Генерируемых импульсов

Если неинвертирующий усилитель охватить ПОС, то он будет генерировать колебания и без использования фазовращающих .RC-цепей. Однако условия (4.8) в таком генераторе будут выполняться для целого спектра частот, что приведет к появлению колебаний несинусоидальной формы. Для осуществления генерации только синусоидальных электрических колебаний в устройстве должна быть использована цепь ПОС, обеспечивающая условие баланса фаз только для одной частоты /Ог В такой ЯС-цепи на частоте /0 фазовый сдвиг должен быть равен нулю. Этим свойством обладает мост Вина (см. 1.10), который широко применяется в .КС-генераторах.

Действительно, при ,этих условиях случайно возникшие колебания (флуктуации) напряжения на входе усилителя, усиленные в К раз и ослабленные в и раз цепью обратной связи, появятся вновь «а входе в той же фазе и той же или большей величины. Это значит, что схема может генерировать колебания.

Наибольшую частоту, при которой транзистор способен генерировать колебания в схеме автогенератора, называют максимальной частотой генерации /макс- Максимальная частота генерации связана с граничной частотой соотноше-

Основное требование Е такому автогенератору — генерирование колебаний только на частота; /кв, определяемой кварцем. Это означает, что в. автогенераторе не должны возникать колебания на других частотах и что генерация должна срываться гари удалении кварца из схемы. Однако подаышэяать кварц непосредственно параллельно туннельному диоду нельзя, поскольку резонансное сопротивление кварада (как сопротивление последовательного контура ври резонансе) в большинстве случаев меньше величины —#д. В схеме, приведенной на рис,. 18.9, б, на всех частотах, кроме частоты поеледоватеяьного резонанса кварца, общее сопротивление потерь Rs таково, что- условие сашшоэбуждения не выполняется.- На частоте шэследовапгельлого резонанса кварца его активное сопротивление умегаышаетея настолько, что резисторы R2 и #3 оказываются включеиными параллельно.. Общее сопротивление потерь в контуре пря этом уменьшается, вследствие чего будут выполняться условия самовозбуждения и схема начнет генерировать колебания. Таким образом, генерация возможна лишь на одной строго- фигесировавнов частоте, равной1 частоте собственных колебаший кварца. Очевидно*, что стабилизация чаетшы с помощью квафвд затру/дняетгя, если в кровдсее работы требуется перестраивать, частоту генерируемых колебаний. В этом случае иада иметь столько кварцевых илаетин, сколько частот необходимо стабилизировать,

Создателем первого полупроводникового усилителя явился молодой сотрудник Нижегородской радиолаборатории О. В. Лосев, открывший в 1922 г. свойства кристаллического детектора усиливать и генерировать колебания. Работы О. В. Лосева несомненно способствовали изобретению Д. Бардиным и В. Браттейном трех-электродного полупроводникового прибора—транзистора (1948г.), быстро вытесняющего лампу во многих направлениях усилительной техники.

В зависимости от конкретного применения генератор может использоваться просто как источник регулярных импульсов («часы» в цифровой системе); от него может потребоваться стабильность и точность (например, опорный интервал времени в частотомере), регулируемость (гетеродин передатчика или приемника) или способность генерировать колебания в

Очень простой генератор можно получить следующим образом; будем заряжать конденсатор через резистор (или источник тока), а затем, когда напряжение достигнет некоторого порогового значения, быстро его разрядим и начнем цикл сначала. С другой стороны, это можно сделать с помощью внешней цепи, обеспечивающей изменения полярности тока заряда при достижении некоторого порогового напряжения; следовательно, будут генерироваться колебания треугольной формы, а не пилообразные. Генераторы, построенные на этом принципе, известны под названием «релаксационные генераторы». Они просты и недороги и при умелом проектировании могут обеспечивать удовлетворительную стабильность по частоте. Раньше для создания релаксационных генераторов применялись устройства с отрицательным сопротивлением, такие, как однопереходные транзисторы или неоновые лампы, теперь предпочитают ОУ или

Вторым необходимым условием самовозбуждения двухрезона-торного клистрона является баланс амплитуд. Клистрон может генерировать колебания только в том случае, если ток электронного луча /о превосходит некоторое определенное значение, называемое пусковым током. Ори токе, меньшем пускового, электронный луч .переносит в (выходной резонатор энергию, недостаточную для покрытия потерь во входном и выходном резонаторах.

Современные ТД позволяют генерировать колебания частотой до 100 ГГц, а в импульсных устройствах получать время переключения порядка десятков—сотен пикосекунд. Совершенствование технологии изготовления диодов, по-видимому, позволит приблизить /гр к пределу, определяемому инерционностью туннельного эффекта.

Как известно, ширина запрещенной зоны у полупроводниковых материалов составляет от тысячных долей до единиц электрон-вольт. Поэтому можно предположить, что в будущем полупроводниковые ОКГ смогут генерировать колебания в диапазонах волн от ультрафиолетовых до миллиметровых.

Обратносмещенные р — я-переходы, работающие в области лавинного пробоя, могут генерировать колебания на очень высоких частотах порядка 1 ГГц и выше. Это означает, что явление лавинного пробоя можно использовать для генерации сигналов в сантиметровом диапазоне волн. Действительно, это так, и существуют полупроводниковые генераторы этого типа, известные как лавинные генераторы. Имеются два типа лавинных генераторов, называемых диодами IMPATT (IMPact Avalanche and Transit Time) и TRAPATT (TRApped Plasma Avalanche and Triggered Transit). Эти диоды схожи по структуре, но работают в различных режимах колебаний. Генерируемая диодом IMPATT мощность, составляющая, как правило, несколько сотен милливатт, соответствует частотному диапазону 3—50 ГГц, тогда как TRAPATT позволяет получать пиковую выходную

Характеристики генерируемых импульсов изучают также с немощью осциллографа.

Длительность фронтов генерируемых импульсов зависит от типа ОУ и составляет обычно не более 0,5 мкс.

стабилизаторов с ШИМ. В первом из них, структурная схема которого изображена на 9.26, а, частота генерируемых импульсов определяется элементами генератора импульсов ГИ, а длительность импульсов и пауз изменяется в зависимости от постоянного напряжения, подаваемого на ГИ с выхода блока сравнения БС.

Блокинг-генератором называют однокаскадный генератор с сильной индуктивной обратной связью, служащий для генерирования коротких импульсов, близких по форме к прямоугольным. Обратная связь в блокинг-генераторах осуществляется с помощью специальных импульсных трансформаторов. Отличительной чертой блокинг-гене-раторов является большая скважность генерируемых импульсов, которая практически не может быть получена

В связи с тем что процессы формирования фронта и среза импульса аналогичны, их длительность примерно одинакова. Инерционность транзисторов способствует некоторому удлинению фронта и среза генерируемых импульсов, однако для современных транзисторов их длительность не превышает десятков наносекунд.

Режим работы схемы выбирается таким образом, чтобы открытый транзистор находился в состоянии насыщения и высота генерируемых импульсов была близка к напряжению источника питания — Ек.

Приведенные формулы являются приближенными и могут давать ошибку порядка десятка процентов и более, а при повышенных температурах они вообще не пригодны. С повышением температуры уменьшается сопротивление перехода эмиттер-база закрытого транзистора, так как через него увеличивается ток неосновных носителей. Это сопротивление шунтирует сопротивление резистора RQ, изменяет постоянную времени перезаряда конденсатора и сокращает длительность импульса, изменяя тем самым частоту колебаний мультивибратора. Для уменьшения шунтирующего воздействия в схему мультивибратора вводят термокомпенсирующие цепи. Самым простым способом термостабилизации является уменьшение сопротивления резистора R&. Чем меньше сопротивление Rs по сравнению с обратным сопротивлением эмиттерного перехода, тем меньше изменение последнего сказывается на частоте колебаний. Однако уменьшение сопротивления Re требует для получения импульса заданной длительности такого же увеличения емкости конденсатора С, что приводит к увеличению постоянной времени заряда конденсатора и, следовательно, к затягиванию фронта отрицательного импульса. Для уменьшения фронта импульса следует уменьшить сопротивление резистора RK, что связано с увеличением тока насыщения /к. н и с ухудшением теплового режима транзистора. Для того чтобы не перегрузить транзистор и одновременно улучшить форму импульса, сопротивление резистора в цепи коллектора иногда разбивают на две части ( 119). Величину R'K выбирают таким образом, чтобы выполнялось условие /к. нас <С < /к. доп. Так как перезаряд конденсаторов происходит через малые сопротивления резисторов R"K, форма генерируемых импульсов значительно улучшается. Однако, следует учитывать, что значительное уменьшение сопротивлений R"K затрудняет самовозбуждение схемы.

В режиме синхронизации частота повторения импульсов определяется частотой внешнего синхронизирующего напряжения. Частота повторения генерируемых импульсов равна или кратна частоте синхронизирующего напряжения.

Длительность выходных импульсов релаксационного генератора по схеме 7.17 зависит от значения /выкл параметра ОПТ, не относящегося в отличие от Увкп к числу стабильных. В случае, когда требуется обеспечить строго постоянную, мало зависящую от параметров ОПТ длительность генерируемых импульсов, предпочтительнее использовать генератор, схема которого приведена на 7.19. Генератор состоит из однопереходного транзистора Т1 и ждущего мультивибратора на биполярных транзисторах Тг и Тй типа п-р-п.

Природа процессов «опрокидывания» схемы, а следовательно, формирование фронтов и спадов генерируемых импульсов

рирования коротких импульсов, по форме близких к прямоугольным. Обратная связь в блокинг-генераторах осуществляется специальными импульсными трансформаторами. Отличительной особенностью блокинг-генераторов является большая скважность генерируемых импульсов. Обычно длительность импульсов его лежит в пределах от десятых долей микросекунды до десятых долей миллисекунды, а частота следования — от десятков герц до сотен килогерц. Амплитуда генерируемых импульсов может приближаться к напряжению источника питания, а при наличии третьей повышающей обмотки импульсного трансформатора — превышать его во много раз.