5.3. Генераторы линейно изменяющегося тока

Генераторы ЛИТ обеспечивают линейное нарастание тока в отклоняющих катушках электронно-лучевых трубок.

Определим форму, которую должно иметь напряжение uК на катушке, чтобы через нее проходил линейно нарастающий ток  (где  – скорость нарастания тока). По второму закону Кирхгофа имеем (рис. 5.11, а):

где L и r – соответственно индуктивность и активное сопротивление катушки.

Из выражения (5.7) следует, что для получения ЛИТ напряжение на катушке должно содержать постоянную составляющую U0 = Lk1 и линейно нарастающую составляющую k1rt (рис. 5.11, б).

Рассуждая аналогично, приходим к выводу, что для формирования тока, линейно убывающего со скоростью  (в интервале t1t2 на рис. 5.11, б), напряжение на катушке должно иметь постоянную составляющую Lk2 и линейно спадающую составляющую k2rt.

Сложив графически составляющие uL и ur (рис. 5.11. б), получим необходимую форму напряжения uК на катушке.

Очевидно, что через идеальную катушку (r = 0) пилообразный ток протекал бы при наличии на ней только постоянной составляющей uК = k1L = const. Для реальной катушки нужна еще и линейно нарастающая составляющая: она компенсирует напря

жение на сопротивлении r. Иначе, с ростом тока и при uК = const наблюдалось бы уменьшение напряжения на индуктивности катушки (uL= uКuR), т. е. не обеспечивалась бы линейность изменения тока.

Пилообразное напряжение с начальным скачком U0 = Lk1 (нижняя кривая на рис. 5.11, б) можно получить с ГЛИНа со стабильным током конденсатора, если последовательно с конденсатором включить резистор. На этом резисторе за счет постоянства тока зарядки будет выделяться неизменное напряжение U0 (равное требуемому при надлежащем выборе параметров и режима схемы), а на конденсаторе будет формироваться линейно нарастающее напряжение.

На рис. 5.12 приведена схема ГЛИТ, реализующая рассмотренный принцип. Она состоит из генератора пилообразного напряжения с начальным скачком U0 (на транзисторе Т1) и эмиттерного повторителя (на транзисторе Т2), нагрузкой которого являются отклоняющие катушки.

Генерация импульса ЛИТ начинается с поступлением на вход прямоугольного импульса положительной полярности. В отсутствие его транзистор Т1 насыщен – RC-цепь практически закорочена, а источник ЕЭ через Т1 подключен к базе Т2. Таким образом, в исходном состоянии транзистор Т2 заперт, и ток в отклоняющих катушках отсутствует.

Входной импульс запирает транзистор Т1, тем самым подключая цепь зарядки конденсатора С к источнику ЕК и отключая источник ЕЭ от базы транзистора Т2,

С начала зарядки конденсатора С током IС на резисторе R выделяется напряжение U0 = IС R. Его постоянство обеспечивается в данной схеме стабильностью зарядного тока IС за счет выбора tЗ >> tИвх, где tЗ = (R + RК)C – постоянная времени зарядки конденсатора, a tИвх – длительность входного импульса. Выбор tЗ >> tИвх способствует линейности нарастания напряжения на конденсаторе.

Пилообразное напряжение с начальной ступенькой действует на базу транзистора Т2 и повторяется на катушке L, чем обеспечивает в ней линейно нарастающий ток.

По окончании входного импульса транзистор Т1 насыщается и конденсатор С разряжается через него и резистор R. На RC-цепи формируется напряжение, соответствующее нижней кривой (см. рис. 5.11, б) в интервале t1 – t2 . Однако обратный ход тока в катушке от него не зависит, так как за счет ЕЭ транзистор Т2 заперт. Процессы
в катушке определяются теперь параметрами паразитного контура, образованного ее индуктивностью L, активным сопротивлением r и межвитковой емкостью С0. При прерывании тока наблюдается ударное возбуждение контура. Для срыва этих паразитных колебаний катушку шунтируют резистором RШ; сопротивление его выбирают так, чтобы паразитный контур становился апериодическим и процесс в нем быстро затухал.

Получить идеальную форму напряжения uВХ на катушке (см. рис. 5.11, б) практически невозможно по двум причинам. Первая невозможность получения идеального скачка напряжения на катушке из-за паразитной межвитковой емкости, которая ранее принималась равной нулю, вторая невозможность получения идеального линейного нарастания напряжения.

Заметим, что в качестве генератора ЛИТ принципиально можно использовать операционный усилитель, включив нагрузку в цепь отрицательной обратной связи

(рис. 5.13). Действительно, через элементы R1 и L проходит один и тот же ток, не зависящий от параметров катушки: i = uВХ / R1, который при линейно нарастающем напряжении на входе изменяется по тому же закону. При необходимости иметь значительный ток нужно располагать ИМС ОУ большой мощности или дополнить приведенную схему специальным выходным каскадом.