Квантовая и оптическая электроника

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.

Adblock
detector