Транзисторные блокинг-генераторы

Блокинг-генератор используется для получения последовате­льности кратковременных импульсов с большой скважностью, близких по форме к прямоугольным. Он является однокаскадным генератором (рис. 3.41), в котором сильная положительная обратная связь обеспечивается с помощью трансформатора. По­следнее означает, что ери увеличении коллекторного тока в ба­зовой обмотке W_биндуцируется ЭДС с такой полярностью, ко­торая приводит к дальнейшему увеличению тока . Наоборот, при уменьшении коллекторного тока в базовой обмотке возникает ЭДС обратной полярности, что ведет к дальнейшему уменьшению тока . За счет сильной обратной связи нарастание и уменьшение то­ков в цепях транзистора происходят лавинообразно, так что импульсы на выходе схемы имеют крутые фро­нты.

Рисунок 13.41

 

Выходное напряжение снимается со специальной (нагрузочной) об­мотки W_нтрансформатора или с коллектора транзистора.

Блокинг-генераторы, как и другие релаксационные генерато­ры, могут работать в различных режимах: автоколебательном, ждущем и в режиме синхронизации и деления частоты.

 

Автоколебательный блокинг-генератор.

 

Резисторы R_к, R_доп, R_ши диод VD(показанные пунктиром на рис. 3.41) улучшают форму и стабильность параметров генерируемых колебаний.

Рассмотрение работы блокинг-генератора начнем с момента , (рис. 3.41), когда напряжение на разряжающемся конденсатореСспадает до нуля и транзистор отпирается.

Формирование переднего фронта импульса. С момента отпира­ния транзистора в коллекторной цепи появляется ток , а в сер­дечнике трансформатора — обусловленный током магнитный поток. Последний наводит в базовой обмотке W_БЭДС е_Б, поляр­ность которой показана на рис. 3.41. Эта ЭДС дополнительно приоткрывает транзистор, т. е. ток увеличивается, что ведет к нарастанию магнитного потока и ЭДС е_Б, т. е. к еще большему отпиранию эмиттерного перехода и т. д.

За счет усилительных свойств транзистора и сильной положи­тельной обратной связи каждое последующее приращение кол­лекторного тока, магнитного потока и ЭДС больше предыдуще­го. Поэтому эти процессы развиваются лавинообразно, и через весьма небольшое время (t₁-t₂)рабочая точка на коллекторной характеристике оказывается в области насыщения. Теперь изме­нение потенциала базы перестает вызывать изменение коллектор­ного тока — транзистор теряет усилительные свойства. На этом формирование переднего фронта импульса заканчивается.

Рисунок 3.42

В интервале t₁-t₂нарастающая во времени ЭДС индуцирует­ся и в обмотке W_к(полярность е_кпоказана на рис. 3.41), так что потенциал коллектора (по абсолютному значению) лавинообраз­но снижается до небольшого значения . За это же время ЭДС е_Б, определяющая сейчас потенциал базы , лавино­образно нарастает до максимального отрицательного значения

Формирование плоской вершины импульса. За кратковременный интервал t₁-t₂электрическое состоя­ние конденсатора С практически не меняется. Только после вхождения транзистора в насыщение конденса­тор под действием ЭДС е_Б начинает заряжаться через открытый эмиттерный переход (r₀).

сравнительно быстро нарастает до (рис. 3.42), а отрицательное напряжение на переходе( )и базовый ток i_Б с такой же скоростью умень­шаются.

В результате ток i_Б вызыва­ет меньшее размагничивание сердечника. При неизменном токе коллектора это приводит к нарастанию магнитного потока, но уже прибли­зительно с постоянной скоростью, так что ЭДС в обмотках трансформатора и, следовательно, сохраняются практически неизменными.

Благодаря резкому уменьшению тока i_Б возникают благопри­ятные условия для рассасывания избыточного заряда в базе, после чего транзистор выходит из насыщения и усилительные свойства его восстанавливаются. На этом (в момент времени t₃(на рис. 4.42) формирование плоской вершины импульса завер­шается.

Формирование среза импульса. Так как напряжение на эмиттерном переходе

в момент t₃ близко к нулю, то коллекторный ток с возвращением рабочей точки в активную область начинает уменьшаться. В ре­зультате скорость нарастания магнитного потока уменьшается – в базовой обмотке индуцируется меньшая ЭДС е_Б, что до­полнительно снижает отрицательный потенциал базы, т. е. кол­лекторный ток еще больше уменьшается и т. д.

Как только е_Б по абсолютному значению станет меньше , напряжение на эмиттерном переходе окажется положительным, что приведет к запиранию транзистора. После этого магнитный поток начинает быстро спадать и ЭДС в обмотках меняют полярность. В результате в кривых и имеют место кратковременные выбросы и ; коллекторное напряжение превышает (по абсолютному значению) , а напряжение на базе оказывается выше напряжения заряженного конденсатора.

Для быстрого уменьшения колебаний в контуре, состоящего из индуктивности и паразитных ёмкостей, одну из обмоток шунтируют цепью VD-R_ш, течёт ток – энергия, запасённая в магнитном поле обмотки, превращается в тепловую и рассеивается на R_ш.

Уменьшению послеимпульсного выброса спо­собствует и сопротивление (на рис. 3.42 показано пунктиром), за счет которого уменьшается ток намагничивания, а следовате­льно, энергия в магнитном поле. Кроме того, ограничивает коллекторный ток, который не должен превышать максимально допустимый ток транзистора.

Пауза. После запирания транзистора начинается медленная разрядка конденсатора С. В процессе разрядки (через резистор , источник и «землю») напряжение на конденсаторе изменяется от , стремясь в пределе к значению

где — обратный ток коллекторного перехода.

В некоторый момент времени напряжение и_с, определяющее в данной стадии напряжение и_Бна эмиттерном переходе (и_Б = и_с), станет равным нулю и транзистор отопрется. После этого начи­нается формирование очередного импульса.

Конденсатор С, определяющий длительности импульса и па­узы, является времязадающим конденсатором.

Заряд, теряемый конденсатором, может составлять значи­тельную часть первоначального. В результате существенно уме­ньшается длительность паузы при малой емкости С, когда перво­начальный заряд, накапливаемый конденсатором за время фор­мирования плоской вершины импульса, невелик. Это является недостатком блокинг-генератора с общим эмиттером.

 

Ждущий блокинг-генератор.

 

В ис­ходном состоянии блокинг-генератор заперт. С приходом запу­скающего импульса он формирует один импульс и снова запира­ется до прихода на вход очередного.

Ждущий режим может быть обеспечен различными спосо­бами.

На рис. 3.43 показан заторможенный блокинг-генератор, где запирание эмиттерного перехода осуществляется источником Е₃. Чаще напряжение запирания подается от общего коллекторного источника (рис. 3.44). Чтобы запуск мог осуществляться им­пульсами относительно небольшой амплитуды, запирающее на­пряжение следует уменьшить по сравнению с . Этой цели служит делитель R1—R2. Конденсатор С1 (рис. 3.44) исключает отрицательную обратную связь, которая могла бы быть за счет резистора R2.

Запуск заторможенного генератора стремятся осуществить так, чтобы исключить взаимное влияние цепи запуска и генерато­ра. Схемы с непосредственным запуском на базу через раздели­тельный конденсатор С_р (рис. 3.43, 3.44) не удовлетворяют тако­му требованию. Поэтому применяют более сложные схемы за­пуска.

 

Рисунок 3.43 Рисунок 3.44

На рис. 3.45 изображена схема, в которой запуск блокинг-генератора осуществляется через разделительный диод VD. В от­сутствие запускающего импульса диод прикрыт, так как его анод и катод имеют один и тот же потенциал — .

Рисунок 3.45 Рисунок 3.46

Положительный запускающий импульс u_зап передается через диод VDна коллекторную обмотку W_ктрансформируется с из­менением полярности в базовую обмотку W_Би отпирает тран­зистор. Начинается генерация импульса. Уже во время формирования фронта потенциал коллектора (а следовательно, катода диода) лавинообразно повышается и диод запирается. Таким образом, блокинг-генератор отключается от источника запуска­ющих импульсов, чем исключается их взаимное влияние.

Этот же принцип используется в схеме на рис. 3.46. Здесь роль элемента, разделяющего источник запускающих импульсов и блокинг-генератор (на транзисторе VT2), выполняет усилитель запускающих импульсов на транзисторе VT1. В исходном состо­янии он заперт, как в схеме рис. 3.45. Заперт и транзистор VT2: потенциал его базы примерно равен нулю, так как конденсатор С практически разряжен через R_Б2.

 

⇐ Предыдущая25262728293031323334Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Транзисторные мультивибраторы