Файл: Виглин, С. И. Преобразование и формирование импульсов в автоматических устройствах учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.10.2024
Просмотров: 45
Скачиваний: 0
Чтобы исключить анодное ограничение, при рассмотрении про цессов б схеме будем предполагать, что амплитуда напряжения на входе
\ |£йо|-
Кроме того, будем считать --- 0. Работа сеточного ограничителя аналогична действию диодного ограничителя с параллельным
включением диода. Если ивх<0,то в сеточной цепи ток не проте кает и, следовательно, входное напряжение ивх полностью пере дается на сетку лампы, причем имеет место равенство
= z tM. |
(13.36) |
Если иВх>0, то в цепи сетки протекает сеточный то,к /g, ко торый создает падение напряжения на сопротивлении /?огр. По этому входное напряжение распределяется между /?0,.р и внут ренним сопротивлением Rig участка сетка -
катод. Тогда
|
ugK |
иах |
RIt |
|
|
Мри , |
|
|
|||
|
|
|
^ о г р " К |
^ i g |
|
|
|
|
|
|
|
Если |
|
|
|
|
|
|
/ |
|
/ |
|
|
|
|
^огр К* ^Ig> |
|
|
/ |
|
|
||||
то напряжение |
ugK |
оказывается |
значительно |
' |
ГЛ |
|
|||||
меньше ивх и происходит ограничение. Харак |
|
|
|
|
|
||||||
теристика |
сеточной |
цепи |
ограничителя |
PiK. |
13.44. Характе |
||||||
MgK = / ( и вх) |
приведена |
на |
рис. |
13.44. При |
ристика |
сеточной |
|||||
построении |
характеристики |
учитывается, что |
цепи |
ограничителя. |
|||||||
сопротивление |
Rig |
быстро |
уменьшается с |
|
|
|
|
|
|||
ростом напряжения ugK |
и |
тока ig. Поэтому |
даже |
при |
боль- |
||||||
ших «вх > 0 |
напряжение |
на сетке оказывается |
достаточно |
малым. |
|||||||
Таким образом, з схеме происходит ограничение сверху с порогом
|
— 0. |
Очевидно, |
при выборе |
R as? |
необходимо выполнить |
не |
|||
равенство (13.38) для максимального значения |
/?igM, |
которое |
оп |
||||||
ределяется по характеристикам |
сеточного тока |
при ngK = 0 . |
|
||||||
Для регулирования порога ограничения в цепь сетки включают |
|||||||||
источник смещения |
Eg (рис. 13.43). В этом случае на входе сеточ |
||||||||
ной |
цепи действует |
напряжение |
«вх + |
Е%. Очевидно, |
теперь |
се |
|||
точный ток протекает при условии |
(«вх ~f Es) > |
0. Поэтому |
|
||||||
при |
н,, |
< — Ее |
иек = иш + Ек\ |
|
|
(13.391 |
|||
|
|
|
|
|
|||||
при |
н„х > — Е„ |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аогр |
1 'Vjg |
|
|
03.40) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Тогда характеристика сеточной |
цепи |
принимает |
вид, |
показанный |
|||||
па рис. 13.44 пунктиром, если |
Eg < |
0. |
|
|
|
|
|||
Так как анодный ток триода пропорционален напряжению wgK, |
|||||||||
то пока |
HgK < 0, с ростом напряжения на входе растет |
4 и умень |
|||||||
шается «а • До как только игк становится положительным и насту пает ограничение, перестает изменяться и ток 4 , а следователь но, напряжение ий . Временные графики, иллюстрирующие процесс ограничения синусоидального напряжения, приведены на рис. 13.45.
Поскольку анодная цепь сеточного ограничителя только усили
вает уже |
ограниченное |
сверху |
напряжение |
игк , |
то для |
построе |
ния характеристики ограничителя иа /(н вх) |
необходимо восполь |
|||||
зоваться |
соотношением |
(13.32), |
устанавливающим |
связь |
между |
|
иа и ugK в усилителе, и характеристикой сеточной цепи ограни чителя. При UgK < 0 напряжения uZK и ивх связаны соотноше нием (13.39). Подставляя значение ttgK из (13.39) в (13.32), на ходим
при и„ < — Eg
|
«а = Оа0 - |
|
(13.41) |
|
При иек > 0 нужно воспользоваться формулой |
(13.40). Тогда |
|||
при uBX> — Eg имеем |
|
|
|
|
На |
- и«> - |
к , |
Я* - EZ )• |
03.42) |
Следует иметь |
в виду, |
что когда |
напряжение ugK < ^g,,. то в |
|
данной схеме, как н в анодном ограничителе, происходит анодное
ограничение снизу. Поэтому |
при нвх < |
(Zfg0 — Eg) ~ — (!£g0! —j£g!) |
н, |
Ел . |
(13.42') |
Характеристика ограничителя построена на рис. 13.46
124
Рис. 13.45. Сеточное ограничение.
Рис. 13.46. Характеристика сеточного ограничителя.
125
При достаточно большой амплитуде напряжения ивх ь схеме может быть произведено двухстороннее ограничение — сеточное (сверху) и анодное (снизу). Ввиду того, что при ugK > 0 , несмотря на ограничение, напряжение на сетке не остается неизменным, ме няются также 4 и и.л . Поэтому четкость сеточного ограничения хуже, чем анодного ограничения сверху (в схемах с пентодами).
§ <3.в. ОГРАНИЧЕНИЕ. В СХЕМЕ С ТРАНЗИСТОРОМ
Как |
известно, в транзисторном |
усилительном |
каскаде имеет |
||||||
место режим |
ограничения при большой амплитуде |
входного |
сиг |
||||||
|
|
|
нала |
благодаря |
нижней |
или |
|||
|
|
|
верхней |
отсечке |
коллекторно |
||||
|
|
|
го тока. |
Рассмотрим в настоя |
|||||
|
|
|
щем параграфе |
элементарную |
|||||
|
|
|
теорию ограничения, не учиты |
||||||
|
|
|
вая |
особенностей, вызываемых |
|||||
|
|
|
глубоким насыщением транзис |
||||||
|
|
|
тора и его инерционными свой |
||||||
|
|
|
ствами. |
Эти |
особенности |
изу |
|||
|
|
|
чаются ниже. Считая транзис |
||||||
|
|
|
тор |
безынерционным |
прибо |
||||
|
|
|
ром, при элементарном анали |
||||||
|
|
|
зе процессов |
в |
ограничителе |
||||
Рис. |
13.4”. Схема ограничителя |
будетучитывать лишь статиче |
|||||||
|
с |
транзистором. |
ские |
характеристики |
транзис |
||||
|
|
|
тора. |
|
|
|
|
|
|
На |
рис. |
13.47 приведена принципиальная схема |
ограничителя |
||||||
с транзистором, представляющая собою резисторный усилительный каскад с базовым сопротивлением. На основании уравнения Кирх гофа
« и = ~ (Ек — 4 RK) |
(13.43) |
построим линию нагрузки и затем способом, указанным в главе 3,—-динамическую характеристику (рис. 3.30) в системе координат (4, 4 )• Ввиду того, что ограничитель работает с большими тока ми в базовой и коллекторной цепи, можно пренебречь малым то ком /ко. считая, что транзистор отпирается при 4 = 0 .
Рассмотрим режим двухстороннего ограничения синусоидально го сигнала (рис. 13.48). В исходном состоянии транзистор открыт. В его базовой цепи протекает ток / бн, вызывающий в коллекторной цепи ток /кн. Величина /бн определяется сопротивлением А4 и на пряжением источника питания Е к. Для того чтобы «вырезать» наи более крутую часть синусоиды (см. §13.1), исходная рабочая точка
Р выбирается |
в середине линейного участка динамической характе |
|
ристики. Как |
и в усилителе, такое положение рабочей точки обес |
|
печивается выбором сопротивления |
согласно формуле (4.43). |
|
126
Начальное напряжение на базе U6a и начальное напряжение на коллекторе UK„ определяются по входным и выходным статичес ким характеристикам транзистора (см. гл. 3).
Поскольку входной сигнал и\ подается через разделительную емкость Ср, то на базу поступает, как и в усилителе, лишь пере
менная |
его |
составляющая |
и, — |
Поэтому |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
и |
( п |
|
^бн |
|
^бн ~ Т ' ^вх* |
|
|
|
(13.44) |
|
Изучим |
кривую |
базового тока |
гй . При |
подаче |
положитель |
||||||||||
ного |
полупериода |
входного сигнала и,1Х напряжение |
|
на |
базе |
||||||||||
возрастает, и в момент г,, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
когда |
ивх= |
— и Ьи= | и 6н\, |
на |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
пряжение «б достигает нуле |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
вого значения, из-за чего тран |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
зистор запирается. |
Происходит |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
одновременно нижняя |
|
отсеч |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ка базового |
и коллекторного |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
тока. Транзистор остается за |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
пертым при иб >0, «вх> —^бн |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
(участок tj—t., на рис. |
13.48). |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
В момент /, вследствие умень |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
шения |
иш |
снова |
|
отпирается |
|
|
|
|
|
|
|
||||
транзистор. Он остается откры |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
тым также в течение всего |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
отрицательного |
полупериода |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
входного сигнала. |
|
В открытом |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Франзисторе ток базы |
/б сле |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
дует за изменением «й |
|
(учас |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ток /, |
-- |
/- на рис. |
13.48). |
На |
|
|
|
|
|
|
|
||||
чиная |
с |
момента |
tb, снова |
за |
|
|
|
|
|
|
|
||||
пирается транзистор и процес |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
сы повторяются. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
При построении кривой /й |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
необходимо |
учитывать |
нели |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
нейные |
свойства |
входной |
це |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
пи транзистора. |
Из-за |
нели |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
нейности |
характеристики |
i6 |
|
Рис. 13.48 Ограничение синусо |
|||||||||||
—/(мбэ) |
форма базового тока |
|
идального напряжения |
н схеме |
|||||||||||
отличается от кривой напряже |
|
с транзистором. |
|
|
|||||||||||
ния на базе ибз. |
Однако |
на |
сказывается |
(особенно |
при близ |
||||||||||
работу |
ограничителя это |
мали |
|||||||||||||
ких порогах ограничителя) |
и поэтому не учитывается |
при построе |
|||||||||||||
нии графиков (рис. 13.48). |
|
iK построена |
на |
основе |
динами |
||||||||||
Кривая .коллекторного |
тока |
||||||||||||||
ческой |
характеристики |
(рис. 3.30). |
В запертом транзисторе jV-- 0, |
||||||||||||
и кривая |
коллекторного |
тока |
ограничивается |
снизу |
|
(участок |
|||||||||
127
В |
открытом |
транзисторе ток iK |
следует за изменением |
тока гб до |
тех пор, |
пока /б не достигает |
критического значения |
/бкР (участок |
После этого при i6 |
> /б кр имеет место верх |
|
няя отсечка коллекторного тока вследствие насыщения транзис тора. Кривая коллекторного тока ограничивается сверху (участок Затем, когда базовый ток гб уменьшается, транзистор вы ходит из насыщения, и ток ф снова изменяется пропорционально
току i6 (участок |
— |
|
|
|
|
на |
|
Значению гб ----- /б кр соответствует критическое напряжение |
|||||||
базе |
Uс, кр. которое может быть найдено по входной |
харак |
|||||
теристике транзистора (рис. 3.31). |
ик построена |
на |
основе |
||||
Кривая напряжения |
на коллекторе |
||||||
уравнения (13.43). Так как всегда «к < 0, то благодаря |
запира |
||||||
нию транзистора |
кривая |
ик ограничивается снизу на уровне ик— |
|||||
----- — Ек, |
а благодаря насыщению она |
ограничивается |
сверху |
на |
|||
уровне |
|
ик |
мин :r-r (Ек |
- I KURK). |
|
(13.45) |
|
|
|
|
|||||
Амплитуда ограниченного напряжения ик (перепад)
|
и к = |
Е к - |
!ик мин | = |
/км Rk. |
(13.46) |
|
Величины UK и / км, |
а также |
h кр |
определяются по |
выходным |
||
характеристикам транзистора |
(рис. |
3.27). Как видно из рис. 13.48, |
||||
пороги ограничения |
равны |
|
|
|
|
|
|
и п |
\и,бн1 |
jt/ejcpl . |
|
||
|
2 |
’ |
|
|||
|
|
|
|
(13.47) |
||
|
|
|
|
|
|
|
^ п „ = - [ 1 ^ к р | - | £ / бв|] = |
- |
|
||||
Отсюда видно, что для уменьшения порогов ограничения необхо димо включать достаточно большое сопротивление R K, при .кото ром оказываются малыми /б кр и U6Kp.
§ 13.7. ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ
Ключевой режим работы транзистора
Изучение двухстороннего ограничения показывает, что в этом режиме транзистор находится в течение длительного времени в одном из двух состояний: в запертом или в состоянии насыще ния. Переход из одного состояния в другое осуществляется под действием входного сигнала.
Расчет длительности перехода, определяющей фронт и спад выходного сигнала, представляет трудную задачу, так как эта длительность зависит не только от параметров входного сигнала, но и от инерционности транзистора. Если входной сигнал изменя-
128