Курсовая работа: Генератор импульсных напряжений

(1.13)

P₁ и P₂ – корни характеристического уравнения.

Соотношение из уравнения (1.7) принято называть коэффициентом использования разрядной схемы по напряжению (). Его значение, выраженное через параметры разрядного контура ГИН, которое получается заменой P₁ и P₂ через Т₁ и Т₂ , соответственно [11]:

(1.14)

Таким образом, в данной части курсовой работе приведены основные формулы, которые используются в расчетах работы генераторов импульсных напряжений.

2. Расчёт основных частей схемы и элементов ГИНа

2.1 Определение максимального значения коэффициента использования разрядной схемы и постоянных времени экспонент

При расчете ГИН необходимо исходить из максимально возможного коэффициента полезного действия разрядной схемы ГИН, который равен произведению коэффициентов использования волны и схемы. Коэффициент волны, зависящий только от соотношения фронта и длительности импульса, определяется данными задания. Максимальное значение коэффициента использования схемы, зависящее только от соотношения С₂ и С₁ , можно получить, решая совместно уравнения (1.10), (1.13), (1.14).

(2.1)

Постоянные времени T1 и T2, входящие в это уравнение, определяют из соотношений (1.9) и (1.10):

T₁ = t_и / 0.69; T₂ = t_ф / 3.25 (2.2)

Расчетный коэффициент разрядной схемы ГИН должен быть не менее 0,95 от максимально возможного для заданных параметров импульса. Минимальное и максимальное значение отношения С₂ /С₁ задаем в пределах (0,025 – 0,5), а шаг изменения этого соотношения порядка 0,001.

Определение h_сх и С₂ /С₁ осуществляем с помощью программы MathCad на ЭВМ. (Приложение А). Для решения на ЭВМ необходимо ввести обозначения элементов уравнений (1.16) и (1.17) для составления программы.

(2.3)

(2.4)

Из приложения А видно, что максимально возможное значение коэффициента h_сх ^max = 0.845. Для этого значения оптимальное отношение емкостей С₂ /С₁ =0.08.

2.2 Расчет коэффициента использования импульса напряжения и допустимых пределов изменения соотношения С₂ /С₁

В большинстве случаев невозможно использовать при расчете ГИН максимальное значение коэффициента использования схемы. Это связано, с одной стороны с тем, что затруднительно точно определить паразитную емкость генератора, с другой стороны, подобрать необходимую емкость конденсаторов ГИН из номенклатуры выпускаемых промышленностью. Поэтому задается минимально допустимое отклонение коэффициента использования схемы от максимального значения его и определяется допустимый разброс изменения отношения емкостей ГИН и нагрузки. Расчет ведется с помощью ЭВМ (Приложение А).

(2.5)

Отношение емкостей ГИН С₂ /С₁ меняем, так чтобы h_сх не был меньше минимального.

Получаем (Приложение): (С₂ /С₁ )_max = 0.160 и (С₂ /С₁ )_min = 0.062.

Расчет коэффициента использования волны h_в ведется по формуле (1.14). Исходными данными служат T₁ и T₂ – постоянные времени, Р₁ и Р₂ – корни характеристического уравнения.

Из выражений Р₁ = 1 / T₁ и P₂ = 1 / T₂ находим Р₁ и Р₂ :

Таким образом, получили коэффициент использования волны равным 0.966.

2.3 Расчет разрядной схемы ГИН

Рассчитываются основные параметры генератора: число ступеней ГИН N; емкость конденсатора С_К ; расчетное значение коэффициента схемы h_сх и соотношение С₂ /С₁ ; сопротивления разрядной схемы ГИН R₁ и R₂ ; величина выходного напряжения ГИН.

Из расчета (Приложение А) С₂ /С₁ = 0.08, тогда

С₁ = С₂ / 0.08 = 540 ·10^-12 /0.08= 6.75 нФ

С₁ – разрядная емкость ГИН, эта емкость должна соответствовать максимальному значению коэффициента схемы.

Исходным уравнением для расчета является: