Элементы схемы блокинг-генератора


Ждущий режим работы блокинг-генератора

Лабораторная работа № 9

Блокинг-генераторы

Блокинг-генератор представляет собой однокаскадный релаксационный генератор кратковременных импульсов с сильной индуктивной положительной обратной связью, создаваемой импульсным трансформатором.Блокинг-генераторы могут быть собраны как на транзисторах, так и на электронных лампах.

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 наносекунд до нескольких сотен микросекунд. Обычно блокинг-генератор работает в режиме большой скважности -–от нескольких сотен до десятков тысяч.

Транзистор (или лампа) блокинг-генератора отпирается только на время генерации импульса, а остальное время заперт. Поэтому при большой скважности время, в течении которого транзистор отперт, много меньше времени, в течение которого он заперт. Тепловой режим транзстора (лампы) зависит от средней мощности, рассеиваемой на коллекторе (аноде).Благодаря большой скважности в блокинг-генераторе можно получить очень большую импульсную мощность при малой средней мощности.

Амплитуда импульсов блокинг-генератора благодаря повышающей нагрузочной обмотке может быть больше напряжения источника питания.

Блокинг-генератор , как и мультивибратор, может работать вавтоколебательном режиме, режиме внешней синхронизации и ли в ждущем режиме.

Автоколебательный режим

Транзисторный блокинг-генератор может быть собран по схеме с общей базой или с общим эмиттером. Схема с общей базой более стабильна по отношению к изменению параметров транзистора, а схема с общим эмиттером обеспечивает меньшую длительность фронта импульсов.

На рисунке 1 приведена основная схема автоколебательного блокинг-генеравтора на транзисторе структуры p-n-p, включенном по схеме с общим эмиттером, и с конденсатором в цепи базы (возможен также вариант схемы с конденсатором в цепи эмиттера), и графики напряжений.Нагрузку Rн обычно подключают через дополнительную нагрузочную обмотку.

Работу блокинг-генератора можно разделить на две стадии. В первой стадии, занимающей большую часть периода колебаний, транзистор заперт, а во второй- транзистор отперт и происходит формирование импульса. Запертое состояние транзистора в первой стадии поддерживается напряжением на конденсаторе С, заряженным током базы во время генерации предыдущего импульса. В первой стадии конденсатор медленно разряжается через большое сопротивление резистора Rб, создавая положительное напряжение на базе, и транзистор остается запертым.

Когда напряжение на базе Uб достигнет примерно нулевого уровня, транзистор отпирается и через коллекторную обмотку трансформатора Wк начинает протекать ток. При этом в базовой обмотке трансформатора Wб индуктируется напряжени. Полярность которого должна быть такой, чтобы оно создавало отрицательный потенциал на базе. Если обмотки включены неправильно, то генерация не возникнет, и концы одной из обмоток следует поменять местами.

Отрицательное напряжение, возникшее в базовой обмотке, приведет к дальнейшему увеличению коллекторного тока и тем самым – к дальнейшему увеличению отрицательного напряжения на базе и т.д. Развивается лавиноообразный процесс увеличения коллекторного тока и напряжения на базе Uб – транзистор отпирается. При увеличении коллекторного тока происходит резкое падение напряжения на коллекторе Uк.

Лавинообразный процесс отпирания транзистора, который иногда называют прямым блокинг – процессом, происходит очень быстро, и за это время напряжение на конденсаторе и энергия магнитного поля в сердечнике трансформатора практически не изменяются. В ходе этого процесса формируется фронт импульса. Процесс заканчивается переходом транзистора в режим насыщения,в котором транзистор утрачивает свои услительные свойства, и в результате положительная обратная связь нарушается. Начинается процесс формирования вершины импульса, во время которого рассасываются неосновные носители, накопленные в базе, и конденсатор заряжается базовым током.

Длительность этого этапа, определяющая длительность выходного импульса блокинг – генератора tи, может быть определена по приближенной формуле tи » (3 – 4) rБЭ С , где rБЭ — сопротивление между базой и эмиттером насыщенного транзистора. Оно составляет обычно несколько Ом.

Когда напряжение на базе достигнет примерно нулевого уровня, транзистор выходит из режима насыщения и тогда восстанавливаются его усилительные свойства. Уменьшение тока базы вызывает уменьшение коллекторного тока. При этом в базовой обмотке индуктируется положительное(относительно базы) напряжение, что вызывает еще большее снижение тока базы и тока коллектора и т. д. Возникает лавинообразный процесс, называемый обратным блокинг – процессом, в результате которого транзистор запирается. Во время этого процесса формируется срез импульса.

Т.к. за время обратного блокинг-процесса напряжение на конденсаторе и энергия магнитного поля в сердечнике не успевают измениться, то после запирания транзистора отрицательное напряжение на коллекторе продолжает расти и образуется характерный для блокинг-генераторов выброс напряжения, после которого могут возникнуть паразитные колебания, положительные полупериоды которых могут вызвать отпирание транзистора, т.е. ложное срабатывание схемы. Кроме того, этот обратный выброс значительно увеличивает напряжение на коллекторе запертого транзистора, создавая опасность его пробоя.

Для ограничения обратного выброса включают “демпферный” диод D, а для устранения паразитных колебаний – также шунтирующий резистор Rш (десятки Ом). Во время формирования основного импульса диод заперт и не влияет на работу генератора.Цепь D, Rш может включаться параллельно коллекторной или нагрузочной обмоткам трансформатора.

Затем происходит восстановление исходного состояния схемы (промежуток между импульсами). Оно заключается в медленном разряде конденсатора через резистор Rб. При этом напряжение на базе медленно падает, пока не достигнет потенциала отпирания транзистора, и начнется следующий цикл работы. Период повторения импульсов можно определить по приближенной формуле

Сопротивление резистора Rб , через которое конденсатор разряжается, много больше сопротивления rБЭ , через которое конденсатор разряжается во время формирования импульса, поэтому скважность импульсов обычно довольно велика.

В транзисторных блокинг-генераторах разряд конденсатора происходит не только через резистор Rб, но и через переход база-эмиттер обратным током базы. Это обусловлено тем , что сопротивление между базой и эмиттером запертого транзстора имеет конечную величину (сотни килоОм) в отличие от запертой электронной лампы, для которой сопротивление между сеткой и катодом очень велико. В связи с сильной зависмостью сопротивления перехода от температуры стабильность частоты повторения импульсов основной схемы транзисторного блокинг-генератора меньше, чем у лампового. Но при относительно небольшой скважности, когда Rб относительно мало (сотни Ом – единицы колоОм) стабильность частоты следования импульсов удовлетворительная. Существуют схемные решения, повышающие эту стабильность.

В транзисторных блокинг-генераторах используют малогабаритные импульсные трансформаторы с тороидальными ферритовыми сердечниками, позволяющими получить при малом числе витков обмоток достаточную индуктивность и малое рассеяние магнитного потока.

Ждущий режим работы блокинг-генератора

Этот режим характерен тем, что схема генерирует импульсы только при поступлении на ее вход запускающих импульсов. Вариант схемы ждущего блокинг-генератора приведен на рисунке 2.

На базу подано запирающее напряжение + Uб , и прямой блокинг-процесс может начаться только после подачи на базу запускающего импульса U зап произвольной формы отрицательной полярности с достаточной амплитудой. Формирование блокинг-генератором одиночного импульса осуществляется так же, как и в автоколебательном режиме. Разряд конденсатора после окончания импульса происходит до напряжения +Uб. Затем транзистор остается запертым до прихода следующего запускающего импульса. Форма и длительность импульсов, формируемых блокинг-генератором, зависят при этом только от параметров схемы генератора. Для нормальной работы ждущего блокинг-генератора период запускающих импульсов должен быть в 5 – 10 раз больше RбС.

Для устранения влияния цепей запуска на работу ждущего блокинг-генератора включают разделительный диод D1, который запирается после отпирания транзистора, в результате чего прекращается связь между блокинг-генератором и схемой запуска. Иногда в цепь запуска включают дополнительный каскад развязки (например,эмиттерный повторитель).

Режим синхронизации

. Рассмотрим режим синхронизации кратковременными импульсами, подаваемыми на базу. Для устойчивой синхронизации период повторения синхронизирующих импульсов должен быть несколько меньше периода собственных колебаний генератора. Временные диаграммы установления режима синхронизации приведены на рисунке 3.

Без синхроимпульсов блокинг-генератор работает в режиме автоколебаний, период которых определяется исключительно параметрами его схемы. В момент t1 приходит первый синхроимпульс, и напряжение на базе транзистора понижается. Если напряжение на базе транзистора во время действия первого синхроимпульса недостаточно для его отпирания (не достигаетсяпотенциал отпирания транзистора), то во время каждого последующего периода происходит перемещение синхронизирующих импульсов относительно моментов отпирания транзистора, пока один из них (на рисунке –третий) не отопрет транзистор. Следующий синхроимпульс и все последующие будут принудительно отпирать транзистор, и в схеме установится режим синхронизации – период колебаний генератора будет равен периоду синхроимпульсов.Значительно уменьшив период синхроимпульсов (относительно периода собственных колебаний блокинг-генератора), можно подобрать такую его величину,что реализуется режим деления частоты, при котором, например, транзистор будет отпирать только каждый второй синхроимпульс. Тем самым произойдет деление частоты синхроимпульсов с коэффициентом 2 – т.е. импульсы блокинг- генератора будут иметь частоту вдвое меньшую , чем синхроимпульсы.Подобрав некоторую меньшую частоту синхроимпульсов, можно добиться деления этой частоты на 3 и т. д.

С самовозбуждающимися релаксационными генераторами можно получить в одном каскаде максимальный стабильный коэффициент деления до 10, так как при большем коэффициенте деления генератор может запуститься предыдущим импульсом и деление будет нестабильным. Для увеличения предельного стабильного коэффициента деления до 15 – 20 принимают меры стабилизации периода собственных колебаний релаксационного генератора.

| следующая лекция ==>
Основные теоретические положения. Основные теоретические положения | Условные обозначения кинематических схем

Дата добавления: 2020-09-03 ; просмотров: 1502 | Нарушение авторских прав

Блокинг генератор

Устройство блокинг-генератора

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.

Но одновременно с тем 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.

Работа блокинг-генератора в автоколебательном режиме

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.

аботу 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 кондере С1, заряженным током базы во время генерации предыдущего импульса. В первой стадии кондер медленно разряжается через большое сопротивление резика 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 кондере 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 кондер С1 заряжается базовым током.

Каждый электрик должен знать:  Как определить провода в распределительной коробке

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 кондере 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.

Опосля всех этих процессов происходит восстановление схемы в исходное состояние. Это и будет промежуток между импульсами. Процесс, так сказать, молчания заключается в медленном разряде кондера С1 через резик 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:

Ждущий режим блокинг- генератора

По аналогии со ждущим 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).

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 кондера 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:

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).

4.5.2. Элементы схемы блокинг-генератора

Транзистор. Частота fa выбираемого транзистора должна удовлетворять условию

где tИ – длительность генерируемого импульса.

При этом фронты импульса, длительность которых составляет обычно несколько ta (ta = ), имеют высокую крутизну.

Напряжения и токи в схеме должны укладываться в предельно допустимый режим транзистора.

Максимально допустимое напряжение UКЭ ДОП между коллектором и эмиттером транзистора должно превышать UКЭmax

где К = 1,2 ¸ 1,6 (обычно принимаемое значение) учитывает выброс, за счет которого напряжение на транзисторе uК (по абсолютному значению) больше ЕК (см. рис. 4.14). При наличии шунтирующей цепочки ДRШ (см. рис. 4.13) можно принять К = 1.

Величина ЕК должна несколько превышать ЭДС еКmax в коллекторной обмотке. Значение еКmax связано с требуемой амплитудой импульса UmH на нагрузочной обмотке:

С учетом сказанного в выражение (4.9) должно быть подставлено значение

Максимально допустимое напряжение UбК ДОП между базой и коллектором транзистора – даже при наличии шунтирующей цепочки ДRШ, когда выброс ограничен, должно превышать разность потенциалов uбuК (4.6) в конце формирования среза импульса, когда

Таким образом, должно выполняться условие

Максимально допустимый ток транзистора IК ДОП должен быть больше тока, значение которого определяется равенством (4.5)

Так как ряд величин, входящих в это выражение, неизвестен до подробного расчета, то при выборе транзистора ориентировочно принимают

Нужно иметь в виду, что при малых значениях nH увеличивается необходимый импульс ЭДС в коллекторной обмотке, а следовательно, напряжение питания ЕК, а при больших nН увеличивается необходимый импульс тока ImK в той же обмотке.

Блокинг-генератор: виды, принцип работы

Блокинг-генератор – это релаксационный генератор импульсов, выполняется он на базе усилительного элемента (например, транзистора) с сильной трансформаторной обратной связью. Чаще всего используют положительную обратную связь.

Преимущества и недостатки

Достоинством таких генераторов считается относительная простота, возможность подсоединения нагрузки через трансформатор. Форма генерируемых импульсов приближается к прямоугольной, скважность достигает десятков тысяч, длительность – сотен микросекунд. Предельная частота повторений импульсов достигает нескольких сотен кГц. Емкость колебательных контуров у таких устройств небольшая, обуславливается межвитковыми емкостями и, конечно же, емкостью монтажа. Благодаря этим качествам блокинг-генератор нашел широкое применение в производстве: в устройствах автоматики, регулирования и промышленной электроники.

Недостатком этих генераторов является зависимость частоты от изменения напряжения питания. Стабильность частоты ниже, чем у мультивибратора, составляет всего 5-10 процентов.

Блокинг-генератор, собранный по схеме с положительной сеткой или с резонансным контуром, который настроен на частоту повтора импульсов, с фиксирующим диодом, имеет довольно высокую стабильность колебаний. Нестабильность частоты в таких схемах менее одного процента.

Существует множество схем реализации таких генераторов: ламповые транзисторные с базовым смещением, транзисторные с эмиттерной связью, с положительной сеткой, с усиленным каскадом, на полевых транзисторах и другие.

На фото изображен блокинг-генератор на полевом транзисторе.

Наибольшую популярность получили устройства на обычных транзисторах. В таких устройствах обычно используют импульсные трансформаторы. Генератор может работать в заторможенном режиме, он легко синхронизируется внешним сигналом.

Блокинг-генератор, принцип работы

Работа схемы разделяется на несколько этапов. Этап первый: происходит отпирание транзистора при поступлении импульса на эмиттер. Прибор начинает работать. Когда на базу транзистора поступает отпирающий ток, он вызывает накопление заряда, а также возрастание коллекторного тока. Через резистор положительная обратная связь, осуществляемая обмотками импульсного трансформатора, возбуждает лавинообразный процесс нарастания базового, коллекторного токов и тока нагрузки. При этом уменьшается разность потенциалов между эмиттером и коллектором транзистора, когда она достигнет нуля, прибор переходит в состояние насыщения. Этап второй: пренебрегая сопротивлением первичной обмотки, считаем, что на обмотку подано постоянное напряжение питания. В результате на остальных обмотках трансформатора напряжение также неизменно. Характер изменения токов схемы определяется свойством цепей, которые включены последовательно с вторичными обмотками, а также со свойствами сердечника трансформатора. Например, при активной нагрузке ток будет постоянным. Ток на базе транзистора постоянный, но начинает уменьшаться при заряде конденсатора. Коллекторный ток определяется суммой тока намагничивания и переходных токов обмоток.

Расчет ждущего блокинг-генератора (стр. 1 из 2)

Расчет ждущего блокинг-генератора

В данном курсовом проекте производится расчет ждущего блокинг-генератора. Блокинг-генератор представляет собой релаксационную схему, содержащую усилительный элемент (транзистор), работающий в ключевом режиме, и трансформатор, осуществляющий положительную обратную связь. Достоинствами блокинг-генераторов являются сравнительная простота, возможность подключения нагрузки через трансформатор, присущая этим схемам способность формировать мощные импульсы, близкие по форме к прямоугольным. При использовании в качестве формирователей импульсов блокинг-генераторы работают в ждущем режиме. Важнейшими их характеристиками являются: чувствительность к запуску, длительность формируемых импульсов и их стабильность, предельно достигаемая частота срабатываний. Ждущий режим работы блокинг-генератора с общим эмиттером создается с помощью дополнительной базовой батареи. Основной отличительной особенностью блокинг-генераторов по сравнению с другими генераторами прямоугольных импульсов (мультивибраторами) является возможность получения большой скважности выходных импульсов. Ждущий режим блокинг-генератора получается, если закрыть транзистор включением в цепь базы или эмиттера запирающего напряжения. Для формирования импульса с помощью ждущего блокинг-генератора необходимо на его вход подавать запускающие импульсы, амплитуда которых достаточна для открывания транзистора. Ждущие блокинг-генераторы отличаются друг от друга способами подачи запирающих напряжений и схемами запуска.

1 Расчетная часть

1.1 Анализ технического задания

1.2 Разработка и расчет принципиальной схемы

1.3 Анализ устройства на ЭВМ

Несмотря на все более расширяющееся использование машинных методов схемотехнического проектирования современной электронной аппаратуры, в повседневной практике разработчикам электронных схем приходится вначале решать задачи приближенного расчета типовых узлов и устройств, а затем уточнять результаты расчета на ЭВМ или экспериментальным путем.

В данном курсовом проекте расчет блокинг-генератора также в начале будет производится без применения программного обеспечения, а затем схема моделируется на ЭВМ с целью проверки принятых решений и уточнения полученных результатов.

Таким образом, целью данного курсового проектирования является приобретение практических навыков конструирования электронных схем и опыта моделирования электронных схем на ЭВМ на примере разработки схемы ждущего блокинг-генератора с заданными в техническом задании параметрами.

1. Расчетная часть

1.1 Анализ технического задания

Транзисторный блокинг-генератор может быть использован как генератор импульсов почти прямоугольной формы сравнительно большой мощности, как делитель частоты следования импульсов и как формирователь импульсов, имеющих небольшую (2 — 5) скважность.

Выбираем схему блокинг-генератора на транзисторе с общим эмиттером, имеющим сравнительно низкую стабильность частоты колебаний, обеспечивающим получение импульсов с меньшей длительностью фронта и с плоской вершиной.

Базовое сопротивление RБ с целью повышения стабильности периода колебаний Т целесообразно включать между базой транзистора и отрицательным полюсом коллекторной батареи.

Выбираем коэффициент трансформации, от которого зависит емкость хронирующего конденсатора, разрядное сопротивление, максимальное напряжение на конденсаторе и длительность фронта импульса.

При получении импульсов с большой крутизной фронта коэффициент трансформации желательно выбирать оптимальным: для блокинг-генератора с общим эмиттером q=3÷5. Выбираем коэффициент трансформации равным 3. После выбора коэффициента трансформации выбираем трансформатор. При этом следует иметь в виду, что чем меньше индуктивность намагничивания Lm , тем большей будет емкость и тем большей будет стабильность частоты следования импульсов. Выбираем импульсный трансформатор типа ГХО.472.007 ТУ, количество витков коллекторной, эмиттерной и нагрузочной обмоток которого относится как 3:1:3

1.2 Разработка и расчет принципиальной схемы

Для выбранного трансформатора выполняется условие

Выбираем тип транзистора и напряжение источника питания ЕК. Транзистор должен обеспечить требуемую длительность импульса и иметь допустимое напряжение на коллекторе

Выбираем величину ограничительного коллекторного и эмиттерного сопротивлений. Эти сопротивления облегчают тепловой режим работы транзистора и стабилизируют длительность импульса. При малых ограничительных сопротивлениях на длительность и период следования импульсов значительно влияют параметры транзистора. Базовое и эмиттерное ограничивающие сопротивления обычно имеют величину 10 – 30 Ом, а коллекторное – до 100 Ом. Выбираем Rб =30 Ом, Rk =80 Ом.

Тогда в соответствии с формулами [1], имеем

Общее сопротивление коллекторной цепи при насыщенном транзисторе и ограничительном коллекторном резисторе R1 =0 полагаем равным

После выбора транзистора по заданным длительности импульса и длительности его фронта величина

оказываются функциями только величины

Для облегчения решения трансцендентного относительно величины tИ уравнения (1.6) перепишем последнее следующим образом:

Схемы простых генераторов импульсов

Генераторы импульсов являются важной составляющей многих радиоэлектронных устройств. Простейший генератор импульсов (мультивибратор) может быть получен из двух-каскадного УНЧ (рис. 6.1). Для этого достаточно соединить вход усилителя с его выходом. Рабочая частота такого генератора определяется значениями R1C1, R3C2 и напряжением питания. На рис. 6.2, 6.3 показаны схемы мультивибраторов, полученные простой перестановкой элементов (деталей) схемы, изображенной на рис. 6.1. Отсюда следует, что одну и ту же простейшую схему можно изобразить различными способами.

Практические примеры использования мультивибратора приведены на рис. 6.4, 6.5.

На рис. 6.4 показана схема генератора, позволяющего плавно перераспределять длительность или яркость свечения светодиодов, включенных в качестве нагрузки в цепи коллекторов. Вращением ручки потенциометра R3 можно управлять соотношением длительностей свечения светодиодов левой и правой ветвей. Если увеличить емкость конденсаторов С1 и С2, частота генерации понизится, светодиоды начнут мигать. При уменьшении емкости этих конденсаторов частота генерации возрастает, мелькание светодиодов сольется в сплошное свечение, яркость которого будет зависеть от положения ручки потенциометра R3. На основе подобного схемного решения могут быть собраны разнообразные полезные конструкции, например, регулятор яркости светодиодного фонарика; игрушка с мигающими глазами; устройство плавного изменения спектрального состава источника излучения (разноцветные светодиоды или миниатюрные лампочки и светосуммирую-щий экран).

Генератор переменной частоты (рис. 6.5) конструкции В. Цибульского позволяет получать плавно изменяющееся со временем по частоте звучание [Р 5/85-54]. При включении генератора его частота возрастает с 300 до 3000 Гц за 6 сек (при емкости конденсатора СЗ 500 мкФ). Изменение емкости этого конденсатора в ту или иную сторону ускоряет или, напротив, замедляет скорость изменения частоты. Плавно изменять эту скорость можно и переменным сопротивлением R6. Для того чтобы этот генератор мог выполнять роль сирены, или быть использованным в качестве генератора качающейся частоты, можно предусмотреть схему принудительного периодического разряда конденсатора СЗ. Такие эксперименты можно рекомендовать для самостоятельного расширения познаний в области импульсной техники.

Каждый электрик должен знать:  Расчеты для улучшения коэффициента мощности в однофазной сети

Управляемый генератор прямоугольных импульсов показан на рис. 6.6 [Р 10/76-60]. Генератор также представляет собой двухкаскадный усилитель, охваченный положительной обратной связью. Для упрощения схемы генератора достаточно соединить эмиттеры транзисторов конденсатором. Емкость этого конденсатора определяет рабочую частоту генерации. В данной схеме для управления частотой генерации в качестве управляемой напряжением емкости использован варикап. Увеличение запирающего напряжения на варикапе приводит к уменьшению его емкости. Соответственно, как показано на рис. 6.7, возрастает рабочая частота генерации.

Варикап, в порядке эксперимента и изучения принципа работы этого полупроводникового прибора, можно заменить простым диодом. При этом следует учитывать, что германиевые точечные диоды (например, Д9) имеют очень малую начальную емкость (порядка нескольких пФ), и, соответственно, обеспечивают небольшое изменение этой емкости от величины приложенного напряжения. Кремниевые диоды, особенно силовые, рассчитанные на большой ток, а также стабилитроны, имеют начальную емкость 100. 1000 пФ, поэтому зачастую могут быть использованы вместо варикапов. В качестве варикапов можно применить и р-n переходы транзисторов, см. также главу 2.

Для контроля работы сигнал с генератора (рис. 6.6) можно подать на вход частотометра и проверить границы перестройки генератора при изменении величины управляющего напряжения, а также при смене варикапа или его аналога. Рекомендуется полученные результаты (значения управляющего напряжения и частоту генерации) при использовании разного вида варикапов занести в таблицу и отобразить на графике (см., например, рис. 6.7). Отметим, что стабильность генераторов на RC-элементах невысока.

На рис. 6.8, 6.9 показаны типовые схемы генераторов световых и звуковых импульсов, выполненные на транзисторах различного типа проводимости. Генераторы работоспособны в широком диапазоне питающих напряжений. Первый из них вырабатывает короткие вспышки света частотой единицы Гц, второй — импульсы звуковой частоты. Соответственно, первый генератор может быть использован в качестве маячка, светового метронома, второй — в качестве звукового генератора, частота колебаний которого зависит от положения ручки потенциометра R1. Эти генераторы можно объединить в единое целое. Для этого достаточно один из генераторов включить в качестве нагрузки другого, либо параллельно ей. Например, вместо цепочки из светодиода HL1, R2 или параллельно ей (рис. 6.8) можно включить генератор по схеме на рис. 6.9. В итоге получится устройство периодической звуковой или светозвуковой сигнализации.

Генератор импульсов (рис. 6.10), выполненный на составном транзисторе (п-р-п и р-п-р), не содержит конденсаторов (в качестве частотозадающего конденсатора использован пьезокерамиче-ский излучатель BF1). Генератор работает при напряжении от 1 до 10 Б и потребляет ток от 0,4 до 5 мА. Для повышения громкости звучания пьезокерамического излучателя его настраивают на резонансную частоту подбором резистора R1.

На рис. 6.11 показан достаточно оригинальный генератор релаксационных колебаний, выполненный на биполярном лавинном транзисторе.

Генератор содержит в качестве активного элемента транзистор микросхемы К101КТ1А с инверсным включением в режиме с «оборванной» базой. Лавинный транзистор может быть заменен его аналогом (см. рис. 2.1).


Устройства (рис. 6.11) часто используют для преобразования измеряемого параметра (интенсивности светового потока, температуры, давления, влажности и т.д.) в частоту при помощи резистивных или емкостных датчиков.

При работе генератора конденсатор, подключенный параллельно активному элементу, заряжается от источника питания через резистор. Когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения пробоя активного элемента (лавинного транзистора, динистора или т.п. элемента), происходит разряд конденсатора на сопротивление нагрузки, после чего процесс повторяется с частотой, определяемой постоянной RC-цепи. Резистор R1 ограничивает максимальный ток через транзистор, препятствуя его тепловому пробою. Времязадающая цепь генератора (R1C1) определяет рабочую область частот генерации. В качестве индикатора звуковых колебаний при качественном контроле работы генератора используют головные телефоны. Для количественной оценки частоты к выходу генератора может быть подключен частотомер или счетчик импульсов.

Устройство работоспособно в широком интервале изменения параметров: R1 от 10 до 100 кОм (и даже до 10 МОм), С1 — от 100 пФ до 1000 мкФ, напряжения питания от 8 до 300 В. Потребляемый устройством ток обычно не превышает одного мА. Возможна работа генератора в ждущем режиме: при замыкании базы транзистора на землю (общую шину) генерация срывается. Преобразователь-генератор (рис. 6.11) может быть использован и в режиме сенсорного ключа, простейшего Rx-и Сх-метра, перестраиваемого широкодиапазонного генератора импульсов и т.д.

Генераторы импульсов (рис. 6.12, 6.13) также выполнены на лавинных транзисторах микросхемы К101КТ1 типа п-р-п или К162КТ1 типа р-п-р, динисторах, или их аналогах (см. рис. 2.1). Генераторы работают при напряжении питания выше 9 Б и вырабатывают напряжение треугольной формы. Выходной сигнал снимается с одного из выводов конденсатора. Входное сопротивление следующего за генератором каскада (сопротивление нагрузки) должно в десятки раз превышать величину сопротивления R1 (или R2). Низкоомную нагрузку (до 1 кОм) можно включать в коллекторную цепь одного из транзисторов генератора.

Довольно простые и часто встречающиеся на практике генераторы импульсов (блокинг-генераторы) с использованием индуктивной обратной связи показаны на рис. 6.14 [А. с. СССР 728214], 6.15 и 6.16. Такие генераторы обычно работоспособны в широком диапазоне изменения напряжения питания. При сборке блокинг-генераторов необходимо соблюдать фазировку выводов: при неправильном подключении «полярности» обмотки генератор не заработает.

Подобные генераторы можно использовать при проверке трансформаторов на наличие межвитковых замыканий (см. главу 32): никаким иным методом такие дефекты не могут быть выявлены.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год

electro_repair

Ремонт электронной техники- опыт, разработки, советы

Entries by tag: блокинг

Однотранзисторный обратноходовый преобразователь с самовозбуждением. Левая половина схемы- просто сетевой фильтр с выпрямителем. Цепь D5-ZD1 защищает транзистор от перенапряжения на базе. Резистор R8 ограничивает ток базы транзистора. При рассмотрении принципа работы эти цепи можно не учитывать, и тогда упрощённая схема будет выглядеть так:

Резисторным делителем R3 и R9 задаётся открывающее напряжение смещения около 1В. При открытии транзистора Q3 ток поступает в силовую обмотку трансформатора T3. Обмотка обратной связи выдаёт положительный импульс. Конденсатор C8 заряжается через эмиттерный переход, ещё больше открывая транзистор (лавинообразное открывание, ключевой режим). По мере заряда конденсатора C8 напряжение на базе и базовый ток падают. Но даже когда он зарядится, благодаря цепи смещения R3-R9 транзистор Q3 открыт. Первичная обмотка обладает индуктивностью, и ток в ней возрастает постепенно. Индуктивность насыщается (не путать с насыщением сердечника!) и скорость нарастания тока в ней постепенно уменьшается. При этом уменьшается изменение магнитного потока, и соответственно ток обмотки обратной связи. Напряжение на базе уменьшается. Транзистор начинает закрываться. В какойто момент транзистор закрывается, и накопленная в сердечнике трансформатора магнитная энергия затухает, индуцируя в сигнальной и выходной обмотке ток обратной полярности.
Теперь уже отрицательное напряжение сигнальной обмотки складывается с напряжением заряженного конденсатора C8, поддерживая транзистор в закрытом состоянии. Конденсатор C8 начинает разряжаться. Генерация не начнётся снова до тех пор пока конденсатор C8 не разрядится полностью через цепь смещения R3-R9, а также исчезнет отрицательное напряжение на сигнальной обмотке.
Частота преобразователя зависит от индуктивности первичной обмотки трансформатора T3, и напряжения питания. Также частота зависит от ёмкости конденсатора C8.
Назначение D6-C7-R7 мне не очень понятно. Теоретически в течении первых импульсов C7 поедает часть энергии отрицательных импульсов, пока не зарядится. Это не позволяет конденсатору C8 полностью перезарядится, что сокращает время запирания и отпирания транзистора, и увеличивает частоту начальных импульсов.
Вот подробная статья с диаграммами и расчётами: http://www.electronicsblog.ru/impulsnaya-texnika/bloking-generator-raschyot-bloking-generatora.html
А вот несколько иной взгляд на процессы в блокинг-генераторе: http://naf-st.ru/articles/generator/blok/. Не то чтобы это неправильно, просто там описан немного другой режим работы генератора.

Очень часто такая схема применяется в зарядных устройствах для телефонов. Один полупериод нужен для накопления магнитной энергии, а во время второго накопленная энергия выдаёт ток в нагрузку. Этот второй полупериод иногда называют обратным, а сам преобразователь- обратноходовым. В России такую схему чаще называют блокинг-генератор, т.к. она выдаёт короткие импульсы с большой паузой между ними. На выходе обратноходовых преобразователей нельзя ставить диодный мост! Их можно нагружать только во время обратного импульса. Иначе, в момент когда нужно насыщать сердечник, мощная нагрузка не даст этого сделать, а также будет перенагружаться транзистор Q3.
Если неправильно подключить выходную обмотку, или перепутать полярность диода D18, тогда накопленная в сердечнике энергия не будет уходить в нагрузку. Это чревато выбросами ЭДС, которые погубят транзистор перенапряжением.

Блокинг генератор: принцип работы

Устройства этого типа используются для создания сигналов с большой скважностью, повторяющихся редко. В них используется трансформатор, который включён в цепь обратной связи. Наличие гальванической развязки на выходе позволяет формировать высоковольтные импульсы. Эта особенность применяется для питания блоков строчной развёртки, катушек «Тесла».

Как выглядит блокинг генератор

Простую схему блокинг генератора можно собрать без затруднений в домашних условиях.

Принцип работы

Разобраться с функционированием блокинг генератора поможет схема, изображённая ниже.

Принципиальная схема типового генератора

В следующем перечне приведены основные этапы работы:

  • После подачи напряжения через резистор R1 происходит зарядка конденсатора C Время завершения этого процесса определяется параметрами данных элементов.

Величину тока ограничивает сопротивление цепи, а напряжение на конденсаторных клеммах не успевает стать максимальным.

  • Как только оно достигло определённой величины, транзистор начнёт открываться. Ток начинает проходить по цепи: обмотка трансформатора – коллектор – эмиттер. На этом этапе, напряжение почти мгновенно становится максимальным, а ток увеличивается относительно медленно.
  • Он индуцирует ЭДС в обмотке трансформатора, соединённой с базой, что ещё больше увеличивает напряжение и открывает транзистор. Этот процесс завершается при насыщении сердечника трансформатора (материал не способен проводить магнитное поле определённой интенсивности). Также он прекратится при увеличении тока базы, до порога насыщения полупроводникового прибора.
  • Транзистор закрывается. Начинается зарядка конденсатора C Индуктивность обмотки трансформатора образует ЭДС с направлением, противоположным первоначальному. Это ускоряет закрытие транзистора.

Принцип работы блокинг генератора проще понять с помощью временных диаграмм, которые иллюстрируют изменение электрических параметров в отдельных частях схемы.

Диаграммы токов и напряжений

Эти рисунки необходимо изучать совместно со следующим чертежом, на котором изображена другая принципиальная схема блокинг генератора.

Схема блокинг генератора

На рисунке выше не приведена определённая нагрузка (обозначение Rн). Диод выполняет демпфирующие функции. Он предотвращает броски напряжения, способные повредить транзистор.

Описанные выше этапы хорошо видны на диаграммах. Ниже отмечены особенности, которые характерны для второй схемы:

  • Комбинацией t отмечен момент, когда напряжение на базе транзистора недостаточно для его открытия.
  • Временной отрезок t – t1 обозначает период постепенного открытия транзистора. В конечной точке насыщение произошло, поэтому изменение тока в базе не оказывает влияние на форму импульса.
  • Однако разряд конденсатора происходит. Поэтому происходит постепенное уменьшение тока базы.
  • Так как нагрузка на коллекторе обладает индуктивными характеристиками, ток Ic не уменьшается. Продолжительность этого периода определяется параметрами сердечника трансформатора.
  • С точки t2 начинается срез импульса. Ток, созданный индукцией, уменьшается, что провоцирует постепенное закрытие транзисторного ключа. На рисунках видно, когда появляется ток в обратном направлении. Этот процесс интенсифицирует разряд конденсатора. Скорость закрытия транзистора увеличивается, и срез получается крутым (образуется за малое время).
  • Точкой t3 обозначен момент полного закрытия затвора транзистора. После него допустимо появление колебательных процессов. Для их блокировки в данной схеме установлен диод.

Расчёт

Принцип работы блокинг генератора понятен. Ниже приведён расчёт, который поможет правильно выбрать транзистор второй принципиальной схемы.

Для примера использованы следующие исходные параметры:

  • частота (Ч) – 40 кГц;
  • скважность (С) – 0,25;
  • амплитуда (АМ) – 6 V;
  • сопротивление Rнг (нагрузки) – 30 Ом;
  • напряжения на выходе источника питания (НП) – 300 V.

Допустимое напряжение базы-коллектора должно быть от 1,5 до 2 раз больше, чем НП. Для этого примера – от 450 до 600 V.

Ток коллектора (Iк) определяют по формуле:

Iк должен быть равен или больше чем ((3…5)*АМ*КТФ)/ Rнг.

Каждый электрик должен знать:  Проверка чередования фаз силовых кабелей

КТФ – это коэффициент, который учитывает особенности трансформации энергии (коллекторная – нагрузочная обмотки):

Таким образом, допустимый ток коллектора должен быть больше следующих величин:

((3…5)*6*0,024)/ 30 = 0,0144…0,024.

Максимальная частота (Чмакс, кГц) рассчитывается по следующей формуле:

Чмакс≥(5…8) * Ч = (5…8) * 40 = 200…320.

На основании полученных данных определяют тип транзистора.

Параметры подходящего условного прибора:

  • максимальное напряжение коллектор-база (НКБ) – 620 V;
  • максимальное напряжение база-эмиттер (НБЭ) – 8 V$
  • максимальный ток коллектора (Iк) – 0,03 А;
  • ток коллектор-база (Iкб) – 12 мкА;
  • максимальная частота (Чмакс) – 1000 кГц;
  • сопротивление базы (Rб) – 250 Ом.

Расчёт и практика позволяют собрать блокинг генератор своими руками

Чтобы создать блокинг генератор правильно, необходимо знать теорию и практику, уметь сделать расчёт.

Генератор на полевом транзисторе

Принцип работы этого устройства не отличается от рассмотренных выше вариантов. Но в схему внесены изменения, которые существенно повышают эффективность использования электроэнергии, надёжность и долговечность.

Схема блокинг генератора на полевом транзисторе

Рекомендации для правильной сборки изделия:

  • Указанные на чертеже отечественные транзисторы и диоды можно заменить аналогичными импортными полупроводниковыми приборами с подходящими электрическими характеристиками.
  • Сопротивление R2 подбирают так, чтобы на C1 напряжение в режиме холостого хода не превышало уровень 450 V. Такая настройка предотвратит пробой полупроводникового перехода транзистора VT
  • Во избежание повреждения устройства, его нельзя включать без нагрузки.
  • Сопротивление R6 выполняет защитные функции. Его наличие позволяет отключать генератор от сети при разомкнутой цепи прерывателя S

Видео. Блокинг генератор своими руками

Одной из самых простых схем повышающих напряжение преобразователей является схема блокинг-генератора. Понимание принципов работы позволит без ошибок изготовить генератор с применением других схемотехнических решений.

Блокинг-генераторы

Читайте также:

БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРЫ. ТРИГГЕРЫ.

Лекция №6

Блокинг-генератором называется однокаскадный усилитель, охваченный глубокой обратной связью с помощью трансформатора. Он мо­жет работать в автоколебательном, ждущем режиме и в режи­мах синхронизации и деления частоты. В автоколебательном режиме блокинг-генератор используется для получения мощных прямоугольных импульсов малой длительностью (от наносекунд до миллисекунд) и большой скважности (несколько тысяч). Однако стабильность частоты блокинг-генератора ниже, чем у мультивибратора.

В ждущем режиме блокинг-генератор применяется для усиления, преобразования и формирования коротких импульсов с крутыми фронтами. При этом устройство может играть роль как усилителя-формирователя, так и усилителя-ограничителя. В первом случае длитель­ность выходного импульса определяется параметрами схемы. Во втором, длительность выходного импульса зависит от длительности входного импульса.

Блокинг-генератор обладает высокой экономичностью, так как потребляет энергию только в течение стадии формирования короткого выходного импульса. Усилительный элемент схемы пропускает ток в течение коротких промежутков времени, поэтому можно использовать сильно форсированный режим, В этом случае сравнительно маломощный транзистор обеспечивает токи значительной величины.

Трансформатор, применяемый в обратной связи, с одной стороны усложняет конструкцию генератора, с другой позволяет согласовать выход устройства с нагрузкой, получать несколько выходных напряжений требуемой полярности.

Схема блокинг-генератора на транзисторе с общим эмиттером при­ведена на рис. I, а временны диаграммы его работы — на рие.2.

Рассмотрим работу схемы блокинг-генератора. Рассмотре­ние начнем с момента t = to . К моменту to конденсатор С заряжен за счет генерирования предыдущего импульса. Напряжение конденсато­ра приложено к базе транзистора и запирает его – выходное напряжение отсутствует. Во время паузы происходит перезарядка конденсатора по цепи Еп , R, wб , с постоянной времени t1 =RC. В процессе перезарядки конденсатора С, напряжение на базе уменьшается и при достижении Uc =0 (момент времени t1) транзистор начинает открываться, увеличивается ток коллектора. В результате этого возникают быстро нарастающие ток намагничивания и магнитный поток в сердечнике. Во вторичной обмотке (wб) трансформатора наводится ЭДС, способствующая росту тока базы. Указанную катушку следует включить таким образом, чтобы минус ЭДС. обратной связи был приложен к базе транзистора. Происходит лавинообразный процесс перехода транзистора в режим насыщения.

Время разряда конденсатора определяет длительность паузы меж­ду импульсами, а так как Т = tи + tп и tи

Дата добавления: 2014-01-05 ; Просмотров: 1002 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Элементы схемы блокинг-генератора

Компьютерная техника, радиоэлектроника, электрика

  • Главная На главную
  • Электроника Статьи на тему
  • Электрика Статьи на тему
  • Компьютерная техника ПК, сети, комплектующие, обзоры
  • Обзоры устройств Посылки, гаджеты, тесты, видео

Генераторы, схемы

Генератор — это усилитель с такой положительной обратной связью, ко­торая обеспечивает поддержание сигнала на выходе усилителя без пода­чи внешнего входного сигнала. Генератор преобразует постоянный ток (получаемый от источника питания) в переменный сигнал. Для возник­новения устойчивых колебаний должны выполняться два основных тре­бования:

а) обратная связь должна быть положительной;

б) полный петлевой коэффициент усиления должен быть больше 1.

Существует два типа генераторов: генераторы синусоидальных сиг­налов, вырабатывающие гармонические сигналы, и генераторы несинусо­идальных сигналов, называемые также релаксационными генераторами или мультивибраторами, обычно вырабатывающие прямоугольные сиг­налы.

Генераторы с резонансным контуром в цепи коллектора

В схеме генератора на рис. 33.1 элементы L2 и C2 образуют резонансный контур, с которого снимается выходной сигнал.

Рис. 33.1. Генератор с резонансным Рис. 33.2. Генератор с резонансным контуром в

контуром в цепи базы. цепи коллектора.

Часть этого выходного сигнала подается обратно на вход через трансформаторную связь L1 L2 таким образом, чтобы сигнал обратной связи совпадал по фазе с сигналом на входе. Транзистор включен по схеме с ОЭ и работает в режиме класса А, который задается цепью смещения R1 R2. Конденсатор C1 обеспе­чивает развязку для резистора R2 цепи смещения, а конденсатор C3 развязку для обычного стабилизирующего резистора R3 в цепи эмиттера.

Генераторы с резонансным контуром в цепи базы

В схеме генератора на рис. 33.2 разделительный конденсатор C2 обеспечи­вает работу транзистораT1 в режиме класса С. Элементы L2 и C1 образу­ют резонансный контур. Положительная обратная связь осуществляется через конденсатор C3 и трансформатор Тр1.

Трехточечная схема генератора с индуктивной обратной связью (схема Хартли)

В этом генераторе (рис. 33.3) катушка индуктивности с отводом L1 обеспе­чивает необходимую обратную связь на эмиттер транзистора. Элементы C2 и L1 образуют резонансный контур.

Трехточечная схема генератора с емкостной обратной связью (схема Колпитца)

В этом случае используется расщепленный конденсатор C1 C2 (рис. 33.4). Элементы C1 C2 и L1 образуют резонансный контур, кон­денсатор C3 обеспечивает работу транзистора в режиме класса С.

Генераторы с фазосдвигающей цепью обратной связи, или RC-генераторы

Синусоидальные колебания можно также получить с помощью специаль­но подобранных RC-цепочек обратной связи, как показано на рис. 33.5. RC-секции R1C1, R2C2, R3C3 образуют фазосдвигающую цепь, которая на заданной частоте обеспечивает сдвиг фазы сигнала на 180°. Поскольку транзистор сдвигает фазу сигнала на 180°, то в петле обратной связи получается полный фазовый сдвиг 360°. Таким образом, обратная связь оказывается положительной. Обычно номиналы всех резисторов и всех конденсаторов в фазосдвигающей цепи выбираются одинаковыми, и каждая RC-секция вносит фазовый сдвиг 60°.

Рис. 33.3. Схема Хартли. Рис. 33.4. Схема Колпитца.

Рис. 33.5. RC -генератор с фазосдвигающей цепью обратной связи на элементах R1C1,

Еще раз отметим, что вся фазосдвигающая цепь обеспечивает фазовый сдвиг 180° только на одной частоте, определяемой номиналами используемых компонентов.

Кварцевые генераторы

Одним из самых важных требований, предъявляемых к генератору, явля­ется стабильность частоты генерируемых им колебаний. Изменения частоты могут быть вызваны, например, изменением емкости или индук­тивности элементов резонансного контура или изменением параметров транзистора при колебаниях температуры. Стабильность частоты можно улучшить путем точного подбора элементов схемы, в том числе транзистора. Для обеспечения очень высокой стабильности частоты приме­няется кристалл кварца, точно задающий и стабилизирующий частоту колебаний. В небольших пределах частоту генератора с кварцевой стаби­лизацией можно изменять с помощью конденсатора переменной емкости, подключаемого параллельно кристаллу кварца. Кварцевые генераторы используются в цветных телевизорах для генерации поднесущей частоты 4,43 МГц с точностью до нескольких герц.

УВЧ-генераторы

Генераторы очень высоких и ультравысоких частот (УВЧ) по принципу работы аналогичны другим генераторам. Однако из-за очень высокой частоты емкости и индуктивности элементов настройки С и L очень ма­лы. Катушку индуктивности может заменить одна полоска проводника или простая петля из меди. В качестве конденсатора может служить варактор. Для построения резонансной схемы иногда используются от­резки длинных линий, имеющих распределенную емкость и индуктив­ность.

Генераторы несинусоидальных сигналов

Эти генераторы, называемые еще релаксационными генераторами, выра­батывают прямоугольные импульсные сигналы путем переключения од­ного или двух транзисторов из открытого состояния в закрытое и обратно. Несинхронизированный мультивибратор, описанный в предыдущей главе, является примером такого генератора. Другой разновидностью генерато­ра несинусоидальных сигналов является блокинг-генератор.

В генераторе этого типа применяется трансформаторная обратная связь с коллектора на базу транзистора (рис. 33.6). Работа этой схемы осно­вана на том, что в силу трансформаторной связи напряжение на базе будет наводиться только при изменении тока коллектора, то есть при его увеличении или уменьшении. В первом случае действует положитель­ная обратная связь, во втором — отрицательная. При первом включении схемы транзистор открывается, его коллекторный ток увеличивается, со­здавая напряжение обратной связи на базе, в результате чего транзистор открывается еще больше. Когда достигается насыщение, увеличение кол­лекторного тока прекращается, что вызывает появление на базе напря­жения противоположной полярности. Это напряжение закрывает тран­зистор. Транзистор удерживается в закрытом состоянии отрицательным зарядом на конденсаторе С до тех пор, пока этот конденсатор в доста­точной степени не разрядится через резистор R. После этого транзистор снова отпирается и описанный процесс повторяется.

Выходное напряжение блокинг-генератора представляет собой после­довательность узких импульсов (рис. 33.7). Ширина (длительность) импульса определяется параметрами трансформатора, а временной интер­вал между импульсами — постоянной времени RC. Поэтому частоту ко­лебаний блокинг-генератора можно изменять путем изменения номинала резистора R.

Рис. 33.6. Блокинг-генератор.

Рис. 33.7. Выходной сигнал бло­кинг-генератора.

Рис. 33.8. Генератор на однопереходном транзисторе.

Вторичная обмотка трансформатора является коллекторной нагруз­кой транзистора. Быстрое изменение тока через эту обмотку при закры­вании транзистора приводит к появлению большой противоЭДС и большо­го выброса коллекторного напряжения. Этот выброс напряжения может превысить максимально допустимое коллекторное напряжение и вызвать разрушение транзистора. Для защиты транзистора параллельно первич­ной обмотке трансформатора включается диод D1 . В нормальном режиме этот диод смещен в обратном направлении и закрыт. Открывается он только в том случае, когда напряжение на коллекторе транзистора превышает напряжение источника питания VCC.

Генераторы на однопереходных транзисторах

Полупроводниковые приборы, имеющие на характеристике участок с от­рицательным сопротивлением, например одиопереходные транзисторы, могут быть использованы в генераторах. На рис. 33.8 приведена схе­ма генератора на однопереходном транзисторе. Транзистор смещен в ту область своей выходной характеристики, где выходной ток увеличивается при уменьшении входного напряжения, то есть в область отрицательного сопротивления. Он попеременно открывается и закрывается без какой-либо обратной связи. Выходное напряжение на базе 2 (b2) представля­ет собой последовательность импульсов. Еще один выходной сигнал — последовательность импульсов противоположной полярности — можно снять с базы 1 (b1). С эмиттера транзистора можно снять пилообраз­ный сигнал. Частота генерируемых импульсов определяется постоянной времени R1C1.

Генераторы пилообразного напряжения

На рис. 33.9 показана схема генератора, вырабатывающего пилообразный сигнал при подаче на его вход прямоугольных импульсов. На участке периода входной последовательности импульсов между точками А и В (рис. 33.10) на базе транзистора действует нулевое напряжение, и тран­зистор находится в состоянии отсечки, т. е. закрыт. Конденсатор C1 постепенно заряжается через резистор R1. Прежде чем конденсатор пол­ностью зарядится, на вход поступает положительный фронт ВС импуль­са, переключающий транзистор в проводящее состояние. В результате конденсатор C1 очень быстро разряжается через открытый транзистор. Конденсатор находится в разряженном состоянии во время действия им­пульса (вершина CD). Отрицательный фронт DE импульса переключает транзистор в состояние отсечки, конденсатор C1 снова начинает заря­жаться и т. д.

Рис. 33.9. Генератор пилообразно­го напряжения,

Рис. 33.10. Форма сигналов на вхо­де и

выходе генератора пилообразно­го напряжения.

Тот же принцип заряда и разряда конденсатора используется и в дру­гих генераторах пилообразного напряжения. На рис. 33.11 приведены схемы двух таких генераторов на основе несинхронизированного мульти­вибратора и блокинг-генератора соответственно, применяемых в блоках: развертки телевизоров. Потенциометр R1 управляет частотой развертки (кадровой синхронизацией), а потенциометр R2 — амплитудой сигнала развертки (размером изображения по вертикали).

Рис. 33.11. Генераторы пилообразного напряжения на основе (а) несинхронизированного мультивибратора и (б) блокинг-генератора, применяемые в блоках кадровой развертки телевизоров.

В этом видео рассказывается о генераторах для исследования, настройки и испытаний систем и приборов:

Добавить комментарий