5.7.6. Многоэлектродные газоразрядные приборы тлеющего разряда.
Цифровая индикаторная лампа представляет собой прибор, в котором имеется десять катодов, выполненных в форме арабских цифр 0, 1, 2,..., 9, и сетчатый анод (рис. 8.6,а). Баллон лампы наполнен неоном.
При подаче напряжения между анодом и нужным катодом в лампе возникает тлеющий разряд. Наблюдаемое через купол баллона и сетчатый анод красное свечение катода имеет очертания соответствующего цифрового знака. Вследствие относительно большой ширины катодного свечения другие электроды, не препятствуют четкой визуальной индикации.
Декатрон представляет собой многоэлектродный газоразрядный прибор, предназначенный для счета (индикации) электрических импульсов в десятичной системе счисления, коммутации электрических цепей, деления частоты импульсов и т. д.
По способу переноса разряда с одного катода на другой декатроны делятся на одноимпульсные и двухимпульсные. На рис. 8.6,б показан внешний вид, а на рис. 9.6,а принципиальное устройство двухимпульсного счетного декатрона ОГ-5.
а б
Рис. 8.6. Внешний вид: а).-Цифровой индикаторной лампы;
б).-Декатрона._
Электрическая схема включения двухимпульсного декатрона приведена на рис. 9.6,б. Напряжение источника анодного питания больше зажигания тлеющего разряда. Чтобы разряд в нормальном состоянии мог устанавливаться только на индикаторных катодах, на подкатоды через развязывающие резисторы R1 и R2 подается положительное напряжение. Резистор Ra ограничивает ток разряда настолько, что тлеющий разряд может устанавливаться только на нулевом или на одном из индикаторных катодов декатрона.
Перенос разряда с одного индикаторного катода на следующий осуществляется подачей двух отрицательных импульсов, следующих друг за другом. Если первый из отрицательных импульсов прикладывается к первым подкатодам, а второй — ко вторым, то перенос разряда осуществляется справа налево. Если поменять последовательность импульсов, то перенос разряда будет осуществляться в обратном направлении.
а б
Рис.9.6. Схема принципиального устройства двухимпульсного счетного декатрона (а), схема включения (б).
В баллоне прибора имеется один центральный анод (А), десять расположенных вокруг него и объединенных кольцом первых подкатодов (1 ПК), десять вторых подкатодов (2ПК), девять индикаторных катодов (ИК) и один нулевой индикаторный катод (НИК), который имеет отдельный вывод, Индикаторный (или нулевой) катод, ближайший первый подкатод и следующий за ним второй подкатод представляют рабочую ячейку декатрона. Всего образуется десять ячеек (включая обособленную нулевую ячейку).
Допустим, что разряд имел место на первом индикаторном катоде. Отрицательный импульс, поданный на кольцо первых подкатодов, понижает их потенциал относительно анода и вызывает разряд на ближайшем первом подкатоде, ибо он расположен в районе повышенной концентрации ионов. Увеличение тока в анодной цепи снижает анодное напряжение настолько, что разряд на основном индикаторном катоде прекращается. Следующий отрицательный импульс переносит разряд на ближайший второй подкатод, а разряд на первом подкатоде гаснет, ибо кончается действие первого отрицательного импульса. Повышенная концентрация ионов возле второго индикаторного катода создает условие для возникновения на нем разряда после прекращения действия второго отрицательного импульса.
Последующая пара отрицательных импульсов произведет перенос разряда на следующий индикаторный катод. При переносе разряда на нулевой индикаторный катод на выходе появляется импульс, который специальная управляющая схема преобразует в два сдвинутых во времени импульса, которые можно подать на вход следующего декатрона и т. д.
Таким образом, с помощью управляющих схем и декатронов можно создать десятичный счетчик импульсов рис. 10.6. На десять входных импульсов первый декатрон со схемой управления выдает один выходной импульс, снимаемый с нагрузочного резистора нулевого катода. Выходной импульс поступает на управляющую схему второго декатрона, который в свою очередь на десять входных импульсов выдает один выходной и т. д.
Свечение индикаторных катодов наблюдается визуально, с торца баллона, прикрытого специальной маской, поэтому число прошедших импульсов можно прочесть непосредственно на декатронах. При этом первый декатрон покажет число единиц, второй—число десятков, третий — сотен и т. д.
Рис. 10.6. Счетчик импульса на декатронах (записано число 642)
Важно, чтобы в момент начала работы все декатроны стояли на, нулях (разряд на нулевом индикаторном катоде). Эта установка на нуль может осуществляться размыканием ключа (В) в схеме каждого декатрона; при этом во всех декатронах разряд возникает только на нулевых катодах. Меняя во всех декатронах порядок следования управляющих импульсов, можно производить операцию вычитания. Следует заметить, что до прихода очередной пары запускающих импульсов должна произойти полная ионизация газа возле очередного индикаторного катода и полная деионизация газа возле катодов предшествующей ячейки. В противном случае может произойти «сбой» переноса разряда. Этими процессами ограничивается частота счета декатронов, предел которой пока не превышает 200 кГц.