книги / Справочник по микроэлектронной импульсной технике
..pdfгде и т1 — скачок напряжения на коллекторе транзистора VT1 при его |
запивании- |
т. =1 |
“ С ( R i+ R J . |
’ |
3 |
В момент t = t3, если заряд начался в момент t = О, |
|
|
« б2 (*э) = V m\ - U n + R»l6) е~‘3'Хз - RJI6 = t/n. |
|
|
откуда |
|
|
/з = т3 In [(t/m l- t / „ + Л ./в)/(С/„ + Rttl6)].
Базовый ток транзистора VT2
/б = (1 — а ) / 0,
f+£>
I Iff
|
«3 |
о |
|
V„ |
t§ |
о |
|
Vn |
|
|
С? |
(5.2)
(5.3)
г
I
ив, * r3
14131211 109 8 ,175УBit
1 2 3 4 5 6 7
т
Рис. 5.1
Тогда скачок напряжения
Umi = Ri (/нач
где |
/ 0 — ток ГСТ на транзисторе VT3\ |
а = Р/(В + |
|||||
+ 1) — коэффициент |
передачи |
тока |
эмиттера; р — |
||||
коэффициент передачи тока базы. |
|
|
|||||
|
Для определения скачка напряжения Uт1 на |
||||||
коллекторе запирающегося |
транзистора VT1 сначала |
||||||
необходимо найти минимальное |
напряжение на кон |
||||||
денсаторе |
|
|
|
|
|
|
|
|
U C min = |
E i - |
R l M o ~ |
V n / R * ) + |
U a . |
||
Ток, |
протекающий |
через |
резистор |
R1 |
транзисто |
||
ра VT1, в конце процесса разряда |
|
|
|||||
|
|
^кон = а /о — Un/Rf |
|
|
|||
В начале процесса заряда ток |
|
|
|
||||
|
Лгач = (С1 - У с ш 1п + |
* Л > /№ |
+ |
R»)- |
|||
/кон) = |
f0R3 (2сс |
1), |
R3 = |
Ri II |
R& |
|
(5.4) |
Подставляя в формулу (5.2) выражения (5.3) и (5.4), получаем |
|
/3 = т3 In - l nR3 (2« — 1) — t/n + О —«) R QIQ |
(5.5) |
Wn+ ( ! - « ) « Л |
|
Ток / 0 ГСТ на транзисторе VT3 определяется по формуле |
|
/„ да оЛ4 (£ , - U63)/[Ri ( R 3 + Я4)Ь |
(5.6) |
где и 6ъ = 0,7 В — напряжение на участке база — эмиттер активного кремниевого |
тран |
зистора. |
|
101
Во время разряда конденсатора
_//г
|
иб2 = — |
|
m2 |
|
^ п ) е |
Р; Тр = С (/?! -f- /?0) = Т3> |
|
|
|||
где Uт2 — скачок напряжения на коллекторе транзистора |
VT1 при его отпирании. * |
|
|||||||||
В момент окончания процесса разряда, если принять, |
что разряд начался |
в |
мо- |
||||||||
мент t = О, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
« 6 2 ('р) = |
- |
(у т 2 - |
tfn) е " 'р/Тр = |
- Un, |
|
|
|
|||
откуда |
|
|
|
|
тр In l(Um 2 — U„)/U„]. |
|
|
|
|
||
|
|
|
/р = |
|
|
|
|
(5.7) |
|||
Скачок |
напряжения |
Um 2 = |
Ri (/нач — / кон), |
/ нач = |
а/„ — (U ^ — U J/Rt — ток |
||||||
через резистор R1 в начале разряда конденсатора; |
/ к = (1 — а) |
/ 0 + Uu/Re — в |
конце |
||||||||
его заряда. |
Uni2 = IoRs (2а |
|
|
^ mV |
|
|
|
|
|
|
|
Тогда |
1) = |
|
|
|
|
|
|
||||
Подставляя значение Um2 в выражение (5.7), находим |
|
|
|
|
|||||||
|
h = |
тр 1п ( K W |
(2а - 1) - UnVUnV |
|
(5.8) |
||||||
Из сравнения формул (5.5) и (5.8) видно, что времена /3 и /р |
различаются наличием |
||||||||||
в числителе и знаменателе |
выражения (3.5) слагаемого (1 — а) / 0/?в. Это объясняется тем* |
||||||||||
что при заряде конденсатора напряжение иб2 на базе транзистора |
VT2 стремится не к |
ну |
|||||||||
лю, как при разряде, а к |
— (1 — a) I0Re. |
cc!0Rj. Выход генератора не связан с цепями |
|||||||||
Амплитуда выходных импульсов Um = |
его обратной связи и поэтому нагрузка генератора не влияет на временные параметры им пульсов t3, /р. Период следования импульсов
Т |
t , , |
1пГт / Л |
( 2 “ - 1 ) " " ^ п + |
0 - « ) |
- |
Г - < з + * р - т 1 п |^ |
L V + (l — a) /V 0 |
* |
|
||
|
|
чу Л Л (2 а — 1) — Un |
|
(5.9) |
|
|
|
х |
й~п |
|
|
где т = С (/?! + |
Re). |
|
|
||
|
|
|
|
Недостаток рассмотренного генератора заключается в том, что постоянную времени цепей заряда и разряда в нем можно увеличить только увеличением емкости конденсатора С. Уменьшить ее можно с помощью дополнительных резисторов, шунтирующих резисторы R2, R6 . Поэтому рассматриваемый генератор нецелесообразно использовать для получения импульсов большой длительности. Кроме того, стабильность периода колебаний низка
из-за того, что экспоненциально изменяющееся напряжение на |
базе стремится почти к ну |
||||||
левому значению. |
ч |
на |
ИДУ |
типа |
175УВ4 изображена |
на |
|
Функциональная схема |
автогенератора |
||||||
рис. 5.1, в. Расчет этого генератора сводится |
к определению параметров навесных элемен |
||||||
тов С, R2, R6 |
по заданным временным параметрам импульсов. |
|
ИДУ |
||||
Большую |
нагрузочную |
способность имеют |
автогенераторы, выполненные на |
||||
с выходными эмиттерными повторителями (рис. 5.2, |
а). Процессы, протекающие в этом |
генераторе, отличаются от ранее рассмотренных тем, что конденсатор теперь заряжается через эмиттерный повторитель и резистор R2. Поэтому постоянная времени цепи заряда
тз = С (# DbIX + R2)t |
где # вых |
(1 — a) Ri — выходное |
сопротивление |
эмиттерного |
||
повторителя на транзисторе VT1. Конденсатор разряжается через резистор R2 и выходное |
||||||
сопротивление эмиттерного повторителя. Постоянная времени цепи |
разряда тр = т3. |
|||||
Для определения времен заряда и разряда |
конденсатора генератора с эмиттерными |
|||||
повторителями можно |
использовать формулы (5.2) и (5.7). При этом необходимо опреде |
|||||
лить для рассматриваемого генератора перепады Uml = U^ |
на выходе эмиттерного повто |
|||||
рителя, вызываемые отпиранием и запиранием |
транзистора |
VT2. Перепад |
напряжения |
|||
на входе эмиттерного повторителя равен a / 0/?i, |
где а / 0 — перепад тока коллектора тран |
|||||
зистора VT2. Если коэффициент передачи эмиттерного повторителя |
обозначить через |
|||||
К.П** 1 . то |
|
|
|
|
|
|
|
Umi ^ |
^ m2 — |
^ |
|
|
|
102
Тогда в соответствии с формулами (5.2) и (5.7)
— CR 2In |
а ^ /р — Un + |
(1 |
— а) / 0fl2 |
(5.10) |
|||
|
|
С/п + |
(1 - а )Д Л |
|
|||
|
t p = |
C R 2 In [(aIJii - |
V J / U u ] . |
(5.11) |
|||
Функциональная схема |
автогенератора |
на |
ИДУ типа 198УТ1 |
изображена на |
|||
рис. 5.2, б. |
|
|
р а б о т ы г е н е р а т о р а с э м и т т е р - |
||||
З а т о р м о ж е н н ы й р е ж и м |
|||||||
н ы м и п о в т о р и т е л я м и |
можно |
обеспечить |
подключением к |
базе транзистора |
|||
VT3 дополнительного резистора R7 и диода VD1 (рис. 5.2, в). В этом случае при заряде |
|||||||
конденсатора напряжение и63 стремится (рис. 5.2, г) к |
|
||||||
« 6 3 (°о) = |
[-№ *«*)/№ . + |
R7)] |
- |
О- a ) / 0 (/?а II R7). |
Диод VD1 при этом закрыт. Если обеспечить выполнение условия R2 С Ri, то по стоянная времени заряда т3 = CR2. При разряде конденсатора диод VD1 откроется и кон денсатор с очень малой постоянной времени цепи разряда быстро разрядится до минималь ного напряжения, а напряжение иб3 станет равным напряжению UD на открытом диоде, ко
торое заметно больше порогового Un. Поэтому транзистор VT3 после окончания разряда не откроется, генератор окажется в заторможенном режиме. Если теперь на базу транзис тора VT2 подать запирающий импульс отрицательной полярности (или на базу транзис тора VT3 — импульс положительной полярности), то генератор опрокинется и начнется стадия генерирования импульса, длительность которого определяется временем заряда
конденсатора при открытом транзисторе |
VT3. Ее |
можно определить по формуле (5.10), |
|||||
если в ней слагаемое и62 (°°) = |
(1 — а) / 0# 2 |
в числителе и знаменателе дроби |
под знаком |
||||
логарифма заменить величиной |
ибз (о°), |
а |
постоянную |
CR2 — постоянной |
С (R2 1| Я7). |
||
Следовательно, |
|
|
|
|
|
|
|
— С (R2 || Ry) In tfgi/p - |
Un + W |
( f l 2 + |
R i) + |
(1 - g) /о ffl, II Ri) |
(5.12) |
||
Un + E2R2/(R2 + |
R7) + (1 — a) /0(«t II R 7) |
|
|||||
Время восстановления генератора |
|
|
|
|
|
|
|
|
/в = 5С(г0 + |
Двы^ ЭЛ1). |
|
(5.13) |
ИДУ с эмиттерными повторителями обеспечивает малое время восстановления и боль шую нагрузочную способность генератора, если в качестве выходных сигналов использо вать импульсы на нагрузке эмиттерного повторителя, не входящего в цепь обратной связи генератора.
Если для удержания в заторможенном состоянии одного диода VD1 окажется недоста точно, последовательно с ним можно включить второй диод.
2. ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ НА ИДУ С ЭМИТТЕРНЫМ ВРЕМЯЗАДАЮЩИМ КОНДЕНСАТОРОМ
Наиболее простым вариантом импульсного автогенератора на ИДУ является генера тор с эмиттерным времязадающим конденсатором С (рис. 5.3, а), включенным межРУ эмит" терамн транзисторов эмиттериого повторителя и собственно дифференциального ус^лителя« Принцип работы этого генератора мало отличается от аналогичного генератора на транзи сторах [59]. Пусть в момент t = 0 транзисторы VT1 и VT2 закрываются, а транзис1*°Р VT3 открывается, конденсатор С начинает заряжаться током /0. Потенциалы иъ эмиттер0®
и VT2 при этом сравнительно велики и удерживают их в закрытом состоянии. По мере за ряда конденсатора напряжение иэ уменьшается по линейному закону (рис. 6 Д б). Когда оно достигнет порогового значения Un, транзисторы VT1 и VT2 начнут откРывать" ся, а транзистор VT3 закрываться. Процесс перехода генератора в новое состояние будет
протекать лавинообразно. По окончании процесса транзисторы VT1 и VT2 перейдут в ре
жим насыщения, а транзистор VT3 закроется. Конденсатор |
С начнет разряжаться через |
участки база— эмиттер транзисторов VTJ, VT2 и резистор |
Кб, стремясь перезарядиться |
до напряжения — Е2, |
|
Напряжение на участке база — эмиттер закрытого транзистора VT3 примерно равно |
напряжению ис на разряжающемся конденсаторе. Когда последнее достигнет нулевого
значения, транзистор VT3 начнет открываться, конденсатор прекратит разряд, транзис торы VT1 и УГ2 выйдут из режима насыщения. Снова произойдет лавинообразный процесс,
заканчивающийся |
переходом транзисторов |
У77, |
VT2 в |
закрытое, а |
транзистора |
VV3 |
||||||
в открытое состояние. Процессы, таким образом, периодически будут повторяться. |
|
|||||||||||
Максимальное напряжение, до которого заряжается конденсатор, |
|
|
||||||||||
|
U С max = Е |
(1 ■ а ) Ко Н“ (^1 “Ь ^г)/^с1 ^ |
^1* |
|
(5.14) |
|||||||
Ток разряда конденсатора изменяется по закону |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
('р = |
( Р о |
max + £ г)/Я««_ '/Тр Я* (£. + |
E 2) / R t e ~ ‘/TP, |
тр = |
C R e. |
(5.15) |
||||||
Напряжение на |
конденсаторе изменяется по закону |
|
|
|
|
|||||||
|
|
«с-«'em.х + Е г) е - ‘/хР ~ Е 2, |
|
|
|
|
||||||
откуда, с учетом |
равенства £/CmaX ^ |
Ег & |
£ 2 = |
Е, для |
t = |
/р получим |
|
|||||
|
|
и с ( / Р ) = |
2 £ е - ' р / т Р _ £ ~ |
о . |
|
|
|
|
||||
Тогда |
|
|
/р = |
т р In |
2 ^ |
0 , 7 С Я с . |
|
|
|
(5 . 1б) |
||
|
|
|
|
|
|
|||||||
Время заряда определяется |
из соотношения |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
= С W c |
max |
|
m l n ^ C E , |
t3 = |
C £//0. |
|
(5.17) |
104
Период автоколебаний |
|
|
|
|
Т = |
tP+ /3 = |
т In 2 + СЕ//0 ^ |
0,7СДв + СЕ//01 |
|
а скважность |
|
|
|
|
Q = |
ГЛР = 1 + |
E/[(/0tfe) In 2] да |
1 + 1,4Е/(Яв/0). |
(5.18) |
Наряду с рассмотренным режимом работы генератора, возможен режим, при котором процесс разряда конденсатора заканчивается не потому, что открывается транзистор VT3% а потому, что транзисторы VT1 и VT2 выходят из режима насыщения раньше, чем разря дится конденсатор и откроется транзистор VT3. Если исключить транзистор VTU ток раз ряда конденсатора и ток /0 обеспечивают насыщенное состояние только одного транзисто ра VT2 и поэтому окончание процесса разряда обусловливается отпиранием транзистора VT3. При наличии транзистора VT1 токи разряда и /<> обеспечивают насыщенное состояние двух транзисторов (VT1 и VT2) и поэтому выход их из насыщения возможен раньше оковчания разряда конденсатора.
Транзистор VTI желательно включать для подключения нагрузки к его коллектору, не связанному с цепями обратной связи генератора.
Рассмотрим режим, при котором окончание процесса разряда обусловливается выхо дом транзисторов VT1 и VT2 из режима насыщения. Поскольку разрядный ток, складыва
ясь с током /0, обеспечивает насыщенное состояние транзисторов |
VT1 и |
VT2, их эмиттер- |
|||||||
ные токи i9 = |
(ip + /0)/2, откуда, с учетом выражения (5.15), |
|
|
|
|||||
|
1Э= /„/2 + (Et + |
Е2) e~t/xP/(2Rt). |
|
|
|
(5.19) |
|||
Транзисторы VT1 и VT2 начнут выходить из режима насыщения в момент выполнения |
|||||||||
условия |
|
ш*э = |
EiIRf. |
|
|
|
|
(5.20) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
В результате подстановки в выражение (5.20) значения тока 19 из формулы (5.19) по |
|||||||||
лучим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
откуда |
а/о/2 + |
а (Et + Е2) <Г'р/хР/(2/?в) |
Е^Яи |
|
|
||||
tp = Тр In {a (Ei -f- Е2) |
(2Ej |
a / 0/?i)]}. |
|
|
|||||
|
|
|
|||||||
Если учесть, |
что Е* = Еа = |
Е, то |
|
|
|
|
|
|
|
|
tp = |
тр In {2aERi/[Re (2Е - с с / ^ ) ] } . |
|
|
(5.21) |
||||
Минимальное напряжение на конденсаторе в момент t= |
tp |
|
|
|
|||||
|
|
UCm\n ^ 2 E e - ‘pIXP - E . |
|
|
|
|
(5.22) |
||
Время заряда определяется из соотношения |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
*зЛ) — С V C шах |
^Cmin). |
|
|
|
|
|
|
откуда, с учетом формул (5.14) и (5.22)* |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
t3 » C ( E — 2Ее~*р/тр + |
£)//„ = 2СЕ (1 - |
e- |
V TP)//0. |
(5.23) |
||||
Период |
автоколебаний |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г _ <„ + ,, - , р I» |
|
+ 2С£ (1 - |
( 5 |
. 2 |
4 ) |
|||
Для того чтобы определить, какой режим работы генератора с эмиттерным времяза- |
|||||||||
дающим конденсатором реализуется, сначала |
необходимо |
рассчитать |
времена |
разряда |
по формулам (5.16) и (5.21). Если время разряда, определенное по формуле (5.16), меньше времени, полученного по формуле (5.21), то окончание процесса разряда будет обусловли ваться отпиранием транзистора VT3. При обратном соотношении этих времен разряд за
канчивается |
выходом |
из насыщения транзисторов VT1 и VT2. При этом следует иметь |
в виду, что |
второй |
режим реализуется при меньших токах. |
На рис. 5.3, в изображена функциональная схема генератора с эмиттерным конденса тором па ИДУ типа 198УН1. Расчет автогенератора с эмиттерным конденсатором сводится
к определению емкости хронирующего конденсатора С. |
г е н е р а т о р а |
||
П р и н ц и п и а л ь н а я |
с х е м а |
з а т о р м о ж е н н о г о |
|
с Е С - в р е м я з а д а ю щ е й |
цепью, включенной между выходами эмиттерных повторите |
лей, изображена на рис. 5.4, а. Принцип работы этого генератора основан на следующем.
105
В исходном состоянии транзистор VT1 закрыт, |
a VT2 открыт, |
так как |
щ = иб2 =* |
= и60 = U3 min—R l6 >Ut\ *=* 0. Конденсатор С |
заряжен до |
напряжения |
Uc max= |
= и э max— Uэ min+ ^^б - При подаче запускающего импульса положительной полярности на
вход транзистора VT1 последний отпирается, вызывая запирание транзистора VT2. В ре зультате лавинообразного процесса опрокидывания генератора напряжение на базе VT2 скачкообразно уменьшается на величину ДU9 = i/3max—{/3min (Рис* 5.4,6). Конденсатор
С начинает разряжаться через резистор |
R, стремясь перезарядиться |
до напряжения |
— Д£/э. Напряжение на базе VT2 при этом |
увеличивается, стремясь к |
+ £ /эшах. Однако |
через время /и после начала перезаряда конденсатора напряжение u& достигнет значения
—Un, при котором генератор снова опрокинется. Генерирование импульса на этом закан* чивается. Конденсатор быстро заряжается через диод до максимального напряжения. На этом заканчивается стадия восстановления генератора.
Длительность импульса согласно временной диаграмме напряжения щ определяется по формуле
и* m«v + АС/э - иб(0) |
2 __- ил |
Us шах “Ь |
'эmin |
U3 тах |
так как Un & £/б(0).
Поскольку, в случае пренебрежения напряжением, на участке база — эмиттер открытых
транзисторов, |
|
+ (1 —а) RJ; |
|
'9 шах = [£Л —^2 (1 —a) |
|||
U. |
|
|
|
U |
ЕгЪ - Е 2( 1 - а \Ъ — aLR,R« |
||
эт1 п |
Я в + 0 |
— a)Rt |
1 |
fu — RC In |
(1 |
°0 Rj -Ь «IQRI R» |
|
а время восстановления |
|
О о с ) Ri |
|
|
|
|
|
tD= 5С \rD + 2 (1 — a) Rx], |
|||
где rD — сопротивление открытого диода; (1 — a) = |
RBbTX— выходное сопротивление |
эмиттерного повторителя.
Функциональная схема заторможенного генератора на ИДУ типа 198УТ1 изображена на рис. 5.4, в. При расчете этого типа генератора необходимо определить емкость конденса торе С и выбрать емкость С7.
3. ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ С ЗАРЯДОМ КОНДЕНСАТОРА ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ
Основной особенностью генераторов этого типа является заряд времязадзющего кон денсатора базовым током /$ транзистора дифференциального каскада ИДУ, эмиттериый ток которого равен току /0 ГСТ [54]. Ввиду того, что базовый зарядный ток в 1/(1 — а) раз меньше тока /0, скорость заряда конденсатора оказывается сравнительно меле,i*t tm
106
обеспечивает возможность получения импульсов с большой длительностью при сравни тельно малой емкости конденсатора. Это же обстоятельство и предопределяет возможность получения импульсов с большой скважностью. С этой целью времязадающий конденсатор включают между выходом одного из эмиттерных повторителей и базой транзистора другого каскада ИДУ (рис. 5.5, а). Для обеспечения заряда конденсатора базовым током, между базой и корпусом включают диод VD2, который запирается вовремя заряда и, отпираясь во время разряда, обеспечивает большую скорость разряда и, следовательно, большую скважность импульсов.
Принцип работы генератора основан на следующем. Пусть в момент t ■= 0 (рис. 5.5, б) транзистор VT3 отпирается, a VT2 запирается. Напряжение на выходе эмиттерного по вторителя повышается и конденсатор начинает заряжаться постоянным током (1 — а) /„'. Напряжение на конденсаторе при этом нарастает по линейному закону. По мере заряда конденсатора напряжение на базе VT3 уменьшается и, когда оно достигает порогового
вначения Un, транзистор VT2 начинает отпираться, a VT3 запираться. Конденсатор начи нает разряжаться через диод VD2. Этот процесс перехода ИДУ из одного состояния в дру гое происходит лавинообразно и заканчивается запиранием транзистора VT3 и отпира нием транзистора VT2, Процесс разряда происходит с большой скоростью и заканчивается вследствие уменьшения тока разряда ip. Когда напряжение iprD на диоде VD2 станет рав
ным напряжению (.1 — a) lQrD на диоде VD1 плюс (7П, ИДУ снова изменит свое состояние на противоположное. Таким образом, процессы в генераторе будут периодически повто ряться.
Для определения времен заряда t3 и разряда tp конденсатора сначала необходимо най
ти максимальное напряжение па конденсаторе |
|
|
|
|
|
|
Uс шах = |
^бэ |
|
(5.25) |
|
Ei + E2 — Ufa |
Ел + Е2 |
|
|
|
— |
где /б == ——г - — .-------- г=?-----Б------(1 — а) — базовый ток транзистора VT1\(J6 |
|||||
— а ) |
v° |
|
|
|
|
напряжение на участке база — эмиттер открытого транзистора VT1. |
неравенства |
Ufa, |
|||
Подстановка в выражение (5.25) значения базового тока с учетом |
|||||
и п « Et дает |
|
|
|
|
|
|
|
«) * 1 (£ 1 + |
£ 2)/Я«. |
|
(5.26) |
Ток разряда конденсатора изменяется по закону |
|
|
|
||
|
и С шах + a / otf1 |
+ и бэ — E i |
__//тп |
|
(5.27) |
,р “ |
r D + (1 - а ) Л , |
|
|
||
|
|
|
|||
где |
тр = С [rD+ |
(1 — а) /?,]. |
|
|
|
Подставляя в выражение (5.27) значение Uc max и пренебрегая напряжением Убэ по |
|||||
сравнению с aI0Ri, получаем |
|
|
|
|
|
• |
о с / о — (1 — а ) |
(^ 1 “Ь |
|
|
(5.28) |
, р _ |
rD + (!-< * )/? ! |
|
|
|
107
Процесс разряда заканчивается в момент fp, при котором выполняется условие
*р (^р) тв — = О — ° 0 V D *
Согласно выражениям (5.28) и (5.29)
(1 - a . ) l 0r D + и „ |
а 1 Л — (1 — a ) |
(£ f + E 2) /R a - t j x n |
|
rD |
rD + (1 — °0 Ri |
* |
откуда
, |
_ T |
ln |
aloRi — (1 — a) (Et + E2)/RQ |
p |
P |
n |
[i + (i _ a)/?i/rD ] [1 - a ) I 0rD + Un] • |
Время заряда конденсатора можно определить из соотношения
U(1 — ° 0 Л = С (Uc max ~ UСmin)»
(5.30)
(5.31)
где Uc min — минимальное напряжение на конденсаторе в конце его разряда. Это Напря жение можно рассчитать, воспользовавшись законом разряда конденсатора
UC (/р) = tfc-mm = (и С тш + a / Л - E l) «~'р/Тр + Е i - a /^ j . |
(5-32) |
Тогда, согласно выражениям (5.20), (5.31) и (5.32),
h = CRt [Р - (£ х + E2)/(Rtl 0)] (1 - <Г'р/тР) да CRt [Р - (Я* + E2)/(Rtl0)\. (5-33)
Рис. 5.6 |
|
Амплитуда выходных импульсов (рис. 5.5, б) |
|
UШ— а Л)^7» |
(5.34) |
а скважность определяется выражением |
|
Q = 1 + *зДР- |
(5.35) |
Плавная регулировка периода колебаний Т = t3 + |
(р возможна как с помощью плав |
ного изменения тока /0 ГСТ, так и путем подключения элементов базовой цепи транзистора VT2 к управляющему напряжению. На рис. 5.5, в изображена функциональная схема рас
смотренного автогенератора |
на ИДУ типа 198УН1. Расчет этого генератора |
сводится к |
|
определению емкости С. |
|
|
|
Н и з к о ч а с т о т н ы й |
с и м м е т р и ч н ы й |
г е н е р а т о р можно |
построить |
на ИДУ, если коллекторы транзисторов дифференциального каскада соединить с помощью конденсаторов с базами противоположных транзисторов и заряжать эти конденсаторы базо выми токами (1 — а) /0 (рис. 5.6, а). В этом генераторе Длительности импульсов определя ются временами заряда соответствующих конденсаторов, а процессы разряда (восстановле ния) через базовые диоды скоротечны и составляют незначительную часть времени заряда
108
(рис. 5.6, б). При полной симметрии схемы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
*и1 == *и2 ^ |
и /и (1 |
а) / 0 = |
С (Uc max — Uc mln), где |
|
|
|
||||||
U c max = |
— (1 — а) У?! —■U n tz* E f — (1 — а) 10^ ; |
U c min = E i — а / ^ . |
(5.36) |
||||||||||
Тогда из выражения для |
/и с учетом формул (5.36) |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
/и = |
(Р — 1) ^ |
РCRit |
р = |
а/(1 — а). |
|
(5 3 7 ) |
||||||
На рис. 5.6, в изображена функциональная схема рассмотренного генератора на ИЛУ |
|||||||||||||
типа 175УВ4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет генератора сводится к определению емкостей конденсаторов С1 и С2 . |
типа |
||||||||||||
Пример. При заданном периоде |
Т = |
500 мкс, с учетом параметров усилителя |
|||||||||||
75УВ4 а = |
0,98, Р = 49, |
= |
3 кОм, в соответствии с выражением (5.37) |
|
|
|
|||||||
|
С = |
500 • |
10 °/(2 . 4 9 . 3 |
. |
103) = |
1 ,7 . ю" 9 ф. |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Ввиду того, что разряд конденсата- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
ров сравнительно большим током про- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
исходит |
через |
открытые |
транзисторы, |
|||
|
|
|
|
|
|
|
фронты импульсов на их коллекторах |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
при отпирании транзисторов оказывают |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
ся экспоненциальными (рис. 5.6, б). Для |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
их улучшения необходимо использовать |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
ИДУ |
с |
эмиттерными |
повторителями |
|||
|
|
|
|
|
|
|
(рис. 5.7, а). Постоянная |
времени |
цепи |
||||
|
|
|
|
|
|
|
разряда |
конденсаторов в |
генераторе на |
||||
|
|
|
|
|
|
|
ИДУ без повторителей в (rD + |
/?!)/[rD+ |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
+ (1 |
— ос) / у |
раз больше постоянной |
||||
|
|
|
|
|
|
|
времени генератора с эмиттерными по |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
вторителями. |
Максимальное |
и |
мини |
|||
|
|
|
|
|
|
|
мальное напряжение на конденсаторе ге |
||||||
|
и с max = *i - |
О-ч- a) R i |
нератора с эмиттерными |
повторителями |
|||||||||
|
(E t + |
E 2) / R Q - |
U n; |
|
|
|
|||||||
a период |
колебаний |
|
UC min — E i — |
|
|
|
|
|
|
||||
Т = |
2tu = |
2CRi [Р - |
(Е£+ E2)/(Rq/0)]. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Большая удельная длительность tJ(CRf) рассмотренных генераторов обеспечивается, как следует из принципа их работы, зарядом конденсаторов сравнительно малым по вели чине базовым током. Но это достоинство генераторов, к сожалению, обусловливает су щественный их недостаток, заключающийся в прямой зависимости длительности импуль сов от коэффициента р усиления тока базы, подверженного влиянию температуры.
Функциональная схема рассмотренного генератора на ИДУ типа 198УТ1 изображена
на рис. 5.7, |
б. |
|
|
|
генератора сводится к определению емкостей конденсаторов. |
|||
Расчет |
низкочастотного |
|||||||
Пример. При расчете генератора на ИДУ типа 198УТ1 по формуле (5.6) |
необходимо |
|||||||
рассчитать значение тока/о = |
0,6 мА. Тогда согласно выражению для периода |
колебаний |
||||||
при заданном |
Т = |
5 • |
10~~3 |
с /?* = 10 кОм, р = |
49, Е^ = Е 2 = 6 |
В, /? 0 = 7 кОм |
||
|
|
С = |
5 • |
10 3/2 . 104 [49 — (6 + 6)/(7 .0,6)] = 5,4 . 1(Г9Ф. |
|
|||
З а т о р м о ж е н н ы й г е н е р д т о р с н а р я д о м к о н д е н с а т о р а п о |
||||||||
с т о я н н ы м |
т о к о м |
выполняется на базе |
рассмотренного |
автогенератора (см. |
||||
рис. 5.5, а), если из него исключить диод в цепи базы транзистора |
VT2 и добавить резис |
торную цепь связи между транзисторами VT2 и VT3 с помощью делителя R2R7, подключив последний к источнику напряжения отрицательной полярности — Е2 (рис. 5.8, а).
Процессы в заторможенном генераторе (рис. 5.8, б) сводятся к следующему. До пода чи запускающего импульса конденсатор разряжен до минимального напряжения, напряже ние нбз ^ 0, транзистор VT3 закрыт, выходное напряжение и & £*, если пренебречь то
ком делителя |
R2R7. |
Напряжение |
|
|
|
|
иб2 |
(Ej + |
E2) R2 |
Е2- ( 1 - а ) /о |
R , (Rj + |
Ri) |
62 max > 0 |
R I + Да + *7 |
Ri + R2 + |
Ri |
109
инадежно удерживает транзистор VT2 в открытом состоянии. При подаче запускающего импульса отрицательной полярности на базу транзистора VT2 последний закрывается, вызывая лавинообразный процесс опрокидывания генератора. В результате его окончания транзистор VT3 открывается. Напряжение и при этом скачкообразно падает, уменьшается
инапряжение на базе транзистора VT2:
иб2 — |
E j |
^ 2 ~~~ |
oftf |
R2 |
■£« = |
Ut |
|
< 0 . |
|
|
Ri + R2 + |
Ri |
|
|
|
||||||
|
|
62 min |
|
|
||||||
Кондепсатор С начинает заряжаться базовым током (1 — a) |
7d транзистора |
VT3. Когда |
||||||||
по мере заряда конденсатора |
напряжение |
и^ уменьшится до значения |
= ^62 mrn + |
+транзистор VT3 начнет запираться, a VT2 отпираться. Генератор возвращается в ис
ходное состояние. Генерирование импульса с длительностью |
на этом заканчивается. |
Начинается стадия восстановления, характеризуемая быстрым разрядом |
конденсатора через |
||||||||||
диод VD |
и эмиттерный |
повторитель |
до |
минимального напряжения |
£/Cmin. |
|
|||||
Длительность импульса |
определяется |
из |
соотношения |
|
|
||||||
|
|
|
M l |
°0 Л) = |
С (U c max |
U С min)* |
|
(5.38) |
|||
где с учетом выражений (5.26) и (5.32) |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
V C max ^ |
|
— (1 — а ) # i (^1 + Е 2)/#в — ^62 min ““ |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
U c min = |
|
|
|
|
||
Тогда |
при |
U62 min ^ |
^ |
0 из |
выражения |
(5.38) |
получим |
|
|
||
|
|
|
|
= |
CRi |
— (Е\ *+■ EZ}/(R0I0)]. |
|
(5.39) |
|||
Время |
восстановления |
|
tz = 5С [rD + |
(1 — a) Rx]. |
|
(5.40) |
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
Функциональная схема |
заторможенного |
генератора рассматриваемого типа |
ИДУ |
||||||||
198YH1 изображена на рис. 5.8, в. |
|
|
|
|
производится в сле |
||||||
Расчет элемента R11 С, R7 и выбор конденсатора С1 в цепи запуска |
|||||||||||
дующем порядке. Емкость С1 обычно выбирается величиной Сх = 500... 1000 пФ. |
Вслед |
||||||||||
ствие того, что резистор R8 не оказывает существенного влияния на временные параметры, |
|||||||||||
выбираем |
Rx = Rs = 5 кОм. Для обеспечения надежного открытого состояния транзис- |
1 ора VT2 в исходном состоянии необходимо рассчитать сопротивление резистора R7 . Со-
110