Главная  Линейные элементы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [ 129 ] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

8.10. РАСЧЕТ ГЕНЕРАТОРОВ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Исходные данные. Исходными для расчета обычно являются: амплитуда {Um), длительность рабочего хода (Гр), период повторения входных импульсов {Т), максимально допустимая задержка {1я) начала рабочего хода, полярность выходных импульсов, максимально допустимый коэффициент нелинейности (умакс), параметры цепи нагрузки {Rn и Сн), пределы изменения температуры е = ГС окружающей среды (бмин н бмакс) н допустимые величины относительных иестабильностей начального уровня (Дывых о/ывых о) и скорости рабочего хода (о).

Выбор схемы генератора. При выборе схемы в первую очередь необходимо решить вопрос о том, будет ли выполняться генератор на лампах или на транзисторах. В настоящее время все еще иногда отдают предпочтение ламповым схемам (например, в измерительной технике) при необходимости •обеспечить малое значение коэффициента нелинейности у (порядка десятых долей процента н ниже) н большую амплитуду Um выходного напряжения (сотни вольт). Для значений \, больших 0,5%, и значений амплитуд ниже 100В целесообразно использовать транзисторные варианты схем, применительно к которым и рассматриваются вопросы расчета в настоящем разделе.

Далее, в зависимости от требований к выходному напряжению, решается топрос об использовании схем с зарядом конденсатора для получения нарастающего по абсолютной величине напряжения или с разрядом его для получения падающего напряжения.

Затем в зависимости от заданного значения умакс решается вопрос об ис-лользоваиии простейшей схемы с зарядом через резистор (разд. 8.3) для умакс = (5 Ч- iO) % или схем с зарядом или разрядом через стабилизатор тока для более низких значений умакс- При этом необходимо учитывать, что использование схемы с зарядом через резистор возможно лишь при наличии источника напряжения, в десятки раз превышающего заданную амплитуду Um выходного напряжения.

При использовании схемы со стабилизатором тока СГ необходимо выбрать •способ создания в нем напряжения Е. Наибольшее применение получили схемы •с заряженным конденсатором в качестве источника напряжения Е (разд. 8.5) для получения линейно растущего напряжения н схемы с использованием в качестве источника Е общего источника коллекторного питания (разд. 8.6) для получения линейно падающего напряжения. Схемы с отдельным источником практически приемлемы лишь при отсутствии {Rr = оо) заметной внешней нагрузки (рнс. 8.10а и 8.12). Вариант, показанный на рис. 8.106, практически используется крайне редко из-за трудности построения отдельного, изолированного от «земли», источника Е.

При необходимости обеспечить предельно малые значения коэффициента нелинейности желательно применить схему с коррекцией (рис. 8.16).

Если по условию задачи должно быть получено линейно падающее напряжение без начального скачка, используется схема с дополнительным резистором Rc (рис. 8.14).

Входная цепь генератора выполняется по аналогии с входными цепями ключей и формирователей импульсов в виде резисторного делителя с ускоряющим конденсатором (или без него) и источником смещения в цепи базы ключевого транзистора или в виде разделительной RC-nenu.

Выбор типа транзисторов. К ключевому транзистору предъявляют-•ся следующие основные требования: .

- предельно допустимое значение напряжения между коллектором н эмиттером <7„эдоп должно превышать амплитуду пилообразного напряжения Um и должно выполняться условие Uk в доп Um + Евт. (вх -амплитуда входных импульсов);

- постоянные времени транзистора в режиме насыщения (тн) и в актив-жом режиме (тр) должны быть достаточно малыми для обеспечения малой ве-



личины задержки начала рабочего хода, вызванной процессами рассасывания заряда и запирания ключевого транзистора;

- дифференциальное сопротивление Явыхз закрытого транзистора должно быть возможно ббльшим для уменьшения его шунтирующего действия в процессе заряда конденсатора;

- изменение тока /„о при изменении температуры, приводящее к появлению температурной нестабильности скорости выходного напряжения на рабочем участке, должно быть по возможности малым.

Обычно в качестве ключевых используются маломощные высокочастотные транзисторы. При необходимости получения очень короткого обратного хода, когда требуемый коллекторный ток в это время оказывается сравнительно большим при значительном напряжении на коллекторе, приходится использовать транзисторы большей мощности.

Транзистор стабилизатора тока должен удовлетворять следующим требованиям:

- предельно допустимое значение напряжения Uk а доп должно удовлетворять тому же требованию, что и для ключевого транзистора, т. е. быть больше амплитуды Um выходного напряжения;

- для получения возможно меньшего значения у транзистор должен в соответствии с ф-лой (8.37) обладать возможно большим значением произведения 1э/?выхб; это произведение, как указывалось в разд. 8.2, для данного типа транзистора практически мало зависит от значения is; так, при значениях (э, больших 1-г-2 мА, произведение isRsbix в изменяется лишь в пределах 10-н20%;

- для обеспечения возможно меньшего влияния сопротивления г, шунтирующего транзистор, желательно в соответствии с ф-лой (8.39) иметь возможно большее значение Р;

- для повышения температурной стабильности скорости изменения напряжения на рабочем участке ток /ко должен по возможности мало зависеть от температуры; для этого желательно выбрать транзистор стабилизатора однотипным с ключевым транзистором и тем самым обеспечить компенсацию влияния токов /ко1 и /ког;

- для обеспечения малого влияния инерционных свойств транзисторов иа нелинейность рабочего участка выходного напряжения необходимо выбирать транзистор с постоянной времени тр, значительно меньшей длительности рабочего хода Тр (8.50). Последнее требование оказывается существенным лишь для генераторов с малой длительностью рабочего хода.

Выбор режима работы стабилизатора тока. Основной величиной, определяющей режим работы стабилизатора, является его начальный ток 1нач. При его выборе необходимо исходить из следующих соображений.

1. Наименьшее влияние шунтирующего сопротивления г иа величину у, как указывалось выше, имеет место при максимальном значении произведения pig « р(нач. Значение р при увеличении ёэ, как известно, вначале растет, а затем, после прохождения максимума, относительно медленно падает. При этом произведение pie, как показывает анализ, все время увеличивается с ростом ig. Таким образом, с рассматриваемой точки зрения желательно выбирать значение ёнач возможно большим.

2. При увеличении тока ёнач уменьшается температурная нестабильность се скорости рабочего хода, вызванная влиянием обратных токов коллекторных переходов /ко1 и /к02. С этой точки зрения желательно также выбирать значение

1нач возможно бОЛЬШИМ.

3. Для реализации возможно меньшего значения у необходимо в соответствии с ф-лой (8.21) выполнить условие т = Rbx aia Е.

Как указывалось в разд. 8.2, произведение Rbx ais увеличивается с ростом 1з. Поэтому нельзя увеличивать значение ёнач выше определенного предельного уровня ёиач 1, при котором начинвет уже заметно возрастать значение у.

4. С ростом ёнач увеличиваются значения средних мощностей, рассеиваемых на транзисторах генератора. Для каждой конкретной схемы можно найти предельные значения токов ёначг и 1ийчз, при которых мощности Рщ и Ркг иа транзисторах Tl и Тг соответственно не превосходят допустимых значений, и тогда

нач иачг; нач начз.



5. При увеличении /нач и заданной скорости рабочего хода (k - Um/Tp) растет значение емкости С. Для генератора, в котором в качестве источника Е используется заряженный конденсатор Се, увеличение емкости С потребует увеличения Се.

6. При увеличении /нач и соответствующем увеличении емкости С растет время задержки /34, вызванной конечной скоростью процесса запирания диода в генераторах, описанных в разд. 8.5.

7. Ток /нач ие должен превышать допустимого тока для транзистора выбранного типа: /нач /к2 доп.

8. Увеличение тока /дач приводит к росту тока коллектора /кн1 ключевого транзистора. Однако при заданном отношении 7о/Гр должна оставаться постоянной степень насыщения Si ключевого транзистора. Таким образом, с ростом /кн1 увеличивается ток /щ раз ключевого транзистора во время разряда конденсатора С. При определенном значении /кн1 величина /«1 раз может превысить допустимое значение /щ доп.

Из приведенных соображений следует, что величина тока стабилизатора /пач должна выбираться возможно болЬшей, но так, чтобы не превысить некот торых допустимых значений.

Выбор сопротивления R в стабилизаторе тока. Значение R определяет величину тока стабилизатора и находится нз равенства

R - £ нач. (8.93)

Выбор емкости С. Значение емкости С определяется по заданной скорости рабочего хода к выходного напряжения:

CiKlKETlRUm. (8.94)

Выбор емкости конденсатора Се в генераторе рис. 8.12. Для того чтобы изменение напряжения на конденсаторе Се во время рабочего хода практически не влияло на значение коэффициента нелинейности, емкость Се должна быть выбрана в соответствии с ф-лой (8.79), исходя нз условия

С другой стороны, при увеличении емкости конденсатора Се растет время его заряда, т. е. увеличивается составляющая t общего времени восстановления. Поэтому величина Се должна быть выбрана также с учетом соотношения (8.82).

Выбор сопротивления Ra в генераторе рнс. 8.12. Величина R» влияет на значение коэффициента нелинейности у. При наличии сопротивления нагрузки Rn величина общего сопротивления г, шунтирующего транзистор Тг, равна: г = /?н1/?э. При этом необходимо, чтобы результирующий коэффициент нелинейности (8.39) не превысил допустимой величины.

Выбор сопротивления /?„ в генераторе рйс. 8.13. Величина сопротивления Rk влияет иа коэффициент нелинейности и длительность обратного хода. Поэтому его величина должна удовлетворять условиям (8.85) и (8.86).

- 8.U. ОСОБЕННОСТИ ЛАМПОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ПИЛООБРАЗНЫХ ИМПУЛЬСОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Схемы ламповых генераторов (рис. 8.17) не имеют принципиальных отличий от схем транзисторных.

Предельное достижимое значение у при использовании триода Л2 с большим значением рг составляет около одного процента, если выполнить условия Ru > Ri2 и Се > с. Дальнейшее снижение величины у можно получить при использовании схемы с коррекцией нелинейности, аналогичной показанной на рис. 8.16.



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [ 129 ] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

0.0012