10.13. Схема с игнитроном

Игнитрон представляет собой электронную лампу, временем пребывания которой в открытом состоянии можно управлять. В игнитроне находится жидкая ртуть, контакт с которой имеет вывод во внешнюю цепь (рис. 10.14,а). Кроме того, в игнитроне находятся анод и электрод поджига; кончик электрода, изготовленный из карбида кремния или карбида бора,, погружен на небольшую глубину в ртуть. Если между электродом поджига и ртутью есть некоторая разность потенциалов,, то образуется искра, в результате чего возникает электронная эмиссия. При положительном потенциале на аноде электроны,, двигаясь к аноду, будут сталкиваться с атомами газа в лампе,. т. е. начнется процесс ионизации.

Ртуть -л

Электрод Источник перем. поджила /пока о

Рис. 10.14. Игнитрон (а) и схема с его применением (б).

Когда через игнитрон протекает ток, падение напряжения на нем невелико; следовательно, эта лампа имеет небольшое внутреннее сопротивление. Игнитрон обладает рядом преимуществ: опасность пробоя между анодом и катодом невелика, так как максимальное обратное напряжение имеет место только в интервалы времени, когда внутреннее сопротивление лампы имеет большую величину; не требуется энергии для подогрева катода; как и в случае тиристора, запуск игнитрона может производиться в любой точке периода переменного напряжения, что позволяет осуществлять управление выходной мощностью. Поскольку ртуть имеет неолраниченный срок службы и может выдерживать большие перегрузки, игнитрон находит широкое применение в мощных промышленных установках. Вследствие присутствия ртути лампа должна работать в вертикальном положении.

Схема с применением игнитрона изображена на рис. 10.14,6. Диод с указанной на рисунке полярностью включен последовательно с ограничительным резистором Ri между анодом и электродом поджига. Источник переменного тока соединен последовательно с нагрузкой Rjj и игнитроном, т. е. так же, как и в схеме с тиристором. Во время действия положительного полупериода переменного напряжения диод Д[ и игнитрон HI находятся в открытом состоянии. Однако игнитрон не может открываться до тех пор, пока электрод поджига не вызовет электронную эмиссию. Когда диод находится в открытом состоянии, происходит электрический разряд между электродом и ртутью, и возникающая в результате электронная эмиссия вызовет ионизацию и протекание тока. Во время отрицательной полуволны переменного напряжения и игнитрон, и диод находятся в закрытом состоянии. Вместо диода Д( управляющее напряжение, как и в схеме с тиристором, может вырабатываться фазосдвигаю-щей цепью (см. рис. 10.13). Показанная на рис. 10.14 схема имеет невысокий к. п. д., так как в ней используется однополу-периодное выпрямление. Полученное напряжение перед подачей в нагрузку для уменьшения пульсаций может быть отфильтровано. Для повышения к. п. д. можно применять схему с игнитронами, выполняющую двухполупериодное выпрямление, которую и рассмотрим в следующем разделе.

10.14. Двухполупериодная схема с игнитронами

По сравнению со схемой однополупериодного выпрямления с игнитроном, рассмотренной выше, Двухполупериодная схема (рис. 10.15, а) имеет более высокий к. п. д. Как и в обычной схеме двухполупериодного выпрямителя, игнитроны открываются поочередно, и ток через нагрузку Rjj протекает всегда в одном направлении, показанном на рисунке стрелкой (полярность напряжения на нагрузке также указана). Как и в других схемах источников питания, амплитуду пульсаций можно уменьшить, если применить соответствующие фильтры.

Во время действия положительного полупериода напряжения на верхней половине вторичной обмотки L2 трансформатора на аноде игнитрона И1 также действует положительное напряжение. Если в это же время на диод Rj подано положительное напряжение, то игнитрон И1 перейдет в открытое состояние. В течение этого времени на аноде второго игнитрона И2 напряжение будет отрицательным, и он будет находиться в закрытом состоянии. Электроны будут двигаться от ртути к аноду И1 и через резистор нагрузки RH. Когда переменное напряжение на верхней половине обмотки Z2 станет отрицательным, то на нижней половине этой обмотки оно будет положительным. При этом игнитрон И1 будет закрыт, а игнитрон И2 может перейти в открытое состояние

при запуске напряжением соответствующей полярности через диод Д2. При открытом игнитроне И2 электроны будут протекать от ртути к аноду и через нагрузку в том же направлении, что и в предыдущем полупериоде. Длительностью интервалов времени, в течение которых игнитроны находятся в открытом состоянии, можно управлять путем изменения фазы напряжения, подаваемого на обмотку L4. Так как это напряжение появляется на обмотке L3 со сдвигом фазы относительно центрального вывода, диоды Д1 и Да поочередно осуществляют запуск то одного, то другого игнитрона.

Рис 10.15. Схемы двухполупериодного выпрямителя на игнитронах.

Если требуется питать нагрузку переменным током, то в этом случае можно использовать схему из двух игнитронов, показанную на рис. 10.15,6. В этой схеме в течение очередных полупериодов направление тока в нагрузке меняется на противоположное. Таким образом, когда на входных зажимах Т и Т2 действует положительная полуволна напряжения, напряжение на аноде И2 также положительное, а на катоде отрицательное. При этом и на аноде HI напряжение отрицательное, вследствие чего он не может открыться. Если полярность напряжения на диоде Д2 такова, что И2 будет переведен в открытое состояние, то электроны будут протекать от ртути к аноду И2 и через сопротивление нагрузки к зажиму Т}. Во время отрицательного полупериода на входных зажимах отрицательное напряжение будет приложено к аноду И2 и катоду И1. В этих условиях игнитрон И2 открываться не может. В это время на аноде игнитрона HI напряжение будет положительным, а на его катоде - отрицательным. Следовательно, при подаче соответствующего напряжения на диод Д1 можно осуществить запуск этого игнитрона. При открытом игнитроне HI электроны через сопротивление нагрузки будут протекать вниз, т. е. в противоположном направлении по сравнению с

предшествующим полупериодом. Таким образом, ток через нагрузку будет переменным.

Глава 11

ЦЕПИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФОРМЫ СИГНАЛОВ 11.1. Интегрирующая цепь

В электронных устройствах часто бывает необходимо изменить прямоугольные импульсы или сигналы другой формы таким образом, чтобы получить сигнал требуемой формы. Указанное изменение может заключаться в сохранении ВЧ-состав-ляющих сигнала и ослаблении НЧ-составляющих, в ослаблении только ВЧ-составляющих, в изменении амплитуды и формы сигнала путем ограничения и т. д.

Важнейшей цепью такого типа является интегратор, который широко применяется в электронных вычислительных схемах, в системах развертки телевизионных приемников и в других случаях, когда требуется ослабить ВЧ-составляющие импульсов. Практически интегрирующую цепь (рис. 11.1, а) можно рассматривать как фильтр нижних частот. При воздействии синусоидальных сигналов интегрирующая цепь сильнее ослабляет сигналы более высоких частот (и вносит некоторый фазовый сдвиг). В случае импульсных или прямоугольных сигналов их форма изменяется благодаря фильтрации ВЧ-составляющих сигналов.

Когда к конденсатору приложено постоянное напряжение, то в процессе заряда конденсатора электроны подходят к одной пластине и уходят от другой. При подаче переменного напряжения, полярность которого периодически меняется на обратную, конденсатор будет перезаряжаться с частотой приложенного напряжения. Перемещение электронов в цепи конденсатора образует электрический ток через конденсатор. Математически напряжение на конденсаторе и ток через него связаны соотношением

J(11.1)

где ес - напряжение на конденсаторе, С - емкость конденсатора и ic - ток через конденсатор. Это уравнение показывает, что напряжение на конденсаторе возрастает с увеличением времени протекания тока через него.

Рис. 11.1. Интегрирующие цепи (а и г) и форма импульса на входе (б) и выходе (б) простейшей интегрирующей цепи.

В практических схемах интеграторов постоянная времениС велика по сравнению с длительностью воздействующего импульса. В этом случае приращение напряжения ее на конденсаторе мало по сравнению с напряжением е, приложенным к интегрирующей цепи. Тогда можно записать приближенное равенство