Рис. 186. Форма напряжений, прилагаемых на отклоняющие пластины. Время t1 движения луча по строке значительно больше времени t2 затрачиваемого на его возвращение.
Н. — Эта форма напряжения похожа на зубья пилы.
Л. — Именно по этой причине говорят о пилообразных токах или напряжениях.
Н. — А как создают, располагая лишь источником постоянного напряжения, токи или напряжения такой причудливой формы?
Л. — Существует множество разнообразных схем. Все они имеют один и тот же основной принцип: постепенный заряд конденсатора через резистор, а затем его быстрый разряд замыканием накоротко (рис. 187).
Рис. 187. Для получения напряжений пилообразной формы конденсатор С заряжают через резистор R, а затем разряжают, замыкая переключатель.
Н. — Действительно, на твоей схеме я вижу, что э.д.с. Е, заставляя ток проходить через резистор R, заряжает конденсатор С. При этом заряд конденсатора происходит, несомненно, замедленно.
Л. — Скорость заряда тем меньше, чем больше сопротивление резистора R и емкость конденсатора С. Чем выше сопротивление, тем большее противодействие прохождению тока оно оказывает, и чем больше емкость конденсатора, тем большее количество электронов нужно ввести в отрицательную обкладку и снять их с положительной. Вот почему при расчетах учитывают произведение RC, которое называют постоянной времени.
Н. — Я предполагаю, что в конце каждой строки замыкают изображенный на твоей схеме переключатель, что позволяет быстро разрядить конденсатор. И этот же процесс, но только с частотой 50 периодов в секунду, несомненно, применяется в схеме развертки полукадров.
Л. — Безусловно. Но ты, конечно, не сомневаешься, что в генераторах пилообразных сигналов используют не механический переключатель. Существует немало различных электронных способов, использующих для этой цели вакуумные или газонаполненные лампы или полупроводниковые приборы. Но прежде чем заняться изучением этих устройств, рассмотрим, какую форму имеют напряжения, которые наша схема развертки позволяет получить на выводах конденсатора.
Н. — А разве ты не сказал мне о необходимости иметь линейную зависимость напряжения?
Л. — В самом деле, это стремятся получить. Однако, к сожалению, заряд конденсатора через резистор не имеет желаемой формы. В начале заряда ток нарастает слишком быстро. Затем, по мере того как конденсатор заряжается и напряжение на его обкладках повышается, разность между э.д.с. Е и упомянутым напряжением сокращается. Это означает, что разность потенциалов между выводами резистора R убывает. Соответственно снижается и величина протекающего по нему тока.
Н. — Но при таком положении процесс никогда не закончится. Чем больше конденсатор зарядился, тем медленнее происходит дальнейшее накопление заряда.
Л. — Действительно, теоретически это должно продолжаться вечно. Зарядная кривая называется экспоненциальной (рис. 188), а формула, определяющая значение напряжения U в любой момент времени t, имеет вид:
Буквой е обозначают основание натуральных логарифмов. Запомни, что е приблизительно равно 2,718.
Рис. 188. Экспоненциальная кривая показывает нарастание напряжения U на выводах конденсатора, заряжаемого через резистор источником напряжения Е. Используется лишь небольшая часть кривой (t1), которая по своей форме приближается к отрезку прямой.
Н. — Я не очень силен в математике. Однако я заметил, что по истечении времени t = RC, т. е. постоянной времени, напряжение U достигает примерно 2/3Е.