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.

Экспоненциальные кривые

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.

Л. — Браво, Незнайкин! И если ты продолжишь свои вычисления, то увидишь, что каждый раз по истечении отрезка времени, равного постоянной времени, это напряжение возрастает на две трети разности между э.д.с. и ранее достигнутым напряжением.

Н. — Да, это все замедляющийся рост, который никогда не заканчивается, так как напряжение конденсатора никогда не достигнет полной величины Е. А если изменить форму этой кривой, чтобы получить прямую линию?

Л. — Ее можно было бы сделать менее изогнутой, подключив последовательно резистору R катушку индуктивности. Но так не делают. Решение проблемы заключается в том, что используют лишь начальный участок кривой, где она почти прямая.

Действие сигналов синхронизации

Н. — А что управляет возвращением пятна к началу строк или полукадров?

Л. — Сигнал синхронизации, который при передаче выдается в конце каждой строки и каждого полукадра. Этот сигнал вызывает очень быстрое падение сопротивления электронной лампы или полупроводникового прибора, которое шунтирует конденсатор.