Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
§ 11. Блокинг-генераторВ современной радиотехнике для генерирования коротких импульсов напряжения часто применяется так называемый блокинг-генератор [65, 71, 91], одна из схем которого приведена на рис. 567. Блокинг-генератор представляет собой генератор с индуктивной обратной связью, в котором лампа заперта в течение почти всего периода автоколебаний. При отпирании лампы в сеточной обмотке
Рис. 567. трансформатора индуцируется положительное напряжение, в результате чего напряжение и на сетке лампы быстро достигает больших положительных значений (до нескольких сотен вольт) и через лампу протекают значительные анодный и сеточный токи. Эти токи, протекая по обмоткам трансформатора, индуцируют в его выходной обмотке импульс напряжения. Одновременно импульс сеточного тока заряжает конденсатор С, что вызывает уменьшение сеточного напряжения 1. Уравнения колебаний.При рассмотрении автоколебаний блокинг-генератора мы не можем пренебрегать ни сеточными токами, ни анодной реакцией, так как они играют существенную роль в работе блокинг-генерагора: во время генерирования имнульсов в лампе текут значительные сеточные токи, заряжающие конденсатор С и вызывающие запирание лампы в конце импульса, а напряжение на аноде
в то же время для некоторого упрощения задачи мы будем считать сеточный ток зависящим только от сеточного напряжения:
(это достаточно хорошо выполняется в том случае, когда лампа, используемая в блокинг-генераторе, является пентодом). Далее, для генерации импульсов с крутыми фронтами необходимо, чтобы трансформатор блокинг-генератора имел минимальные магнитные потоки рассеяния и минимальные емкости обмоток (для этого трансформатор обычно собирается на тороидальном ферромагнитном сердечнике). Поэтому естественно предположить сначала (в качестве первого приближения), что магнитные потоки рассеяния в трансформаторе полностью отсутствуют, т. е. что магнитный поток одинаков во всех (поперечных) сечениях сердечника трансформатора. При этом предположении магнитный поток через каждый виток любой обмотки трансформатора определяется общим числом ампер-витков во всех обмотках и равен
где
током намагничивания (сердечника трансформатора)
и
Пренебрегая, кроме того, всеми паразитными параметрами схемы (и в частности, малыми емкостями обмоток трансформатора и между электродными емкостями лампы), мы получим следующие уравнения колебаний блокинг-генератора:
где
и исключая напряжение на конденсаторе С
имеем:
где
Разрешая эти уравнения относительно производных, получим:
где
Очевидно, блокинг-генератор имеет единственное состояние равновесия, опрёделяемое уравнениями:
т. е. в состоянии равновесия, если пренебречь сеточным током при и
Характеристическое уравнение для состояния равновесия блокинг-генератора, как нетрудно видеть, запишется в виде:
или
Ниже мы будем рассматривать только тот случай, когда единственное состояние равновесия блокинг-генератора неустойчиво и блокинг-генератор самовозбуждается, т. е. будем полагать выполненным условие самовозбуждения:
2. Скачки напряжений и токов.Однако при выполнении условия (10.56) на фазовой плоскости
и скорости изменения Для нас существенно, что функция траекторий и которая, следовательно, не дает возможности проследить за колебаниями схемы. Поэтому мы вынуждены изменить динамическую модель блокинг-генератора, или дополняя ее (постулативно) необходимыми соображениями относительно характера колебаний схемы, или же учитывая хотя бы некоторые малые паразитные параметры, существенные, несмотря на их малость, для колебательных процессов в блокинг-генераторе.
Рис. 568. Как и раньше, появление на фазовой плоскости точек стыка фазовых траекторий означает, что уравнения (10.55), составленные без учета паразитных параметров, не могут правильно отображать закономерности колебаний блокинг-генератора при всех значениях Примем (постулативно) следующие дополнительные предположения относительно характера колебаний блокинг-генератора: 1) В области
малые паразитные параметры схемы не играют существенной роли и колебания блокинг-генератора («медленные» движения) отображаются уравнениями (10.55) (некоторым обоснованием этого постулата является то обстоятельство, что к области 2) Если изображающая точка, двигаясь на плоскости 3) Считая все напряжения и токи в схеме ограниченными, мы должны принять, что во время мгновенного скачка состояние напряжения
Этих дополнительных предположений вместе с уравнениями (10.15) достаточно для рассмотрения колебаний блокинг-генератора. Докажем сделанные постулаты относительно разрывного характера колебаний блокинг-генератора, исходя из рассмотрения динамики его модели третьего порядка, получаемой при учете малых паразитных емкостей обмоток трансформатора, изображенных на рис. 567 пунктиром (емкость
где
— ток намагничивания (в этом выражении (в переменных
Согласно уравнениям
во время которых напряжения Эти траектории «быстрых» движений
так как
наоборот, изображающие точки уходят скачком от той части поверхности
(в пределе, при Вне поверхности
Траектории «медленных» движений на поверхности проектируется на плоскость
Рис. 569, Таким образом, учитывая малые паразитные емкости схемы, существенные во время скачков состояний, мы получаем «доброкачественную» модель блокинг-генератора (модель третьего порядка), удовлетворительно отображающую поведение блокинг-генератора и приводящую в пределе, при Заметим также, что эти постулаты получаются и из рассмотрения динамики модели блокинг-генератора (модели третьего порядка), получаемой при учете малых магнитных потоков рассеяния в трансформаторе, но при пренебрежении всеми паразитными емкостями, или модели пятого порядка, в которой учитываются как малые паразитные емкости, так и малые магнитные потоки рассеяния. Однако траектории «быстрых» движений (их проекции на плоскость и, иа) будут отличными от прямых
3. Разрывные колебания.Для дальнейшего более детального рассмотрения разрывных автоколебаний блокинг-генератора возьмем кусочно-линейную аппроксимацию характеристик лампы, приведенную на рис. 570 и являющуюся идеализированными характеристиками пентодов:
где участках и При такой кусочно-линейной аппроксимации характеристик лампы плоскость
Рис. 570.
Рис. 571. Эти области «линейности» изображены на рис. 571: области (I) и (1а) соответствуют запертой лампе Пусть
Тогда состояние равновесия блокинг-генератора движения (скачки) изображающей точки. Наоборот, в областях (I), (1а), (III) и
Введем для приведения уравнений «медленных» движений к безразмерной форме новые, безразмерные переменные
(ниже для сокращения мы будем обозначать новое, безразмерное время
где
полная проводимость цепи сетки
— кусочно-постоянные функции (постоянные в каждой из областей линейности) и
- приведенное безразмерное анодное напряжение (напряжение источника питания). Границей области «медленных» движений на фазовой плоскости х, у будут полупрямые Г:
а условия скачка (10.58) будут состоять в том, что значения величин
непосредственно после скачка изображающей точки с полупрямых (10.62) совпадают с их значениями перед скачком. Для доказательства условий скачка (10.58а) заметим, что в обтасти «медленных» движений, т. е. в областях
Кроме того, напряжение на конденсаторе С
Сформулированные выше условия скачка (10.58а) получаются из условий скачка (10.58) и этих выражений для Ниже для определенности мы будем полагать, что паразитные емкости являются основными среди малых паразитных параметров, существенных во время скачков состояний блокинг-генератора, и будем пренебрегать малыми магнитными потоками рассеяния в трансформаторе. Тогда траекториями скачков на плоскости х, у будут прямые
так как при отсутствии магнитных потоков рассеяния в трансформаторе напряжение Траектории скачков Для дальнейшего будет полезным уравнение
получаемое из уравнений (10.61). Из этого уравнения, в частности, следует, что Рассмотрим разбиение на траектории фазовой плоскости х,у блокинг-генератора, полагая
что выполняется при обычно встречающихся значениях параметров блокинг-генератора (А является величиной порядка нескольких десятков, В области
где
причем при обычных значениях параметров Характеристическое уравнение системы (10.64)
имеет при
где
Общим решением уравнений (10.64) будет:
Соответствующее разбиение области (I) на траектории «медленных» движений изображающей точки приведено на рис. 572. В этой области имеются две прямолинейные траектории траектории (вне малой окрестности траектории
(так как
Рис. 572. Если изображающая точка вышла на полупрямую
и
откуда
(так как В области
где
в области
Характеристическое уравнение линейной системы (10.66)
в зависимости от величин параметров
имеет или два действительных отрицательных корня (при В соответствии с этим траектории в области состоянии равновесия При достаточно больших
При движении изображающей точки по этим траекториям происходит уменьшение х и у (т. е. уменьшение напряжений на сетке и аноде лампы и анодного тока), сопровождаемое сравнительно значительным уменьшением Наоборот, при достаточно малых значениях генерирования импульса анодного тока обычно называют индуктивным восстановлением состояний блокинг-генератора с запертой лампой. Уравнения колебаний блокинг-генератора в области Изображающая точка, двигаясь по траекториям «медленных» движений в областях анодной реакции
являющуюся одновременно границей области «медленных» движений; отсюда изображающая точка скачком перепрыгнет в область (I). Если начальной точкой скачка была точка
т. е.
Геометрическое место концевых точек скачка изображающей точки из точек полупрямой Таким образом, блокинг-генератор при выполнении условий самовозбуждения (10.59) будет совершать разрывные колебания, которым соответствуют «медленные» движения изображающей точки в областях (I) и скачками из области (I) в область 4. Разрывные автоколебания блокинг-генератора.Для нахождения периодических разрывных колебаний (автоколебаний) блокинг-генератора и исследования их устойчивости рассмотрим точечное преобразование II полупрямой
Рис. 573. Пусть
Из этой точки изображающая точка по траектории «быстрого» движения перепрыгивает в точку
Очевидно, существует такой интервал исходных точек полупрямой в области (I), начинающиеся в точках Поэтому график функции последования (т. е. диаграмма Ламерея) для рассматриваемого точечного преобразования
Рис. 574. Вид предельного цикла, а следовательно, и, форма разрывных автоколебаний блокинг-генератора зависят главным образом от вида фазовых траекторий в области линейно зависящего от иа, имеет наиболее плоскую вершину при
Рис. 575.
Рис. 576. Вычисления периода колебаний, длительности импульсов анодного тока, амплитуд напряжений и токов в установившемся режиме разрывных автоколебаний блокинг-генератора существенно упрощаются в результате того обстоятельства, что при
Рис. 577. В силу этого координаты концевой точки скачка
и практически не зависят ни от С, ни от
очевидно, даст длительность импульсов анодного тока, генерируемых блокинг-генератором (в единицах безразмерного времени области
Соответственно длительность импульсов в единицах обычного времени будет равна:
Из точки
Пусть
Таким образом, длительность интервалов времени, в течение которых лампа блокинг-генератора заперта, равна:
в единицах безразмерного времени области (I), или
в единицах обычного времени. Так как обычно длительность импульса
|
1 |
Оглавление
|