Файл: Виглин, С. И. Генераторы импульсов автоматических устройств учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.10.2024
Просмотров: 104
Скачиваний: 0
Найдем, как в данной схеме изменяется ток разряда 1с. После дифференцирования по t соотношений (19.47), (19.48) п (19.49) получим
die , |
1 |
_ п , |
|
п о ч т |
|
duBX |
с?«вых |
due |
|
; 19.51) |
|
dt |
dt |
dt |
' |
||
|
|||||
^ - - * т г - |
|
< 1 9 - 5 2 > |
|||
Учитывая основное соотношение при разряде |
|
||||
dt |
~ ' |
С |
|
|
|
и подставляя значение ^ ° ы х в формулу (19.51), имеем
й?"вх ' С
После подстановки этого выражения в соотношение (19.50) нахо дим дифференциальное уравнение
|
|
|
|
dic |
|
, |
1 |
,: |
|
|
|
|
где |
|
|
|
- 5 7 - + i : i |
c |
= 0 |
' |
^ |
||||
|
|
|
x9={\+K)RC |
|
|
|
(19.54) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
— |
эквивалентная постоянная |
времени. |
|
|||||||||
Решение |
этого уравнения |
имеет |
вид |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
_ |
j |
_ |
|
|
|
|
|
|
ic = |
/ce |
|
|
|
(19.55) |
||
Здесь |
1с — |
начальное |
значение |
тока |
разряда. Его определяем |
|||||||
при |
« в х = 0 |
и з |
соотношения |
(19.47): |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
/с |
= |
- | - . |
|
(19.56) |
|||
Как |
видно |
из |
формулы |
(19.55), |
ток |
разряда ic |
уменьшается по |
|||||
экспоненциальному закону. Включение усилителя с отрицательной обратной связью приводит к возрастанию эквивалентной постоян
ной времени |
тэ по сравнению |
с |
величиной RC пропорционально |
||
коэффициенту |
усиления |
К. |
|
|
|
Полагая, что при 0 < |
/ < |
{д |
ток |
разряда |
|
|
|
/'с = |
/ с - = |
const, |
|
223
найдем амплитуду пилообразного импульса
|
|
Цш = |
/ с - ^ - , |
|||
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
и ш |
= Е-£±-. |
|
||
|
|
|
|
|
RC |
|
Коэффициент |
нелинейности |
|
|
|
||
|
|
ic (0) - |
/с {Q |
, _ |
||
|
|
'с(О) |
|
|
|
|
Так как тэ > |
/Л 1 |
то |
|
|
|
|
|
|
' л |
— |
(1 |
+ |
— |
|
|
|
|
/ q / ? c |
||
Учитывая, |
что |
|
|
|
|
|
(19.57)
(19.57')
(19.58)
|
RC |
Е |
|
|
получим |
|
|
|
|
|
|
1 + К |
(19.59) |
|
|
|
|
|
|
Обычно коэффициент использования напряжения питания |
E s l . |
|||
Тогда малый |
коэффициент |
нелинейности Bv =0,01—0,001 обеспе-< |
||
чивается при |
коэффициенте |
усиления /(=100—1000. Такую |
вели |
|
чину К не всегда можно получить в одном каскаде (особенно в транзисторных схемах). Поэтому иногда в схеме (рис. 19.20) уси литель имеет 3—5 каскадов.
Принципиальная схема генератора линейно изменяющегося напряжения, в которой применяется усилитель на пентоде, приве дена на рис. 19.21. Здесь основная емкость С включена между анодом и управляющей сеткой лампы усилителя. Рассмотрим про цессы в этой схеме, пользуясь временными графиками, показан
ными |
на рис. 19.22. |
|
|
|
|
В |
исходном состоянии |
на третью сетку подается |
отрицатель |
||
ное смещение |
Eg3, |
запирающее лампу по анодному току. Так как |
|||
управляющая |
сетка |
через |
большое сопротивление Rg |
присоедине |
|
на к положительному зажиму источника питания, го в ее цепи про текает сеточный ток. Обычно Rs^> R\g (R\g—внутреннее сопро тивление участка сетка—катод), поэтому допустимо считать, что
напряжение |
« g s 0 . |
Поскольку анодный ток отсутствует, то кон |
||||||
денсатор |
С зарядится |
от источника |
Ей |
через |
сопротивления |
Ra |
||
и Rlg до |
начального |
напряжения |
Uco = Ea. |
Ввиду |
того |
что |
||
ttss0, |
в цепи экранной сетки протекает постоянный |
ток |
/ g 2 . |
|||||
Описанное |
состояние |
схемы является |
устойчивым. |
|
|
|||
224
Рис. 19.21. Принципиальная схема генератора линейно изменяющегося напряжения с отри цательной обратной связью на пентоде.
"93 |
tl |
t2 |
tj |
t , |
Г• 4 - 1
\Sr "1ST
Рис. 19.22. Форма напряжений в схеме генератора с отрицательной обратной связью (на пентоде).
Управление работой схемы "осуществляется положительным им
пульсом, подаваемым на третью сетку. В момент t\ (рис. |
|
19.22) |
||||||||||||||
напряжение |
ugH |
возрастает |
|
скачком |
настолько, что |
отпирается |
||||||||||
анодная цепь лампы. |
Появление |
анодного |
тока |
1а |
вызывает |
|||||||||||
скачок |
напряжения |
на |
аноде |
на величину Д, иа |
в |
момент |
t\. Как |
|||||||||
видно |
из схемы |
(рис. 19.21), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
" а |
= |
« С + |
U. |
|
|
|
|
|
(19.60) |
|
Так |
как |
напряжение |
Uc |
не может |
изменяться |
скачком, |
то |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
Д, и |
|
|
|
|
|
|
|
(19.61) |
||
т. е. через конденсатор |
С скачок |
Aj « а |
|
передается |
на |
управляю |
||||||||||
щую сетку, и напряжение |
и% |
|
становится |
отрицательным. Это при |
||||||||||||
водит к прекращению сеточного тока |
ig. |
Величина скачка |
Дх ug |
|||||||||||||
не может превышать напряжение запирания Eg(l, |
ибо |
в |
против |
|||||||||||||
ном случае ток |
i„ |
не мог |
бы |
появиться. |
|
|
|
|
|
|
||||||
Благодаря отпиранию лампы по анодному току, в промежутке —t2 конденсатор С разряжается по цепи: анодная цепь лампы— источник питания Еа— сопротивление Rg. Усилительная лампа стабилизирует ток разряда ic, как указано выше. Напряжение ча
следит за ис и уменьшается вместе с ним.
Вследствие уменьшения тока разряда ic, создающего напря жение ic Rg на сопротивлении Rg, возрастает, хотя и слабо, на пряжение на сетке:
tig = Ez~icRg. |
(19.62) |
В момент t2 окончания импульса запуска лампа снова запира ется по анодному току. Разряд конденсатора С прекращается, а напряжения иа и ие сйова испытывают скачки, причем
Д2 иа = Д2 и,
Напряжение ug становится положительным, и вновь появляется сеточный ток ig. Конденсатор С постепенно заряжается по ука занной цепи до напряжения Еа. Схема возвращается в исходное состояние. Новый цикл работы начинается с 'момента U прихода следующего положительного импульса на третью сетку.
Вследствие |
уменьшения |
ие |
по |
сравнению' с |
начальным нуле |
|||||||
вым |
значением |
в промежутке ti^-t2 |
падает также |
ток |
экранной |
|||||||
сетки |
ig2. |
Это |
вызывает появление |
положительного |
импульса |
на |
||||||
пряжения |
K G 2 |
. Вершина этого импульса спадает из-за слабого рос |
||||||||||
та тока ig2, |
прOiiopционалвнбго |
и%, |
ъо |
время |
ртвряда. |
|
|
|||||
Величины |
Олы и '-8V определяются |
соотношениями |
(19.57) |
и |
||||||||
-(19.58). Максимальный ток разряда |
/с |
определим в |
момент |
t\ |
||||||||
по уравнению |
(19.62). Полагая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
'получим |
|
а,е |
|
|
= |
Е, |
|
|
|
|
||
|
/с = Еа + |
At ц. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
£ а |
+ | £ Е „ 1 |
|
|
(19.63) |
||||
226
Обычно схема (рис. 19.21) применяется для генерирования им пульсов большой длительности:
гл = (103 — Ю4 ) мксек.
Так как в этом случае несущественными являются свойства уси лителя в области верхних частот спектра, то сопротивление анод ной нагрузки Ra может быть выбрано большим для того, чтобы увеличить коэффициент усиления каскада. Это тем более необхо димо, что во время разряда крутизна S оказывается сравнительно
малой, |
поскольку |
при |
и% |
sz EsQ |
лампа работает |
в области |
ниж |
||||||
него загиба |
статической |
характеристики. |
Полагая /?а = |
(0,1 — |
|||||||||
— 1) Мом |
при S—\ |
ма1в, найдем |
коэффициент |
усиления |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
Л- = |
5 / ? , = |
1 0 0 - 1000. |
|
|
|
||
|
Следовательно, один усилительный каскад обеспечивает высо |
||||||||||||
кую стабилизацию тока разряда ic, |
но при очень большом сопро |
||||||||||||
тивлении /?а , |
включенном |
в анодную цепь. |
|
|
|
||||||||
|
Выясним, какова максимальная длительность линейного разря |
||||||||||||
да |
tnhi, |
которую |
можно получить в |
данной |
схеме. Построим ди |
||||||||
намическую |
характеристику ia—f(ug, |
иа) |
изучаемого каскада. |
||||||||||
Анодный |
ток |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
h — |
+ |
h, |
|
|
|
где |
LR |
— |
ток через |
сопротивление |
Ra. |
|
|
|
|||||
Напряжение |
иа |
на аноде, очевидно, |
равно |
|
|
|
|||||||
откуда |
|
|
«а = Еа |
— i R /?а |
= Еа |
— ( 4 — / с ) /?я , |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(19.64) |
|
Рис. 19.23. Динамическая характеристика анодного тока.
Полученное |
уравнение представляется прямой |
АВ |
(рис. 19.23), |
смещенной |
вверх на величину ic относительно |
обычной динамиче |
|
ской характеристики DF усилительного каскада. |
|
||
15* |
|
|
227 |
В течение разряда конденсатора С |
напряжение |
иа |
уменьша |
|||||||||||||||
ется, и рабочая точка перемещается по динамической |
характери |
|||||||||||||||||
стике |
от точки |
А |
(момент |
ti) |
по |
направлению к |
точке В. |
|
Если |
|||||||||
длительность tn |
импульса |
не слишком велика, то моменту |
t2 |
окон |
||||||||||||||
чания |
импульса |
|
соответствует |
точка |
G, для |
которой |
и3 — иа о. |
|||||||||||
В этом случае |
лампа |
работает в |
линейном |
режиме, |
крутизна |
|||||||||||||
5 = const, |
и обеспечивается |
большой |
коэффициент |
усиления |
К. |
|||||||||||||
Если длительность |
импульса запуска достаточно велика |
(рис. |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
19.24), то в промежутке t\—t2, пока ра |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
бочая |
точка |
движется |
по |
прямой |
АВ, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
т. е. прииа >Мав, разряд |
сохраняется |
|||||||||||
|
V |
' |
|
\ |
|
линейным. В точке В при иа=иа |
в |
анод |
||||||||||
|
|
t |
ный ток |
становится |
максимальным. |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
Далее, |
начиная |
с |
момента |
t2, |
|
лампа |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
£a |
работает |
в |
режиме |
насыщения, |
где |
|||||||||
|
|
|
|
крутизна |
S |
резко |
падает. |
|
Поскольку, |
|||||||||
|
|
|
|
t |
, |
вследствие |
разряда |
напряжение |
иа |
|||||||||
|
|
|
|
|
t |
продолжает |
уменьшаться, |
то |
рабочая |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
точка |
перемещается |
на |
участке |
BF. |
||||||||
|
|
|
|
9" |
|
Здесь |
вместе |
с |
анодным |
током |
ia |
|||||||
|
|
|
|
|
|
уменьшается ток |
ic, что |
делает |
раз |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
ряд нелинейным. Процесс разряда за |
||||||||||||
Рис. 19.24. Форма |
напряже |
канчивается |
в точке F, где |
ic = |
|
0, |
при |
|||||||||||
ний |
при |
большой |
длитель |
иа |
= и3 р. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ности |
запускающего |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Таким |
|
образом, |
длительность |
(л |
|||||||||||||
|
импульса. |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
линейного заряда не превышает мак- |
||||||||||||
симальнои величины ^ЛМ' определяемой участком |
АВ •динамиче- |
|||||||||||||||||
ской |
характеристики |
19.24) находим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Из графика (рпс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
U»u =Еа |
- |
Д 1 " а — " а мин- |
|
|
|
|
|
(19.65) |
||||||
Подставляя это |
выражение в формулу (19.57) |
и учитывая |
(19.63), |
|||||||||||||||
получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п3 |
Ы1[1| |
|
|
|
|
(19.66) |
||
|
|
|
|
|
|
|
^ а |
+ |
^ 1 |
« g |
|
|
|
|
|
|||
При |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ш — " а В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
^лм — Re С ' |
, — Д, ив |
— иа в |
|
|
|
|
(19.67) |
|||||||
|
|
|
|
Еа + |
Д, иг |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Принципиальная схема генератора линейно изменяющегося напряжения на транзисторе показана на рис. 19.25. Для создания отрицательной обратной связи основной конденсатор С включен между коллектором и базой транзистора Т, на котором собран резисторный усилительный каскад. В отличие от схемы на пентоде, где для запирания лампы используется третья сетка, в рассмат-
228