Ниже идущие схемы и описания мноЙ подкоректированы

^ Приводит к возбуждению в контуре незатухаю­щих колебаний. При |f_r=I0 МГц схема формирует на нагрузке j_H=75 Ом импульсы с амплитудой порядка 3—5 В. При отсутствии запускающих импульсов в контур вносятся большие потери и колебания затухают практически за один период.

Рис. 5.11. Схема генератора серии синусоидальных колебаний.

большой' интерес представляют генераторы мощных импульсов «на лавинных транзисторах.

На низкоомной нагрузке i(^_H = 0,6 Ом) простейшего релаксацион­ного генератора (.рис. 2.6) можно формировать импульсы тока с амлитудой до 10—30 А, если использовать.в нем сплавные тран­зисторы МП20—'М021 или кремниевые планарно-эпитаксиальиые Кт312 и Кт603. Одними из лучших являются транзисторы Кт6ОЗ, ] которые формируют импульсы длительностью в десятки наносекунд при времени нарастания около 12-16 нс.

Можно значительно увеличить амплитуду импульсов, включая параллелно несколько релаксационных генераторов. B подобных схемах на форму импульсов существенно влияют колебательные процессы на участке отрицательного сопротивления 'ВАХ. Это приводит к появлению заметного выброса на заднем срезе выходного импульса.

При использовании в схеме такого генератора |(рис. |5.12) пяти лавных транзисторов МП21.амплитуда импульсов на нагрузке 0,5 Ом получена более 215 А при времени нарастания

 

 

0,1 мкс.и активной длительности импульсов 0,2 мкс. Регулируя колекторное напряжение потенциометрами R1—Rn, можно менять уровень запуска релаксаторов и получать хорошую форму импульсов без заметного выброса на заднем фронте. Гашение выброса, имеющего обратную полярность по отношению к рабочему импульсу, осуществляется за счет задержки включения одного из транзисторов Амплитуду импульсов порядка 80 А можно получить от трех-четырех транзисторов KT603. В зарубежной литературе описаны гене-ратары, формирующие импульсы с амплитудой 50—200 А. Для формирования импульсов с большой амплитудой по напряжению можно использовать

 

Питание схемы при транзисторах кт603 150-300 вольт

 

 

последовательное включение лавинных транзисторов. Более удобно, однако, использовать схемы, в которых заряд накопительных емкостей происходит параллельно, а транзи­сторы включаются последовательно [(рис. 5ЛЗ [86, Ш8]). На нагрузке 75 Ом амплитуда импульсов доходит до 260 В, а на нагрузке 160 Ом — до 400 В при времени нарастания 2—3 не и длительности »30 не. Характерно, что амплитуда импульсов превышает нацря-жение источника питания, а пиковая мощность достигает 1000 Вт и более при сопротивлении 150 ом

 

 

5.3. Высокостабильные релаксационные генераторы

Рассмотренные релаксационные схемы имеют низкую стабиль­ность частоты автоколебаний из-за нестабильности •напряжений U k и_Ск- IB значительно меньшей мере оказывается влияние обратного тока /ко коллекторного перехода. Уход частоты при изменении тем­пературы на ±60°С может достигать 10% и более, при изменении питающего напряжения на ±|10% превышает ±10%, а при смене Транзисторов доходит до ±50%. Между тем ib ряде случаев тре­буется стабильность на.два-три порядка выше. Повысить стабиль­ность можно несколькими способами.

|В простейшем случае можно осуществить запуск ждущего ре­лаксационного генератора или синхронизацию автоколебательного генератора от внешнего высокостабильного генератора. Благодаря королю управляемой IBAX запуск,и синхронизация релаксационных Операторов на лавинных транзисторах осуществляется достаточно тросто (например, подачей синхронизирующего напряжения в цепь!*азы или эмиттера лавинного транзистора), но требует наличия внешнего высокостабильного генератора.

'.Более простым способом является автосинхронизация релакса­ционных генераторов. Для этого в разрядную цепь генератора,вводится син хронирующее устройство.(колебательный контур, кварцевый электромеханический резонатор), в котором колебания возбуж­даются под воздействием импульсов, генерируемых релаксационным 'Оператором. При этом на экспоненциальное хронирующее напряжение на накопительном конденсаторе.накладывается синусоидальное синхронизирующее напряжение, снимаемое с дополнительного синхронирующего элемента.,При определенном выборе собственного периода автоколебаний происходит автоматическая синхронизация ге­нератора на основной частоте или субгармониках резонатора.

Простейшая схема генератора с автосинхронизалией от колеба­тельного контура показана на рис. 5.116. Синхронизирующее напряжение формируется при разряде накопительного конденсатора через

Рис. 5.16. Схема релаксационного Рис. 5.17. Схема высокостабильного
генератора с автосинхронизацией от релаксационного генератора с квар.
колебательного контура. цевой автосинхронизацией.

 

колебательный контур L_KC_K. При резонансной частоте контура ^к=60 кГц нестабильность частоты составляет десятые-сотые доли процента.

Наивысшей стабильностью обладают генераторы с кварцевой автосинхронизацией (рис. 5.17) [Кварцевый резонатор исполь­зуется как фильтр в цепи обратной связи с.выхода релаксационного генератора.на вход (подача синхронизирующего напряжения в цепь эмиттера обеспечивает нужные фазовые соотношения в схеме). При автосинхронизации на частоте кварцевого резонатора jf_K=100 кГц нестабильность генерируемой частоты составляла менее Й-10^_5% при изменении напряжения питания на ±|10%. Работоспособность схемы сохранялась при изменении напряжения питания на 30—40%, Что, однако, приводило -к изменению вдвое амплитуды импульсов. При указанных на схеме данных амплитуда выходных импульсов примерно равна 3 В три времени нарастания менее 50 не. Экспери­ментально работоспособность схемы была проверена ш диапазоне частот $_к от 50 кГц до 5 МГц. Для стабилизации частоты можно ис­пользовать задержанную импульсную обратную связь. Для этого выход релаксационного генератора подключается к входу через ли­нию задержки. Выходной импульс с линии спустя время задержки t₃ запускает генератор, который вырабатывает импульс, поступающий на вход линии, и т. д.

 

 

4. Генераторы прямоугольных импульсов

■Генераторы прямоугольных.импульсов на лавинных транзисто­рах перекрывают диапазон длительностей от единиц и долей нано­секунды до единиц и десятков секунд. В связи с этим они характе­ризуются разнообразием как методов формирования прямоугольной формы импульсов, так и схемной реализацией.

В.микросекуидном диапазоне длительностей при временах нара­стания импульсов порядка десятков наносекунд простыми.и удобны­ми являются генераторы, построенные на основе мультиюибраторных схем. Их достоинством является хорошая форма вершины импуль­сов и широкий диапазон плавной и грубой регулировки длительно­сти импульсов.

Простейшими являются схемы, выполненные на одном лавинном транзисторе (рис. 5.23 [42], § 4.4). Такие схемы формируют ммпуль-

Выход

B,-m Е_г-150В

Рис. 5.23. Многофункциональная импульсная схема на одном лавинном тран­зисторе.

 

сы с амплитудой до 20—25 В. При емкости нагрузки С_н«Ю0 пФ. время нарастания импульсов составляет «0,3 мкс, а длительность среза — менее 0,1 мкс. Большое время нарастания переднего фронта объясняется тем, что он формируется при запирании лавинного тран­зистора. При этом рост выходного напряжения происходит с отно­сительно большой постоянной времени ЯзС_И.

С конденсатора C_t можно снимать импульсы пилообразной фор­мы. При изменении С₄ длительность импульсов можно менять от долей -микросекунды до единиц н более секунд. Плавно до 50 раз длительность импульсов изменяется при изменении напряжения Ег или сопротивления Не­значительно меньшее -время нарастания импульсов (не более ■30 не) имеет ждущий мультивибратор (рис. 6.24) [41]. Передний фронт импульса формируется при включении лавинного транзистора Т\, а задний — при включении транзистора Т_г. Амплитуда генери­руемых импульсов «3 В,.а длительность.(при С₂=510 пФ) около ■6 мкс. При изменении С₂ можно получить широкий.диапазон изме­нения длительности от долей микросекунды до тысяч миллисекунд и выше. Ценным свойством описанных схем является малое время.восстановления, которое.может быть меньше длительности генери­руемых импульсов.

 

 

'5.5. Генераторы пилообразных импульсов и схемы вре­менной задержки

В качестве простейшего генератора пилообразного напряжения:можно 'использов,ать автоколебательный релаксационный генератор, схема которого приведена на рис. 4.3,6 [94]. (При использовании в схе­ме лавинных транзисторов ГТ338В.можно получить амплитуду пи-.лообразных импульсов примерно 30 В при нелинейности порядка.10%. -Частота повторения импульсов может.быть.(при уменьше­нии С) доведена до 10—-20 МГц. Генератор имеет малое.время об­ратного хода составляющее" менее 0,02 от длительности рабочего... хода.(заряд С). Если частотный диапа-зон ограничить частотами до 1—Б МГц, то в схеме можно использовать высоко­частотные обычные транзисторы: П416Б, П422, П423, ГТ308, ГТ310, ГТ311, ГТ313, ГТ320 и др. Плавную ре­гулировку частоты повторения импуль­сов удобно осуществлять изменением части зарядного сопротивления Д_к- Крат­ность регулировки обычно составляет не более 10—20.

С100

Недостатками простейшей схемы яв­ляются необходимость высокого напря­жения питания, малая линейность и низ­кий коэффициент использования питаю­щего напряжения. В значительной степе­ни от них можно избавиться, применив вместо зарядных сопротивлений простей­ший стабилизатор тока.