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: 96

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Благодаря

наличию обратной связи

(через

сопротивление

RK

и емкость С)

в схеме

в момент t\ возникает лавинообразный

про­

цесс. Появление

малого анодного тока Дга

вызывает

уменьшение

Д и,

напряжения на

аноде, которое через

конденсатор С переда­

ется на сетку, вызывая уменьшение

Д ug

напряжения

на ней. Это,

в свою очередь, приводит к уменьшению

Д lg3

экранного тока и

Л ик

напряжения

на сопротивлении

RK.

Последнее вызывает

воз­

растание

Д « £ З К

напряжения на третьей

сетке

и новое

увеличение

анодного

тока

Д / а ' .

Ход

лавинообразного

процесса

поясняется

следующей цепочкой:

 

 

 

 

 

 

 

 

Д ia f

-> Д иа !

д % I

-* Д ig-. \ -> Д "к

I

- Д

ttg:i к I

Д К' г ..

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

В результате лавинообразного процесса лампа отпирается по анодному току, а экранный ток резко уменьшается. Для обеспе­

чения в течение лавинообразного процесса положительной

 

обрат­

ной связи нужно учитывать следующие

два

обстоятельства.

Во-первых, на сопротивлении

RK

после отпирания

лампы по

анодному току будут протекать как экранный

ток

igi, так п

 

анод­

ный ток 4 . причем первый из них уменьшается,

а второй

возрас­

тает. Значит, как и в схеме спускового устройства с катодной

свя­

зью,

должно выполняться условие

J e o > 4 -

На

практике

 

схема

рассчитывается таким

образом,

что

ток

igi

примерно

в

 

10—20

раз больше.анодного тока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Во-вторых, анодный ток зависит

как

от напряжения

« к

з к

,

так

и от

напряжения ugK.

Первое из

них возрастает,

а второе

умень­

шается. Чтобы существовала положительная обратная связь, из­

менение ug3K должно сильнее воздействовать на

величину анод­

ного тока, чем уменьшение напряжения ugK. Это

обеспечивается

выбором достаточно большого сопротивления /?к> с которого сни­ мается напряжение на третью сетку.

Рассмотрим теперь, каковы причины, приводящие к прекраще­

нию лавинообразного процесса. Пока ug3K

< 0, анодный ток

изме­

няется интенсивно. Но при

H g

3

K > 0

крутизна

 

 

 

 

 

5 3

=

д 1 я

 

 

 

 

 

 

 

dug3 к

 

 

 

 

статической

характеристики i-3—fi.u%3«)

постепенно

уменьшается

и уже при

небольшом

положительном

напряжении

ugaK

(для

современных ламп порядка 10—20 в) становится равной

нулю.

Значит, как только ug3 к

достигает небольшой положительной ве­

личины, оно

больше не оказывает влияния на рост анодного

тока,

и действие

положительной

обратной связи

прекращается.

 

Некоторое влияние на ход лавинообразного процесса оказы­ вает также перераспределение общего катодного тока между анод­ ной цепью и цепями всех сеток лампы, связанное с изменением напряжений на ее электродах,

234


Итак, в момент

1\ лампа Л\ отпирается по анодному току. Как

и в других схемах

спусковых устройств, благодаря воздействию

запускающего импульса замыкается цепь положительной обратной связи. Величины же скачков напряжений и токов зависят от пара­ метров и режима работы схемы.

Возможны и другие способы подачи запускающего импульса. Так, можно запускать схему положительными импульсами, пода­ ваемыми непосредственно на третью сетку.

Начиная с момента t\ происходит линейный разряд емкости С. Так как при этом процессе постепенно повышается, хотя и не­ значительно, напряжение на управляющей сетке, то увеличивается

экранный ток и

напряжение ик,

а значит, постепенно уменьша­

ется напряжение

ugsK.

Однако это

не может привести к действию

положительной обратной связи, потому что при линейном разряде емкости С напряжение uS3K изменяется в такой области, где оно практически не оказывает влияния на величину анодного тока из-за малого значения крутизны S3.

Теперь нам предстоит выяснить, какие факторы в схеме при­ водят к прекращению разряда конденсатора С и запиранию лампы Л\ по анодному току. Обратимся к динамическим характеристи­ кам каскада (рис. 19.23). Как только рабочая точка, двигаясь в процессе разряда по линии АВ, достигает точки В на линии кри­ тического режима (момент t2), дальнейший разряд емкости, свя­ занный с уменьшением # а , теперь приводит к уменьшению анод­ ного тока, что, в свою очередь, вызывает уменьшение тока разря­ да ic. Последнее обстоятельство приводит к резкому росту напря­

жения ug

на управляющей

сетке, экранного

тока

ig2

и падению

напряжения иа

третьей сетке н-аз к-

 

 

 

 

Как только

напряжение

% з к на

третьей

сетке

достигает не­

которого

критического

значения,

оно

снова

начинает

воздействовать на изменение анодного тока, что приводит к за­ мыканию цепи положительной обратной связи. В схеме возникает лавинообразный процесс, в результате которого ток экранной сет­ ки резко возрастает, и лампа снова запирается по анодному току. Так как подготовка к лавинообразному процессу (уменьшение тока ^с)и сам этот процесс протекают быстро, то на рис. 19.29 приближен­ но показано, что запирание лампы Л\ по анодному току наступает

в момент t2,

когда напряжение « а

на аноде снизится до значения

« а в = ч-а мин!

соответствующего

максимальному значению / а н

анодного тока.

 

После запирания лампы Л1 по анодному току происходит вос­ становление исходного состояния схемы, в течение которого заря­

жается конденсатор

С от

источника Еа через сопротивление

/?а ,

внутреннее сопротивление

R\g

участка сетка—катод лампы Л; и

сопротивление

/?к .

 

 

 

 

Чтобы выяснить

роль

диода Л2, рассмотрим подробнее схему

заряда емкости

С (рис. 19.30). В течение разряда конденсатора

напряжение иа

на

аноде

меньше

начального значения Еу.

Поэ-

235


тому в промежутке ti—U диод Л2 заперт и не влияет на процесс разряда. Как только конденсатор зарядится до напряжения £/со, когда иа станет равным Еу, отпирается диод Л2 и дальнейший заряд конденсатора С прекращается. Схема возвращается в ис­ ходное состояние.

Если бы восстановление схемы происходило до максимального уровня Е3, то его длительность

При изменении Еу, когда Еу < 7fa , длительность восстановления tB уменьшается.

 

Рис. 19.31. Зависимость длитель

Рис. 19.30. Цепь

иостн импульса

от величины

заряда емкости С.

'управляющего

напряжения.

Следующий цикл работы начинается в момент t3 прихода оче­ редного запускающего импульса. Регулируя величину управляю­ щего напряжения Еу, можно изменить длительность (л линей­ ного разряда, так как при этом изменяется начальное напряжение

Uco-

На рис. 19.31 показано, как изменение величины напряжения

Еу

влияет на длительность разряда емкости С.

Следует заметить, что благодаря наличию катодной связи в схе­ ме (рис. 19.27) ток разряда ic зависит от напряжения на управ­ ляющей сетке

Ug = Us& + UK,

измеренного по отношению к «земле». Поскольку в процессе раз­ ряда емкости С изменяются как напряжение ugK> так и ик, то ток разряда уменьшается с течением времени более сильно, чем в схеме (рис. 19.21). Поэтому фантастрон с катодной связью харак­ теризуется большим коэффициентом нелинейности, чем генератор

линейно изменяющегося напряжения с отрицательной

обратной

связью.

 

 

 

 

Процессы в схеме с экранной

связью (рис.

19.28)

почти ничем

не отличаются от процессов в

рассмотренной

схеме

с

катодной

236


связью. Разница состоит только в механизме отпирания и запира­ ния лампы по анодному току.

В исходном состоянии лампа Л\ заперта по анодному току за счет подачи отрицательного смещения в цепь третьей сетки. Оно равно разности между напряжением Egs источника смещения и напряжением M R 3 , создаваемым на сопротивлении Rs током, про­ текающим через делитель напряжения R2—Яз- В момент ti при­ хода запускающего импульса, как указывалось выше, уменьшает­ ся ток экранной сетки, что создает положительный перепад на­

пряжения ug2.

Это вызывает возрастание

тока делителя

и

напря­

жения на

третьей сетке, что обеспечивает

отпирание лампы Л]

по

анодному току. В момент t2 вследствие уменьшения токов

4

и

и возрастания

напряжения

ug на управляющей сетке растет

эк­

ранный ток, что создает' отрицательный перепад напряжения

иа,,

который

передается через

конденсатор

С с в и сопротивление

R2

на третью сетку и приводит к запиранию лампы по

анодному

току.

 

 

 

 

 

 

 

Схема с экранной связью характеризуется меньшим коэффи­ циентом нелинейности, чем схема с катодной связью, но она име­ ет более сложную конструкцию вследствие наличия дополнитель­ ного источника смещения Eg3.

Следует отметить, что схема с экранной связью иногда исполь­ зуется в автоколебательном режиме. В течение длительности ли­ нейного разряда емкости С на экранной сетке существует положи­

тельный импульс, который вызывает заряд

Сс в .

После

запира­

ния лампы Л\ по анодному току конденсатор С с в

разряжается

через участок

экранная сетка'—катод лампы «#1 и

сопротивление

Rz, создавая

на последнем отрицательное

напряжение,

которое

можно использовать для запирания лампы Л\ по анодному току.

Если исключить из цепи третьей сетки источник смещения

Еа?1,

то с течением времени благодаря уменьшению тока разряда

С с в

напряжение на третьей сетке возрастает, и лампа снова

откроет­

ся по анодному току. Следовательно, период колебаний

в

этой

схеме будет состоять из двух тактов: такта ть в течение которого

разряжается С и заряжается Сс в , и

такта

х2, когда разряжается

С с в и заряжается С. Длительность

такта

%\ определяется време­

нем разряда емкости С, а длительность х2 — временем разряда конденсатора Сс в .

Недостатком рассмотренных схем генераторов линейно пада­ ющего напряжения является слишком большое время восстанов­ ления схемы, определяемое постоянной времени

Хз = Я а С.

Для уменьшения времени восстановления используют схему с катодным повторителем (рис. 19.32). В этой схеме конденсатор С включается между управляющей сеткой лампы Л\ и катодом лам­ пы Лз. Так как режим работы катодного повторителя выбирается таким, что напряжение между управляющей сеткой и катодом

237


лампы Лз примерно равно нулю, то в схеме соблюдается приблизительное равенство между напряжением ил лампы Л\ и напряжением ик лампы Лз. Поэтому условия разряда коиденсагора С остаются прежними.

Но после запирания лампы Л\ заряд конденсатора С чроисходит теперь через тампу катодного повторите­ ля Лз, а не через сопротив­ ление Ra> что приводит к резкому уменьшению посто­ янной времени заряда.

Несколько изменяется также механизм регулиро­

Рис. 19.32. Схема фантаг.трона с катодным повторителем.

вания постоянства тока раз­ ряда емкости С. Из схемы

(рис. 19.32) видно, что ток разряда ic протекает по цепи: источник питания Еа — сопро­

тивление

Rg

— конденсатор

С — сопротивление RK3, т. е. анод­

ная

цепь лампы

Лх из цепи

разряда исключается. Однако это не

нарушает

ее

регулирующего

влияния на величину тока ic.

Дей­

ствительно, если

ток /с

уменьшается, то благодаря возрастанию

напряжения

ug

на управляющей сетке лампы

Л\ увеличится

ток

4

и упадет

напряжение

иа

этой лампы. Это

вызовет уменьше­

ние напряжения на сетке, анодного тока и, следовательно, напря­ жения на катоде лампы Л 3 . С катода лампы через емкость С по­

нижение напряжения передается на управляющую

сетку лампы

Ли что

вызовет восстановление прежнего значения

ic. Таким об­

разом,

и в данной схеме сохраняются условия, поддерживающие

ток ic

постоянным.

 

Схемы фантастронов широко используются в устройствах плав­ ной задержки импульсов. Для этого к катоду лампы Лх присое­ диняют укорачивающую цепь, с выхода которой снимают импуль­ сы « у , показанные на рис. 19.29. Положительные импульсы, воз­ никающие в момент U окончания разряда, оказываются задержан­ ными относительно импульсов запуска и3. Время задержки при­ мерно равно г?л. При изменении Еу изменяется длительность ли­ нейного разряда, а значит, и задержка положительных импульсов, причем имеет место почти линейная зависимость времени задерж­ ки от напряжения Еу.

Стабилизация длительности линейного разряда.

Рассмотренные схемы фантастронов страдают тем

недостат­

ком, что в них не фиксируется с большой точностью

момент (2

запирания лампы по анодному току. Это приводит к колебаниям времени задержки импульсов.

238