Глава двадцать шестая

ПРИБОРЫ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ И ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

26.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА

Основными особенностями приборов тлеющего разряда являются холодный ненакаливаемый катод, сравнительно малые рабочие токи (миллиамперы) и стабильность электрических параметров.

Приборы тлеющего разряда с холодным катодом имеют ряд преимуществ по сравнению с электронными лампами: отсутствие цепей накала с присущим им заметным расходом мощности, более высокие срок службы, надежность, механическая прочность.

Стабильное и не зависящее от тока нормальное катодное падение потенциала тлеющего разряда обусловило широкое применение стабилитронов тлеющего разряда для стабилизации напряжений цепей электропитания аппаратуры на электронных лампах и других электровакуумных приборах.

Возможность зшравления возникновением тлеющего разряда с помощью небольшого тока вспомогательного разряда или же электрического поля добавочных зшравляющих электродов используется в релейных тиратронах тлеющего разряда и приборах для счета импульсов -декатронах. Следует, однако, заметить, что в связи с преобладающим развитием ползшроводниковой электроники зти группы приборов тлеющего разряда в настоящее время находят только ограниченное применение.

Гораздо более перспективно применение приборов тлеющего разряда в качестве индикаторов, основанное на их способности преобразовывать электрические сигналы в световое излучение. Газоразрядные индикаторы получили в настоящее время чрезвычайно широкое распространение и продолжают быстро развиваться, становясь в ряде применений конкурентом ЭЛТ. Это связано с такими их особенностями, как способность преобразования электрических сигналов в световые с достаточно высоким КПД, возможность использования внутренних свойств тлеющего разряда для адресации информации по индикаторному полю, запоминание информации в самом индикаторном поле, возможность создания индикаторных полей больших размеров, плоскостность конструкции.

В данной главе рассматриваются приборы тлеющего разряда, применяемые для стабилизации напряжений и обработки электрических сигналов, а также индикаторные тиратроны. Более сложные индикаторные приборы тлеющего разряда ввиду специфики их работы и тесной связи приборов с управляющей схемой выделены в гл. 27.

.26.2. СТАБИЛИТРОНЫ ТЛЕЮЩЕГО И КОРОННОГО РАЗРЯДА

Нормальному тлеющему разряду присуще постоянное катодное падение потегащала t/, н- При условии небольших расстояний между ка тодом и анодом падение напряжения в остальных областях тлеющего разряда незначительно, поэтому общее падение напряжения между катодом и анодом или напряжение поддержания разряда является приблизительно ПОСТОЯ1ШЫМ. На этом и основано действие стабилитронов тлеющего разряда.

Стабилитроны применяются в двух типах схем стабилизации напряжения. В первой схеме параметрической стабилизации (рис. 26.1) стабилитрон V включен параплельно нагрузке, благодаря чему на последней поддерживается то же напряжение, что и на стабилитроне. Качественно можно объяснить работу этой схемы следующим образом. Разность между входным t/вх и выходным t/вых напряжениями гасится на балластном резисторе R5, так что любое изменение входного напряжения приводит к такому изменению тока через резистор/?6, при котором выходное напряжение остается неизменным- При изменении же тока нагрузки /„, но при постоянном t/вх ток /б остается неизменным за счет сохранения постоянства суммы токов через стабилитрон и нагрузку:

/б = /н + /ст- (26.1)

Рассмотрим условия нормальной работы схемы параметрической стабилизации. Во-первых, при подаче входного напряжения должен возникать разряд между анодом и катодом. С учетом резистивного делителя /?б, /?н это дает для наиболее неблагоприятного сочетания параметров схемы и прибора

f/Bxn,in--i>f/B. (26.2)

-н min * бтах

Во-вторых, наибольший ток через стабилитрон не должен превосходить максимально допустимого значения Icimax, соответствующего точке перехода от нормального к аномальному тлеющему разряду по характеристике рис. 24.1, в противном случае напряжение ?4ых возрастет. Поскольку ток через стабилитрон максимален при минимальном токе Hatpy3KH /„ и максимальном входном напряжении Щ, то второе условие имеет вид

вх max - min min . ff- оч

ст max • \.z,t).j;

Rbmin R-ктах

Исключив i?6 из (26.2) и (26.3), получим

Ubxmax - Ujtmin (вх min - в max) Дн min 26.4)

+ Ujimin/RHmax max

Рис. 26.1. Схема параметрической стабилизации

Рис. 26.2. Схема стабилизации компенсационного типа

Это выражение имеет смысл только для положительных значений частей неравенства.

Неравенство (26.4) можно использовать для определения характеристик стабилитрона, требуемых для стабилизации напряжения на заданной нагрузке /?д для данного диапазона питающих напряжений С/х-

Вторая схема включения - ламповый стабилизатор компенсационного типа - показана На рис. 26.2. В ней лампа V] вьшолняет ту же функцию балласта, на котором гасится избыточное напряжение между С/вх и Сых. что и балластное сопротивление в схеме рис 26.1. Отличие заключается в том, что стабилизация достигается изменением проводимости VI, в то время как Rq в схеме рис. 26.1 постоянно, а стабилизащш tbix в ней достигается регулировкой тока/х.

Изменение проводимости VI производится следующим образом. Ста билитрон V3 задает строго постоянное напряжение на катод лампы, а напряжение, поступающее на сетку У2с части нагрузочного резистора пропорционально напряжению на нагрузке. При повышении напряжения Свых возрастает потенциал сетки и анодный ток через лампу V2 и уменьшается потенциал сетки лампы VI. Это приводит к росту полного сопротивления ла...пы VI к к уменьшению напряжения Сых. чем и достигается его стабилизация. При уменьшении напряжения Свых потенциал сетки и анодный ток лампы V2 уменьшаются, что вызьшает увеличение потенциала сетки лампы VI. В результате увеличения проводимости лампы VI напряжение Сых возрастает, возвращаясь к первоначальному значению. Иными словами, злектронно-управляемые лампы в схеме рис. 26.2 образуют усилительный каскад с отрицательной обратной связью по выходу, стремящийся строго стабилизировать выходное напряжение С/вых при изменении входного напряжения С/вх или сопротивления нагрузки 7?„.

Поскольку напряжение (7вых практически неизменно, то и ток через стабилитрон, подсоединенный к С/вых через Rq, остается постоянным независимо от изменений входного напряжения или сопротивления на-