Многоступенчатый ГИН

Амплитуда импульса одноступенчатого ГИНа ограничена напряжением трансформатора. Для получения импульсов большей амплитуды применяют многоступенчатый ГИН. Впервые он был применен в 1914 г. Принцип работы многоступенчатого ГИНа основан на переключении заряженных емкостей из параллельного соединения в последовательное. Схема многоступенчатого (трехступенчатого, так как присутствуют три емкости C) ГИНа изображена на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Схема многоступенчатого ГИНа: C – емкости; R – резистор; r _д – демпферные (успокоительные) резисторы

Многоступенчатый генератор, как и одноступенчатый, работает в два периода: заряд и разряд. Схема генератора в стадии заряда показана на рис. 4.5.

При зарядке конденсаторы С подключены параллельно к источнику напряжения через зарядные резисторы R (50 кОм). Напряжение на конденсаторах будет не одинаково из-за утечки через сопротивление изоляции конденсаторов. Резисторы R и R _из образуют делитель напряжения (см. рис. 4.5, б), поэтому суммарное напряжение будет равно 0,9 nU ₀, где n – число каскадов.

а б

Рис. 4.5. Схема генератора в стадии заряда: а – без учета сопротивления изоляции конденсаторов; б – с учетом сопротивления изоляции конденсаторов

Вторая стадия начинается, когда оператор сводит шары разрядников Р₁ и Р₂, происходит пробой воздушного промежутка между ними, начинается разряд последовательно включенных емкостей С через R _хв и одновременный заряд емкости С _ф через r _ф (рис. 4.6). В цепи разряда присутствую демпферные резисторы r _д (10–15 Ом), которые препятствуют образованию высокочастотных колебаний.

Рис. 4.6. Схема генератора в стадии разряда

С учетом демпферных резисторов выражения (4.9) и (4.11) примут вид:

, , (4.12)

где С _г = C / n – емкость генератора.

Максимальное напряжение на выходе ГИНа всегда несколько меньше суммы напряжений на конденсаторах:

, (4.13)

где k _исп = 0,9 k ₁ k ₂ – коэффициент использования генератора.

Коэффициент 0,9 учитывает снижение напряжения на конденсаторах по мере удаления от первой ступени во время заряда. Коэффициент использования схемы учитывает снижение напряжения за счет заряда емкости С _ф и падение напряжения на демпферных резисторах r _д:

(4.14)

Коэффициент использования волны k ₂ учитывает снижение амплитуды волны за счет того, что напряжения С _г за время τ_ф снижается до U_m (см. рис. 4.2). Коэффициент использования лежит в пределах 0,72–0,75. Экспериментально коэффициент использования генератора определяется из следующей формулы:

, (4.15)

где U _вых – напряжение на выходе генератора.

Дата добавления: 2014-12-16