Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 129
Текст из файла (страница 129)
Положим, что междУ временами Т„„Т,б, и токами 1«п, 1,«бр имеет место обратная пропорннональностти Тпр: Тпбр = (1«обр)ср: 1« прс ' Для токов ззрядного и разрядного элементов приняты обсзнзчения )пр и 1„бр, чтобы их можно было использовзть и в генерзторзх спадающего нзпряжения, з которых прямому козу соответствует рззряд, з обрзтному ходу — заряд конзеисзторз (см. рис. 21-1, з и г). ' Строго говоря, при и, = О ток 1«я = О.
Однако в двльиейшем зто обстоятельство для простоты ие уяггывзется. где (1, бр) р среднее значение тока (поскольку этот ток, как правила, меняется во время разряда).,В большинстве случаев желательно иметь обратный ход как можно короче. Поэтому, исходя нз приведенной пропорции и учитывая (21-6), можно записать нера- венство тп,~ (обр.ср~»тор(1+ у /1 обр (21-8) Гдв Т,б, — МаКСИМаЛЬНО ПРИЕМЛЕМОЕ ЗиаЧЕНИЕ. ОбЫЧНО Тп, =и Т,Л„ и тогда 1,г , и 1п Разряднйе элементы, а вместе с ними и ГПН в целом могут работать в двух существенно разных режимахг режиме самовозбуждгения и режиме с ггосторонним возбуждением.
Режим самовозбуждення характерен тем, что разрядный элемент представляет собой пороговое устройства, которое срабатывает прн некотором напряжении (гя и разряжает конденсатор до нулевопг напряжения (или в общем случае до напряжения Уг < (гп), после чего снова запирается на время прямого хода. Таким образом, в этом режиме амплитуда пилообразного напряжения оказывается заданной величиной, а время прямого хода согласно (21-За) — функцией скорости Гг;. Режим с посторонним возбуждением характерен тем, что разрядный элемент представляет собой ключ, управляемый некоторым импульсным устройствам.(мультивибратор, триггер, одновибратор).
В этом случае заданным оказывается интервал Тпр, а амплитуда согласно (21-За) — функцией скорости (г';. Методу постороннего возбуждения обычно свойственно большее выходное напряжение, что весьма важна для ГПН'. Кроме того, зтот метод более гибок; в частности, наряду с непрерывными колебаниями он легко обеспечивает генерацию однократных импульсов, т.
е. ждущий режим (для этого достаточно, чтобы разрядный элемент был нормально открыт и запирался прямоугольным сигналом на время прямого хода), Разновидности генераторов. ГПН принято классифицировать па тем методам, с помощью которых достигается линейность прямого хода.
Если обозначить через ггг сопротивление зарядного элемента постоянному току, то из рис. 21-2 следует: Š— и пр Если далее принять для суммарного шунтирукяцего тока выраженве (21-Тв) и подставить значения гпр и г в формулу (21-ба), то после преобразований получим: го '1~~ оме) о1о (21-9) ь Генерация малых выходных напряжений с последуюшнм усилением непРиемлема, поскольку любой усилительный каскад вносит такие нелинейные искажения, которые, иек правило, превышают заданную величину и. Тогда согласно (21-1) с (ли / гг1е (21-10) Выражение (21-!О) есть дггг/хрергнг(иа,вног дрогнгниг прямого «оде, Не решая этого уравнения, рассмотрим пути, которые способны обеспечить возможно большее постоянство его правой части и тем самым высокую линейность функции и, (1). 1.
Наиболее простой и очевидный путь (рис. 21-3, о) — использование посто я н но го зарядного сопротивления Й и достаточно болгьпюго напряжения Е а У„где У, — максимальное напряжение на конденсаторе (см. рис. 21-1). Поскольку цепочка РС в данном случае и н те г р и р у ющ а я 162, гл. 101, назовем б) Капа г) а) Рис. 203. Скехегиые схемы геиеригорои.
и — простейшего с иитегрирумгцей цепочкой; о — с парам-греческим сгабиаиаатором токаг а — со шгехимей сеяаыо генераторы, построенные на таком принципе, прог<я<Липни ГПН с ингпегрируюи~ей г(елочкой Введем обозначения: /ша Оа,г = — — фактор шунтирующего тока; Е//г О я = РИ вЂ” фактор шуитирующего сопротивления; О„, = Ут/Š— фактор начального напряжения (значение У,— см.
на рис. 21-1). Затем, определяя из (21-9) зарядные токи в моменты 1 = 0 (когда ое = У,) и ( = Т,р (когда и, = Уе), подставляя эти токи в определение (21-2б) и учитывая соотнош ние У вЂ” (/, = У, получаем коэффициент нелинейности в виде е= — О, Е (21-11а) где 1 — О, г — Оад ((~ ~ + +О шя) Величина О является поправочным коэффициентом, характеризующим неидеальность ГПН, т. е. влияние на коэффициент нелинейности таких <паразитных» факторов, как начальное напряжение У, и разного рода шунты. В идеальном случае, когда Оеы О ео = — ' —.
щ Е (21-11б) Как видим, при значительных величинах () и малых е необходимое напряжение Е может оказаться весьма болыпим. Например, если д = 1; ()щ = 10 В и е = !% (нередко требуются гораздо меньшие значении е), то Е = 1000 В, что совершенно неприемлемо. Что касается остальных параметров, то ноэффициент использования питающего напряжения выражается общей формулой (21-4), а добротность согласно (21-5) ранна: ! — Ощу 6=,,- -д„„ 1+ щя г.
е. она всегда меньше единицы. 2 Второй путь (рис. 21-3, б) состоит в использовании н е л ин е й и о г о зарядного элемента, у которого сопротивление постоянному току )т уменьшается с уменьшением напряжения так, что ток остается попи неизменным. В сущности речь идет о том, чтобы зарядный элемент имел достаточно большое д и ф ф е р е нц и а л ь н о е сопротивление, т. ц был стабилизатором тока. Генераторы, построенные по такому принципу, назовем ГГ)Н с ларамеглрическам сл|абилиаатором лажа. Введем обозначение Я~ для дифференциального сопротивления зарядного элемента и положим К, = сопз1 в рабочем диапазоне напряжений (от Š— Ц до Š— 0,). Тогда приращение зарядного тока конденсатора во время прямого хода можно записать так: ,~, ~(0) !(Г) бг +лг ф+ Е! Ещ ' Далее обозначим через Е "Р ) Ев начальный (максимальный) ток параметрического стабилизатора, т.
е. ток при О, = О, когда все напряжение Е падает на стабилизаторе; практически этот ток мало меняется в течение рабочего цикла. Подставляя 1,р (О) в выражение (21-9), получаем начальный ток конденсатора: 1,(0)=1„,(0)-1..— „'„*, . где 1+6 „ й, ()+б я) Используя значения И, и 1, (О), можно привести коэффициент нелинейности (21-2б) к виду (21-13а) где й = г)е/«(и, — коэффициент пропорциональности. Тогда из (21-9), подставляя е вместо Е и полагая сначала и, =- (/„а затем и, = (/„ получаем: е и, /а(0)= /з /шз а|!о ссютветсгвенно из определения (21-26) следует: и(1 — й) „ а= 6, (21-17а) где 1+9 аЛ) — й) 6= шг иг( +б|ал) В идеальном случае, когда б„„бы и, 6 | = 0 и й = 1, е ж (! /) Е (21-!76) Как видим, в зависимости от величины й добротность может быть сколь угодно большой; практически она составляет до 100 и более.
| В частном случае следящей связи, когда Е= О, т. е. когда «стабилизируется» (поддержизаегся) н у л е з о й началы|ый ток, получается обычная обратная связь по иапряженщо сигнала (см, рнс. 9-8 н 9-9). В формуле (21-17а) факторы б„„д„,л, 6 | имеют те же значе- ния, что и в простейшей схеме (с. 59!). Однако в данном случае в выражении для 6 фактор ба,л делится на малую величину 1 — й, что эквивалентно резкому увелкчению сопротивления Р; это за- ставляег соответственно увеличивать сопротивление К (см. анало- гичные замечания в предыдущем пункте).
Сравнивая выражения (21-176) и (21-116), легко заметить, что в данном случае при прочих равных условиях необходимое напря- жение Е в 1/(1 — й) раз меньше, чем в простейшей схеме. Например, если й = 0,98, то вместо напряжения Е = 1000 В, необходимого в простейшей схеме, потребуется всего лишь Е = 20 В. Аналогич- ный выигрыш можно обеспечить и при 6 ~ 1, выбрав соответствую- щее значение й, Зависимость (21-16) предполагает, что напряжение а «следит» за из м е н си и я м и напряжения и, с помощью специального следящего устройства. Поэтому такой метод стабилизации тока назовем сллдяп)ем связью (английское )зоо(-з(гар), а соотиетству|ощие генераторы — ГПН со следяи/ег) саклю '.
Деля (21-4) на (21-17а), получаем добротность П!Н в виде „| |(+ „я) 1 — б — 6 (1-)-б (21-18) 1 — й+бм Анализ выражений (21-11) — (21-!8) приводит к следующим выводам. Простейшие ГПН пригодны при сравнительно малых выходных напряжениях (десятые доли вольта) и сравнительно боль. ших коэффициентах нелинейности (несколько процентов). ГПН с нелинейным зарядным элементом при наличии подходящего стабилизатора тока могут обеспечить гораздо лучшие параметры (выходные напряжения в несколько вольт и нелинейность до 1%); однако шунтирующее сопротивление )с ставит принципиальный предел повышению линейности.
ГПН со следящей связью наиболее совершенны и универсальны; они могут обеспечить нелинейности порядка десятых долей процента, а выходные напряжении ограничены лишь допустимыми параметрами транзисторов. Дополнительные особенности рассмотренных вариантов будут отмечены в последующих параграфах, а'1 )- Рнс. 21-4. Работа разрядного элемента э нэсьэпенном (а) н ненасыщенном (б) режимах. Обратный ход. Как уже отмечалось, в ГПН с самовозбуждениегл роль разрядных элементов играют пороговые устройства. В зависимости от конкретной схемы такого устройства длительность обратного хода и характер разряда могут быть разными. Что касается ГПН с посторонним возбуждением, то у них разрядные элементы реализуются с помощью насьпценных или ненасыщенных транзисторных ключей, которым свойственны вполне определенные закономерности.
Поэтому имеет смысл рассмотреть обратный ход на примере ГПН с посторонним возбуигденнем, тем более что этот режим более распространен на практике. Обычно разрядник представляет собой совокупность трэнзнсюрэ, включенного по схеме ОЭ, н резистора )гх, обеспечнвзющего нэсьпденный режнм трэнзнсторэ э течение всего рээряда (рнс. 21-4, а) Возможен другой зарнэнт разрядника, е котором резистор Йк отсутстэует, э следоеэтельно, трэнэнстор рэбогэет з э ктнзяом режнме, поскольку нэ нем падает есе нэпряженне ()м Кезэянснмо от наличия реэнсгорэ зепертый рээрядннк можно представить генераторам тока 1эщ нашу нтн ропан ным сон ротяэлен нем за пи ранна й, (см. 4! 5-3).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
