4.8 Блокинг-генератор
Блокинг-генератор (БГ) – это релаксационный генератор прямоугольных импульсов с крутыми фронтами и большой скважностью. Используется БГ в качестве формирователей импульсов большой мощности для схем управления тиристорами и в цифровой технике для создания импульсов записи, считывания и стирания информации. БГ состоит из активного элемента, импульсного трансформатора, разрядной емкости (рисунок 4.8а).
а б
а – схема; б – упрощенная диаграмма работы.
Рисунок 4.8 – Блокинг-генератор
ПОС в блокинг-генераторе создается с помощью импульсного трансформатора. Рассмотрим работу генератора. Пусть в начальный момент времени транзистор VT закрыт, конденсатор С, ранее заряженный, как показано на рисунке 4.8а, разряжается через резистор R источник напряжения смещения и обмотку Wос трансформатора TV. Разряд емкости продолжается до тех пор, пока Uс 0 (участок 1 рисунок 4.8б). В момент времени, когда напряжение на емкости станет равным нулю, транзистор начнет открываться. При нарастании тока коллектора в схеме начнет действовать ПОС через Wос TV и идет процесс быстрого перехода транзистора в режим насыщения (участок 2 диаграммы). При переходе транзистора в режим насыщения изменение коллекторного тока транзистора прекращается. Если нет изменения Ik, то действие ПОС прекращается. В базе транзистора начинается рассасывание объемного заряда, накопившегося при переходе VT в режим насыщения. Базовым током заряжается емкость С (участок 3 на диаграмме). По мере уменьшения объемного заряда (Iб) транзистор начинает переходить в активный режим. Ток коллектора уменьшается, и начинает действовать обратная связь. ЭДС базовой обмотки направлена на уменьшение Ik – транзистор быстро переходит в режим отсечки (участок 4 на рисунок 4.8б). Далее процессы в схеме повторяются. Так как в трансформаторе при протекании тока была накоплена энергия, то при закрывании транзистора возникает ЭДС индукции и на его коллекторе возникает "выброс" напряжения довольно большой величины (участок 5 на рисунке 4.8б). Для устранения этого явления и защиты коллекторного перехода транзистора от пробоя параллельно обмотке трансформатора включают демпфирующую цепочку из диода или последовательно соединенных диода и резистора небольшой величины.
БГ может работать и в ждущем режиме. Для этого полярность источника смещения изменяется на обратную, а запускающий импульс подается в цепь базы.
4.9 Генераторы линейно изменяющегося напряжения
Линейно изменяющиеся напряжения (пилообразной, треугольной формы) используются при создании развертывающих устройств, в схемах регуляторов, формирователей импульсов и т.п. В основу простейшего генератора пилообразного напряжения (ГПН) положено использование интегрирующей R-C цепочки. При заряде напряжение на емкости изменяется по экспоненте. Если использовать начальный участок экспоненты, то напряжение на емкости мало отличается от линейной зависимости. Схема простейшего ГПН приведена на рисунке 4.9а.
а б в
а – базовая схема; б – схема со стабилизатором тока заряда; в – диаграммы работы: - .-.- Uвых схемы (рисунок а), - - - Uвых схемы (рисунок б).
Рисунок 4.9 – Генератор пилообразного напряжения
В исходном состоянии транзистор VT закрыт и идет процесс заряда емкости от источника питания по цепи : + Un; R; C; -Un. С приходом запускающего импульса, который подается на базу VT, он открывается и конденсатор быстро разряжается через переход К-Э транзистора, имеющий малое сопротивление в режиме насыщения. Выходным является напряжение на коллекторе транзистора (емкость С). Диаграммы работы генератора приведены на рисунке 4.9в. Длительность запускающего импульса должна быть больше времени разряда емкости.
Линейно нарастающее напряжение на емкости можно получить, если ее заряжать от источника постоянного тока. В качестве источника тока используют транзистор, у которого зафиксирован ток базы. В процессе заряда напряжение на емкости изменяется по закону:
.
(4.9)
Если Iс = const , то
.
(4.10)
Напряжение на емкости линейно изменяется во времени. На рисунке 4.9б приведена схема ГПН со стабилизатором тока. Резисторы R1, R2, транзистор VT2 – источник тока. Назначение остальных элементов такое же как и в предыдущей схеме. Форма выходного напряжения показана на рисун- ке 4.9в сплошной линией.
На рисунке 4.10а приведена схема ГПН с использованием интегратора на ОУ. Ток заряда емкости зависит от сопротивления R1 и величины опорного напряжения. Изменения U0 можно регулировать угол наклона выходного напряжения. Разряд емкости происходит через транзистор VT с приходом запускающего импульса.
На рисунке 4.10б приведена схема автогенератора пилообразного напряжения. Работа схемы аналогична предыдущей. Разница лишь в том, что в качестве разрядного элемента используется тринистор. В момент времени, когда напряжение на емкости достигнет напряжение включения тринистора VS, он отпирается и конденсатор разряжается через малое сопротивление открытого тринистора.
Изменяя ток управления тринистора (напряжение включения) с помощью источника U02, можно регулировать частоту следования импульсов. Регулирование частоты следования импульсов можно осуществить изменением напряжения U01 (регулирование угла наклона прямой). Такая схема часто используется в преобразователях аналогового сигнала постоянного тока в импульсный, у которого информационным параметром является частота следования импульсов.
а б
в
а – схема на ОУ с внешним запуском; б – автогенератор на ОУ; в – автогенератор на ОПТ.
Рисунок 4.10 – Схемы ГЛИН
На рисунке 4.10в приведена схема ГПН на однопереходном транзисторе. Схема работает в автоколебательном режиме. Заряд емкости осуществляется от источника постоянного тока (R1,R2,VT1), а разряд осуществляется через открытый транзистор VT2 в тот момент времени, когда напряжение на емкости достигнет порогового напряжения ОПТ.