Релаксационный генератор на основе тиратрона

Для поддержания тлеющего разряда в тиратроне необходимо некоторое напряжение U_г между катодом и сеткой. Во время разряда через лампу идет большой ток и ее электрическое сопротивление мало. Если напряжение между катодом и сеткой станет меньше некоторого напряжения гашения, то тлеющий разряд гаснет, ток уменьшается почти до нуля, а сопротивление лампы становится очень большим. Фактически это означает размыкание цепи на промежутке катод-сетка. На основе таких газоразрядных приборов можно сконструировать специфические генераторы электрических колебаний - релаксационные генераторы. Рассмотрим принцип работы такого генератора (рис. 4.4). При включении ключа К напряжение на ёмкости С равно U_c =0, так как конденсатор не может сразу зарядиться. Первоначально все напряжение приложено к сопротивлению R. Ток, протекающий по этому сопротивлению, заряжает конденсатор до напряжения зажигания разряда на промежутке катод-сетка тиратрона. Лампа зажигается и сопротивление ее уменьшается, через лампу конденсатор разряжается. Разряд конденсатора происходит до напряжения , цепь на промежутке катод-сетка тиратрона размыкается. После этого конденсатор снова начинает заряжаться и процесс повторяется (рис. 4.5).

Рис 4.4. Схема релаксационного генератора на основе тиратрона

Рис. 4.5.Пилообразное напряжение

Определим период колебания такого генератора. Так как напряжение на конденсаторе С: , а ток, протекающий по сопротивлению R: , то из второго правила Кирхгофа имеем:

.                               (4.2)

Интегрируя уравнение (4.2), получим аналитическое выражение

.               (4.3)

Деля левую и правую части (4.3) на С, получим:

.                  (4.4)

Так как разряд конденсатора через неоновую лампу происходит почти мгновенно, то за период Т конденсатор зарядится от  до .

Тогда:

.                             (4.5)

Из (4.5) можно получить формулу для расчёта периода Т:

.                            (4.6)

Примечание: дифференциальное уравнение (4.2) может быть решено с помощью математической системы MathCAD. Результат решения этого уравнения в системе MathCAD показан ниже.

Рис. 4.6. Пример решения с помощью математической системы MathCAD

Экспериментальная установка

Экспериментальная установка собрана по схеме, показанной на рис.4.7. Используя разъёмы А и В, на установке могут быть собраны две схемы:

1. Схема определения потенциала гашения  и зажигания  (цепь собирается с помощью соединительного провода 3;

2. Схема релаксационного генератора (цепь собирается с помощью соединительных проводов 1 и 2).

На стенде также имеется электрический секундомер, с помощью которого можно определить период колебания практически Т_п

,                                                (4.7)

где N – число колебаний, t – время N колебаний. При достаточно высокой частоте колебаний можно выбрать N = 10, при низкой частоте колебаний
N=3-5 колебаний.

Рис.4.7. Схема экспериментальной установки

Параметры схемы приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1