относительное время восстановления тв = 7в/7р;

размах пилообразных колебаний Un; коэффициент нелинейности

макс мин ~ максимальная и минимальная скорости изменения напряжения на рабочем участке;

коэффициент использования анодного напряжения =(Уп/£а, где £а - напряжение анодного источника.

Наибольшее распространение нашли генераторы с непосредственным зарядом или разрядом конденсатора через резистор, с компенсирующей э. д. с, с токостабилизи-рующим элементом, с емкостной обратной связью.

Транзисторные аналоги этих схем широкого распространения не получили.

Генератор с зарядом (разрядом) конденсатора через резистор. В состав генератора (рис. U-60), помимо резистора и

Выход

---!

Рис. 11-60. Простейший генератор пилообразных колебаний с зарядом конденсатора С через сопротивление R.

а - схемы для иллюстрации принципа действия; б - автогенератор с неоновой лампой.

конденсатора, входит ключ Кл с малым внутренним сопротивлением <С R, периодически подключающий конденсатор для заряда через R (рабочая стадия Гр) или разряда через R (стадия восстановления Тв). Функции ключа может выполнять какой-либо коммутирующий элемент: неоновая лампа, электронная лампа, транзистор.

Схемы такого типа характеризуются низким коэффициентом использования анодного напряжения и невысокой степенью линейности при приемлемом значении , причем стремление увеличить неминуемо влечет рост р.

В простейшем генераторе с неоновой лампой (рис. П-60, б) выбирают R > Rb, где Rb - сопротивление между электродами зажженной лампы. В течение рабочей стадии Гр лампа погашена и напряжение на конденсаторе возрастает до тех пор, пока не будет достигнут потенциал зажигания Us. Затем происходит быстрый разряд конденсатора через неоновую лампу, напряжение на нем падает до потенциала гавде-ния Ut<Us, лампа гаснет и начинается новый цикл заряда.

Длительность рабочей стадии E-Ur

rp = 2.3i?Clg-

а длительность стадии восстановления

где Е - напряжение источника;

h, h - токи лампы, соответствующие потенциалам зажигания и гашения.

Обычно Тр Гв.

Рассмотренная схема является генератором автоколебаний. Генераторы пилообразных колебаний, рассмотренные ниже, относятся к устройствам формирования пилообразных напряжений с внешним возбуждением.

В схеме с коммутирующим триодом (рис. 11-61) заряд конденсатора С происхо

ивых

Рис. 11-61. Генератор пилообразных колебаний разрядом конденсатора С через триод.

а - схема; б - временнйе диаграммы.

ДИТ через резистор R в течение времени Тр запертого состояния лампы, а разряд - через лампу (и резистор R) во время подачи на ее сетку отпирающего положительного импульса длительностью Гв. Постоянная времени разряда

что достигается выбором лампы с малым внутренним сопротивлением Rb. Для этой схемы

Eq 7 RC jjj- RC Высокой линейности в схеме (малого значения Р) можно достичь только за счет весьма неэффективного использования источника питания (малая величина ).

При ориентировочном расчете обычно задаются величинами Тр и Ua и из соотношения

соответствующего линейному заряду конденсатора через резистор R в течение времени Гр, выбирают емкость конденсатора С, для чего дополнительно задаются начальным зарядным током /о конденсатора (порядка 0,1-3 ма). Затем по выбранной величине находят нужное значение £а = = f/n/ и величину R=EIIo. Для получения необходимого времени восстановления Гв лампу следует выбрать так, чтобы ее внутреннее сопротивление удовлетворяло условию

Rb < TJ3C.

причиной появления нелинейности пилообразного напряжения является уменьще-ние тока i, вызываемое ростом напряжения с=Ывы1 на конденсаторе,

Е -Uf.

Генератор с компенсирующей э. д. с.

Действие генератора основано на компенсации увеличения напряжения на зарядном конденсаторе, вследствие чего ток заряда

Я1 -ft

Выход

Рис П-62. Генератор пилообразных колебаний с компенсирующей э. д. с.

Остается почти постоянным, а напряжение на этом конденсаторе возрастает почти линейно. Компенсация достигается тем, что выходное напряжение подается на катодный повторитель (рис. 11-62) с коэффициентом передачи УС, близким к единице. Напряжение с выхода этого повторителя

кп = и0 ~ с

добавляется к напряжению Е, в результате этого тОк заряда

E-Ur + Kur

устанавливается почти постоянным, а напряжение на конденсаторе возрастает почти линейно. В схеме генератора, построенного по этому принципу, функции источника э. д. с. Е выполняет конденсатор большой емкости Со>С. В рабочей стадии лампа Л) заперта, а зарядный конденсатор С медленно заряжается через сопротивление R (и Rk) за счет разряда конденсатора Со, Являющегося при этом источником энергии.

Диод Д при этом закрыт. Напряжение на сетке лампы Лг катодного повторителя, а следовательно, на сопротивлении Rk увеличивается, вследствие чего рост потенциала точки А компенсирует рост напряжения Uc, благодаря чему зарядный ток остается постоянным.

в стадии восстановления на сетку лампы JIi подается положительный импульс, в результате чего происходит сравнительно быстрый разряд конденсатора С через лампу и напряжение на сетке лампы Лг и в точке В падает. Конденсатор Со при этом подзаряжается (через открывающийся диод Д и сопротивление Rk) до исходного напряжения Е, близкого к Еа, после чего диод Д запирается. В момент окончания импульса триод Л] запирается и начинается новый период заряда конденсатора С.

Для схемы с компенсирующей э. д. с. при Со>С/р [Л. 1]:

Uu{i-K)

= --::-

Еа Р

-f/м

1 - К

Если неравенство СоС С/р не выполняется, т. е. неравенство Со С С - недостаточно сильное, то можно также пользоваться формулой [Л. 14]

а~К) + ];

Со .

здесь К-коэффициент передачи катодного повторителя; {/мин - минимальное значение напряжения на конденсаторе С; р. - коэффициент усиления лампы Лг.

При анодном напряжении £3=300 в при правильном выборе параметров схема может генерировать пилообразные колебания с Р<17о и амплитудой поряжа 100-150 в.

Триод Л) и диод Д в схеме должны иметь малое внутреннее сопротивление.

Триод Лг должен быть достаточно мощным, обладать левыми характеристиками (чтобы передать без искажений пилообразное напряжение значительной амплитуды) и иметь возможно больший коэффициент усиления р.. При ориентировочном расчете задаются током /о заряда конденсатора С в пределах 0,1-1 ма и определяют величину сопротивления

г, Еа - МИН

Входящее сюда напряжение f/мин при достаточно большом сопротивлении резистора R (порядка 0,5 Мом) имеет величину 10- 20 е и может быть определено из характеристик лампы Л, (по сопротивлению R и напряжению на сетке в момент действия импульса). Емкость конденсатора С должна удовлетворять условию C = loTj,IUn.

При выборе емкости конденсатора Со необходимо учесть, что за время Тв он должен .полностью зарядиться, так что

3/?в.д-- /?вых.к.п

где /?в.д - внутреннее сопротивление открытого диода, а /?вы1.к.п ~l/Snt-выходное сопротивление катодного повторителя

ный триод Лг, имеющий малое внутреннее сопротивление Rb.t, который отпирается на время Тв положительными импульсами, действующими на его сетку. Для этой схемы

0£а.,

ILrflf Л

Выход

InRs

InRs

Рис. 11-63. Генератор пилообразных колебаний с разрядом конденсатора через пентод постоянного тока.

а - схема, иллюстрирующая принцип действия; б - характеристика пентода: OA - линия критического режима; В и Л - положение рабочих точек в начальный и конечный моменты рабочей стадии.

(5п2 - крутизна характеристики лампы Лг). Обычно Со составляет несколько десятых долей микрофарады. Резистор Rk в цепи катода Лг имеет порядок 20-30 ком, чем достигается коэффициент передачи катодного повторителя, близкий к единице.

Генератор с токостабилизирующим пентодом. Действие схемы основано на разряде конденсатора С в течение рабочей стадии Гр через пентод Л) (рис. П-63, а) (триод Лг при этом заперт)..

Так как анодный ток пентода мало зависит от напряжения на аноде, ток разряда конденсатора остается почти постоянным, и напряжение на аноде .падает по закону, близкому к линейному, до тех пор, пока рабочая точка не достигнет линии критического режима (точка А на рис. И-63, б). Заряд конденсатора в стадии восстановления (время Гв) осуществляется через мощ-

где Rb - внутреннее сопротивление пентода (/?в /?в.т).

Поскольку произведение /п/?в> £а. т, 6>Р, и в этой схеме при малой величине коэффициента нелинейных искажений можно достичь достаточно высоких значений I - до 0,6-0,8. Это означает, что амплитуда пилообразного напряжения Uk~ -Еа.т-Uf, (рис. 11-63, а) может составлять 60-807о Еа.т. Так как триод имеет малое внутреннее сопротивление, величина Ub верхнего уровня пилы близка к напряжению источника Еа т.

Для увеличения линейности пилообразного напряжения в цепь катода включают дополнительный стабилизирующий резистор Rk- При уменьшении анодного тока в процессе разряда конденсатора отрицательное напряжение на сетке, обуеловленное падением напряжения на Rk, убывает, вследст; вие чего происходит некоторая компенсг! ция изменения анодного тока лампы и, следовательно, повышение степени линейности пилообразного напряжения. Пентод в схеме генератора выбирают с возможно большим внутренним сопротивлением Rb-

При ориентировочном расчете по заданному значению р и t/n для выбранной лампы определяется нужное значение тока /п разряда коиденсатора

причем с увеличением требующейся скорости изменения пилообразного напряжения величина /п возрастает. Емкость конденсатора С должна быть значительно больше паразитных емкостей и определяется из соотношения С = /пГр/{/п.

Триод должен иметь малое внутреннее сопротивление Rbe.t и большой анодный ток /а.т>/п, причем ДвЕ.тГв/ЗС. Напряжение анодного источника триода Еа.т должно удовлетворять условию

Ea.t t/в + /а.т /?в.то.

где Rb.to-сопротивление триода постоянному току в рабочей точке.

Практическая схема генератора развертки осциллографа с использованием токо-стабилизирующего пентода в несколько упрощенном виде изображена на рис. 11-64.

Генератор может работать в автоколебательном и ждущем режимах.

Автоколебательный режим (ключ Кл в положении н). Лампы Л] и Лг образуют несимметричный мультивибратор с гальванической связью между анодом лампы JIi