Блокінг-генератори

Блокінг-генератором називають релаксаційний генератор імпульсів, в якому як накопичувач енергії застосовується елемент індуктивності Роль такого елемента виконує імпульсний трансформатор, який одночасно служить інвертором, який забезпечує ПЗЗ з виходу на вхід підсилюючого елементу.

Як ми бачили, в тригерах та мультивібраторах ПЗЗ отримується при замиканні в петлю двох інвертуючих ключів В блокінг-генераторі лише один підсилюючий ключовий елемент, який відкривається лише на час формування імпульсу. Завдяки цьому при генеруванні коротких імпульсів з великою щільністю з'являється можливість створити форсований режим роботи транзистора. Це дозволяє отримати велику потужність в імпульсі при сприйнятому значенні середньої потужності, яка розсіюється транзистором

4.4.1. Блокінг-генератор в очікуючому режимі

Один з варіантів блокінг-генератора з колекторно-базовим зв'язком Приведений на рис. 4.9,а Коли транзистор VT знаходиться в активному режимі, ц я схема фактично є підсилювачем, замкненим в петлю ПЗЗ ПЗЗ з колектора транзистора на базу здійснюється через трансформатор при відповідній полярності включення колекторної та базової обмоток. Коефіцієнт трансформації n=W_к/W₆ вибирається в межах 1 - 3. Тут W₆ та W_к — кількість обертів колекторної та базової обмоток.

Джерело зсуву Е₆ забезпечує надійне закриття транзистора в вихідному стані. Резистор R₆ обмежує струм бази, коли транзистор відкритий. Діод VD₁ та резистор R_ш захищають VT від пробою підвищеною напругою на колекторі, яка виникає в процесі роботи генератора.

Діод VD₂, конденсатор С_р та резистор R_p - елементи кола запуску (можливі інші способи подачі імпульсів запуску).

Робота схеми ілюструється часовими діаграмами, зображеними на рис 4. 9,6.

В вихідному стані транзистор VT закритий. Напруга на базі транзистора U₆=-Е₆<Е₆₀. Струми колектора i_к та бази i₆ відсутні, тому і напруги на обмотках трансформатора U₁ та U₂ дорівнюють нулю. Напруга на колекторі U_K- Е_к.

Для запуску на вхід подається напруга в вигляді імпульсу негативної полярності. Цей імпульс відкриває діод VD₂ та створює напругу на колекторній обмотці U_f яка передається на базову обмотку, причому U₂=U₁/n. При зроблених на рис. 4.9 позначеннях обидві ці напруги будуть позитивними Напруга на базі U₆-F₆+U₂, і при достатній амплітуді імпульсу U₆>0, транзистор відкривається. Замикається петля ПЗЗ при коефіцієнті підсилення по струму К_п=1, струми бази та колектора наростають лавиноподібно. Наприкінці cтрибка (точка А) транзистор стає глибоко насиченим. Напруги на базі та колекторі при цьому будуть дуже малими U_kA=0,U_6A=0, тому U_1A=E_k

Для оцінки значень струмів I_6A та I_kA зробимо припущення про те, що під час стрибка енергія магнітного поля трансформатора не змінилось, тобто напруженість магнітного поля залишається дорівнюючою 0 За законом Ампера

Після стрибка генератор знаходиться в стані квазірівноваги. Тому що транзистор в глибокому насичені, то вся напруга джерела живлення Е_к спадає на колекторній обмотці, тобто U₁=Е_к const а звідси випливає, що і струм і₆=const Але напруга U₁ на обмотці може існувати лише при зміні струму і_к який протікає в ній. За законом електромагнітної індукції

де L_к ~ індуктивність колекторної обмотки

О тже швидкість зростання колекторного струму приблизно постійна

Збільшення струму колектора при постійному струмі бази приводить до зменшення надлишкового заряду в базі. Коли надлишковий заряд буде вичерпано, транзистор перейде в активний режим і замкнеться ПЗЗ Струм колектора до цього моменту (точка Б) досягне максимального значення

Зменшення напруги на обмотках трансформатора, яке пов'язане з закінченням зростання струму колектора завдяки дії ПЗЗ, буде лавиноподібним і призведе до закриття транзистора Відбудеться стрибок, внаслідок чого струм бази і струм колектора стануть доповнювати 0.

Енергія магнітного поля трансформатора під час стрибка змінитись не може - струм в колекторній обмотці залишиться дорівнюючим максимальному значенню струму колектора I_кв. Процес відтворення вихідного стану пов'язаний із зменшенням цього струму.

Полярність напруги U₁ при цьому змінить знак: відкривається діод VD₁, і струм, який проходить в колекторній обмотці, замикається через резистор R_ш та VD₁ відбувається розсіювання магнітної енергії індуктивності. Зазначимо, що в розглянутій схемі запуску подачею негативних імпульсів на колектор після закриття транзистора VT діод VD₂ теж відкривається, і резистор R_ш буде шунтуватись резистором R_p. Часто R_P»R_ш і впливом R_p можна знехтувати.

Напруги на колекторі та базі в процесі відтворення вихідного режиму утворюють сплески, величина і тривалість яких залежить від R_ш:

Опір резистора R_ш, вибирається так, щоб не допустити пробою транзистора Тривалість імпульсу, який формується блокінг-генератором, визначається тривалістю стану квазірівноваги. В цьому стані струм колектора з постійною швидкістю як di_к / dt зростає від до I_кв- Звідси, ,

Використовуючи (4.14), (4.15), (4.16), отримаємо ,

(4 19)

Змінюючи в визначених межах величину опору резистора R₆, можна змінювати тривалість імпульсу.

Основне призначення блокінг-генератора - формування коротких прямокутних імпульсів великої імпульсної потужності з великим значенням щілинності.