Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники (1972) (1095872), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Для получения более низких частот чаще пользуются более простыми, Рис. 16-2. Схема гснсратора типа кС. дешевыми и удобными в эксплуатации генераторами типа )тС (рис. 16-2), у которых взамен колебательного контура используется сопротивление нагрузки )т'„, а обратная связь выпоЛняется при помощи цепочки; сони ио стоящей из резисторов гс и конденсаторов С. Рассмотрим упрощенную векторную диагралгл|у напряжений цепочки, состоящей из трех сопротивлений )т и трех иег ф емкостей С (рис.
16-3). Для упрощения допустим, что током в каждом последующелг звене )тС можно пренебречь по нм сравнению с током в предыдущем звене. При указанной оговорке анодное напряжение У„ приложенное к звену )т,С„ наи диаграмма на- ~ситор состоит из двух слагающих напряжений: прижениадтитрех напряжений Уст на емкости С„опере- звеньев ИС. жающего ток на угол 90', и напряжения Улт на сопротивлении )т„совпадающего по фазе с током и опережающего по фазе напряжение ~l, на некоторый угол тр,.
Этот угол при некоторых значениях ттт и Хст может иметь значение 60'. К активному сопротивлению )с, присоединено второе звено )таСа, напряжение на активном сопротивлении кото- 430 рого (/ят также опережает напряжение (/ят на угол тря = 60'. Аналогично напряжение (/яе опережает (/ят на угол тре. Таким образом, для рассмотренйой цепочки при определенной частоте выходное напряжение (/ят находится в противофазе к входйому напряжению (/,, Следовательно, в схеме рис. 1б-2 сеточное напряжение 4/, = (/ят находится в противофазе с анодныь1 напряжением лампы (/„т. е. выполнено условие, необходимое для генерирования колебаний.
Частота колебаний определяется параметрами цепочки обратной связи: 1 1 2н Р'66ДС 15,4/1С Изменение частоты требует одновременного изменения всех сопротивлений илн всех емкостей цепочки. Можно доказать, что напряжение на сопротивлении тт„ приложенное к сетке, составляет 1/29 часть напряжения на первом звене тттС„т. е, (/,/(/, = 1/29.
Из сказанного следует, что усилитель должен иметь коэффициент усиления К ) 29. Колебания получаются синусоидальными 'только при условии, что коэффициент усиления К = 29, При К) 29 колебания будут несинусоидальнымн, а при К ( 29 колебания прекращаются. 46-2. Зарядна н разряд конденсатора а) Зарядна конденсатора П)тисоединиы цепь, состоящую нз незаряженного конденсатора емкостью С и резистора с сопротивлением /т, к источнику питания с посто4 япным напряжением (/ (рис. 16-4). Так как в момент включения конденсатор еще не заряжен, то напряжение на нем ис = О. Поэтому в цепи в начальный момент времени (/ = О) падение напряжения на сопротивлении /тт равно (/ и возникает ток, сила которою Рнс.
16-4. Зарядка конденсатора. Прохождение тока 1 сопровождается постепенным накоплением заряда Я па конденсаторе, на нем появляется напряжение ис = Я/С, и падение напряжения на сопро- 4З1 тивлении )т уменьшается: %=У вЂ” ис, как и следует из второго закона Кнрхгофа. Следовательно, сила тока 0 — ис уменьшается, уменьшается и скорость накопления заряда Я, ' так как ток в цепи 1'= ЩЗЙЕ, (16-2) С течением времени конденсатор продолжает заряжаться, но заряд Я и напряжение на нем ис растут все медленнее (рис.
16-5), а сила тока в цепи ауа гни постепенно уменьшается прова порцнонально разности . напряи с жений У вЂ” ис." Через достаточно большой интервал времени (теоретически аа бесконечно большой) напряже- ит ние на конденсаторе достигает 20 величины, равной напряжению и .источника питания, а ток стано° вится равным нулю — процесс ; -зарядки конденсатора заканчиРис. 16-5.
График измеиепия вается. така и иапряжеиия при за- Практически принято счи. рядке коидеисатора. тать, что процесс зарядки за- кончился, когда ток уменьшился до 1% — начального значения ИЯ, нли, что то же, когда напряжение на конденсаторе достигло 99% напряжения источника питания К Процесс зарядки конденсатора тем продолжительней, чем больше еопротивление цепи )т, ограничивающее силу тока, н чем больше емкость конденсатора С, так как при большой емкости должен накопиться больший заряд.
Скорость протекания процесса характеризуют п о с т о я иной времени цепи т=)тС, (16-3) чем больше т, тем медленнее процесс. ' Постоянная времени цепи имеет размерность времени, так как 1т) = 1)тС) = Ом . Кл/В = Ом . А с(В = с. Через интервал времени с момента включения цепи, равный т„напряжение иа конденсаторедостигает примерно 63% напряжения источника питания, а через интервал 5т процесс зарядки конденсатора можно считать закончившимся. Напряжение на конденсаторе при зарядке по — Ц (7в — нт — Ц (1 и — нт) т. е. оно равно разности постоянного напряжения источника питания и свободного напряжения Ив от, убывающего с течением времени по закону показательной функции от значения У до нуля (рис. 16-5).
Зарядный ток конденсатора то =--е-и'= )в — нт. и с=о (16-5) Ток тс от начального значения / = УИ постепенно уменьшается по закону показательной функции (рис. 16-5), 61 Разряд конденсатора '0 с г'Г зс тк Рис. 16-7. График изменения тока и напряжения при разрядие конденсатора, Рнс. 16-6. Разряд конденсатора на резистор. в цепи возникнет ток ( = УИ = 7 и конденсатор начнет разряжаться, а напряжение на нем уменьшаться.
По мере уменьшения напряжения ис будет уменьшиться и ток в цепи ) = ис/)т (рис. 16-7). Через интервал времени 5 т = 5 )сС напряжение на конденсаторе н ток цепи уменьшатся при- 433 Рассмотрим теперь процесс разряда конденсатора С, который был заряжен от источника питания до напряжения У через резистор с сопротивлением тт (рис. 16-6, где переключатель переводится из положения 1 в положение 2).
В начальный момент ад мерно до 1% начальных значений и процесс разряда конденсатора можно считать закончившимся. Напряжение на конденсаторе при разряде (16-6) ис= уе-и', т. е. уменьшается по закону показательной функции (рис. 16-7). Разрядный ток конденсатора (с = — — = — 7е-'~' "с Л т. е. он, так же как н напряжение, уменьшается по тому же закону (рис. 6-7). Вся энергия, запасенная при зарядке конденсатора в его электрическом поле, при разряде выделяется в виде тепла в сопротивлении Я. Электрическое поле заряженного конденсатора, отсоединенного от источника питании, не может долго сохраняться неизменным, так как диэлектрик конденсатора и изоляция между его зажимами обладают некоторой проводимостью.
Разряд конденсатора, обусловленный несовершенством диэлектрика и изоляции, называется саморазрядом. Постоянная времени при саморазряде конденсатора т не зависит от формы обкладок и расстояния между ними. Процессы зарядки и разряда конденсатора называются переходными процессами. т6-3. Репаксацнонные генераторы 1генераторы пилообразного напряженна) Р е л а к с а ц и о и н ы м и называются генераторы периодических несинусоидальных напряжений.
Разновидностью'релаксациоцного генератора является генератор пилообразного напряжения. П и л о о б р а з н ы м называется напряжение, которое сравнительно медленно увеличивается пропорционально времени до своего максимального значения, а затем быстро (почти мгновенно) уменьшается до своего начального значения. На рис.
16-8 показаны идеальная и реальная кривые пилообразного напряжения, Для получения пилообразного напряжения используются процесс зарядки и непосредственно следующий за ним процесс разряда конденсатора. 434 Простейший генератор пилообразного напряжения (рнс. 16-9) состоит из конденсатора С, неоновой лампы, включенной на его зажимы, и резистора !с„ соединенного последовательно с разветвлением.
Если включить генератор на постоянное напряжение У„ (рис. 16-9), то конденсатор начнет заряжаться через резистор !с„напряжеине на конденсаторе в течение первой части периода Тя (рис. !6-8) будет увеличиваться по извест. ному закону (16-4) ис = У, (1 — е — '(') до тех пор, пока не достигнет значения У, — напряжения зажигания неоновой лампы. Рнс. !6-9. Схема генератора пилообразного напряжения с пеонояой лаипой. Рис. 16-8.
Идеальная (а) и ре- альная (б) нрняие пилообразно- го напряжения. В этот момент сопротивление лампы резко падает и конденсатор начинает быстро разряжаться через лампу. Напряжение на нем будет уменьшаться (16-6): ис=(ус„е-и'. Когда напряжение ис упадет до значения ӄ— напряжения потухапия лампы, сопротивление ее резко возрастет и конденсатор снова начнет заряжаться. Затем процесс периодически будет повторяться. Постоянная времени т =- )сС, как известно, характеризует скорость протекания процесса зарядки и разряда конденсатора.
Изменяя постоянную времени, можно изменять и длительность периода пилообравпого напряжения, что достигается изменением сопротивления резистора Й нли емкости конденсатора С либо регулировкой той и другой величины. Рассмотренный генератор применяется сравнительно редко, так как обладает рядом недостатков, связанных, 435 в частвости, с нестабильностью напряжений зажигания и гашения неоновой лампы, а также недостаточной величиной разности напряжений зажигания и потухапия лампы 6У = У, — (.г„н др.
Замена неоновой лампы тиратроном илн специальными схемами на электронных лампах дает возможность получитЬ более совершенный генератор пилообразного напряжения. Рис. 16-! О, Схема генератора п лоооразного напряжения с тирнтроном, Одна из возможных схем генератора с тиратроном дана на рис. 16-10. Замена йеоновой лампы тиратроном, обладающим низким (около 15 В) напряжением потухания У„н дающим возможность напряжением сеточного смещения регулировать напряжение зажигания тиратрона сг'„ обеспечивает увеличение амплитуды пилообразного напряжения. Переменное сопротивление резистора )г, дает возможность плавной регулировки периода пилообразного напряжения, а регулируемая емкость (ффС, и т. д.)— изменять период пилообразного напряжения в широких границах. Трансформатор Тр в цепи сетки тиратрона дает возможность синхронизировать работу тиратрона с тем или иным источником напряжения, о чем будет сказано в $16-6.
46-4. Мультмвибраторы Мультивибратором называется электронный генератор импульсов напряжения прямоугольной формы. В симметричном мультивибраторе (рис. !6-1!, а) применяются одинаковые лампы, одинаковые сеточные рези- сторы Р, = Рьы одинаковые анодиые резисторы Р„= Реа н одинаковые конденсаторы С, = С',. В начальный момент времени 1, (рис.