и сеткой лампы Л. В полупериод запертого состояния лампы Лх конденсатор С) разряжается через отпертую лампу Л и резистор Ry. В момент достижения напряжения отсечки лампа Л, отпирается и потенциал ее анода убывает. Это в свою очередь вызывает уменьшение напряжения на сетке лампы Лг и увеличение напряжения на аноде лампы Лг, котороечерез конденсатор С) передается на сетку лампы Ль и т. д. Происходит опрокидывание и лампа

-178

При К 0,15

при.жО,бе

Рис. 11-64. Практическая схема генератора пилообразных колебаний с токостабилизнрующим пентодом.

Л, отпирается, а Лг - запирается. Начинается стадия медленного разряда конденсатора С через токостабилизирующий пентод Лз, в катод которого включен линеаризующий резистор Rk.

Напряжение между сеткой и катодом триода в процессе разряда конденсатора увеличивается и в некоторый момент времени достигает напряжения отсечки. Триод отпирается, напряжение на его аноде убывает, вызывая уменьшение напряжения на сетке лампы Лг. Анодный ток лампы Лг убывает, а напряжение на аноде и, следовательно, на сетке лампы Лг увеличивается, вызывая дальнейший рост анодного тока лампы Лг. Происходит опрокидывание, в результате которого лампа Л) оказывается запертой, а Лг -отпертой. Затем процесс повторяется. Так происходит генерирование периодического пилообразного напряжения. Синхронизация развертки с исследуемым напряжением осуществляется подачей на защитную сетку пентода синхроимпульсов положительной полярности.

Ждущий режим (ключ Кл в положении ж) характеризуется тем, что лампа Л] запирается и автоколебания срываются.

В результате подачи на сетку лампы Лг пускового импульса (отрицательного) происходит однократное опрокидывание мультивибратора: лампа Лг запирается на некоторое время Гр, спустя которое схема автоматически возвращается в исходное устойчивое состояние равновесия. На аноде лампы Лз образуется один зубец пилы, сфазированный с пусковым импульсом.

Схема остается в таком положении до прихода очередного пускового импульса.

Генератор с емкостной обратной связью. Генератор содержит пентодный резистивный усилитель (рис. П-65) с емкостной обратной связью через конденсатор С и резистор Rc сопротивлением порядка 500 кож- 1 Мом, соединенный с источником положительного напряжения Ее (иногда - с источником анодного напряжения, т. е. £с=£а)-В исходном состоянии пентод заперт по третьей (защитной) сэтке смещением -сз, напряжение на управляющей сетке близко к нулю (поскольку сопротивление ;Rc много больше сопротивления участка сетка-катод лампы в области малых сеточных токов). Конденсатор С при этом заряжен до напряжения, близкого к £а.

Перевод схемы в рабочую стадию достигается подачей положительного перепада f/з на третью сетку. Благодаря этому возникают токи ta, in и ic и отрицательный перепад напряжения на аноде, который передается на сетку лампы. Величина этого перепада Af/a близка к со (точнее,

Д[/=--

где Г> - проницаемость лампы). Начинается разряд конденсатора почти постоянным током ic=Ic.

Физически процесс стабилизации тока /с объясняется действием отрицательной обратной связи: увеличение тока /с ведет к понижению напряжения на сетке и уменьшению анодного тока, что противодействует увеличению /с. И наоборот, уменьшение

iiJ Чг

Ic \ fir- ia <Jia /,

Os =£c3

Рнс. 11-65. Генератор пилообразных колебаний с емкостной обратной связью. Направления токов 1, h показаны для рабочего режима.

/с вызывает рост напряжения на сетке и, следовательно, увеличение анодного тока лампы, что также противодействует уменьшению /с. В действительности ток /с меняется по экспоненте с очень большой постоянной времени Гэ=/?вСэ, где

. аСз С/?с5 +

: CRS.

Приближенно (при/?а>йс) можно считать

Ток 1с и скорость V убывания напряжения на аноде зависят от величины Ее:

Таким образом, скорость развертки можно подбирать путем изменения величин Ее, Rc и С. Процесс линейного разряда конденсатора прекращается в момент выхода рабочей точки на линию критического режима, когда напряжение на сетке перестает эффективно управлять анодным током и напряжение на аноде достигает минимального значения t/а.миЕ порядка 20-30 в. Начиная с этого момента, напряжение на сетке возрастает, достигая нулевого уровня: схема переходит в состояние устойчивого равновесия, которое характеризуется постоянными токами и напряжениями на всех электродах лампы.

В генераторах пилообразных колебаний режим линейного разряда конденсатора прерывается до момента достижения Г/а.мин подачей запирающего напряжения - £сз на защитную сетку (т. е. прерыванием перепада f/s).

Анодный ток лампы в результате этого становится равным нулю, и кондеиоатор начинает заряжаться по цепи: источник напряжения-резистор Ra-конденсатор С- сопротивление участка сетка-катод лампы с постоянной времени x-RaC Через время 7 в=ЗТв процесс заряда конденсатора заканчивается и может быть начата новая рабочая стадия путем подачи перепада Uz и т. д. Схема с емкостной обратной связью характеризуется следующими показателями:

Еоо+Са.мии

В практических схемах обычно Ra имеет порядок нескольких сотен килоом, а С= = 100-200 пф.

С помощью таких генераторов легко получить очень медленные пилообразные колебания с периодом вплоть до нескольких секунд. Принцип линейного разряда коиденсатора положен в основу фантастронных схем (см. стр. 576).

11-9. ОСНОВНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА НА ТРАНЗИСТОРАХ

Мультивибраторы

На рис. 11-66 приведена основная схема мультивибратора с емкостными коллектор-но-базовыми связями. В мультивибраторе возникают периодические колебания, обусловленные поочередным отпиранием (запиранием) транзисторов. Специфические осо-

бенности транзисторного мультивибратора в отличие от мультивибратора на лампах объясняются отличительными свойствами транзисторов при работе в ключевом режиме (см. стр. 557).

После очередного переброса в схеме, когда транзистор Ti заперт, Тг отперт, происходит заряд конденсатора Ci. За время запертого состояния триода Ti этот конденсатор успевает зарядиться до напряжения

Як - /к01 Rki и Яи,

где /н01 - начальный ток коллектора транзистора 7).

Рис. П-66. Мультивибратор с кол-лекторьо-базовымн связями.

а - схема мультивибратора; б - диаграммы напряжений на участках база - эмиттер ug и на участке

коллектор - эмиттер Иц.

Напряжение на участке коллектор-эмиттер вследствие протекания тока заряда конденсатора Cj через резистор Rm устанавливается равным примерно не сразу, а через некоторое время (участок АВ на рис 11-66,6). Этим определяется длительность отрицательного перепада (среза импульса) коллекторного напряжения транзистора Ту:

<с1 ~3/?KiCi.

Аналогично определяется длительность среза коллекторного напряжения второго транзистора Тг.

сгяЗ/?к2С..

Запертое состояние транзистора Ti поддерживается благодаря перезаряду конденсатора Сг. Ток перезаряда проходит через резистор Rci (участок ВГ), при этом в базу транзистора 7j втекает ток, примерно равный /ко-

Закон изменения напряжения 6i можно записать в виде

Иб1 = ~(£к + /к01/?б1) + t

+ (£в + /к01Кб1 + £к)е

Длительносп Ti стадии запертого состояния триода Tl и отпертого состояния Тг определяется выражением

tl = ReiCi In

2Дк + /к01 61

В тот момент, когда напряжение на участке база-эмиттер транзистора Ti достигает такой величины, при которой отпирается транзистор Tl ( 6i~0), происходит быстрый лавинообразный процесс опрокидывания мультивибратора и триод Ti запирается (триод Tl открывается).

Длительность стадии Тг, при которой триод Tl отперт, а триод Гг заперт, определяется выражением

Ct = R62Ciln

2£к + /квг/?б

K02J

Период колебаний

Tn = Ti + T2.

Если мультивибратор симметричен (Rki = =Rk2=Rk; R6i==R62=R6; С,=С2=С и транзисторы однотипны), длительность периода колебаний

Тп = 2т = 2r6c 1п

2£к-Н/ко/?б

Ek + IkoR6

Нестабильность длительности цериода из-за колебаний температуры определяется температурной зависимостью тока /ко- Одним из способов повышения стабильности является применение транзисторов с малым /но (например, кремниевых). Однако и это полностью не решает проблему температурной стабильности мильтивибратора. Улучшить стабильность можно, уменьшая сопротивление резистора /?б, но при этом приходится одновременно уменьшать и сопротивление резистора Rk, чтобы не увеличивать степень насыщения транзистора. Это приводит к тому, что с повышением температурной стабильности мультивибратор становится более низкоомным и потребляет большую энергию.

В практических схемах, как правило, резистор Rk имеет сопротивление от 200-

300 ом до 5-10 ком. Резисторы Re в цепи базы в зависимости от требований к температурной стабилизации могут иметь сопротивление от 20-50 ком до 0,1 Мом. Емкость С конденсаторов - сотни и тысячи пикофарад.

Мультивибратор с эмиттерной связью. Мультивибратор на транзисторах (рис. 11-67) может работать как в режиме автоколебаний, так и в ждущем режиме. Используется такой мультивибратор главным образом в ждущем режиме в качестве устройства, формирующего импульсы прямоугольной формы.

-r-T-i2J-£

--ih 2

Рис. 11-67. Принципиальная схема мультивибратора с эмиттерной связью.

В исходном состоянии в ждущем режиме транзистор Tl заперт, а Гг находится в насыщенном состоянии, так как база Гг через сопротивление /?б подключена к источнику отрицательного напряжения -£к. Надежное запирание транзистора Г обеспечивается подачей напряжения с делителя Rl-2- В этом состоянии мультивибратор находится до тех пор, пока на него не подается запускающий импульс.

Положительный импульс запуска через конденсатор С передается на базу отпертого транзистора Гг и запирает его. По мере уменьшения коллекторного тока Гг потенциал эмиттера уменьшается и достигает такой величины, при которой открывается транзистор Tl (потенциал базы Ti определяется делителем Ri и Rz). Появившийся коллекторный ток Ла еще больше превышает потенциал коллектора Ti и, следовательно, базы транзистора Ti. Происходит опрокидывание, в результате которого транзистор Гг закрывается, а транзистор Ti открывается и начинается рабочая стадия, во время которой происходит перезаряд конденсатора С от источника напряжения через резистор Rb, транзистор Ti и резистор Ra.

Рабочая стадия заканчивается, когда потенциал базы транзистора Гг достигает величины, при которой этот транзистор открывается. Происходит обратное опрокиды-вание: транзистор Гг отпирается, а Ti закрывается.