Андреев В.С. - Теория нелинейных электрических цепей (1982) (1266495), страница 41
Текст из файла (страница 41)
4.60 приведео ны осциллограммы напряжений в мультивибраторе. Рассмотренное лавинооб- а разное открывание одного и ~ транзистора и запирание другого соответствует моменту 1,. Постоянные времени заряда т„„ и разряда трав существенно различаются: т.,з С(г», если пренебречь небольшим сопротивлением база — амит- ю тер открытого транзисто- Р ра, трвз СКа в пренебреАл женин сопротивлением коллектор — эмиттер отк ы р того транзистора. Обычно Ак«1(б„тэч « Рис. 4.60 «трмь н заряд конденсатора происходит значительно быстрее разряда. Напряжение иш по окончании заряда конденсатора С, несколько уменьшается по абсо лютнай величине, но сохраняется отрицательным, благодаря чему транзистор Т~ остается открытым.
Процесс разряда конденсатора Сь имеющий экспоненциальный характер, сопровождается уменьшением разрядного тока 1рз и положительного потенциала изз=(1рз+(зз)Язз — Езж1рз11зз — Ез Когда изт в момеят (т достигает определенного для данного типа транзистора (приблизительно нулевого) уровня, транзистор Т, открывается; появляется ток 1,з, увеличивается потенциал и„з, а значит, и и-,, несколько уменьшается ток (вь Это приводит к Уменьшению потенциала и„ь а значит, и изь Когда транзистор Тз откроется настолько, что окажется К,Кт) 1, произойдет дальнейшее лавинообразное развитие этого процесса, в результате чего 197' состояние схемы скачкообразно изменится: транзистор Тк окажется открытым, Т~ — закрытым, конденсатор С, станет заряжаться, С~ — разряжаться.
Схема будет оставаться в таком состоянии до тех пор, пока в результате разряда конденсатора С~ не произойдет очередное переключение, и т. д. Потенциал коллектора закрытого транзистора равен — Е . В результате отпирания транзистора последний скачком переходит в режим насыщения, когда ик-О. Скачкообразное повышение потенциала коллектора на величину Ли„жЕк в первый момент полностью передается на базу другого транзистора, увеличивая ее напряжение от небольшого отрицательного до максимального положительного.
В момент скачкообразного запирания транзистора параллельно ему оказывается подключенным разряженный к этому времени конденсатор С; восстановление большого коллекторного напряжения происходит постепенно, путем заряда конденсатора током 1ккр, в результате чего напряжение и несколько отличается от прямоугольного. Период колебаний мультивибратора определяется продолжительностью процессов разряда ко н д е н с а т о р о в С, и Сз; Т=М1+А(м где А(~ — время запертого состояния транзистора Ть Юз — то же для транзистора Ть Для определения величин А1, и Ык на рис. 4.61а и б приведены "к Ркс. 4.61 эквивалентная схема разряда конденсатора Сз и временная диаграмма изменения ибь Момент г'=О на последней соответствует началу разряда, когда ибк=Ек. Изменение ибз происходит по закону кбк= (Ек+Еб) е ~ Еб где тк —— Саба — постоянная времени разряда конденсатора Сь В момент б'=-гъ1к изб=О и транзистор Тз отпирается: Мз = тз 1п ( (Ек+ Еб) (Еб~).
Аналогично продолжительность запертого состояния транзистора Т~ определяется выражением Л11 =т1 1п( (Ек+ Еб) /Е61 где т~=СФбь Таким образом, период колебаний Т= (т1+те) 1п (4,254) Ез Во многих случаях нижние точки резисторов Еш и Щ подкл1очают непосредственно к клемме — Е . Тогда Ез=-Е и Т = 0,7 (т1 + тз) . (4.255) Полученные выражения позволяют определить величины т~ н ть необходимые для достижения определенного периода Т колебаний мультивибратора и каждой его части (Лг~ и Мз). Например, для того чтобы в симметричном мультивибраторе при Ез=Е„получить колебания с заданным периодом 7, постоянные времени должны быть т~=тз — — т=Т~1,4. Если при том же Т требуется, чтобы М=ЗМм постоянные времени придется выбрать: те=а(2, ъ~ =Зт/2.
ТРИГГЕРЫ Триггером называют устройство, которое может находиться в одном из двух устойчивых состояний равновесия и переходить из одного в другое под воздействием внешнего напряжения. В большинстве случаев триггеры строятся на основе двухкаскадных нелинейных усилителей постоянного тока с Г г„, положительной обратной связью (рис. 4.62). Рвс. 4.62 Предположим, характеристика усилителя из =Ф (и1) :(4.256) соответствует построенной на рис.
4.63а. Там же приведены характеристики цепи внешней обратной связи иг=Е+из (4.257) Е-0 Я' Гг Ф/и~) а) Рас. 4.63 для различных значений Е(Е, - Е, О)Е,'= Е,). Общие точка характеристик (4.256) и (4.257) определяют возможные состояния равновесия. Если коэффициент усиления при и~=О (4.258) М~ ьч з а в дальнейшем рассматривается только такой случай, то в отсутствие внешнего воздействия (Е=О) имеем три состояния равновесия (точки Ао, О и Вз), из которых устойчивые только крайние (Аз н Вз). В этом легко убедиться, предположив, что произошло небольшое отклонение и, от значения, соответствующего состоянию равновесия, и определив отклонение иэ по характеристике (4.256), затем новое значение и, по характеристике (4.257) и т.
д. Устойчивые состояния равновесия на рис. 4.63а для различных Е обозначены точками А и В„. По этим точкам на рис. 4.635 строим зависимость ид(Е). Переключение системы из одного устойчивого состояния в другое (точки Аз и Вз) можно осуществить, подавая на вход импульсы чередующейся полярности с амплитудой Е ЬЕ ы, где бЕья =Ез=~Е~~. На рис. 4.64 приведена простейшая схема симметричного триггера на биполярных транзисторах. Параметры схемы выбираются такими, что в среднем (из трех возможных) состоянии равновесия оба транзистора открыты, токи ( ~ и ( ~ равны и все напряжения постоянны. Такое состояние равновесия при условии 4 Рис.
4.64 (4.258) неустойчиво: при случайном увеличении, например, тока (ю произойдет последовательно: увеличение потенциалов и ~ и лам уменьшение тока („г, потенциалов и э и иш, что вызовет даль нейшее увеличение („, н т. д. Процесс лавинообразного изменения состояний транзисторов происходит скачкообразно, как в мультивибраторе. В результате один транзистор (в рассмотренном случае Тз) окажется закрытым, второй (Т,) открытым.
Для переключения триггера в другое устойчивое состояние нужно коротким импульсом или открыть закрытый транзистор (Тэ) или закрыть открытый (Т!). Для ускорения процесса переключения обычно параллельно резисторам )г ставятся емкости Сж20 —:50 пФ. Путем небольшого УсложнениЯ можно добитьсЯ пеРеключениЯ тРиггеРа однополярпыми импульсами. Триггеры могут создаваться на базе различных устройств с двумя устойчивыми состояниями равновесия: различных транзисторных и ламповых схем, катушек с сердечниками, туннельных диодов и др.
Триггеры относятся к числу наиболее распространенных устройств, используемых для счета, запоминания и формирования импульсов. Глава 5 Нелинейные избирательные системы под внешним воздействием 5.1. ОСОБЕННОСТИ НЕАВТОНОМНЫХ НЕЛИНЕИНЫХ СИСТЕМ В предыдущей главе рассматривались разнообразные автономные автоколебательные системы, т.
е. системы, не подверженные внешним воздействиям. Происходящие в ннх процессы описываготся однородными нелинейными дифференциальными уравнениями. В данной главе изучаются неавтономные (преиму!цественно автоколебательные) нелинейные системы, т. е. находящиеся под некоторым внешним воздействием Ф(!). Процессы в них описываются неоднородными уравнениями, куда в явном виде входит функция времени. Чаше всего ею оказывается Ф(!) или ее производная Ф'(г). Основное внимание будет уделено рассмотрению нелинейных цепей, содержащих высокодобротный колебательный контур, интенсивные колебания в котором могут иметь место только на частоте, близкой к резонансной. Вынужденные колебания в нелинейных цепях во многих случаях существенно отличаются от аналогичных колебаний в линейных цепях.
Так, частотные характеристики контура, содержащего нелинейную емкость или индуктивность, отличаются от характеристик линейного контура заметной асимметрией, зависимостью резонансной частоты от амплитуды колебаний, возможностью скачкообразных изменений амплитуды при плавном изменении частоты. При внешнем воздействии па автоколебательные системы возможны такие явления, как синхронизация колебаний внешним воздействием частоты ы, при которой частота генератора изменяется, становясь равной частоте воздействия; деление и умножение частоты воздействия в в целое число " Раз, в результате чего частоты колебаний автогенераторов изменяются, становясь равными соответственно го/а или гоп; 201 асинхронное возбуждение и гашение колебаний, при которых воздействием колебания произвольной (некратной) частоты возбуждаются колебания в цепи, где в отсутствие воздействия колебания невозможны, илн гасятся автоколебания, имеющие место в отсутствие воздействия.
В нелинейных устройствах частота вынужденных колебаний в общем случае может существенно отличаться от частоты воздействия как в целое, так и в произвольное число раз, причем нередко незначительное изменение режима работы нелинейного устройства или воздействующего сигнала (его амплитуды или частоты) резко изменяет характер вынужденных колебаний. Для исследования работы нелинейных неавтономных систем преимущественно используется квазилинейный метод или метод медленно меняющихся амплитуд. Если на систему, содержащую контур с большой добротностью, действует периодическое колебание Ф(Г) =-В сов Ы, то напряжение на контуре чаще всего отыскивают, предполагая, что оно является гармоническим: и= Усов(еФ+~р).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
