книги из ГПНТБ / Учебник радиометриста флота учебник для школ и учебных отрядов ВМФ

С, Ф С.3) процессы, происходящие в схеме, остаются прежними. Постоянные времени заряда конденсаторов Сi и С2, как и по­ стоянные времени их разряда, будут различные. Поэтому лам­ пы Л\ и Л2 будут оставаться запертыми в течение различного времени, в этом случае с промежутка анод — катод ламп Л х и Л2 можно снимать импульсы разной длительности.

Как видим, характерной особенностью колебательного про­ цесса в мультивибраторе является наличие в некоторые мо­ менты времени скачков тока и напряжения, т. е. колебания но­ сят разрывной характер. В этом принципиальное отличие коле­ баний мультивибратора от синусоидальных колебаний, которые характеризуются непрерывностью изменения токов и напря­ жений.

Из-за низкой стабильности частоты мультивибратор, рабо­ тающий непосредственно в автоколебательном режиме, редко применяется в радиолокационных схемах. Как правило, такому мультивибратору задается извне некоторая постоянная частота колебаний. В этом случае работа будет происходить уже в но­ вом режиме — режиме синхронизации.

Два электрических колебания называются синхронными, когда частота одного оказывается в целое число раз больше или меньше частоты другого и когда изменение частоты одного вызывает пропорциональное изменение частоты другого.

Частота колебаний синхронизированного мультивибратора может быть равна частоте синхронизирующего напряжения или быть меньше ее в целое число.раз. Таким образом, в режиме синхронизации мультивибратор работает с вынужденной час­ тотой.

Стабильность частоты вынужденных колебаний определяется исключительно стабильностью частоты синхронизирующего нап­ ряжения, в этом основное преимущество режима синхронизации перед автоколебательным режимом.

Схема симметричного мультивибратора, работающего в ре­

жиме синхронизации, приведена на рис.		136, а.	Синхронизирую­
щее	напряжение ис подводится к цепи	сетки	лампы Л 1 через
цепь,	образованную конденсатором Сз и сопротивлением $ .

Допустим, что синхронизирующее напряжение начинает дей­ ствовать с момента времени t\, а до этого мультивибратор рабо­ тал в автоколебательном режиме и форма напряжений на ано­ дах и сетках ламп была такая же, как у обычного симметрич­ ного мультивибратора (рис. 138,6).

Синхронизирующие импульсы могут иметь различную форму й как положительную, так и отрицательную полярность; лучше всего производить синхронизацию остроконечными импульсами напряжения малой длительности.

Пусть первый синхронизирующий импульс поступает на сетку лампы Л 1 в тот момент времени, когда к ней приложено

140

значительное отрицательное напряжение. Под действием поло­ жительного импульса синхронизации напряжение на сетке нес­ колько повысится, но останется по-прежнему больше напряже­ ния отпирания лампы Egi>. Лампа останется запертой, и на

форму ее анодного напряжения этот импульс не повлияет. Второй синхронизирующий импульс приходит при нулевом

напряжении на сетке лампы Л\. Его влияние сводится к увели­ чению анодного тока лампы, а следовательно, и появлению на аноде лампы импульса отрицательной полярности. Никакого влияния на дальнейшую работу мультивибратора этот импульс также не оказывает.

6

Рис. 138. Синхронизация мультивибратора

Третий импульс приходит также при нулевом напряжении на сетке лампы Л i и, следовательно, вызывает появление отри­ цательного импульса напряжения на ее аноде.

Как видим, первые три импульса не влияют на длительность периода колебаний мультивибратора, который остается по-преж­ нему равным Т.

Четвертый импульс приходит, как и первый, при отрица­ тельном напряжении на сетке, однако в момент его прихода это отрицательное напряжение невелико.

Вследствие этого результирующее напряжение на сетке ста­ новится по абсолютной величине меньше напряжения отпирания - лампы Е . Следовательно, лампа Л х на мгновение отопрется.

Но как только лампа отопрется и через нее потечет анод­ ный ток, потенциал ее анода упадет и начнется разряд конден­ сатора Сь Это вызовет понижение потенциала сетки лампы Л2 и уменьшение анодного тока лампы Л2. Происходящий далее процесс лавинообразного изменения токов' и напряжений был уже описан выше. В результате этого процесса лампа Л2 запи­ рается, а ток лампы Л\ достигает насыщения.

141

Следующий, пятый, импульс вновь приходит при отрицатель­ ном напряжении на сетке лампы и также вызовет мгновенное отпирание лампы Л { и запирание лампы Л2. Начиная с этого импульса процессы в схеме будут периодически повторяться. Процесс установления нового режима работы — режим синхро­ низации — на этом заканчивается.

Длительность процесса установления режима синхронизации зависит от соотношения периода синхронизирующего напряже­ ния Тс и периода собственных колебаний, от амплитуды синхро­ низирующего импульса ис, а также от того, при каком напря­ жении на сетке приходит первый синхронизирующий импульс.

Период колебаний, генерируемых мультивибратором в ре­ жиме синхронизации, точно равен периоду синхронизирующего напряжения: ТВ= ТС, а значит, и /в = /с, где Д — частота вынуж­ денных колебяний мультивибратора.

При соответствующем выборе амплитуды синхронизирую­ щего импульса синхронизация может производиться не каждым синхронизирующим импульсом, а, например, только пятым. При такой синхронизации период колебаний мультивибратора будет в пять раз больше периода синхронизирующих импульсов. Так, мультивибратор может быть использован для деления частоты синхронизирующих импульсов (в нашем примере в пять раз).

Вэтом случае говорят, что мультивибратор работает в так называемом режиме деления частоты, это, по существу, частный случай режима синхронизации.

Режим деления частоты нашел широкое применение в радио­ локационных схемах, наиболее часто деление частоты произво­ дится в 5—6 раз.

Внекоторых случаях требуется не только постоянная частота колебаний, но и необходимо сохранить неизменной длитель­ ность каждой части периода в отдельности. В этих случаях при­ меняется синхронизация импульсами двойной полярности, при которой отпирание ламп Л { и Л2 происходит принудительно под влиянием импульсов одной и другой полярности. Импульсы по­ ложительной полярности отпирают лампу Л и а усиленные им­ пульсы отрицательной полярности — лампу Л2.

Ж д у щ и й м у л ь т и в и б р а т о р . Для того чтобы получить ждущий мультивибратор, достаточно запереть, «затормозить» мультивибратор, который ранее работал в автоколебательном режиме. Например, если на сетку одной из ламп обычной схемы мультивибратора подать отрицательное запирающее напряже­ ние, то схема будет иметь одно устойчивое состояние, а после запуска совершит цикл колебаний.

Мультивибраторы, работающие в ждущем режиме, относятся к классу спусковых, или оюдущих, схем.

Форма импульса, генерируемого спусковой схемой, опреде­ ляется ее внутренними параметрами. Момент появления генери­ руемого импульса определяется моментом подачи на вход схемы

142

пускового импульса. Окончание импульса может определяться видом схемы, внутренними процессами в схеме или внешним воздействием.

После генерирования одного или нескольких импульсов схема переходит в устойчивое состояние, в котором находится до. прихода следующего пускового импульса.

Рис. 139. Ждущий мультивибратор

К спусковым схемам относятся кроме ждущих мультивибра­ торов ждущие блокинг-генераторы, электронные реле (реостат­ ные спусковые схемы) и некоторые специальные схемы.

Вимпульсной технике широко применяются схемы ждущих мультивибраторов с катодной связью. В этих схемах одна связь между каскадами осуществляется, как обычно, за счет переход­ ной цепи CRg, а другая связь — за счет общего для обеих ламп катодного сопротивления RK. На рис. 1139, а приведен один из вариантов такой схемы. Рассмотрим ее работу.

Всостоянии покоя лампа Л2 отперта’, так как напряжение

ИЗ

между ее сеткой и катодом равно нулю. Анодный ток лампы Л2, протекая через сопротивление RK, создает на нем падение нап­ ряжения, приложенного «плюсом» к катоду лампы Л х и «мину­ сом» к ее сетке. Величина сопротивления RK берется достаточно большой для того, чтобы создаваемое на нем напряжение пре­ вышало напряжение запирания лампы Л ь поэтому она будет заперта.

Конденсатор С будет заряжен до кСа1 = Ег — iaRK.

Для запуска схемы на сетку лампы Л х подается положи­ тельный пусковой импульс. Как только лампа Л х отопрется, нач­ нется разряд конденсатора С. Ток его разряда, проходя снизу вверх через сопротивление R , создает на сетке лампы Л2 отри­

цательное напряжение, уменьшающее анодный ток лампы Л2. Уменьшение этого тока приводит к уменьшению напряжения на катодном сопротивлении RK и, следовательно, к уменьшению смещения на сетке лампы Л х. Это вызывает дальнейшее увели­ чение тока лампы Л х, понижение потенциала ее анода и сетки

лампы Л2.

В результате скачкообразного' изменения обоих токов лам­ па Л2 окажется запертой, а лампа Л х полностью отопрется.

По окончании действия положительного пускового импульса лампа Л х остается отпертой, так как теперь не создается током

лампы Л2 падение	напряжения на сопротивлении RK. За счет
собственного тока	лампа Л х запереться не может.

В этом состоянии схема будет оставаться до тех пор, пока смещение на сетке лампы Л2, создаваемое Током разряда кон­ денсатора, не уменьшится до напряжения запирания лампы. После этого в лампе Л2 появится анодный ток, который, про­ ходя через сопротивление RK, увеличит падение напряжения на нем. Ток га1 уменьшится, потенциал анода лампы Л х повы­

сится— ток разряда конденсатора С станет еще меньше. В ре­

зультате происходит дальнейшее увеличение тока			и быстрое
запирание лампы Л х.		состояние, в	котором ос­
Схема	возвращается в исходное
тается до прихода следующего пускового импульса.
На рис.	139, б приведены графики напряжений между сеткой
и катодом	(иё) и анодом и катодом	(wa) обеих ламп. Так как

в цепи катодов ламп имеются сопротивления, потенциалы раз­

личных электродов по отношению к земле	будут выше	потен­
циалов этих электродов по отношению	к катоду на	вели­
чину Uj?k.

В момент подачи положительного пускового импульса нап­ ряжение на аноде лампы Л2 возрастает скачком от начального значения в до максимального значения Еа— i&RK, потому что

вданной схеме нет переходного конденсатора, присоединенного

каноду лампы Л2.

144

В момент окончания формируемого импульса напряжение ил

падает также скачком до начального значения. Следовательно, передний и задний фронты положительного импульса на аноде лампы Л 2 будут весьма крутыми.

Напряжение на аноде лампы Л |	в момент подачи пускового
импульса падает скачком от Еа— z	Д° иа и сохраняет это

значение до момента возвращения схемы в исходное состояние.

При запирании этой лампы			в момент	времени t2 напряжение
на ее аноде	повышается	скачком на		величину Аия , а затем
нарастает по	экспоненте	в	соответствии с зарядом конденса­
тора С.

Если необходимо получить на выходе схемы положительный импульс, напряжение снимают с анода лампы Л2> а если отри­ цательный, то с анода лампы Л {.

К достоинствам этой схемы относятся хорошая форма выход­ ного импульса, высокая чувствительность и быстрота срабаты­ вания. Недостатком схемы является низкая стабильность дли­

тельности импульсов.		на	т р а н з и с т о р а х .	Схема	муль­
М у л ь т и в и б р а т о р
тивибратора, собранного		на	транзисторах, изображена на
рис.	140, а.		симметрия схемы,	будет	пару-,
В	результате флюктуаций

шаться и один из коллекторных токов окажется несколько больше. Пусть несколько больше окажется коллекторный ток транзистора Т2. В результате этого увеличивается падение нап­ ряжения на сопротивлении RK, а напряжение между эмиттером и коллектором транзистора Т2 уменьшится и потенциал его кол­ лектора несколько повысится.

Повышение потенциала правой пластины конденсатора С вы­ зывает такое же повышение потенциала левой пластины, а зна­ чит, и базы транзистора 7Уна такую же величину.

Это ведет за собой уменьшение коллекторного тока тран­ зистора Т1, и потому потенциал коллектора транзистора 7"! по­ низится (ои приблизится к потенциалу «минус» источника пита­ ния). В результате этого понизится потенциал базы транзисто­ ра Т2 и еще более увеличится потенциал на его коллекторе. Этот процесс развивается лавинообразно, и по окончании его транзистор Тх будет закрыт, а транзистор Т2 открыт.

В дальнейшем конденсатор разряжается через сопротивле­ ние R', верхнюю часть сопротивления Ri, соединенного с «мину­ сом» источника питания, далее к его «плюсу» и через промежу­ ток эмиттер — коллектор транзистора Т2.

По мере разряда конденсатора С положительный запираю­ щий потенциал базы транзистора Тх уменьшается, транзистор Тх открывается и появляется коллекторный ток £к . Появление

коллекторного тока / вызывает уменьшение отрицательного потенциала коллектора транзистора Тх, а через конденсатор С' —

145

уменьшение потенциала базы транзистора Т2 и его запирание. Вследствие этого отрицательный потенциал коллектора тран­ зистора Т2 повышается. Это вызывает еще большее открывание транзистора Г, и т. д. Процесс развивается лавинообразно, и схема переходит в новое состояние почти мгновенно.

В следующую часть цикла конденсатор С' разряжается через сопротивление R, верхнюю часть сопротивления Rx к «ми­ нусу» источника питания, далее к его «плюсу» и через проме­ жуток эмиттер — коллектор транзистора Тх к левой пластине конденсатора С'. Когда конденсатор С' разрядится, снова от­ кроется транзистор Т2 и т. д.

			I
Р и с . 1 4 0 . М у л ь т и в и б р а т о р н а т р а н з и с т о р а х
Период колебаний мультивибратора		T = tx+ t2, где tx—время,
в течение которого закрыт транзистор		Тх\	t2— время, в течение
которого транзистор Тх открыт.		и	базового напряжений
Графики изменений	коллекторного
приведены на рис. 140,6.
§ 3.			\
	Блокинг-генераторы

Блокинг-генератор является генератором несинусоидальных колебаний. Подобно мультивибратору, он может работать в трех режимах: автоколебательном, ждущем и режиме синхронизации.

Взависимости от параметров схемы форма колебаний, гене­ рируемых блокинг-генератором, может изменяться в очень ши­ роких пределах — от почти синусоидальных колебаний до пря­ моугольных импульсов с большой скважностью.

Вбольшинстве случаев блокинг-генератор используется для генерирования кратковременных прямоугольных импульсов нап-

Н6

ряжения с большой скважностью, достигающей нескольких де­ сятков .тысяч: При этом можно получить импульсы любой поляр­

ности длительностью		от долей	микросекунды			до	нескольких
сот микросекунд.						и компактность
Достоинства блокинг-генератора — простота
его' схемы.	Все это обеспечило		его широкое применение в им­
пульсной технике.		(рис. .1411, а)		состоит из триода Л и транс­
Блокинг-генератор
форматора	с тремя	обмотками,		одна из	которых		включена
в цепь анода, другая в цепь сетки,				а третья — выходная, и коле­
бательной	цепи RC.	Анодная и сеточная			обмотки		трансфома-

тора создают сильную обратную связь между анодной и сеточ­ ной цепями.

Р и с . 1 4 1 . Б л о к и н г - г е н е р а т о р

Рассмотрим работу схемы. При включении схемы в анодной цепи лампы возникает нарастающий анодный ток, что вызывает в сеточной обмотке трансформатора индуцированную э. д. с., повышающую потенциал сетки (положительная обратная связь). Это вызывает лавинообразное нарастание анодного тока и быст­ рое уменьшение анодного напряжения за счет увеличения паде­ ния напряжения на первичной (анодной) обмотке трансформа­ тора. В это же время происходит быстрый заряд конденсатора С. По мере приближения к режиму насыщения лампы скорость возрастания ее анодного тока уменьшается. Следовательно, уменьшается э. д. с., индуцируемая в сеточной обмотке транс­ форматора и создающая положительный потенциал на сетке лампы. Это влечет за собой дальнейшее уменьшение скорости нарастания анодного тока.

На некоторый малый промежуток времени анодный ток остается почти неизменным. Прохождение этого почти неизмен­

147

ного тока через анодную обмотку трансформатора не вызывает

индуцированной э. д.	с. в сеточной обмотке	трансформатора,
что приводит к тому,	что конденсатор С начнет разряжаться
по цепи сопротивление R — «земля» — сеточная			обмотка транс­
форматора — вторая	обкладка конденсатора	С.	По мере раз­

ряда конденсатора положительное падение напряжения на соп­ ротивлении R уменьшается, а вместе с тем убывает и напряже­ ние на управляющей сетке до момента ее закрывания, анодный ток при этом уменьшается до пуля.

Уменьшение анодного тока в анодной катушке трансформа­ тора вызывает в сеточной катушке его э.д.с. обратного направле­ ния, так что конденсатор С перезаряжается («минус» на управ­ ляющую сетку) и полностью запирает лам'пу. После того как лампа будет заперта и в сеточной катушке трансформатора э.д.с. наводиться не будет, конденсатор С вновь начнет разря­ жаться по той же цепи, но в другом направлении, постепенно уменьшая отрицательный потенциал на сетке. Лампа снова ото­ прется, н процесс повторится.

На рис. 141, б изображены графики изменения напряжения при работе блокинг-генератора. Лавинообразный всплеск анод­ ного тока создает в выходной обмотке трансформатора кратко­ временный импульс напряжения.

Таким образом, блокпнг-генератор вырабатывает импульсы напряжения, период повторения (частота) которых определяется постоянной времени RC и параметрами лампы Л\. Изменяя ка­ кой-либо элемент цепи RC, можно изменить частоту колебаний, вырабатываемых блокинг-генератором. Рассмотренный процесс работы блокинг-генератора продолжается непрерывно до тех пор, пока на схему подается напряжение источника питания, н блокпнг-генератор в этом случае работает в режиме автоколе­ баний.

Автоколебательный режим работы имеет малую стабиль­ ность. Для увеличения стабильности применяют синхронизацию. Синхронизирующее напряжение подается через небольшую раз­ делительную емкость Ср на анод или на сетку лампы (рис. 142, а и б) или подводится к дополнительной обмотке трансформа­ тора (рис. 142, в). Чаще всего синхронизация осуществляется кратковременными импульсами с крутым передним фронтом, частота которых должна быть всегда больше частоты свободных колебаний блокинг-генератора (рис. 1143, а).

На рис. 143, б пунктирной линией показано напряжение на сетке в режиме свободных колебаний. Лампа блокинг-генерато­ ра открывается каждый раз с приходом синхронизирующего им­ пульса, поэтому схема формирует импульсы с частотой синхро­ низирующих импульсов (сплошная линия).

Синхронизируемые блокинг-генераторы, как и мультивибра­ торы, позволяют делить частоту при условии, что частота неснн-

148

хроннзированного блокинг-генератора меньше	частоты, подле­
жащей делению:
/с = nfm,	(76)
где fc — частота колебаний синхронизируемого	блокинг-генера­
тора;

п — коэффициент деления, равный 2, 3, 4 и т. д.; fm— частота синхронизирующих колебаний.

_____ N._____N___

			О		t
	,,		?К	1
		■	\
				f 'S
				1	1
				1	1
		1 Ш ____ L
				1 1 t
					H
			Я -		\ f
			6
Р и с . 1 4 2 . С х е м ы с и н х р о н и з а ц и и	Р и с . 1 4 3 .		С е т о ч н о е	н а п р я - '
б л о к и н г - г е н е р а т о р а	ж е н и е л а м п ы б л о к и н г - г е н е ­
	р а т о р а п р и с и н х р о н и з а ц и и
	п о л о ж и т е л ь н ы м и			и м п у л ь ­
			с а м и

На рис. 144, а изображена принципиальная схема блокинг-. генератора на транзисторе, включенном по схеме с общим эмитте­ ром. Процессы в таком блокинг-генераторе сходны с процессами в ламповом блокинг-генераторе. В нем имеется сильная поло­ жительная обратная связь между выходной цепыо коллектора и цепью базы; она создается с помощью трансформатора Тр. Когда напряжение на базе транзистора становится равным ну­ лю, транзистор открывается и появляется коллекторный ток. Во вторичной обмотке трансформатора возникает индуцированная Э.д.с. е2, которая увеличивает базовый, а следовательно, и кол­ лекторный ток.

149