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: 102
Скачиваний: 0
ыу с осью абсцисс. Как |
только напряжение на сетке достигает |
||||||||||
/Г8о, |
лампа |
отпирается ц |
появляется анодный |
ток |
i a |
, который |
|||||
|
|
|
|
|
создает напряжение |
|
|
|
|
||
|
|
|
- |
|
|
итл — 'a Ru , |
|
(15.4) |
|||
|
|
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R\ Res' |
|
|
(15.4') |
|
|
|
у/ |
|
|
|
|
|
|
|
||
о |
. |
|
|
Оно |
трансформируется |
в |
сеточную |
||||
|
и |
|
|
|
цепь, |
вызывая |
появление |
напряжения |
|||
|
- J 4 . |
|
|
|
wT g — qT |
ита. |
|
(15.5) |
|||
Рис. 15.3. Статическая |
ха |
В |
сеточной |
цепи |
протекает |
ток |
|||||
|
рактеристика блокпнг- |
i T g , |
пропорциональный |
4- |
При |
от |
|||||
|
|
генератора. |
|
||||||||
|
|
|
крытой лампе |
каскад усиливает |
на |
||||||
|
|
|
|
|
|||||||
пряжение |
иг, |
причем |
коэффициент усиления равен |
|
|
|
|||||
к
d Uo
Для трансформаторного каскада он равен'
|
|
|
|
|
|
K=qTSRH'. |
|
|
|
(15.6) |
|||
Подставляя |
выражение (15.4'), получаем |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
К |
= |
|
|
5 |
|
|
(15.7) |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ <lrRi1 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
Формула |
(15.7) позволяет |
проанализировать вид статической |
ха |
||||||||||
рактеристики при |
открытой |
лампе. |
|
|
|
|
|||||||
Пока напряжение на сетке отрицательно, но |
ug > |
Еео, |
в |
лам |
|||||||||
пе протекает сравнительно небольшой анодный |
ток, |
создающий |
|||||||||||
малое |
напряжение |
на |
обмотке |
ита. |
Значит, напряжение на |
аноде |
|||||||
|
|
|
|
|
|
«3 = |
^3 — « т а |
|
|
(15.8) |
|||
близко |
к |
напряжению |
Ел |
|
источника питания. Лампа |
работает в |
|||||||
области характеристик анодного тока, где крутизна S и внутрен |
|||||||||||||
нее сопротивление |
Rt |
достаточно |
велики. Кроме |
того, |
при |
ug |
< О |
||||||
отсутствует |
сеточный |
ток |
ig |
и сопротивление |
R\g |
бесконечно |
|||||||
велико. Поэтому |
эквивалентное |
сопротивление |
сеточной |
|
цепи |
||||||||
R%3 — Rg |
достаточно |
велико. |
|
|
|
|
|
|
|||||
Следовательно, сразу после отпирания лампы коэффициент усиления К имеет большую величину, что соответствует наиболее крутому участку статической характеристики 12.
22
По мере возрастания и.%, |
когда оно становится |
положительным, |
||
растет анодный ток и напряжения |
чгл и uTS, |
а |
напряжение иа |
|
на аноде падает. При этом |
лампа |
переходит |
-работать в область |
|
больших напряжений на сетке и малых напряжений на ано^е, где
крутизна 5 |
резко |
падает, а также уменьшается А*,. |
С другой |
сто |
||||
роны, при ug > 0 |
возникает |
сеточный ток ig. |
который |
с |
ростом |
|||
ug и падением |
« а сильно |
возрастает, что вызывает |
постепенное |
|||||
уменьшение |
R]g. |
Обе эти причины приводят к тему, ч^о |
коэффи |
|||||
циент усиления К при ug > 0 |
постепенно умп и |
ш"~тся |
(участок |
23). |
||||
Вблизи линии критического режима знодш/п ток практически не
зависит от напряжения |
ug |
и 5 = 0 . Поэтому и |
коэффициент |
уси |
|
ления К падает до нуля. |
|
|
|
||
Таким образом, статическая характеристика |
Слсгинг-генерато |
||||
ра приближенно |
напоминает |
характеристику идеального усилите |
|||
ля-ограничителя |
(рис. |
14.4). Ограничение снизу происходит |
за |
||
счет запирания лампы блокинг-генератора, а сверху оно обеспе чивается тем, 'Чтопри больших положительных ug лампарабо тает вблизи линии таритич'еского режима,, где 'анодный ток пере стает зависеть от "напряжения '.на сетке, а также р е з ю возрастает' сеточный ток.
Следует заметить, что для большинства ламп, применяемых в схемах блокинг-генераторов, наблюдается весьма обширный учас
ток статической характеристики при ug |
> 0, |
где напряжения иrg и |
|
# т а , |
хотя и не остаются постоянными, |
но |
весьма медленно повы |
шаются. |
|
|
|
|
Согласно формуле (15.7), коэффициент |
усиления К определя |
|
ется не только параметрами лампы, но и коэффициентом транс формации qT. Значит, конкретный вид статической характеристи ки будет зависеть как от типа лампы, так и от qT.
Для самовозбуждения схемы необходимо и достаточно, чтобы выполнялось условие 7CJ>1. Очевидно, оно прежде всего должно быть выполнено на линейном участке характеристики 12. Из фор
мулы (15.7) |
получаем следующее условие самовозбуждения? |
|
|
1 |
|
или |
|
|
|
°=S~W,-1^>0- |
(!5'91 |
Величина б |
носит название параметра самовозбуждения |
блокинг- |
генератора. |
|
|
§15.3. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В БЛОКИНГ - ГЕНЕРАТОРЕ
Изучим физические процессы в блокииг-генераторе и построим временные графики напряжений на элементах схемы (рис. 15.4). Если выполняются условия самовозбуждения, в схеме обязатель но устанавливаются стационарные автоколебания и емкость ре-
23
Рис. 15.4. Форма напряжений и токов в основной схеме блокииг-генератора.
24
лаксатора получает определенный запас энергии. Начнем рассмот
рение процессов в блокинг-генераторе |
(рис. |
15.1) с |
момента |
^о, |
|||||||
когда емкость С заряжена до напряжения ис~>\Ег0\, |
а |
напряже |
|||||||||
ние |
« т к = |
0. Будем считать напряжение «с |
положительным, |
если |
|||||||
оно |
имеет |
полярность, показанную на |
рис. 15.1. Тогда для сеточ |
||||||||
ной цепи |
можно записать такое |
уравнение: |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
us = uTg—Uc. |
|
|
|
(15.10) |
|||
При |
указанных |
значениях |
« с |
и uTg |
лампа |
заперта, |
и |
рабочая |
|||
точка |
находится |
на участке |
01 |
статической характеристики. |
|
||||||
|
По мерс разряда емкости С через сеточную обмотку трансфор |
||||||||||
матора и сопротивление Rg |
напряжение « с |
уменьшается. Соглас |
|||||||||
но |
уравнению (15.10) это |
приводит к постепенному |
возрастанию |
||||||||
ug. |
В практических схемах |
сопротивление Rg |
имеет |
сравнительно |
|||||||
большую величину, и процесс разряда емкости протекает медлен но. Поэтому можно не учитывать появляющееся при этом напря
жение |
ulg на обмотке и считать его равным нулю. Очевидно, при |
|||||
разряде емкости С рабочая |
точка |
перемещается |
по |
статической |
||
характеристике в направлении от точки 0 к точке 1. |
|
|||||
В |
момент t\ напряжение |
ug |
на сетке вследствие |
разряда ем |
||
кости |
С достигает |
значения |
Ego, |
а рабочая точка оказывается в |
||
точке |
/. Лампа отпирается и появляется анодный |
ток Дга . Он со |
||||
здает |
напряжение |
Д мт а |
на анодной обмотке |
трансформатора, |
||
которое по правилу Ленца препятствует нарастанию анодного то ка. Полярность его соответствует показанной на рис. 15.1. При правильном включении обмоток трансформатора на сеточной об
мотке возникает положительное |
напряжение |
Д ihg, полярность |
||||
которого также показана |
на рис. 15.1. Согласно уравнению (15.10) |
|||||
это вызывает дальнейший |
рост |
напряжения |
ug |
на |
величину |
Ди? , |
а значит и анодного тока |
на величинуД^'- |
Одновременно по |
мере |
|||
роста напряжения и т а уменьшается напряжение |
ил |
на аноде лам |
||||
пы (см. формулу (15.8)). |
|
|
|
|
|
|
Следовательно, в момент t\ благодаря появлению в лампе анод ного тока начинает действовать положительная обратная связь. Причинная зависимость между отдельными величинами в цепи по ложительной обратной связи может быть записана так:
|
|
|
Д j a |
f |
Д ит а -\ -?- Д wT g | -> Д ug f -s- Д1Я ' f ., |
|
|
|||||
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
J |
|
|
|
где |
знак |
t |
означает |
возрастание |
соответствующей |
величины. |
||||||
|
При /С>1 (9>0) имеем Ма' >Ма, |
и в схеме |
возникает |
в момент t\ |
||||||||
лавинообразный процесс, iB течение которого |
резко возрастают ug, |
|||||||||||
/а , |
ыт а |
и |
ulg |
и уменьшается |
иа . Назовем его |
прямым |
лави |
|||||
нообразным |
процессом. |
Если не |
учитывать |
паразитных |
емкостей |
|||||||
схемы, то он происходит мгновенно. В реальной схеме |
(см. § 15.5) |
|||||||||||
лавинообразный |
процесс |
длится |
конечное время и |
заканчивается |
||||||||
в момент |
/2 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
проведем |
||
|
Чтобы определить величину напряжений после скачка, |
|||||||||||
через точку / л и и ю обратной связи, считая' |
А' о б р = 1 |
|
(рис. |
15.5). |
||||||||
25
В результате лавинообразного процесса напряжение на сетке скач ком возрастает до величины £ / g M , а напряжение uTg— до значения
|
|
|
|
|
U4-=UGM |
|
+ |
\ E G 0 |
\ . |
|
|
|
|
(15.11) |
|
||||||
Напряжение на аноде оказывается |
равным |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
и |
а мин — £а — Утя ~ |
|
|
~~В~ • |
|
|
|
О^. |
I 2) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
/ т |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Напряжение на емкости в течение лавинообразного процесса не |
|||||||||||||||||||||
изменяется. Рабочая точка перемещается из точки / в |
точку |
|
V. |
||||||||||||||||||
Прекращение прямого лавинообразного процесса связано с верх |
|||||||||||||||||||||
ним ограничением. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Как только напряжение па сетке достигает большой положи |
|||||||||||||||||||||
тельной величины |
иеы, |
|
которая |
поддерживается |
благодаря |
появ |
|||||||||||||||
лению |
напряжения |
£ / T g |
на обмотке |
трансформатора, |
в |
сеточной |
|||||||||||||||
цепи появляется |
значительный |
сеточный |
ток ig, который |
протекает |
|||||||||||||||||
через обмотку трансформатора и емкость |
С и постепенно заряжа |
||||||||||||||||||||
ет ее |
(промежуток |
t2—/3). |
Из-за |
возрастания |
«с |
напряжение |
|
ug |
|||||||||||||
постепенно |
уменьшается |
(см. формулу |
(15.10)), потому что на уча |
||||||||||||||||||
стке статической характеристики, где находится точка 1', напря |
|||||||||||||||||||||
жение |
ыТ ( , |
почти не меняется. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
По |
мере заряда |
емкости рабочая |
точка перемещается |
от |
точки |
||||||||||||||||
V к точке 2. Так как |
на участке |
1'2 |
статической |
|
характеристики |
||||||||||||||||
/С<1, |
то несмотря |
на |
уменьшение |
ug |
анодный |
ток |
1а |
и |
напря |
||||||||||||
жения |
нт а |
и uTg |
|
практически |
|
не |
меняются, |
а |
значит |
обратная |
|||||||||||
связь не действует и лавинообразный процесс не может возник |
|||||||||||||||||||||
нуть. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В момент /3 вследствие заряда емкости до |
величины UCM |
напря |
|||||||||||||||||||
жение на сетке падает до величины |
U^KP |
(точка |
2), |
при которой |
|||||||||||||||||
К=\. |
Теперь малейшее уменьшение |
us |
|
снова |
влияет |
на |
величину |
||||||||||||||
анодного тока и напряжений ит а и uTg. |
|
Обратная |
связь |
вновь |
на |
||||||||||||||||
чинает действовать. Возникает |
лавинообразный |
процесс, |
называе |
||||||||||||||||||
мый обратным, |
в результате |
которого |
|
напряжения |
ug, |
«та, |
|
«Tg |
|||||||||||||
и анодный |
ток |
4 |
резко |
уменьшаются, |
а напряжение |
и3 |
на |
ано |
|||||||||||||
де возрастает. Прекращение обратного лавинообразного процесса |
|||||||||||||||||||||
связано с запиранием лампы, из-за чего имеет место нижнее ог |
|||||||||||||||||||||
раничение. Чтобы установить положение рабочей |
точки |
после |
|||||||||||||||||||
скачка, проведем линию обратной связи |
|
при Ко6р |
|
= 1 через точку |
|||||||||||||||||
2. Рабочая точка перемещается из точки 2 в точку |
2'. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
После запирания лампы снова начинается разряд емкости, что |
|||||||||||||||||||||
приводит к возрастанию напряжения us. |
|
В |
момент |
t.\ оно |
дости |
||||||||||||||||
гает значения Ег0, |
лампа отпирается, |
и |
|
процессы |
в |
схеме |
повто |
||||||||||||||
ряются. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом, блокинг-генератор |
|
периодически |
генерирует |
||||||||||||||||||
импульсы. Длительность |
импульсов |
|
tn |
|
определяется |
процессом |
|||||||||||||||
заряда емкости С через участок сетка—катод лампы, а длитель |
|||||||||||||||||||||
ность |
паузы |
t„ |
— |
процессом ее разряда |
через сопротивление |
R е- |
|||||||||||||||
Так как на практике Rig |
< Rs, |
то |
обычно t„ <£. / п . |
Период |
колеба |
||||||||||||||||
ний равен |
|
|
|
|
T=t„ |
|
+ |
t„. |
|
|
|
|
|
|
|
|
(15.13) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
При построении статической характеристики блокинг-генерато ра мы полагали, что в цепи обратной связи включен идеальный трансформатор, у которого ток намагничивания iu—0. На самом деле, когда открыта лампа блокинг-генератора и в обмотках транс форматора протекают анодный и сеточный токи, ток намагничи вания отличен от нуля, в результате чего за время длительности импульса в сердечнике трансформатора накапливается энергия. После запирания лампы на обмотках трансформатора по прави лу Ленца возникают напряжения обратного знака, которые стре мятся поддержать протекание тока в обмотке в прежнем направ
лении. Как видно из схемы |
(рис. 15.1), появление |
обратного |
на |
|||
пряжения |
к т а |
после запирания лампы приводит к возрастанию |
иа |
|||
до величины, |
большей, чем |
Еа. Из-за |
рассеивания |
энергии, запа |
||
сенной в |
сердечнике трансформатора, |
напряжение |
ита уменьша |
|||
ется до нуля. Следовательно, после окончания импульса на аноде лампы наблюдается положительный выброс. Такой же выброс, но отрицательной полярности имеется на сеточной обмотке транс форматора и сетке лампы.
Так как рассеивание магнитной энергии, запасенной в сердеч нике, происходит сравнительно быстро, то длительность выброса невелика и в большинстве случаев сравнима с длительностью ра бочего импульса. Для уменьшения выброса одну из обмоток транс
форматора (чаще анодную) шунтируют сопротивлением |
кото |
|
рое выбирается равным 1—5 ком. |
|
|
Динамическая характеристика идеализированной схемы имеет |
||
вид замкнутой кривой ll'22'l |
(рис. 15.5). Благодаря |
появлению |
L
2 / о У /у—7
Рис. 15.5. Динамическая характеристика блокинг-генератора.
обратных напряжений |
и т а и urg |
в момент £3 запирания лампы ра |
бочая точка по линии |
обратной |
связи 22' перемещается до точки |
27