ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРОВ
Непрерывное совершенствование электроники позволило сделать дальнейший шаг в сторону генерирования и регистрации более коротких электрических импульсов. Современные электронные схемы и электровакуумные приборы дают возможность оперировать импульсами, длительность которых имеет порядок 10~9 сек.
Импульсная техника, используемая для этой цели, обладает рядом специфических особенностей, практическое овладение которыми необходимо каждому исследователю, стоящему перед задачей изучения весьма кратковременных процессов. Такие задачи возникают в целом ряде областей современной науки. Исследования в области физики ядра, электрического разряда в газах, оптические и многие другие исследования не могут успешно развиваться без применения импульсной техники, и в частности миллимикросекундной импульсной техники, позволяющей изучать предельно быстрые процессы.
'К сожалению,, практические сведения по этому интереснейшему разделу современной электроники разрознены и их можно почерпнуть только из периодической литературы. Этот пробел в известной мере восполняется книгой Льюиса и Уэлса „Миллимикросекундная импульсная техника", предлагаемой советскому читателю в русском переводе. Книга посвящена последовательному описанию основных элементов электронных. устройств для получения весьма коротких электрических импульсов, принципов работы таких устройств и применения этих устройств главным образом в экспериментальной ядерной физике.
После краткого теоретического введения авторы подробно останавливаются на вопросах передачи импульсов линиями с распределенными и сосредоточенными постоян-
ными, методах согласования импедансов (трансформирования импульсов), схемах генераторов очень коротких импульсов. Описываются импульсные генераторы, основанные на принципе разряда линии, генераторы, использующие лампы со вторичной электронной эмиссией, и другие, а также методы аттенюации и измерения импульсов. Далее рассматриваются импульсные усилители; приводится описание специальных приемов и схем, позволяющих расширить полосу пропускания до нескольких сотен мегагерц. Отдельная глава посвящена методам осциллографирования коротких однократных и повторяющихся импульсов.
Из возможных применений миллимикросекундной импульсной техники в экспериментальной ядерной физике подробно рассматриваются сцинтилляционные счетчики, схемы совпадений, схемы для временных измерений. В конце книги приводятся некоторые примеры применения этих методов в других областях экспериментальной физики.
Несмотря на некоторые недостатки (не все области применения освещены с достаточной полнотой, вводные главы книги в известной мере повторяют соответствующие разделы имеющихся на русском языке книг по электронике), книга в целом позволяет решить главную задачу — ознакомить читателя с методами и схемами генерирования, усиления и регистрации миллимикросекундных импульсов, а также, что на наш взгляд весьма существенно, предупредить ряд ошибок, могущих возникнуть вследствие недооценки специфических особенностей экспериментирования с миллимикросекундными импульсами, которые должны тщательно учитываться для получения правильных результатов исследования.
Книга рассчитана на физиков и инженеров, имеющих дело с применениями электроники в различных экспериментальных исследованиях.
Ч. С. Абрамсон, А. Н. Могилевский.
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРОВ
Все устройства, применяемые в прикладной электронике, по принципу работы вполне определенно распадаются на две группы: либо использующие модулированные незатухающие колебания, либо базирующиеся на импульсной технике. Первая группа включает в себя обычные устройства радиовещания или радиотелефонии, а во вторую группу входят, например, радиолокационные устройства, электронные счетно-решающие механизмы и счетчики, применяемые в ядерной физике. Понятие о полосе пропускания частот, первоначально появившееся в связи с частотным спектром модулированных незатухающих колебаний, полностью при-ложимо также и к чисто импульсным системам. Скорость и точность передачи информации определяются в устройствах обеих групп полосой пропускания системы. Историческое развитие этой отрасли, начиная от проводной телеграфии и кончая новейшими импульсными сверхвысокочастотными устройствами, указывает на непрерывное стремление расширить полосу пропускания устройств и уменьшить длительность импульсов, улучшив их форму.
Мы можем определить миллимикросекундный диапазон как диапазон, в котором представляют интерес интервалы времени, лежащие между 10~6 и 10~10 сек. Первая величина выбрана как предел, достигнутый импульсной техникой к концу второй мировой войны, а вторая величина соответствует нижнему пределу, определяемому рядом физических соображений. Соответствующая полоса частот лежит в пределах от 1 мггц или ниже до 10000 мггц. Однако на Существующей ступени развития достижение предела в 1000 мггц является более реальной задачей. Этот диапа-' зон включает в себя вею коротковолновую радиотехнику
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редакторов ............. 5
Предисловие авторов ................ 7
Глава I. Введение в теорию цепей............ 11
§ 1. Основные законы анализа цепей.......... 11
§ 2. Синусоидальные токи................ 13
§ 3. Анализ Фурье в приложении к импульсным сигналам 14
§ 4, Единичная ступенчатая функция........... 18
§ 5. Преобразование Лапласа.............. 19
1. Основы метода (20). 2. Приближенные методы преобразования Лапласа (22).
§ 6. Простые схемы с переменными параметрами .... 25
§ 7. Цепи с распределенными постоянными ....... 26
Глава П. Линии передачи................. 29
§ 1. Введение...................... 29
§ 2. Однородные линии передачи............ 30
1. Общие свойства (30). 2. Анализ (32). 3. Выводы (34). 4. Оконечные нагрузки и неоднородности линий (35). 5. Линии передачи как элементы схем (45). 6. Потери (52). § 3. Спиральные линии................. 56
1. Формула для индуктивности на единицу длины (57).
2. Емкость на единицу длины (62). 3. Фазовые искажения (63). 4. Выводы (66).
§ 4. Линия задержки с сосредоточенными постоянными . . 68 1. Фильтры с постоянным k (68). 2. Фильтры с использованием индуктивной связи между элементами (71).
Глава III. Трансформаторы................ 76
§ 1. Введение...................... 76
§ 2. Простейшие согласующие устройства........ 77
§ 3. Импульсные трансформаторы с сосредоточенными постоянными ..................... yg
1. Эквивалентная схема (78). 2. Ограничения параметров (79).
§ 4. Линии с переменным сечением........... gj
1. Четвертьволновый трансформатор (81). 2. Анализ линий передачи с плавно изменяющимся сечением (81). 3. Гауссова линия (95). 4. Экспоненциальная линия (98). 5. Коаксиальные линии с линейно изменяющимися размерами (109). 6. Другие законы изменения импеданса (111).
§ 5. Линия передачи в качестве инвертора импульсов . . 112 1. Принцип работы (113). 2. Устройство с использованием спиральной линии (116).
§ 6. Связанные линии в качестве трансформаторов .... 120
Глава IV. Импульсные генераторы............123
§ 1. Введение....................'. . 123
§ 2. Импульсные генераторы, использующие разряд длинной линии.....................121
1. Механические реле (123). 2. Тиратронные импульсные генераторы (133). 3. Разрядная линия переменного сечения (138). § 3. Импульсные генераторы, использующие лампы со ито-
ричной эмиссией..................142
1. Простая спусковая схема (144). 2. Практическая схема (145).
§ 4. Дальнейшие возможности..............148
§ 5. Аттенюаторы',...'................149
1. Работа сопротивлений в области высоких частот (149). 2. Простые аттенюаторы с сосредоточенными параметрами (151). 3. Усовершенствования для работы в области высоких частот (151). 4. Аттенюаторы в виде передающих линий с потерями (155). ^ 6. Чувствительный пиковый ламповый вольтметр .... 15Ь 1. Принцип действия (157). 2. Конструкция трансформатора блокинг-генератора (159).
Глава V. Усилители .
§ 1. Введение . . . § 2. Свойства ламп
1. Высокочастотные ограничения (162). 2. Требования к лампам. Параметр F (165). 3. Некоторые типы ламп (168).
§ 3. Междукаскадная связь в многоламповых усилителях 169 1. Практическая схема (169). 2. Использование динода в лампах со вторичной эмиссией (172). 3. Заключение (173).
§ 4. Усилители с распределенным усилением......174
1. Элементарная теория (176). 2. Дальнейшие соображения (183). 3. Примеры практических схем (194).
§ 5. Специальные лампы................201
1. Лампы с линиями передачи (201). 2. Лампы с бегущей волной (203).
Глава VI. Электронно-лучевые осциллографы ......205
§ 1. Введение.....................205
§ 2. Расчет параметров электронно-лучевой трубки . . . 206 1. Ограничения, налагаемые временем пролета электронов (206). 2. Вводы к отклоняющим пластинам (209). 3. Общие частотные ограничения обычных отклоняющих систем (213). 4. Методы уменьшения искажений изображения за счет отклоняющей системы (217). 5. Размер пятна и чувствительность по отклонению (224). 6. Яркость (229). 7. Ускорение луча после отклонения (231). 8. Сравнение отпаянной и неотпаянной электронно-лучевых трубэк для фотографической записи (232). 9. Техника фотографирования (234). 10. Параметры некоторых электронно-лучевых трубок (234). § 3. Схемы осциллографов для записи однократных сигналов 234 1. Схема задержки (235). 2. Схемы развертки (237). 3. Вспомогательные устройства (245). 4, Фотокамера (247).
§ 4. Осциллографы для наблюдения повторяющихся сигналов 247 § 5. Осциллографы для наблюдения повторяющихся сигналов с использованием опорных импульсов......248
1. Смесительные схемы (251). 2. Частотные ограничения, налагаемые длительностью опорного импульса (252). 3. Схемы осциллографов (255). 4. Яркость изображения (258). 5. Заключение (258).
Глава VII. Применения в ядерной физике . .......259
§ 1. Введение .....................259
§ 2. Основные задачи измерений............259
§ 3. Сцинтилляционные счетчики............260
1. Форма импульсов тока (261). 2. Характеристики существующих сцинтилляционных счетчиков (265).
3. Размытие времени пролета в фотоумножителях (265).
4. Выходные схемы для сцинтилляционных счетчиков (267). 5. Счетчик частиц, использующий излучение Черепкова (271). 6. Импульсные испытания фотоумножителей (272).
§ 4. Искровые счетчики.................274
§ 5. Амплитудные дискриминаторы...........275
1. Применение амплитудных дискриминаторов (283).
§ 6. Быстродействующие пересчетные схемы......283
§ 7. Схемы совпадений.................289
1. Ограничитель амплитуд со смесителем на диоде (292).
2. Амплитудная селекция импульсов для схемы совпадений (299). 3. Стабильность схем совпадений (302). 4. Факторы, определяющие минимальное возможное разрешающее время схемы совпадений (304). 5. Смесительные схемы (305).
§ 8. Измерение интервалов времени при помощи схем
задержанных совпадений..............312
1. Временные селекторы (317). 2. Измеритель интервалов времени (318).
§ 9. Измерение интервалов времени методом интегрирования.......................320
§ 10. Измерения при помощи осциллографа с фотоприставкой ......................323
Глава VIII. Различные применения............324
§ 1. Введение.....................324
§ . 2. Применение генератора миллимикросекундных импульсов для снятия характеристики узкополосных
радиоприемников.................• 325
§ 3. Использование миллимикросекундных импульсов для исследования распространения радиоволн в радиолокации .......................З^Ь
§ 4. Исследование электрического разряда при помощи осциллографа, предназначенного для регистрации переходных процессов...............327
§ 5. Электронно-оптический затвор для высокоскоростной
фотографии....................327
1. Затвор Керра (327). 2. Электронно-оптический преобразователь изображения (330).
§ 6. Заключение....................332
Приложение I. Основные свойства длинных линий без
потерь................' . 333
Приложение II. Характеристические импедансы передающих линий............... 337 "
Приложение III. Данные некоторых ламп........341
Литература.......................343
Цена: 150руб.
