Jste zde

Sawtooth relaxation generator SPICE simulace s TV neon lampou

Další součástkou, jejíž sláva dávno pohasla, je doutnavka (neon bulb, glow lamp), která je v zapojení oscilátoru Heathkit IG18 použita jako indikace zapnutí, podobně jako slouží třeba u sporákového třífázového vypínače. Má opačné vlastnosti k žárovce, tj. nepatrnou spotřebu, hnusné světlo a zanedbatelnou setrvačnost.
Kromě indikace zapnutí spotřebiče se dnes používá už jen jako dotyková zkoušečka fázového napětí a spolu s bimetalem snad ještě v klasickém startéru zářivkových trubic. Před válkou ale neonka byla základní součástkou mechanické televize a v počátcích digitální techniky se doutnavý výboj využíval v digitronech (nixie tube) pro zobrazení číslic. Samozřejmě existovala spousta dalších aplikací, které využívaly nelineární tvar VA charakteristiky výboje, jako jsou stabilizátory a fázové regulátory napětí, generátory neharmonických kmitů, ale i logické obvody a to i s optickou vazbou. Principy zůstaly, ale místo doutnavek se dnes používají stabilizační diody a tyristorové prvky. Svítivka LED nahradila doutnavku v zapojeních, u kterých je zapotřebí rychle modulovat světlo. V indikátorech síťových napětí se používá už jen proto, že napětí zapálení výboje je mnohem větší než prahové napětí LED a proud je menší, takže to energeticky vychází lépe.
 
Návrh srážecího odporu pro indikaci zapnutí přístroje je triviální jak u moderní LED, tak u doutnavky. Stačí umět použít Ohmův a druhý Kirchhoffův zákon (obr. 1) a znát vztah mezi efektivní hodnotou a amplitudou sinusového průběhu pro zapojení s kondenzátorem. Kromě klasického řešení je totiž možné napětí na doutnavce usměrnit přes odpor a nabíjet kondenzátor a teprve vybitím kondenzátoru bliknout (obr. 6). Aplikací dvou nabíjecích obvodů s nepatrnou a delší časovou konstantou lze velmi elegantně monitorovat trvalým svitem doutnavky napětí sítě a blikáním přerušení pojistky přístroje [7]. U doutnavky na rozdíl od žárovky výboj sleduje napětí sítě a světýlko bliká při každé půlvlně a tedy s dvojnásobnou frekvencí 100 Hz. Protože zápalné napětí bývá v desítkách voltů, tak po krátkou část periody v oblasti průchodu nulou (obr. 4) než dojde k zapálení výboje, doutnavka světlo nevydává. Je to sice mimo rozlišovací schopnost lidského zraku, ale ve zvláštních případech může kvůli přerušovanému světlu vzniknout vnímatelný stroboskopický jev. Typicky je to v halách osvětlených klasickými zářivkami, ve kterých rovněž v rytmu sítě zhasíná výboj v jedovatých rtuťových parách. Tam pak může vzniknout dojem, že roztočené součástí strojů nejsou v pohybu. Moderní úsporky blikají zhruba na tisíckrát větším kmitočtu než je kmitočet sítě a vzhledem k používaným otáčkám strojů pak k tomuto jevu nedochází. Naopak stroboskopický efekt se používal k doladění přesných otáček talíře gramofonu. Ve stavebnici mechanické televize [2] se snímáním podobného kotouče jako u gramofonového talíře nalepeného na Nipkowově kotouči synchronizují otáčky [6]. Mimochodem už v počátcích mechanické televize existovaly dvě normy se svislým a s vodorovným řádkováním a přepínání norem se pak provádělo pootočením systému o devadesát stupňů.
 
Návod na stavbu Amatérského televisního přijímače uveřejnil u nás časopis Československý radiosvět ve svém prvním čisle v roce 1935. Autor Edvar Mahler v úvodu píše: „Když jsem na posledním veletrhu přihlížel převádění velkého televisního vysílače a přijímače, měl jsem již za sebou svůj první křest televisního amatéra. Proto dojem, který na mně učinila ukázka velmi dokonalého příjmu pohyblivých obrázků pomocí Braunovy trubice, nebyl mně tajemně vzácný, třebaže jsem se nemohl ubrániti zbožného přání, abych i já mohl přijímati tak pěkně. To přání, které bych spíše mohl nazvati závistí, trvalo však jen potud, pokud jsem si zase nesedl ke svému zamilovanému televisoru a má láska k němu vrátila se s okamžikem, kdy motor začal bzučeti svou písničku a kontrolní neonka začala se na mne rovněž usmívati.... Na přístroj mnou popisovaný možno přijímati pohyblivé obrázky ze stanice londýnské, která vysílá pravidelně a Königswusterhausen.“
 
Řím vysílal 60 řádků a obrázky postavené na kratší hranu, Londýn používal vlnu 261,5 m s výkonem vysílače 50 kW v po, ut, st a pá v noci od 24,00 do 0,30 a zvukový doprovod na vlně 398,8 m a němci Königswusterhausen na vlně 1 635 m na 60 kW v úterý od 9,05 do 10 hodin, ve čtvrtek od 1,45 do 2,45 v noci a v sobotu od 9,05 do 9.45 ráno. A zkoušela se samozřejmě i barevná televize pomocí roztočeného barevného kolečka filtrů na úplně stejném principu jako je tomu u dnešních dataprojektorů DLP (obr. 15).
 
Obr. 1: Příklady základních zapojení elektronických obvodů s doutnavkou [1]
 
Nahoře vlevo na obr. 1 je princip fázové zkoušečky. Jen je dnes šroubovák otočený, panáček se hrotem dotýká fáze a přes lidské tělo protéká zanedbatelný chybový proud do země. Solidnější zapojení používá z bezpečnostních důvodů ve zkoušečce sériové řazení rezistorů, aby se snížilo jejich napěťové namáhání. Pro indikaci vysokých napětí (obr. 1 uprostřed) je sériové řazení rezistorů naprosto nutné. Výkonové namáhání zpravidla není třeba řešit, protože proud doutnavkou je opravdu zanedbatelný. Na obrázku uprostřed je použití patřičně napěťově dimenzovaného kondenzátoru ve funkci bezeztrátově srážecí reaktance a pak už je provoz světýlka prakticky zadarmo. Vpravo nahoře je typické zapojení fázové regulace střídavého výkonu. V dnešní době je na místě doutnavky diak a použije se sofistikovanější řízení obousměrného tyristoru-triaku. Dole jsou klasické parametrické stabilizátory u kterých byla doutnavka nahrazena stabilizační diodou.
 
Obr. 2: Idea videogramofonu [3] s doutnavkovou television crater tube z roku 1932
 
Pokud se vrátíme do doby vzducholodí, tak snílci vymýšleli i neonkový videogramofon. O kvalitě záznamu mechanické televize s 32 řádky si můžete udělat obrázek z ukázek uveřejněných na www.youtube.com. Mimochodem název serveru je odvozen z Cathode Ray Tube, což je CRT monitor (televize). A ty vakuové trubky, jak přeložil elektronky autor české lokalizace programu Tiny-Pro (dnes Tina Design Suite) vznikly z žárovek a pořád v sobě mají wolframové vlákno rozžhavené do rudého žáru.
 
Obr. 3: Nízkofrekvenční část televizního přijímače s doutnavkou [2]
 
Ani plochá plazmová televize není současným vynálezem. V Bellových laboratořích v roce 1927 vytvořili obrazovou plochu z padesáti neonových trubic s padesáti anodami a prvky matice 2 500 bodů obrazu pak přepínali rychle rotujícím přepínačem [4]. A koneckonců i rozmítání laserového paprsku v tiskárně rotujícím hranolem (mirror drum, obr. 17) je jen kopie Alexandersonova řešení mechanické televize firmy RCA z roku 1925 [5]. A toner opět zapéká na papír skleněná lineární žárovka nebo keramické tělísko. Pravda, principy staré devadesát let jsou jedna věc a praktická realizace samozřejmě věc druhá. S tím koneckonců zápasil i Edison, který navzdory rozšířenému omylu žárovku nevynalezl, „jen“ ji dotáhl do použitelného stavu. I ten videogramofon už lze dnes realizovat s CD mechanikou. Existují i prográmky převádějící do audiosignálu obrázky v různých normách mechanických televizí. Dokonce prý pro fandy této zábavy i vysílala pár minut denně nějaká rádiová stanice AM signál se zakódovanými obrázky. Mimochodem, 28. 2. 2014 bude na Moravě odstaven dlouhovlnný AM vysílač Topolná s instalovaným výkonem 1,5 MW a tím se uzavírá jedna z etap radiotechniky.
 
Obr. 4: Zobrazení VA charakteristik červené a zelené doutnavky osciloskopem [7]
 
Charakteristiky doutnavého výboje jsou ve starší literatuře rozumněji uváděny obráceně jako závislost napětí na proudu, protože opačně to není funkce. Díky hysterezi totiž nabývá napětí v oblasti záporného dynamického odporu více hodnot pro jeden proud, což je samozřejmě nesmysl. Statický obrázek charakteristiky totiž nezachytí dynamiku děje. Přeskok v oblasti záporného dynamického odproru (zapálení výboje, průraz diaku) je mžiková záležitost – viz animace na obr. 12, takže ji nezachytí ani digitální osciloskop. Postupem na obr. 4 lze zobrazit libovolnou VA charakteristiku prvku [7]. U analogových osciloskopů zpravidla bývají propojeny země obou vstupů a ještě z bezpečnostních důvodů kostřeny na šasi přístroje. Země pak musí být zapojeny do středu mezi součástku a odpor, kterým se snímá proud a zpravidla je nutné použít i oddělovací transformátor kvůli kostře spojené s ochrannou zdířkou síťové šňůry. Charakteristiky jsou otočeny do špatného kvadrantu a nepomůže ani změna polarity u vstupu osciloskopu, protože inverze signálu v režimu x/y osciloskopu nefunguje. Důležité je i použití dělicí sondy k osciloskopu, protože vstupy nebývají stavěné na vyšší napětí. Rozmítání paprsku je automatické, protože signál je střídavý a jeho velikost se nastavuje regulačním transformátorem. Pokud si sestavíte nízkonapěťovou variantu hysterezního prvku např. dvojici tranzistorů v tyristorovém zapojení (obr. 13), je možné pro rozmítání využít i starý Piko napaječ modelové železnice FZ1. Ten míval selenový diodový můstek bez filtrace a regulaci změnou počtu sekundárních závitů s komutátorem polarity. Na principu x/y zobrazení dvou napětí, z nichž jedno bylo snímáno na malém odporu a odpovídalo tedy proudu součástkou se vyráběly i tovární přístroje nazývané charakteroskopy. Dnes lze částečně charakteroskop nahradit počítačem podporovaným systémem měření jako je třeba Dominoputer. I k programu Tina firma Designsoft dodává hardwarovou část. Takto pojaté systémy posílají na D/A převodník postupně zvyšující se hodnotu napětí a převodníkem A/D snímají zpět proud a výslednou tabulku pak graficky zpracují. Tento postup odpovídá stejnosměrné simulaci .DC s následným grafickým zpracováním v simulačních algoritmech SPICE.
 
Obr. 5: Animovaná simulace VA char. diaku v demoverzi EWB5 (spustí se kliknutím)
 
Program Electronics Workbench 5 byl po dlouhá léta tou nejlepší volbou pro vstup do světa simulace obvodů. Program pocházející ještě z období DOS má dodnes nepřekonaný způsob kreslení schématu, grafické zpracování a eleganci multimediálního ovládání. Je dobře, že instalačky demoverze programu dávno zaniklé firmy uvízly v zaprášených zákoutích virtuálního časoprostoru [8]. Současný operační systém se ale k verzi navržené pro WIN3.11 chová macešsky a odmítá ji nainstalovat. Pomůže instalace pod starším operačním systémem (vyzkoušeno pod W2000) a překopírování adresáře do WIN7. Tuto portable verzi workbenche pak systém akceptuje. Jediný zatím objevený problém je občasné umazávání obrazovky při posunu součástky. To je sice nepříjemné, ale je to řešitelné přes redraw obrazovky, třeba změnou měřítka zobrazení a možná je na to i nějaká klávesová zkratka. Podobně jako firma Texas Instruments využívá program Tina pro propagaci svých obvodů, tak něco podobného je i u firmy National Semiconductor. Ta zakoupila následovníka workbenche Multisim. Rozdíl je v přístupu. TinaTI je zjednodušená, což považuji spíš za plus a hlavně ostrá verze a pro domácí použití zdarma. Lze do ní přes schránku kopírovat části zapojení z trial demoverze stejné číselné řady. Někde na netu byla svého času i nejvyšší řada industrial Tina a to byl trial omezený ne časem, ale počtem spuštění, což byla dokonalá kombinace. Kdežto Multisim nikdy nemíval použitelnou demoverzi a co jsem sledoval z ukázek, schopnostmi asi EWB5 předčí, ale způsobem ovládání a elegancí rozhodně ne. Co jsem tak vysledoval tak použitelný kromě MicroCapu bude asi ještě LTspice, ale zkušenosti s ním nemám, nelíbí se mi. Neuvěřitelné je i bobtnání všech programů. Ostrá nainstalovaná verze EWB zabírá stejně jako instalačky Tina-Pro6 jen 6 Mega. Poslední desátá verze už má instalační soubor 140 Mega. Hezký přehled je na stránkách Designsoft [9] pro stažení demoverze, kde z piety uchovávají exotické staré verze, např. šestku v řečtině.
 
Obr. 6: Kliknutím spustitelná animace relaxačního generátoru (relaxation oscillator)
 
Je to jak s obsahem železa ve špenátu. Místo neustálého opisování je vhodné skutečnost občas opravdu změřit [7]. Simulačních modelů tyristorových spínacích součástek s S tvarem VA charakteristiky v oblastí záporného dynamického odporu je poměrně dost. Mají ale jedno společné, nefungují ani v tak základním zapojení jako je relaxační generátor a o špatném tvaru charakteristik ani nemluvě. Pokud se porovná odměřená a odsimulovaná charakteristika doutnavky (diaku), tak je vidět, že EWB5 tam má jen drobnou chybu. Místo, aby napětí pokleslo po průrazu jen nepatrně, tak se z diaku stane dokonalý spínač s nulovým odporem v sepnutém stavu. Pokusy jiných autorů to modelovat sériovým odporem jsou ale taky špatně. Z charakteristiky na osciloskopu je vidět, že místo odporu tam patří do série zenerka nebo protinapětí. Nebyl by asi problém EWB model doladit, kdyby ho ovšem autoři nechali jako exportovatelný do SPICE netlistu. I když se dřív k programům dodávaly tlusté tištěné publikace a u EWB dokonce i s popisem a vysvětlením vnitřních modelů součástek, u tyristoru tomu tak bohužel není. Jen je lakonicky napsáno, že diak jsou dvě Shockleyovy diody a Shockleyova dioda (jednosměrný diak) už pak detailně popsána není. Takže tajemství inženýrů od Niagara Falls je už asi ztraceno navždy. Ale asi se dá odhadnout, že šli cestou napěťově (sepnutí) a proudově (rozepnutí) řízených spínačů, protože v době procesorů 386 byla simulace s grafikou těsně za hranicí možností tehdejší techniky a i třeba takový diodový můstek nebyly čtyři diody, ale funkce absolutní hodnoty s poklesem o 1,4 voltu. Popravdě ale model dobře není a diak funguje správně jen okolo těch 30 voltů průrazného napětí. Parametry zapojení na obr. 6 byly odladěny tak, aby žárovka při průrazu multimediálně blikala. Na rozdíl od Tiny, kde jsem to dosud neobjevil, je v analysis options v nabídce instruments u osciloskopu možné volit časový krok přechodové analýzy. A jako u všech kmitavých dějů je nutné nastavit nulové počáteční podmínky (set to zero). Nastavení kroku simulace lze využít k nepřímému řízení rychlosti vykreslování průběhů zaměstnáním procesoru. Bohužel teď už jsou pro změnu počítače zase moc výkonné, takže se rychle zaplní buffer a simulace se zastaví hláškou a to pak kazí snímání obrazovky do animovaného gifu. Řešení blikání relaxačním generátorem podle obr. 6 má uvnitř i blikající ledka. Jen místo diaku je vevnitř inverzně zapojen přechod CE tranzistoru, který má doutnavkový (neodsimulovatelný) průraz při malém napětí. U BLINK LED to lze ověřit jednoduše tím, že zvyšujeme napětí a frekvence se zvyšuje, protože k průrazu tranzistoru dojde dříve (obr. 11).
 
Obr. 7: Kliknutím spustitelná animace astabilního klopného obvodu v programu Edison5
 
Multimediálnost simulace lze povýšit na vyšší úroveň 3D modelováním. Nápad je to úžasný spojit animovaný 3D model se simulací ve schématu a provázat pak tyto dva světy, tj. změny provedené na desce stolu se promítnou do schématu a opačně. Je to také produkt firmy Designsoft a uvnitř je to kompatibilní SPICE, takže přes schránku Windows lze do okna schématu nakopírovat složitější součástky a spustit. Bohužel provedení už dobré není a kromě záměrně velmi výrazně zpomalenému běhu simulace, aby to nekonkurovalo Tina, je to vidět i na ukázce. Velikost 3D modelů je určena vzdáleností prvku od pozorovatele, ale lze ji případně změnit pomocí kláves CTRL+ a CTRL-. Bez této úpravy bude žárovka přesunutá úplně dozadu větší než napájecí zdroj. Je ale škoda, že na to vývojáři deset let nesáhli. Nedoladěná verze tohoto programu je i součástí současné verze Tina a lze ji vyvolat volbou 3D zobrazení. A to cvakající relé s blikající žárovkou vypadá opravdu dobře a vysvětlení funkce zvonku je pak opravdu názorné.
 
Obr. 8: Oprava tvaru charakteristiky diaku přičtením charakteristik zenerek
 
Není problém se pokusit na základě grafického sčítání charakteristik podle druhého Kirchhoffova zákona opravit tvar VA charakteristiky diaku posunem od svislé osy stabilizačními diodami a zešikmit výslednou charakteristiku v oblasti průrazu sériovým odporem a případně i posunout dolů počátek průrazu snížením přídržného proudu (20 mA) v parametrech diaku. Charakteristika se pak bude blížit tvaru na osciloskopu (obr. 4). Bohužel s malým, ale podstatným rozdílem a tím je ztráta hystereze. Diak v modelu EWB kmitá, protože na obr. 5 má nižší pravý růžek na průběhu napětí, což se projeví na VA charakteristice jinou trasou při růstu a jinou při poklesu napětí. Reálný výboj tam žádnou napěťovou špičku při zhášení výboje samozřejmě vůbec nemá.
 
Obr. 9: Simulace diaku v xy režimu osciloskopu v demoverzi Tina-Pro 9
 
TinaPro má i možnost multimediálního měření pomocí přístrojů. Obrazovku osciloskopu pak lze šipkou na spodním panelu po stopnutí běhu paprsku přenést do okna grafu a získat tak i x/y zobrazení. Dokonce je možné si do okna grafu kopírovat zapojení a obrázky. I když charakteristika má dynamickou hysterezi, je tvar naprosto podivný, což je pravděpodobně dáno tím, že při sepnutém stavu je zapojen velký odpor, protože sepnutá část charakteristiky směřuje do počátku souřadnic a tak tomu u tyristorových prvků opravdu není. Průběh proudu je dobře, takže model diaku bude možné použít třeba do fázově řízených regulátorů, ale napětí má opravdu jiný tvar (obr. 4) a s takhle nesmyslnou charakteristikou to kmitat nebude. Vypadá to, že místo nikam nevedoucích pokusů s řízenými spínači bude rozumnější napodobit strukturu diaku pomocí komplementárních tranzistorů, tak jak to má ve svém modelu třeba program Micro-Cap [10]. Bohužel ani to nezaručuje správnou funkci v generátoru.
 
Obr. 10: Struktura diaku a simulace VA charakteristik demoverzí Micro-Cap 11
 
V simulaci na obr. 10 je použito i krokování průrazného napětí a výsledkem simulace je sice správný tvar tyristorové charakteristiky, ale nikoliv diaku, který se při sepnutí nechová jako sepnutý vypínač. Na diaku po průrazu napětí pouze klesne o pár voltů a připomíná pak spíš charakteristiku stabilizační diody s velkým dynamickým odporem. Vypadá to opět na systém špenát a horší je, že takto vytvořený model opět v relaxačním generátoru (vpravo dole na obr. 10) kmitat nebude a to i přesto, že tyristorový tvar charakteristiky je teoreticky dobře. Je prostě nutné místo polovodičů v modelu použít opravdu tvrdý zdroj jako protinapětí, nebo ho alespoň napodobit ekvivalentem se zenerkou (obr. 12 uprostřed).
 
Obr. 11: Správně pracující tyristorová struktura tranzistorů (Shockleyovy diody)
 
Tyristorová struktura komplementárních tranzistorů je v zapojení tyristoru použita dvakrát pro obě polarity a spojena antiparalelně přes usměrňovací diody. Napětí zdroje na bázi působí proti vstupnímu. Jakmile je napětí na emitoru PNP tranzistoru větší než protinapětí, dojde k průrazu a sepnutí. Sériový odpor v emitoru NPN tranzistoru zešikmí charakteristiku v sepnutém stavu (skládání charakteristik). Periodu kmitu relaxačního generátoru lze přibližně určit vyřešením rovnice pro nabíjení kondenzátoru na obr. 11: T = RCln(Umax/(Umax-Ubr)) a kmitočet je pak převrácenou hodnotou tohoto vztahu. Orientačně je to v obr. 11 dole uprostřed zkontrolováno sečtením period pro dvě různá napájecí napětí.
 
Obr. 12: Kliknutím spustitelná animace diakové nikoliv tyristorové charakteristiky diaku
 
Pokud se do emitoru NPN přidá další protinapětí, posune se průraz na ose napětí správným směrem doprava s tím, že je možné zachovat i sériový odpor v oblasti průrazu. Pro zapojení do relaxačního generátoru je ale vhodnější použít tyristorovou spínací strukturu bez protizdroje v emitoru. Při použití diakové charakteristiky sice generátor kmitá, ale snižuje se mu amplituda kmitů posunem spodní meze nahoru. Ale i to je ve shodě s reálným stavem. Tyristorová struktura tranzistorů byla využita k několika experimentům s relaxačními generátory a porovnání odlišností chování simulace v LTspice4 a reálného zapojení tranzistorů v nestandardních režimech na stránkách [10]. Velmi elegantní je poslední zapojení třítranzistorového generátoru pily sawtootth oscillator.
 
Obr. 13: Sawtooth relaxation generator aneb válka exponenciál [11]
 
Poslední poměr odpor 90k/10k se blíží stavu, jako by tam žádný tranzistor PNP T3 nebyl. Kondenzátor se nabíjí klasicky po exponenciále a protinapětí průrazu je dáno děličem do báze PNP T2 tranzistoru 1k/10k. Situace se změní, když větší část nabíjecího odporu začne zkratovat tranzistor T3. Vtip je v tom, že nabíjení má exponenciální průběh, ale exponenciála je i voltampérová charakteristika přechodu PN. Na začátku nabíjení je nabíjecí proud velký a část prochází spodní částí rozděleného emitorového odporu tranzistoru T3, ten je tedy otevřen a svádí téměř celý proud do země, protože je zapojen paralelně k nabíjenému kondenzátoru. Jak se na kondenzátoru zvyšuje napětí, je tendence k poklesu nabíjecího proudu kondenzátoru. To ale přivírá tranzistor T3 a tím se pokles kompenzuje a proud zůstává téměř konstantní. Nakopírováním obvodu s různým poměrem rozdělení emitrového odporu lze zkusmo otestovat simulaci nejvhodnější část zkratované části odporu. Jako optimální se jeví přibližně jedna polovina, tak jak to bylo zvoleno v originálním zapojení (56k/56k). Obvod by se navrhl z rovnice pro rovnost nábojů při lineárním nabíjení kondenzátoru CU = It. Počáteční celkový proud je určen horní tranzistorem nezkratovanou částí odporu a napětím zdroje. Nás ale zajímá proud do kondenzátoru a ten je dán Ohmovým zákonem a napětím PN přechodu PNP tranzistoru T3. Odpory jsou poměrně velké, takže lze odhadnout klasicky Ube = 0,6 V a tím je dán konstantní proud do kondenzátoru 0,6/50k = 12 μA. Nabíjení je téměř do napětí zdroje, takže stačí dořešit rovnici 100 nF*12 V = 12 μA*perioda. Vychází 100 ms pro prostřední průběh, což je vyhovující odhad.
 
Pro případné další experimentování je vhodné opět vytvořit makro (subcircuit). Použil jsem opět třísvorkový stabilizátor TL431 tentokrát zapojení rovně a na referenci je kontrola protinapětí diakové části. Přenos parametrů jsem nenastavoval, ale jsou zřejmě s popisu součástek podobvodu a je možné nastavit i nesymetrii, třeba jedna polarita diak a druhá tyristor. Bylo by možné doladit parametry tranzistorů. U ochranných diod jsem zvedl průrazné napětí na 400 voltů. Vše v seriálu je volně k použití se zachováním uvedení zdroje:
 
 
.SUBCKT LANICEKDIAK_0 1 4 2
*VSTUPY 4 2
VBREAK1 15 2 30
VBREAK2 8 4 30
VPEAK1 1 2 100M
VPEAK2 3 4 100M
RSER1 11 1 10
RSER2 9 3 10
R1 13 15 1K
R3 7 8 1K
D1 4 12 D_1N
D2 2 6 D_1N
QT3 7 10 9 Q__NPN_N_1
QT4 10 7 6 Q__PNP_P_1
QT2 14 13 12 Q__PNP_P_1
QT1 13 14 11 Q__NPN_N_1

.MODEL D_1N D( IS=36N N=1.6 BV=400 IBV=5M RS=2M
+ CJO=460P VJ=550M M=440M FC=500M TT=434.7N
+ EG=1.11 XTI=3 KF=0 AF=1 )
.MODEL Q__NPN_N_1 NPN( IS=12.6F NF=991M NR=991M RE=305M RC=1
+ RB=10 VAF= 1.00000000000000E+0030 VAR= 1.00000000000000E+0030 ISE=0 ISC=0
+ ISS=0 NE=1.5 NC=1.5 NS=1 BF=100
+ BR=5 IKF=0 IKR=0 CJC=10.4P CJE=14.8P
+ CJS=0 VJC=100M VJE=100M VJS=750M MJC=278M
+ MJE=237M MJS=0 TF=531P TR=69N EG=1.11
+ KF=0 AF=1 )
.MODEL Q__PNP_P_1 PNP( IS=9.85F NF=1 NR=1 RE=3.18 RC=1
+ RB=10 VAF= 1.00000000000000E+0030 VAR= 1.00000000000000E+0030 ISE=0 ISC=0
+ ISS=0 NE=1.5 NC=1.5 NS=1 BF=567
+ BR=5 IKF=0 IKR=0 CJC=8.96P CJE=9.35P
+ CJS=0 VJC=615M VJE=991M VJS=750M MJC=330M
+ MJE=426M MJS=0 TF=531P TR=69N EG=1.11
+ KF=0 AF=1 )

.ENDS
 
 
Obr. 14: Middlesex University Teaching Resources Limited, stavebnice MUTR [2]
 
V balení stavebnice je vidět stroboskopický kotouček, který se nalepuje na zadní stranu Nipkowova kotouče a slouží k stabilizaci otáček motorku mechanické televize obvodem fázového závěsu 4046.
 
Obr. 15: RGB wheel a kmitající zrcátka jsou mechanickou televizí současnosti (dataprojektor)
 
Obr. 16: Digitrony v náramkových hodinkách na ruce zakladetele firmy Apple (wikipedia)
 
Je to sice úžasná, ale pravděpodobně ne příliš praktická aplikace nixie tubes.
 
Obr. 17: Alexanderson mirror drum Alexanderson RCA 1925 [5] použitý v laserové tiskárně
 
Opravdovu nových principů zase tolik není, ale výrazně pokročila technologie. Jinak účel rotujícího hranolu v tiskárně je stejný, vykreslení řádku obrazu stejně jak v mechanické televizi.
 
Obr. 18: Nejjednodušší generátor na světě - Relaxation oscillator s diakem
 
Je zajímavé, že s tak jednoduchým a snadno pochopitelným zapojením mají simulační programy tolik práce a simulace selhává. Škoda jen, že už nejsou k dostání staré Tesla diaky KR205, byly robustnější a měly průraz při nižším napětí.
 
Obr. 19: Generátor s lineárním nabíjením kondenzátoru Sawtooth oscillator [11]
 
Tyto stránky doporučuji navštívit, protože se autor docela podrobně věnuje jak simulaci, tak ověření jednoduchých variant generátorů s tyristorovou dvojicí tranzistorů. NO a na závěr opět trochu nostalgie.
 
Obr. 20: Nixie tubes (digitrony) aneb zobrazení číslic doutnavým výbojem
 

 

Download a odkazy:

 
 
 
 
 
Hodnocení článku: