Волновое сопротивление линии

Величины п, L тп С связаны соотношениями:

L = 0,1 С =0,-1

где Xl и Ci - погонные индуктивность и емкость. Обычно Сх имеет порядок 10-20 пф/см. ,

Волновое сопротивление W может изменяться главным образом за счет величины и имеет порядок от нескольких сотен ом до 1-1,5 ком. Увеличение W достигается расширением диаметра спирали, что ведет к увеличению габаритов линии.

Время задержки линии на единицу длины

здесь R - величина нагрузочного сопротивления, равная необходимому значению волнового сопротивления W Для -улучшения качественных показателей линии между индуктивностями отдельных ячеек устанавливается определенная связь. Оптимальный коэффициент связи близок к 1,27

где - в мкгн/см; - в мкф/см\

- в мксек/см.

- Для увеличения и W спираль наматывается на гибкий ферритовый стержень, в результате чего к W

возрастают в раз (ц.-магнитная проницаемость стержня).

t./n

Рве. 18-13. Многоячеечная линия задержки.

и - элементарная ячейка; б - обозначение линин на схемах.

Рис. 18-14. Отражения импульсов от нагрузочного конца линии задержки.

о - разомкнутая. и короткозамкнутая линия с генератором импульсов, внутреннее сопротивление которого равно волновому сопротивлению линии; б - э. д. е.- генератора = 2C (в момент включения она распределяется поровну между виутреиним сопротивлением генератора R/ = и входным сопротивлением линий, равным также W); е - напряжение на входных зажимах / и 2 линии при условии, . что время пробега импульса к концу j-инии и обратно превосходит длительность импульса (уменьшение амплитуды отраженных импульсов обусловлено наличием затухания).

На практике такие линии применяются для небольшой временной задержки (доли и единицы микросекунд).

При большом времени задержки длина линии получается весьма значительной; в результате этого наблюдается сильное затухание.

Многоячеечные линии состоят из большого количества последовательно соединенных элементарных фильтрующих ячеек (рис. 18-13).

Волновое сопротивление линии

а время задержки

где п - число ячеек

Величины L и С нельзя выбирать произвольно, так как линия должна иметь достаточно широкую полосу для неискаженного пропускания импульсов. Частота среза линии, рассматриваемой как фильтр нижних частот

. /и

>де ttt - длительность импульса.

Если нагрузочное сопротивление линии отличается от волнового, то в линии наблюдаются отражения от онца. На рис. 18-Г4 представлены диаграммы напряжений в начале линии, если она в конце разомкнута или замкнута накоротко. Отраженный импульс напряжения приходит к началу линии через время 2/пр; его полярность совпадает с полярностью падающего импульса для разомкнутой на конце линии й противоположна для короткозамкнутой линии.

Многоячеечные линии используются для задержки импульсов на время до единиц и десятков микросекунд. С увеличением времени задержки и следовательно, количества ячеек п линии возрастает общее затухание и амплитуда выходных импульсов уменьшается.

Ультразвуковые линии задержки

Эти линии используются для задержки импульсов от 100 до нескольких тысяч микросекунд. Электрический видеоимпульс в них преобразуется в ультразвуковой; последний распространяется в звукопроводящей среде и поступает на приемник, вновь преобразующий ультразвуковой импульс в электрический. Общее время задержки равно акустической длине пути импульса, деленной на скорость ультразвука в данной среде.

§ 18-5]

Ограничители

Для преобразования импульсов используются явления магнитострикции или пьезоэлектричества.

В первом случае преобразователь состоит из катушки, надетой на ленту из магнитсстрикционного материала (например, никеля). При прохождении электрического импульса возникает волна механического возмущения, которая распространяется вдоль линии и через некоторое время достигает приемной катушки, где вновь преобразуется в электрический импульс.

Во втором случае в качестве преобразователей используются пластины пьезокварца или кристаллы сегнетовой соли. На передающей стороне пьезоэлемент возбуждается врщеоимпульсом, в результате чего возникает серия высокочастотных ультразвуковых колебаний (с периодом, много меньшим длительности импульса), распространяющихся в твердой или жидкой среде. На приемной стороне имеет место обратное преобразование ультразвуковых колебаний в радиоимпульс, который после детектирования образует видеоимпульс, задержанный относительно исходного.

В качестве задерживающей среды используются обычно ртуть, плавленый кварц, магниевые сплавы, сталь. Скорость распространения ультразвука v в ртути составляет около 0,15 см1 мксек, в твердых телах - 0,55 см/мксек. Общая задержка импульса tnp = t/v, где / - акустическая длина пути ультразвуковой волны. Для сокращения размеров линии часто используют .многократные отражения волны от граней звукопровода.

18-5. ОГРАНИЧИТЕЛИ

Ограничителем называется электронное устройство, в кся-ором выходное напряжение остается неизменным после того, как входное напряжение достигает определен-

Рис. 18-15. Характесистика двустороннего ограничителя (зависимость выходного на-

пряжения от входного), t/

верхний и нижний пороги ограничения.

иой величины, называемой порогом ограничения. До момента достижения порога ограничения выходное напряжение повторяет по форме входное.

В зависимости от соотношения между входным сигналом и порогом ограничения различают следующие типы ограничителей:

ограничитель сверху (по максимуму), когда устройство имеет только верхний порог (при увеличении входного напряжения);

ограничитель снизу (по минимуму), когда устройство имеет только нижний порог (при уменьшении входного напряжения);

двусторонний ограничитель, когда устройство имеет верхний и нижний пороги ограничения.

Основной характеристикой ограничителя является зависимость между выходным и входным напряжениями. Для двустороннего ограничителя она имеет вид ломаной линии АБВГ (рис. 18-15). Пороги ограничения сверху Un.B и снизу f)n. н' а также уровни ограничения Ue и t/ могут быть положительными и отрицательными.

В практике используются ограничители с диода.ми и многоэлектродными лампами. ц-

Диодные ограничители

Действие диодного ограничителя основано на использовании нелинейных свойств диода - резком различии внутренних сопротивлений при перемене полярности напряжения на его электродах.

В схемах ограничителей могут использоваться ламповые и кристаллические диоды. В последнем случае запирающее напряжение должно быть меньше пробивного.

По характеру включения диода относительно нагрузочного сопротивления различают последовательные и параллельные ограничители.

В последовательном ограничителе диод Д включается последовательно с нагрузочным сопротивлением R

Рис. 18-16. Диодный последовательный ограничитель сверху.

а - схема; б - характеристика; в - :временньге диаграммы входного и выходного напряжений. Порог ограничения и„ = £ < 0. п. в

(рис. 18-16). Для четкой работы ограничителя необходимо выдержать следующие соотношения:

где Rp и Rp. обр сопротивления диода в прямом и обратном направлениях.

Если анод диода соединен с нагрузочным сопротивлением, то имеет место ограничение сверху. Диод Д открыт, когда входной сигнал по величине меньше э. д. с. Е батареи. При открытом диоде выходное напряжение повторяет по форме входное. Когда входной сигнал превышает величину э. д. с. батареи Е, диод закрывается и выходное напряжение остается неизменным и равным Е.

Порог ограничения сверху U. в= Е. Если требуется, чтобы t/ji. в = О, то батарея не используется. Для получения ограничителя снизу следует изменить полярность включения диода на обратную.

В параллельном ограничителе диод включается параллельно нагрузочному сопротивлению R, (рис. 18-17). В ограничителе выбирают ?д < Rorp < < ?н < д. обр- В силу этого при открытом диоде большая часть входного напряжения падает на i?orp и выходной сигнал прага-ически остается на неизменном уровне. При закрытом диоде все напряжение падает на нагрузке. С помощью батареи устанавливается необходимый порог ограничения.

В практике чаще используется схема с последовательным включением диода (в силу более четкого ограничения и меньшей зависимости от величины нагрузки).

Рис. 18-17. Диодный параллельный ограничитель снизу. а - схема; б - характеристика; в - временные диаграммы. Порог ограничения С/ = £ > 0.

Офаничители с усилением

Ограничение с одновременным усилением достигается при использовании триодов и пентодов. Ограничение снизу получается за счет отсечки анодного тока. Ограничение сверху можно получить двумя путями: 1) в сеточном ограничителе - за счет односторонней проводимости участка сетка-катод, который действует как диод в схеме параллельного диодного ограничителя (рис. 18-19);

Двусторонние диодные ограничители представляют в большинстве случаев комбинацию ограничителя сверху (с порогом Un. в) и снизу (с порогом £/ - и), причем (7п. в > t/n. и (рис. 18-18).

вых

Рис. 18-18. Двусторонний диодный ограничитель t/ = 0;

н ~ * Выходное напряжение равно нулю, если положительно, и напряжению источника, если входное ниже ограничения ( < £) ; щ,1х = = -Кб в при \и^.\<-\,Ъ е; Ri = Rs = 20 ком; R = 2 ком.

При работе ограничителей необходимо учитывать действие паразитной емкости Сп, шунтирующей нагрузочное сопротивление. Она образуется емкостью монтажа и входной емкостью нагрузки.

Если ограничивается сигнал, имеющий характер резких перепадов, то в результате влияния Сп фронт и срез выходного сигнала имеют характер экспонент. Для уменьшения их длительности нужно уменьшать постоянную времени ЯцСп, что при заданном Сп достигается снижением величины i .

вык

Рис. 18-19. Двусторонний ограничитель с сеточным ограничением сверху.

а - схема; б - динамические характеристики анодного и сеточного токов; е - входное напряжение; г - анодный ток; д - выходное напряжение. Нижний порог ограничения п-н Р^ч напряжению отсечки Eq, а верхний Ln.g- Обычно а = 10-=-20 ком, а Rpp = 0,5 -е- 1 Мом'.

2) в анодном ограничителе --за счет выбора столь большого сопротивления в анодной цепи лампы, при котором в момент достижения напряжения на сетке порога ограничения рабочая точка выходит на линию критического режима и дальнейший рост напряжения на сетке не меняет величины анодного тока и напряжения на аноде лампы. В ограничителях целесообразно использовать пентоды с резкой отсечкой анодного тока.

В качестве двусторонних ограничителей часто используется двухламповая схема с общим катодным сопротивлением (рис. 18-20). Ограничение достигается за счет запирания каждого из триодов при достижении входным напряжением порогов ограничения.