряда конденсатора в цепи |
(рис. 6, а) |
от нуля до 0,5 £. |
|||
2. В момент |
і = 0 цепь |
RC |
(рис. |
7, а) |
переключается от |
£і = 30 В к £2=100 В. Определите, |
через |
какой промежуток |
|||
времени после |
переключения |
напряжение |
на выходе станет |
||
равным 70 В, если т =5 мкс. |
|
|
|
||
3.Конденсатор в схеме рис. 7 заряжен в исходном состоя нии до £і = 50 В. В момент / = 0 конденсатор переключается к источнику Е2 = — 100 В. Найдите время, в течение которого на пряжение на конденсаторе в процессе перезаряда становится равным нулю.
4.Найдите скважность и коэффициент заполнения после
довательности импульсов, если Т = 1000 мкс, /,, = 5 мкс.
Раздел 1
НЕРЕГЕНЕРА ТИВНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА
Глава 1
ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ
§ 1.1. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧЕВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
1. Ключ с идеальным ключевым элементом
Электронным ключом (переключателем) называется уст ройство, в котором происходит замыкание и размыкание цепи.
Ключевым (коммутирующим) элементом называется нели нейный элемент цепи, с помощью которого производится замы кание и размыкание цепи нагрузки в электрическом ключе.
Принцип работы переключателя можно рассмотреть по схеме рис. 1.1, а. Будем считать, что ключевой элемент К в этой схеме имеет нулевое сопротивление в замкнутом состоянии и бесконечное сопротивление в разомкнутом состоянии. Такой элемент производит полное замыкание и полное размыкание цепи и является идеальным ключевым элементом. Свойствами идеального ключевого элемента практически обладает механи ческий контакт.
Схема рис. 1.1, а имеет два состояния, |
которым соответ |
ствуют два значения выходного напряжения. |
|
Напряжение на выходе схемы определяется уравнением |
|
Ывыі — Е — iR . |
(1.1) |
Если ключевой элемент разомкнут, то ток через нагрузку не протекает 0 = 0).
Напряжение на выходе ключа (на ключевом элементе) при этом в соответствии с рис. 1.1, а равно э.д.с. источника
(^ВЫХ 5=3 £)•
Рабочая точка на вольт-амперной характеристике системы (рис. 1.1,6) при этом находится в точке Л.
Если ключ замкнут, то сопротивление контакта равно нулю.
25
Б этом случае
Е_
^пых 1 R
Рабочая точка, определяющая режим схемы, находится в точке В, Временная зависимость напряжения на выходе ключа
Рис. 1.1
при замыкании и размыкании коммутирующего элемента при* ведена на рис. 1,1, в.
2.Принцип действия электронного ключа
Врадиоэлектронике применяются бесконтактные быстро действующие электронные ключевые элементы, обладающие большими быстродействием и надежностью, чем механические
переключатели. У электронных ключевых элементов выходная проводимость резко изменяется под влиянием входного сигна ла. В качестве таких элементов широко используются диоды, транзисторы, электронные лампы, тиратроны и другие элек тронные приборы.
Переключатели с электронными ключевыми элементами по лучили название электронных ключей. Электронные ключи ис-
26
пользуются в импульсной технике, как самостоятельные |
кас • |
|||
кады |
или входят в состав |
более сложных устройств. |
На |
|
рис. |
1.2, а приведена эквивалентная схема |
электронного |
клю |
|
ча. Ключевой элемент здесь |
представлен |
трехиолюенпком н |
||
имеет зажимы 1, 2, 3.
Под влиянием управляющего входного сигнала выходное сопротивление ключевого элемента изменяется. При этом пол ного замыкания и размыкания цени не происходит. Изменение выходного сопротивления ключевого элемента на рис. 1.2,« по казано переключающим контактом К. Переключение К изме няет выходное сопротивление от А„() в проводящем (замкну том) состоянии до Аобр в разомкнутом состоянии (примем, что время переключения контакта равно нулю). При этом входной источник должен затратить некоторую входную мощность на замыкание и размыкание ключевого элемента, так как входное
сопротивление |
ключевого элемента,является конечной ве |
личиной. |
|
Рис. 1.2
На рис. 1.2,6 приведены вольт-амперные характеристики системы. Рабочие точки, определяющие состояние ключа в замкнутом (точке В) и разомкнутом (точка А) состояниях, оп ределяются пересечением нагрузочной прямой с вольт-ампер ными характеристиками ключевого элемента в открытом и за пертом состояниях.
Выходное напряжение в замкнутом и разомкнутом состоя-
27
ныях, как показано на рис. 1.2,6, отличается от 0 и È , так как полного замыкания и полного размыкания цепи не происходит.
В замкнутом состоянии ключа
и в |
|
Е Я„р |
||
Am ^nn |
R + |
( 1 .2 ) |
||
иых |
||||
В разомкнутом состоянии ключа |
Я пр |
|||
^ в ы х |
^обр Я |і6р - |
Е Rq6p |
||
R + |
(1.3) |
|||
Я„бр |
||||
Временные диаграммы, поясняющие работу электронного ключа, приведены на рис. 1.2, в.
3. Параметры ключевого элемента
Прямое сопротивление ключевого элемента Rnp. Реальный ключевой элемент не производит полного замыкания цепи. Он обладает при замкнутом состоянии ключа небольшим сопро тивлением, на котором создается падение напряжения.
Сопротивление ключевого элемента при разомкнутом состоя нии ключа называется прямым сопротивлением. Для идеально го ключевого элемента Rnp—0. Для реального ключевого элемента Дмр > О,
Обратное сопротивление R0fP. Бесконтактный ключевой элемент не производит полного разрыва цепи. Сопротивление элемента в разомкнутом состоянии ключа носит название об ратного сопротивления R 0бр. Иногда вместо этого параметра используется ток запертого ключа / 0бР- Для идеального ключе вого элемента /?0бр= с о - Д ля реального ключевого элемента
Яоср ^ ^ •
Входная мощность Рех. Это мощность, потребляемая в це пи управляющего сигнала для переключения ключа.
Входное сопротивление /?вх. Это сопротивление, оказывае мое источнику сигнала входной цепью ключевого элемента.
Быстродействие ключевого элемента характеризуется мак симальной частотой переключений FMaKC, при которой возмож на нормальная работа ключа. Оно определяется временем ус тановления прямого сопротивления и временем восстановления обратного сопротивления ключевого элемента после переклю чения.
4 Требования к ключевым элементам
Основными требованиями к ключевым элементам являются следующие:
2«
1)хорошие ключевые свойства (малые Rnp и большие R(,ep)\
2)малая входная мощность, расходуемая на управление ключом;
3)большое быстродействие;
4)малые габариты и вес;
5)большая надежность (срок службы).
ВОПРОСЫ для с а м о к о н т р о л я
1.Дайте определение электронного ключа и ключевого эле мента.
2.Найдите напряжения на выходе для замкнутого и разомк
нутого состояния ключа (рис. |
1.2, и), если дано: |
£' = 25 В; |
Rnp =200 Ом; R06р =200 кОм; R= 1; 10; 100 кОм. |
условии |
|
3. Найдите амплитуду выходного импульса для |
||
предыдущей задачи. |
|
|
§ |
1.2. ЛАМПОВЫЕ КЛЮЧИ |
|
В зависимости от потенциала сетки относительно катода электронная лампа может быть заперта или открыта. Подавая управляющий импульс на сетку относительно катода, можно резко изменять состояние выходной проводимости лампы. На этом основано применение электронной лампы в качестве клю чевого элемента.
Наиболее широкое применение в ламповых ключах полу чили триоды, включенные или по схеме с общим катодом (с анодной нагрузкой), или по схеме с общим анодом (с катод ной нагрузкой).
Анализ работы лампового ключа заключается в рассмотре нии двух установившихся режимов (лампа открыта и лампа заперта) и переходных процессов.
Так как ламповый ключ является нелинейным устройст вом, широко применяется графический метод расчета.
I Ламповый ключ с анодной нагрузкой
Схема лампового ключа с нагрузкой в анодной цени лампы приведена на рис. 1.3. В этой схеме лампа — ключевой эле мент, Ra — нагрузочный резистор, Rg — резистор утечки.
Входной импульс изменяет состояние проводимости лампы. При этом изменяется ток через лампу и напряжение на вы ходе схемы.
Исходное состояние. В исходном состоянии (при отсутствии входного импульса) потенциал сетки лампы равен потенциалу катода (ugk=0), так как источники в цепи сетки отсутствуют.
29