раньше и наоборот. Следовательно, при изменении напряЖёния накала появляется нестабильность момента сравнения входного напряжения Пі с опорным U0. Эффективным спосо бом увеличения стабильности является включение дополни тельного диода Д2.
До момента сравнения диод Д1 закрыт и конденсатор С полностью заряжен. Через диод Д2 и резистор R протекает не большой начальный ток ід02-
На резисторе R создается падение напряжения
U R — *д02 R ■
Величина ііц определяется пересечением характеристики дио да с прямой, проведенной из начала координат под углом
arctg-^- (рис. 13.13).
Потенциал анода диода Д1 равен
и = U0 — uR — U0 — ід02 R ■
Обычно в качестве Д1 и Д2 применяют двойной диод. Поэтому изменение напряжения накала или старение будет смещать ха рактеристики диода приблизительно на одинаковую величину.
Допустим, что на пряжение накала возросло. Характе ристики диодов сдви нутся влево. Сдвиг характеристики вле во должен был бы привести к более раннему отпиранию диода Д1. Однако увеличение напряже ния «я за счет уве
личения тока диода Д2 приводит к
уменьшению потен циала анода диода Д1 и, следовательно, к задержке отпира ния диода ДІ. Так как характеристики диодов Д1 и Д2 не сколько отличаются друг от друга, полной компенсации нет, но стабильность момента сравнения повышается в несколько раз.
Запаздывание момента сравнения может возникнуть и в том случае, если к моменту начала очередного рабочего хода конденсатор С не успеег восстановить свой заряд.
Действительно, зарядный ток / 3£1р конденсатора С |
создает |
на резисторе R падение напряжения R i3aр; потенциал |
анода |
диода Д І |
|
а tifI - R /длр |
|
при этом понижается. Следовательно, диод Д І будет откры ваться позже.
При большой крутизне входного пилообразного напряже ния существенное влияние на стабильность момента сравнения могут оказать паразитные емкости схемы.
4. Балансное диодно-регенеративное сравнивающее устройство на транзисторе
В состав этого устройства (рис. 13.14) входят балансное уст ройство сравнения на диодах Д І и Д2 и блокинг-генератор на транзисторе. Применение балансного устройства сравнения значительно повышает температурную стабильность.
иіы*.
Обмотки / и IV импульсного трансформатора создают меж ду коллектором и базой транзистора отрицательную обратную связь, а обмотки I и IV' — положительную связь. В состоянии устойчивого равновесия диод Д І закрыт опорным напряжени ем Uо, а диод Д2 открыт. Транзистор открыт. В устройстве дей
ствует отрицательная обратная связь, стабилизирующая ис ходный режим транзистора.
Па вход устройства подается линейно падающее напряже ние іі\ отрицательной полярности. Как только это напряжение по абсолютной величине превысит опорное напряжение U0, диод Д2 закроется, а диод Д1 откроется. Происходит обрыв отрицательной и замыкание положительной обратной связи и блокпнг-генератор вырабатывает короткий импульс. Этот же импульс подается на расширитель для срыва рабочего хода пилообразного напряжения.
После формирования выходного импульса конденсатор С будет перезаряжаться от источника напряжения Е через ре зистор R и эквивалентное сопротивление
Rэкп
R I R->
/ѵг :7k :
Процесс восстановления исходного состояния окончится тогда, когда откроется диод Д2.
Это устройство обладает высокой чувствительностью и стабильностью момента сравнения, а также большим входным сопротивлением. Недостатком является сравнительно большое время восстановления исходного состояния.
§ 13.6. СРАВНИВАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ ЖДУЩИХ МУЛЬТИВИБРАТОРОВ
ИНЕСИММЕТРИЧНЫХ ТРИГГЕРОВ
1.Ждущий мультивибратор в качестве сравнивающего устройства
На рис. 13.15 изображена схема ждущего мультивибратора с катодной связью, выполняющего роль сравнивающего уст ройства. Входным напряжением является линейно возрастаю щее напряжение.
Рассмотрим работу устройства.
Состояние устойчивого равновесия. В исходном состоянии лампа Л2 открыта. Через катушку индуктивности L протекает анодный ток іп20. Потенциал анода второй лампы
^ «20 = £-• а <
так как сопротивление индуктивности постоянному току прак
тически равно нулю. |
Следовательно, в исходном состоянии |
лампа IJI2 и резистор |
представляют собой катодный повто |
ритель. Лампа Л2 должна работать без сеточных токов, для этого падение напряжения Uk0 на резисторе должно на 1—3 В превышать опорное напряжение U0-
Первая лампа закрыта, так как потенциал на ее сетке от носительно катода ниже потенциала запирания Egш.
Конденсатор С заряжен до напряжения
U со = Е а — U 0 .
Рабочий ход и первое опрокидывание. С началом рабочего хода входное напряжение и\ возрастает, следовательно, растет напряжение на сетке первой лампы.
Как только станет равным Egou лампа Л1 открывает ся и в схеме восстанавливается петля положительной обрат ной связи
I--- * t |
t |
U-al > - Ug2 I -> Іаі i |
i ~>USk1 t -*-j • |
В результате лампа Л1 скачком открывается, а лампа Л2 скачком закрывается. На аноде лампы Л2 формируется поло жительный импульс напряжения с амплитудой ia20 Ran.
После первого опрокидывания начинается процесс разряда конденсатора С через лампу Л і и резисторы Rk и R. На резис торе R создается падение напряжения, которое минусом при ложено к сетке лампы Л2 и держит ее в закрытом состоянии. Резистор R имеет очень большое сопротивление, поэтому раз ряд конденсатора С идет медленно.
Обратный ход и второе опрокидывание. При обратном ходе напряжение их и потенциал сетки ugl лампы Л1 уменьшаются, а потенциал анода иа1 увеличивается. При этом уменьшается разрядный ток конденсатора С и падение напряжения на ре зисторе R. В некоторый момент времени лампа Л2 откроется, в схеме восстановится петля положительной обратной связи и начнется второе опрокидывание. В результате этого лампа Л2 откроется, а лампа Л1 закроется. На аноде лампы Л2 сфор мируется отрицательный импульс напряжения.
Восстановление исходного состояния. После второго опро кидывания конденсатор С восстанавливает свой заряд от ис точника Еа через резистор RaX. Для уменьшения времени вос становления включен диод Д, который шунтирует резистор R.
Стабильность момента сравнения здесь значительно хуже, чем в диодно-регенеративных сравнивающих устройствах. Дей ствительно, момент генерации выходного импульса в сравни вающем устройстве с катодной связью определяется условием
и{ — Ukо = EgOX •
Напряжения £/*о и Egщ являются нестабильными величина ми. Они изменяются при смене и старении ламп, зависят от параметров элементов схемы и источников питания.
Достоинством сравнивающего устройства с катодной связью является возможность работать с медленно изменяющимся входным напряжением.
На основе ждущего мультивибратора с катодной связью можно получить сравнивающее устройство для линейного па дающего входного напряжения (рис. 13.16). Параметры схемы подобраны таким образом, что в исходном состоянии лампа Л 1 открыта, а лампа Л2 закрыта. С началом рабочего хода на пряжение щ начинает уменьшаться, вызывая уменьшение анодного тока Потенциал ипХ будет возрастать, а напряже ние Uk — уменьшаться. Напряжение ugk2 на сетке лампы Л2 будет увеличиваться по двум причинам. С одной стороны, уве личение напряжения иоХ через конденсатор С будет переда ваться на сетку лампы Л2. При этом потенциал ug2 будет не сколько отставать от иаі за счет заряда конденсатора С. С другой стороны, напряжение uzn возрастет за счет уменьше
ния напряжения uk. Как только 2 станет равным Egо2, лам па Л2 откроется. Произойдет первое опрокидывание.
Лампа Л1 скачком закроется, а Л 2 откроется. Начинается заряд конденсатора С по цепи:
Еа — Rai — с — R — (J0 — корпус .
Постоянная времени цепи заряда большая, поэтому заряд кон денсатора идет медленно. При обратном ходе напряжения и\ напряжение ugn будет возрастать. Когда ugkx станет равным Etгоі, лампа Л1 откроется и в схеме произойдет второе опроки дывание. После этого конденсатор С быстро разрядится через лампу Л1, резистор /?к и диод Д до своего исходного значе ния. Резистор R в это время зашунтирован малым сопротивле нием открытого диода.
2. Несимметричный триггер в качестве сравнивающего устройства
В качестве сравнивающего устройства может быть исполь зован несимметричный триггер с эмиттерной связью
(рис. 13.17),
Как показано в гл. 6 , триггер имеет два устойчивых состоя ния. Переход триггера из одного состояния в другое пронсхо-
US*
Временные диаграммы На рис. 13.18 иллюстрируют рабо ту при синусоидальном входном напряжении. Стабиль416
ность момента сравнения зависит от стабильности пороговых уровней срабатывания. Разброс и дрейф уровней £/„, и (J„, определяются разбросом параметров и старением элементов схемы, а также изменением окружающей температуры.
В целом стабильность сравнения таких схем несколько ни же стабильности сравнения сравнивающих устройств на дио дах.
ВОПРОСЫ для САМОКОНТРОЛЯ
1. Сделайте сравнительную оценку линий задержки и элек тронных схем задержки. Определите области их применения.
2 . Определите влияние межвитковой емкости анодной об мотки ИТ на выходной импульс лампового диодно-регенера тивного сравнивающего устройства (13.11).
3. Определите требования к пентоду лампового диодно-ре генеративного сравнивающего устройства (13.11).
4.Нарисуйте временные диаграммы напряжений для сравнивающего устройства с катодной связью (рис. 13.15).
5.На какие параметры и как влияет величина напряжения источника Е в балансном диодно-регенеративном сравниваю щем устройстве (рис. 13.14)?
