Методические указания по лабораторным работам “Устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы”, “Электроэлементы ЭВА”, страница 14

Необходимо знать, что искажение формы обусловливают сложные переходные процессы, так как трансформатор имеет индуктивности и емкости. Искажение трансформируемого импульса проявляется в уве­личении времени его нарастания, спаде заднего фронта, снижении вер­шины и возникновении затухающих колебаний (рис. 7.1 а, б, в соот­ветственно).

Студент должен знать, что любое пе­риодическое несинусоидальное колебание можно разложить в бес­конечный тригонометри­ческий ряд, состоящий из постоянной и сину­соидальных составляю­щих различной частоты, амплитуды и фазы, со­вокупность которых составляет частотный спектр. При этом по­лучают тригонометри­ческий ряд (ряд Фурье):

       ,                                       (7.1)

где - несинусоидальная периодическая функция с периодом

        ; 

        - первая гармоника с частотой, равной частоте функции ;

        - вторая гармоника с удвоенной частотой и т.д.

        На рис. 7.2.а приведен частотный спектр одиночного прямоу­гольного импульса со сплошным спектром. При значительном числе им­пульсов в серии спектр можно считать дискретным (рис.7.2.б).

Рис. 7.2

Из графика частотного спектра прямоугольных импульсов видно, что после каждого нуля максимальные значения огибающей спектра падают. Поэтому наибольшее значение имеют гармоники, лежащие до первого нуля, т.е. до частоты . Отсутствие высших гар­моник в составе импульсов приводит к увеличению длительности фрон­та. Полосу пропускания радиоэлектронных устройств следует прини­мать

     .                                                  (7.2)

        В устройствах, где необходимо получить большую крутизну (малую длительность) фронта, в радиолокационных станциях полосу пропускания берут шире:

              .                                                                       (7.3)

       Следует знать, что широкая полоса пропускания, достигающая десятков мегагерц, является характерной особенностью импульсных устройств. Так, при трансформации прямоугольных импульсов длитель­ностью , трансформатор должен иметь полосу пропускания равной 1 МГц.

При изучении данного вопроса необходимо уяснить, от каких па­раметров зависит полоса пропускания импульсного трансформатора и какими конструктивными мерами можно ее расширить, в области низ­ких и высоких частот. Однако при расчетах импульсных трансформато­ров удобнее связывать параметры трансформатора непосредственно с искажениями формы импульса, поскольку конструктору, как праве­ло, заданы длительность трансформируемого импульса , ампли­туда импульса на входе , амплитуда импульса на выходе транс­форматора , требуемая длительность фронта импульса , значение спада плоской части импульса . Последнее за­висит от величины индуктивности первичной обмотки и, следовательно, определяет амплитудно-частотную характеристику трансформатора в области, низких частот. Связь величины индуктивности  со значе­нием спада плоской части импульса определяется выражением

    ,                                           (7.4)

  где    ;                                                (7.5)

          ;                                     (7.6)

   .                                       (7.7)

      Обычно в качестве характеристики длительности фронта импульса берут время, в течении которого напряжение на загрузке  изменяется от уровня 0.1 до уровня 0.9. При этом длительность фронта импульса связана с индуктивностью рассеяния следующим соотношением:

            ,                                                             (7.8)

где    .                                                 

      Таким образом, чем меньше требуемая длительность фронта им­пульса, тем меньше допустимая индуктивность рассеяния.

При жестких требованиях к форме импульса, т.е. при  и , конструктивное выполнение импульсного трансформа­тора вызывает много трудностей из-за противоречивости требований увеличения  и уменьшения  и .

Наличие паразитной емкости трансформатора вызывает дополни­тельные искажения формы импульса  и  образуют контур ударного возбуждения, в котором возникают затухающие колебания (см. рис. 7.1,в). Наличие затухающих колебаний нежелательно также и потому, что при нарастании переднего фронта импульса напряжение на вторичной обмотке может достигать значения 2 , о результа­те чего возможны пробои в трансформаторе.