Блокинг-генеротор

Содержание

 

Введение          3

1 Теоретическое описание блокинг-генератор    4

2 Автоколебательный режим       4

3 Ждущий режим         7

Заключение         9

Литература          10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Блокинг-генератор — генератор  с глубокой трансформаторной обратной связью, формирующий кратковременные (обычно около 1 мкс) электрические импульсы, повторяющиеся через сравнительно большие интервалы. Применяются в радиотехнике и в устройствах импульсной техники. Выполняются с использованием одного транзистора или одной лампы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Теоретическое описание  блокинг-генератор

Блокинг-генератор представляет собой однокаскадный релаксационный генератор кратковременных импульсов  с сильной индуктивной положительной  обратной связью, создаваемой импульсным трансформатором. Вырабатываемые блокинг-генератором  импульсы имеют большую крутизну фронта и среза и по форме близки к прямоугольным. Длительность импульсов может быть в пределах от нескольких десятков нс до нескольких сотен мкс. Обычно блокинг-генератор работает в режиме большой скважности, т. е. длительность импульсов много меньше периода их повторения. Скважность может быть от нескольких сотен до десятков тысяч. Транзистор, на котором собран блокинг-генератор, открывается только на время генерирования импульса, а остальное время закрыт. Поэтому при большой скважности время, в течении которого транзистор открыт, много меньше времени, в течении которого он закрыт. Тепловой режим транзистора зависит от средней мощности, рассеиваемой на коллекторе. Благодаря большой скважности в блокинг-генераторе можно получить очень большую мощность во время импульсов малой и средней мощности.

При большой скважности блокинг-генератор  работает весьма экономично, так как  транзистор потребляет энергию от источника  питания только в течении небольшого времени формирования импульса. Так же, как и мультивибратор, блокинг-генератор может работать в автоколебательном, ждущем режиме и режиме синхронизации.

 

2 Автоколебательный режим

Блокинг-генераторы могут  быть собраны на транзисторах, включенных по схеме с ОЭ или по схеме с ОБ. Схему с ОЭ применяют чаще, так как она позволяет получить лучшую форму генерируемых импульсов (меньшую длительность фронта), хотя схема с ОБ более стабильна по отношению к изменению параметров транзистора.

 

Схема блокинг-генератора показана на рис. 1.

 

 

Рис. 1 - Блокинг-генератор

 

Работу блокинг-генератора можно разделить на две стадии. В первой стадии, занимающей большую  часть периода колебаний, транзистор закрыт, а во второй - транзистор открыт и происходит формирование импульса. Закрытое состояние транзистора  в первой стадии поддерживается напряжением  на конденсаторе С1, заряженным током базы во время генерации предыдущего импульса. В первой стадии конденсатор медленно разряжается через большое сопротивление резистора R1, создавая близкий к нулевому потенциал на базе транзистора VT1 и он остается закрытым.

Когда напряжение на базе достигнет  порога открывания транзистора, он открывается  и через коллекторную обмотку I трансформатора Т начинает протекать ток. При этом в базовой обмотке II индуктируется напряжение, полярность которого должна быть такой, чтобы оно создавало положительный потенциал на базе. Если обмотки I и II включены неправильно, то блокинг-генератор не будет генерировать. Значится, концы одной из обмоток, неважно какой, необходимо поменять местами.

Положительное напряжение, возникшее в базовой обмотке, приведет к дальнейшему увеличению коллекторного тока и тем самым - к дальнейшему увеличению положительного напряжения на базе и т. д. Развивается  лавинообразный процесс увеличения коллекторного тока и напряжения на базе. При увеличении коллекторного тока происходит резкое падение напряжения на коллекторе.

Лавинообразный процесс  открывания транзистора, называющийся прямым блокинг-процессом, происходит очень быстро, и поэтому во время его протекания напряжение на конденсаторе С1 и энергия магнитного поля в сердечнике практически не изменяются. В ходе этого процесса формируется фронт импульса. Процесс заканчивается переходом транзистора в режим насыщения, в котором транзистор утрачивает свои усилительные свойства, и в результате положительная обратная связь нарушается. Начинается этап формирования вершины импульса, во время которого рассасываются неосновные носители, накопленные в базе, и конденсатор С1 заряжается базовым током.

Когда напряжение на базе постепенно приблизится к нулевому потенциалу, транзистор выходит из режима насыщения, и тогда восстанавливаются его  усилительные свойства. Уменьшение тока базы вызывает уменьшение тока коллектора. При этом в базовой обмотке  индуктируется напряжение, отрицательное  относительно базы, что вызывает ещё  большее уменьшение тока коллектора и т. д. Образуется лавинообразный процесс, называемый обратным блокинг-процессом, в результате которого транзистор закрывается. Во время этого процесса формируется срез импульса.

Так как за время обратного  блокинг-процесса напряжение на конденсаторе С1 и энергия магнитного поля в сердечнике не успевают измениться, то после закрывания транзистора положительное напряжение на коллекторе продолжает расти и образуется характерный для блокинг-генератора выброс напряжения, после которого могут образоваться паразитные колебания.

Обратный выброс напряжения значительно увеличивает напряжение на коллекторе закрытого транзистора, создавая опасность его пробоя. Отрицательные  полупериоды паразитных колебаний, трансформируясь в базовую цепь, могут вызвать открывание транзистора, т. е. ложное срабатывание схемы.

Для ограничения обратного  выброса включают "демпферный" диод VD1. Во время основного процесса диод закрыт и не влияет на работу блокинг-генератора. Диод VD1 включается параллельно коллекторной обмотке трансформатора.

После всех этих процессов происходит восстановление схемы в исходное состояние. Это и будет промежуток между импульсами. Процесс, так сказать, молчания заключается в медленном разряде конденсатора С1 через резистор R1. Напряжение на безе при этом медленно растет, пока не достигнет порога открывания транзистора и процесс повторяется.

Период следования импульсов  можно приближенно определить по формуле:

Tи≈(3÷5)R1C1

 

3 Ждущий режим

По аналогии с мультивибратором, для блокинг-генератора этот режим  характерен тем, что схема генерирует импульсы только при поступлении  на её вход запускающих импульсов  произвольной формы. Для получения  ждущего режима в блокинг-генератор  должно быть включено запирающее напряжение (рис. 2).

 

 

 

 

Рис. 2 - Блокинг-генератор  в ждущем режиме

В исходном состоянии транзистор закрыт отрицательным смещением  на базе (-Eб) и прямой блокинг-процесс начинается только после подачи на базу транзистора положительного импульса достаточной амплитуды. Формирование импульса осуществляется так же, как и в автоколебательном режиме. Разряд конденсатора С после окончания импульса происходит до напряжения -Eб. Затем транзистор остается закрытым до прихода следующего запускающего импульса. Форма и длительность импульсов, формируемых блокинг-генератором, зависит при этом от параметров схемы.

Для нормальной работы ждущего  блокинг-генератора необходимо выполнить  неравенство:

Тз≥(5÷10)R1C1

где Тз - период повторения запускающих импульсов.

Для устранения влияния цепей  запуска на работу ждущего блокинг-генератора включают разделительный диод VD2, который  закрывается после открывания транзистора, в результате чего прекращается связь  между блокинг-генератором и схемой запуска. Иногда в цепь запуска включают дополнительный каскад развязки (эмиттерный повторитель).

 

 

 

 

Заключение

Среди многообразия случаев  использования блокинг-генераторов  можно выделить четыре главные:

формирователи импульсов;

сравнивающие устройства — компараторы;

импульсные автогенераторы;

делители частоты.

При использовании в качестве формирователей импульсов блокинг-генераторы работают в ждущем режиме. Важнейшими их характеристиками являются: чувствительность к запуску, длительность формируемых  импульсов и её стабильность, предельно  достигаемая частота срабатываний.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

1.  Справочник по импульсной  технике. Под ред.В.Н.Яковлева – Киев: «Техника», 1970, 656 с.

2.  Глебов Б.А. Блокинг-генераторы  на транзисторах – Москва: «Энергия», 1972,104 с.

3.  Бочаров Л.Н. Расчет  электронных устройств на транзисторах– Москва: «Энергия»,1978,208 с.

4.  Гершунский Б.С. Справочник по расчету электронных схем – Киев.: «Вища школа», 1983, 237с.