ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 110
Скачиваний: 0
Лампа при этом открыта. Рабочая точка (точка В на рис. 1.4) находится на пересечении линии нагрузки со статической ха рактеристикой при ush= 0. Через лампу протекает анодный
|
Рис. 1.3 |
Рис. 1.4 |
ток |
Напряжение источника падает в основном на нагрузоч |
|
ном резисторе Ra. |
Падение напряжения на открытой лампе |
|
Uako “С |
и определяется соотношением |
|
|
|
(1.4) |
Рабочий режим. |
Временные диаграммы. При подаче на |
|
вход схемы отрицательного импульса с амплитудой £/ВХт> | £ і?.0| лампа запирается. Анодный ток уменьшается до нуля. Напря жение на аноде лампы устанавливается равным Еа. Рабочая точка переходит в точку А.
После прекращения входного импульса лампа открывает ся, схема возвращается в исходное состояние.
Таким образом, на выходе схемы формируются положи тельные выходные импульсы с амплитудой 0 ВШт, которая равна
Замыкание п размыкание лампового ключа являются инер ционными процессами, длительности которых определяются в основном временем заряда и разряда паразитных емкостей
Г |
Г |
u üX» |
Ѵ'ВЫХ* |
Эквивалентная схема лампового ключа с учетом паразит ных емкостей и внутреннего сопротивления генератора вход ных сигналов Rr представлена на рис. 1.5.
Переходные процессы во входной цепи ключа заключаются в заряде и разряде емкости Сих через сопротивление Rr, так.
как при ugk <0, rB X где r„x — входное сопротивление лампы. Постоянная времени переходных процессов в сеточной цепи
т= Rr Свх .
Воткрытом состоянии лампы входная емкость определяется формулой
Свх =■ C g k + r-a g (1 + К ) ,
где
К — коэффициент усиления каскада; Cgk’ ^ag междуэлектродные емкости лампы.
Влияние |
переходного процесса |
в сеточной цепи приводит |
к тому, что |
входноенапряжение |
передается на сетку лам |
пы не мгновенно, а происходит его задержка за счет инерцион ности процесса заряда входной емкости. Длительность пере ходных процессов в сеточной цепи мала по сравнению с дли
тельностью переходных процессов в анодной |
цепи. Поэтому |
при дальнейшем рассмотрении процессы в |
сеточной цепи |
не учитываются. |
|
Рассмотрим переходные процессы в анодной цепи ключа в предположении, что переходные процессы в сеточной цепи от сутствуют. При этом изменение скачком напряжения на входе схемы вызывает изменение скачком анодного тока. В момент t\ (рис. 1.6) лампа запирается, анодный ток скачком умень шается до нуля. Так как напряжение на емкости Свых скачком
измениться не может, то рабочая точка из точки В (рис. 1.4) переходит в точку С. Происходит заряд паразитной емкости ^вых через сопротивление Ra. Постоянная времени заряда
•зар -= Ra СвыхПосле заряда С'вых на аноде устанавливается потенциал t a, и рабочая точка переходит в точку А. Длитель ность положительного фронта выходного импульса
*■ З'з ^ 3 Ru Свых . |
(1.5) |
После прекращения входного импульса в момент ^ лампа открывается, потенциал сетки лампы становится равным нулю.
Рис. 1.6
Потенциал анода из-за наличия Свых скачком измениться не мо жет, поэтому рабочая точка переходит в точку D, находящую ся на характеристике ugk = 0 и соответствующую напряжению unk — Еа. Анодный ток при этом скачком возрастает (см. рис. 1.4 и 1.6). Затем по мере разряда конденсатора Свых
32
рабочая точка возвращается в точку В, соответствующую ис ходному состоянию ключа. Время восстановкения равно вре мени разряда конденсатора СВЬ1Х.
ч - * , - 3 С. ы, |
- ■ |
(1.6) |
где R i— внутреннее сопротивление лампы переменному току на участке DB.
Ламповый ключ с анодной нагрузкой может быть разомк нут в исходном состоянии за счет источника отрицательного смещения в сеточной цепи лампы и переходить в замкнутое состояние под влиянием положительного входного импульса. В этом случае с анода лампы снимаются отрицательные им пульсы.
Как видно из временных диаграмм, импульсы на выходе лампового ключа с анодной нагрузкой имеют полярность, об ратную полярности входных импульсов.
2. Ламповый ключ с катодной нагрузкой
Схема лампового ключа с катодной нагрузкой приведена на рис. 1.7. Отличительной особенностью является то, что на грузочный резистор включен в катодную цепь.
Принцип действия ключа заключается в следующем. В ис ходном состоянии лампа открыта положительным напряжени-
3. Зак. 362. |
33 |
ем смещения Eg. Анодный ток лампы, проходя через сопротив ление Rk, создает на нем выходное напряжение ивых > 0 . При подаче отрицательного входного импульса достаточной ампли туды лампа запирается, ток в нагрузке прекращается, выход ное напряжение становится равным нулю. На выходе создает ся отрицательный импульс.
Ламповый ключ с катодной нагрузкой имеет отрицатель ную обратную связь по току с коэффициентом связи, близким к единице. Отрицательная обратная связь образуется за счет того, что выходное напряжение «вых = «к = ia RK оказывает ся приложенным полностью к входу со знаком, обратным зна ку входного напряжения.
Исходное состояние. При wBX |
0 лампа открыта. Раздели |
тельный конденсатор Ср заряжен |
до напряжения Eg. Рабо |
чая точка, определяющая режим работы ключа на семействе
характеристик лампы, должна удовлетворять |
одновременно |
|||
трем уравнениям: |
|
|
|
|
la = |
f («я*, U g k ) ; |
|
(1.7) |
|
иак = |
Еа ~ |
іа R k ; |
|
(1-8) |
^вых ~ Eg "T ^вх Ki Eh , |
(1.9) |
|||
где ug — потенциал сетки относительно корпуса. |
|
|||
Уравнение (1.7) описывает |
статические |
характеристики |
||
лампы (рис. 1.8). Уравнение (1.8) является уравнением Кирх гофа для выходной цепи лампы. Уравнение (1.9) является уравнением Кирхгофа для входной цепи лампы. Графически это уравнение приближенно можно представить в виде прямой
линии (при нвх = const), называемой |
линией обратной связи. |
|||||
Линия |
нагрузки строится в соответствии с уравнением 1.8 |
|||||
так же, |
как и для схемы с анодной нагрузкой |
(линия AF на |
||||
рис. 1.8). Линия обратной |
связи для |
исходного состояния |
||||
строится по уравнению |
|
|
|
|
||
|
|
|
Е£ — ugk |
|
|
|
которое |
получается |
из |
соотношения |
(1.9) |
при «вх = 0 |
|
(линия МК). |
|
|
|
|
|
|
Чем больше положительное смещение, тем выше располо |
||||||
жена линия обратной |
связи, наклон |
которой |
определяется |
|||
только величиной Rk. |
Пересечение линии обратной связи МК |
|||||
и линии нагрузки AF |
(точка В) и определяет режим лампы в |
|||||
34
исходном состоянии ключа, |
т. е. |
Uukn, U„M. Напряжение |
на нагрузке при этом равно |
Іа0Кк. |
|
Рис. 1.8
Максимальное положительное смещение, подаваемое для открывания лампы в исходном состоянии, обычно ограничива ется условием
ч .* >' |
0 , |
т. е. условием отсутствия сеточных токов. |
|
Подставляя в уравнение (1.9) |
iigl! — ö, «„* =* О, получим |
Egvanc — І(і \ |
и Rk > |
где іа 'и А=о — значение анодного тока в точке В', находящей
ся на пересечении нагрузочной прямой и ста тической характеристики, снятой при ugk=0.
Рабочий режим. Временные диаграммы. При подаче на вход отрицательного импульса (момент t\ на рис. 1.9) лампа запирается, анодный ток прекращается, рабочая точка перехо дит из точки В в точку С, а по мере разряда паразитной емкос ти Свых — в точку А, где напряжение на аноде лампы равно Еа, анодный ток и напряжение на выходе равны нулю. Если пренебречь переходными процессами во входной цепи, то дли
35
тельность спада выходного напряжения определится длитель ностью разряда емкости Свых после запирания лампы через сопротивление Rt :
= З^р — ЗСВЫХR k . |
(1.10) |
В момент і2 (рис. 1.9) входной импульс прекращается. На пряжение на емкости Свь|1с скачком измениться не может. По-
ѵ Uèx
tl tz t
! Uèj гг
---------U ----------
этому в момент t2 «„ых^О- Положительное смещение Еш со здает сеточный ток во входной цепи.
Так как входное сопротивление лампы rgk при мй*>0 мало (rgk^CRg), то падение напряжения
ugk — Eg lg Rg <(' Eg .
Анодный ток после прекращения входного импульса скачком возрастет. Рабочая точка при этом перейдет из точки
36
Л в точку D. По мерс заряда емкости Свш напряжение на вы ходе растет, рабочая точка переходит из точки D в точку В (по пунктирной кривой на рис. 1.8), соответствующую исход ному устойчивому состоянию.
Длительность процесса восстановления исходного состоя ния схемы определяется зарядом емкости Свих через выход ное сопротивление открытой лампы:
= t, - 3 Свт RBUX - 3 Свых — . |
(1.11) |
Таким образом, на выходе ключа создается отрицательный импульс (рис. 1.9), амплитуда которого определяется измене нием напряжения на катоде лампы (на нагрузке):
^вых.* = /„О Я*- |
(1,12) |
Амплитуда отрицательного импульса V тт, необходимая для запирании лампы, может быть определена из уравнения
U Щ F 4- I F I
Пели поменять па схеме рис. 1.7 полярность источника сме щения, то получим схему лампового ключа, запертого в исход ном состоянии. Работа такого ключа отличается полярностью входного и выходного импульсов.
3. Сравнение ламповых ключей с анодной и катодной нагрузками
Рассмотрев варианты ламповых ключей, можно сделать их сравнительную оценку.
1.Достоинством ключа с анодной нагрузкой является то, что для его переключения требуется меньшая амплитуда уп равляющего импульса 6/вхш.
2.Полярность выходного импульса повторяет полярность входного импульса в ключе с катодной нагрузкой.
Полярность выходного импульса является обратной поляр ности входного импульса в ключе с анодной нагрузкой (этот ключ является инвертором).
3.Быстродействие ключа с катодной нагрузкой выше за счет малого выходного сопротивления схемы
|
^ЗЫХ -- £ |
’ |
а также малой входной емкости |
Свх — Cng -f- Cg .t (1 — К), * |
|
что обусловлено наличием отрицательной обратной связи. |
||
4. |
Согласование с другими |
каскадами легче осуществить |
для ключа с катодной нагрузкой, |
так как он имеет малое вы- |
|
37