2. Исследование схемы блокинг-генератора, работающего в ждущем режиме.

2.1. Соберите схему блокинг-генератора, работающего в ждущем режиме (рис.8.1 в). Для этого необходимо установить перемычки 4,8,9. К точке К3 присоединить вход 1 осциллографа для наблюдения запускающего сигнала на коллекторе транзистора VT1, относительно которого будут синхронизироваться остальные сигналы. Второй вход осциллографа последовательно подключать к точкам К2, К3, К4 для наблюдения сигналов. Точка К2 является выходом блокинг-генератора. Земляной провод осциллографа присоединить к точке К5. Подключить стенд к блоку питания с напряжением 10…15 В.

2.2. Снять осциллограммы работы генератора в точках К1, К2, К4 при снятых перемычках 1,2,3,5,6. В качестве синхронизирующего сигнала использовать точку К3.

2.3. Определите частоту f, амплитуду U_m, длительность импульса t_И выходного напряжения в точке К2.

2.4. Повторить п.2.2, 2.3 при подключенной нагрузке R7−VD1 (перемычка 2 установлена).

2.5. Повторить п.2.2, 2.3 при подключенной нагрузке R8 (перемычка 3 установлена).

2.6. Повторить п.2.2, 2.3 при подключенной нагрузке R7−VD1 (перемычка 2 установлена) и установленной перемычке 1.

2.7. Повторить п.2.2, 2.3 при подключенной нагрузке R7−VD1 (перемычка 2 установлена) и установленной перемычке 5.

2.8. Повторить п.2.2, 2.3 при подключенной нагрузке R7−VD1 (перемычка 2 установлена) и установленной перемычке 6.

2.9. По полученным данным проанализировать влияние на форму и параметры выходного сигнала элементов схемы и характера нагрузки блокинг-генератора.

3. Сделайте выводы по проделанной работе.

Теоретические знания

1 Общие сведения о блокинг-генераторах

Блокинг-генератором называют релаксационный генератор с трансформаторной обратной связью, который позволяет генерировать мощные импульсы практически прямоугольной формы и амплитудой почти равной напряжению источника питания, при этом скважность импульсов значительно больше 2. Таким образом, блокинг-генератор генерирует прямоугольные импульсы, отстоящие друг от друга на значительном расстоянии. Блокинг-генераторы применяются в качестве элементов сравнивающих устройств, генераторов мощных импульсов, делителей частоты, в преобразователях низкого постоянного напряжения в напряжение более высокого уровня.

Как и мультивибраторы, блокинг-генераторы могут работать в автоколебательном и ждущем режимах.

Типичная форма импульсов на выходе блокинг-генератора представлена на рис.8.2. Такие периодические импульсы характеризуются следующими основными параметрами:

• п ериод следования импульсов: Т;

• – частота следования импульсов:

• амплитуда импульса: U_m;

• длительность импульса: t_И;

• длительность паузы: t_П.

2 Блокинг-генератор, работающий в автоколебательном режиме

Блокинг-генератор, схема которого приведена на рис. 8.3 а, выполнен на транзисторе VT1, включенным по схеме с общим эмиттером. В коллекторную цепь этого транзистора включена первичная обмотка І с числом витков w₁ импульсного трансформатора TV1. Вторичная базовая обмотка ІІ с числом витков w₂ через конденсатор С1 подключена к базе транзистора. Эту обмотку включают так, чтобы обратная связь, охватывающая каскад была положительной. Так как коэффициент трансформации импульсного трансформатора обычно близок к 1, т.е., коэффициент передачи цепи обратной связи также близок к единице, т.е. блокинг-генератор охвачен глубокой положительной связью.

Рассмотрим автоколебательный процесс начиная с момента а, когда конденсатор С1 заряжен, причем напряжение на его электроде, соединенным с базой транзистора VT1 положительное (рис.6.3 б).

Т ранзистор VT1 закрыт напряжением на конденсаторе С1, и его коллекторный ток равен нулю, а напряжение на коллекторе близко к напряжению питания −U_П. Конденсатор С1 начинает разряжаться по цепи +С1, R1, −U_П, +U_П (земля), R2, обмотка ІІ, −С1. Как только конденсатор С1 полностью разрядится, начнется его перезаряд. Когда напряжение на базе транзисторе VT1 достигнет примерно −0,6 В (момент времени b), появится его базовый, а также коллекторный ток, и на обмотке ІІ возникнет э.д.с взаимоиндукции, способствующая дальнейшему открыванию транзистора VT1. Процесс развивается лавинообразно, завершаясь в момент с насыщением транзистора и уменьшением напряжения на коллекторе транзистора практически до нуля. Так формируется фронт импульса. Этот процесс, обусловленный глубокой ПОС, называется прямым блокинг-процессом. Длительность фронта импульса составляет доли микросекунды и ограничивается частотными свойствами транзистора.

Одновременно под действием э.д.с. взаимоиндукции, наведенной на обмотке ІІ, начинается заряд конденсатора С1 током базы насыщенного транзистора VT1. В течение времени, пока ток заряда удерживает транзистор VT1 в состоянии насыщения, формируется вершина импульса (интервал cd).

По мере заряда конденсатора ток базы уменьшается, транзистор выходит из состояния насыщения и переходит в активный режим, т.е. начинает уменьшаться его коллекторный ток. Этот процесс, называемый обратным блокинг-процессом происходит лавинообразно и завершается переходом транзистора VT1 в режим отсечки. Этот процесс ускоряется под воздействием э.д.с. взаимоиндукции, полярность которой при уменьшении тока коллектора противоположна полярности при прямом блокинг-процессе. Обратный блогинг-процесс завершается в момент времени е.

Процессы, наблюдаемые в схеме после завершения формирования импульса и закрывания транзистора VT1, связаны с рассеиванием энергии, запасенной в магнитном поле трансформатора за время формирования импульса. Эта энергия может привести к выбросу отрицательного напряжения на коллекторе транзистора и пробить коллекторный переход транзистора. Для избегания этого диод VD1 шунтирует обмотку ІІ трансформатора ТV1, устраняя опасный выброс коллекторного напряжения (промежуток времени ef).

Таким образом, полный цикл колебательного процесса в блокинг-генераторе состоит из следующих интервалов:

• аb – разряд конденсатора С1 через резистор R1, при этом транзистор VT1 закрыт и происходит формирование паузы между импульсами;

• bс – лавинообразное открывание транзистора VT1 и формирование фронта импульса;

• cd – открывание и насыщение транзистора VT1 и формирование вершины импульса;

• dе – лавинное закрывание транзистора VT1 и формирование среза импульса;

• ef – выброс отрицательного напряжения на коллекторе транзистора VT1, который может быть периодическим (колебательным) и апериодическим, но в любом случае опасен, так как увеличивает коллекторное напряжение закрытого транзистора, суммируясь с напряжением источника −U_П.

Длительность выходного импульса определяется номиналом резистора R2, длительность паузы номиналом резистора R1, а период следования импульсов – значением емкости С1.