44. Блокинг-генераторы.

Блокинг-генераторы предназначены для формирования импульсов тока прямоугольной формы, относительно большой величины (до 2А) и малой длительности (от единиц мкс до нескольких сотен). Они применяются в схемах развертки электронного луча по экрану электронно-лучевых приборов, в схемах формирования управляющих импульсов тиристорами и т.д.

Блокинг-генератор представляет собой однокаскадный усилитель, охваченный глубокой ПОС с помощью импульсного трансформатора. Выходной импульс формируется при насыщенном состоянии транзистора, в котором он удерживается в течение длительности импульса цепью ПОС.

Срез импульса формируется при выходе транзистора из насыщения вследствие уменьшения тока базы, либо из-за увеличения тока коллектора. В соответствии с этим различают две разновидности блокинг-генераторов: с времязадающим конденсатором в цепи ПОС и с насыщающимся трансформатором. Наибольшее распространение нашел блокинг-генератор с конденсатором в цепи ОС, схема которого имеет вид:

Транзистор VT1 включен по схеме с ОЭ, ПОС осуществляется через вторичную базовую обмотку W_Б с коэффициентом трансформации n_Б = W_K / W_Б, конденсатор С и резистор R, ограничивающие ток базы. Резистор R_Б необходим для создания цепи перезаряда конденсатора С и задания I_Б в режиме покоя. Выходной сигнал снимается либо с коллектора VT1, либо, в случае необходимости потенциального разделения генератора и нагрузки, или изменения величины напряжения на R_H, с нагрузочной обмотки W_H, связанной с W_К коэффициентом трансформации: n_Н = W_K / W_Н. Диод VD1 необходим для исключения попадания на нагрузку напряжения «-» полярности, возникающего при выключении транзистора. Диод VD2 и резистор R1 защищают транзистор VD1 от перенапряжений.

Диаграммы работы блокинг-генераторов:

На интервале времени [t₀, t₁ ] транзистор закрыт, перенапряжение на его коллекторе равно –E_K, напряжения на обмотках равны 0. этот режим транзистора определен запирающим напряжением на конденсаторе С, возникающим на нем во время формирования импульса. До момента t₁ конденсатор перезаряжается от цепи. Общая шина +Е_К, обмотка W_Б, С, R и – (- Е_К ). В момент времени t₁ U_C приблизительно = 0 и начинается отрывание VT1. из-за наличия ПОС процесс отпирания VT1 протекает лавинообразно и называется процессом регенерации или прямым блокинг-процессом. В момент времени t₁ напряжение U_БЭ становится отрицательным и начинают протекать токи базы и коллектора, а U_КЭ уменьшается по абсолютной величине, появляется напряжение на коллекторной обмотке W_K, оно трансформируется в W_Б. За счет позировки обмоток (рис.а) на W_Б формируется напряжение, вызывающее увеличение I_Б. Его рост вызывает увеличение I_К, уменьшение U_КЭ и увеличение U_{W k} и U_Wб. Процесс заканчивается в момент времени t₂ переходом транзистора VT1 в режим насыщения.

Для развития регенеративного процесса необходимо выполнить условие насыщения транзистора, т.е. (1).

Ток I_K равен сумме приведенных к коллекторной обмотке трансформатора токов базы и нагрузки:

(2)

На этапе регенерации , гдеU_{W k} – напряжение на W_К, r_BX – входное сопротивление транзистора, а . Подставим (2) в (1), с учетом формул дляI_Б и I_Н и найдем условие, необходимое для развития прямого блокинг-процесса:

(3)

Длительность фронта импульса, t_Ф = t₂ – t₁ в блокинг-генераторе составляет доли микросекунды. В течение интервала [t₂, t₃ ] = t_И транзистор находится в насыщении, т.е. , аI_К , протекающий через W_K, равен сумме трех составляющих: приведенного к коллекторной обмотке тока нагрузки и тока базы, а также тока намагничивания, т.е.(4).

обусловлен приложенным к обмотке напряжением E_K формой петли гистерезиса сердечника и индуктивностью L_K обмотки W_K. Величину L_K выбирают так, чтобы амплитуда . При этомизменяется почти по линейному закону, что обуславливает постоянство величиныU_H в течение t_И. В интервале t_И конденсатор С заряжается от цепи +W_Б – общая шина – эмиттерный переход VT1 – С – R – (- W_Б ).

I_Б убывает по экспоненциальному закону. Длительность импульса зависит от величин R, r_BX, C, n_Б, .

В момент времени t₃ транзистор выходит из насыщения, а в интервале [t₃; t₄ ] = t_СРЕЗА приблизительно = t_ФРОНТА развивается обратный блокинг-процесс, заканчивающийся запиранием транзистора. Закрытое состояние поддерживается запирающим напряжением конденсатора С, прикладывающимся через R и W_Б к VT1.

При запирании VT1 на W_K возникает ЭДС самоиндукции, препятствующее уменьшению , диодVD2 открывается и энергия, запасенная в магнитном поле импульсного трансформатора рассеивается на R1.

Ток уменьшается с постоянной времениL_K / R1 и в момент времени t₅ становится равным 0. величина выброса напряжения на W_K: . ВеличинуR1 выбирают небольшой порядка десятков Ом из соображения снижения U_ВЫБР.

Т.к. .

Без цепи VD2 – R1 U_ВЫБР достигает нескольких десятков Вольт. Транзистор вновь открывается, когда U_C приблизительно = 0.

Длительность паузы определяется емкостью конденсатора С и величиной суммарного сопротивления R+R_Б цепи разряда конденсатора.

БГ, как и МВ, может работать в режимах синхронизации, деления частоты и ждущем режиме. На его основе синтезирован «двухтактный БГ» или «генератор Роера».

45. Генераторы пилообразного напряжения (ГПН). ГПН на одном транзисторе.

ГПН или генераторы линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) предназначены для формирования напряжения соответствующей формы, которая используется для развертки электронного луча по экрану ЭЛТ (электронно-лучевых трубок) для получения временных задержек импульсов, модуляции импульсов по длительности и т.д.

Пилообразное напряжение (ПН) может формироваться как одной полярности, так и обеих, а также может быть как нарастающим, так и спадающим.

ЛИН характеризуется параметрами:

• амплитудой U_M;

• длительностью рабочего хода t_РХ;

• длительностью обратного хода t_ОХ;

• коэффициентом нелинейности (1),

где и- скорости изменения напряжения во времени, т.е. производные, соответственно в начале и в конце рабочего участка.

Наиболее распространено ввиду простоты реализации формирование ЛИН путем заряда и разряда конденсатора через резистор. В этом случае напряжение на конденсаторе изменяется по экспоненциальному закону:

(2), где - постоянная времени зарядной цепи, которая выбирается намного больше времениt_РХ.

Т.к. производная , то коэффициент нелинейностипо формуле (1) может быть найден по величинам тока через конденсатор в начале и в конце рабочего хода:

(3).

Принципиальная схема ГПН, использующего начальный участок экспоненциального заряда конденсатора, и диаграммы напряжений имеют вид:

На интервалах паузы t_П входного напряжения диаграммы б. происходит разряд конденсатора С и поддержание на нем напряжения, близкого к 0, т.к. в течение t_П транзистор VT1 находится в режиме насыщения за счет I_Б, протекающего через R_Б.

Линейно изменяющееся напряжение формируется, когда транзистор заперт входным импульсом отрицательной полярности длительностью t_PX. Для данной схемы .

Т.е. чем ниже использование напряжения источника питания, тем ниже нелинейность формируемого напряжения.