§ 2.7. Ударное возбуждение колебаний

Определим напряжение, возникающее на колебательном контуре в схеме рис. 2.21, при подаче на сетку лампы напряжения в виде импульса прямоугольной формы.

В отличие от примера, разобранного в § 2.5, контур, содержащий является колебательным, причём предполагается, т. е. добротность контура велика и, естественно, Усилитель, как и ранее, считаем линейным.

В моменты времени соответствующие возникновению и прекращению действия импульса, в контуре возбуждаются свободные колебания.

Рассмотрим сперва явления, связанные с передним фронтом импульса. Для определения свободного колебания

(напряжения), возникающего при можно было бы воспользоваться выражением (2.45), заменяя в нём на и произведя упрощения, вытекающие из малости и , где по сравнению с единицей. Нагляднее, однако, получится, если ввести эти упрощения непосредственно в выражение (2.44).

Рис. 2.21. Простейшая схема ударного возбуждения колебаний: а) принципиальная схема, б) эквивалентная схема анодной цепи

Пренебрегая в числителе подинтегральной функции сопротивлением по сравнению с а в знаменателе величиной по сравнению с единицей, получим:

Полюсы подинтегральной функции в данном случае будут в точках

где как и в § 2.5, определяется выражением:

а частота свободных колебаний

Применяя ф-лу (2.12), находим:

где бросок анодного тока, характеристика контура.

Это выражение имеет силу в пределах В момент соответствующий заднему фронту импульса, возникает новое свободное колебание, отличающееся от (2.56) лишь знаком, т. е.

Для определения результирующего напряжения при необходимо просуммировать выражения (2.56) и (2.57).

Допустим, однако, что длительность импульса значительно превышает постоянную времени контура Тогда свободные колебания, возбуждаемые передним и задним фронтами импульса, можно считать неперекрывающимися (рис. 2.22).

Рис. 2.22. Напряжения и анодный ток в схеме ударного возбуждения колебаний

При возбуждении сетки лампы периодической последовательностью импульсов получим такую же последовательность затухающих серий высокочастотных колебаний. Начальные (максимальные) амплитуды этих колебаний можно приравнять

При подаче на сетку отрицательного импульса напряжение и анодный ток имеют вид, показанный на рис. 2.23.

В практических устройствах режим усилителя часто подбирается так, что при подаче на сетку отрицательного импульса лампа полностью запирается. При такой работе параметры свободных колебаний в сериях несколько различны. Серии I, возникающей при запирании лампы, соответствует холостой, ничем не шунтированный контур, а серии -контур, затухание которого определяется ф-лой (2.55). Таким образом, серия II затухает несколько быстрее и имеет частоту несколько большую, чем серия

Рис. 2.23. Напряжения и анодный ток при ударном возбуждении колебаний в интервалах между импульсами

При учёте конечной крутизны фронтов реальных импульсов, используемых для осуществления ударного возбуждения, амплитуды свободных колебаний значительно. меньше, чем это вытекает из ф-л (2.56) и (2.57).

Для выявления значения крутизны фронта представим начало импульса в виде функции изображённой на рис. 2.15. Повторяя приём, использованный при выводе найдём сперва напряжение на контуре, соответствующее линейно нарастающей где крутизна фронта на участке (рис. 2.156). Учитывая, что функции соответствует изображение получим вместо выражения (2.54):

Подинтегральная функция в этом выражении отличается от тюдинтегральной функции в ф-ле (2.54) только множителем в знаменателе. Это означает, что искомая функция представляет собой интеграл выражения (2.56), причём множитель должен быть заменён на

Таким образом,

Отсюда видно, что на протяжении линейно возрастающей эдс амплитуды свободных колебаний в раз меньше, чем в случае скачка эдс. Если то это ослабление амплитуд очень велико. Таким образом, при одном и том же возбуждающем импульсе и при одинаковой характеристике контура амплитуды падают с повышением собственной частоты контура.

В данном случае нас интересует случай, когда время нарастания импульса соизмеримо с периодом Обратимся поэтому к определению напряжения на контуре при момент вступает в действие свободное колебание, аналогичное но обратное по знаку и запаздывающее на время

Суммируя (2.58) и (2.58), получим для результирующее напряжение в виде

Это напряжение значительно меньше, чем в случае скачка Определим наибольшую амплитуду колебаний вне промежутка причём рассмотрим протекание процесса на протяжении времени не более 2—3 периодов. Полагая в пределах этого времени можно привести выражение (2.59) к виду:

Как видим, начальная амплитуда (в пределах в сильной степени зависит от величины от соотношения между и

Изменяя в пределах от до получим изменение наибольшей амплитуды от почти до 0. Этот результат показывает, что для получения значительных амплитуд длительность нарастания возбуждающего импульса должна быть мала по сравнению с периодом собственного колебания контура. При выполнении этого условия начальная амплитуда почти не зависит от затухания контура. Ясно, кроме того, что если обеспечивается условие характер нарастания импульса существенного значения не имеет.