3. Двухкаскадные преобразователи

Преобразователь с трансформаторным усилителем мощ­ности.Преобразователь (рис. 17.10) состоит из задающего генера­тора (транзисторыVT4 иVT5) и усилителя мощности (транзисто­рыVT1 иVT2). Усилитель мощности имеет ПОС через обмоткуW3. Для управления транзисторамиVT1 иVT2 выходной сигнал генератора снимается через эмиттерные повторители (транзисторыVT3 иVT6).

Рис. 17.10

Двухкаскадный преобразооатель.Задающий генератор преобра­зователя (рис. 17.11) построен на транзисторахVT1 иVT2 и тран­сформатореTpl. Для запуска генератора служит цепочкаRl, VD1 При включении питания минусовое напряжение проходит через диодVD2 и через резисторR1 поступает на базы транзисторовVT1 иVT2. Оба транзистора в проводящем состоянии. В схеме возника­ют прямоугольные колебания. Сигналы с обмоткиW3 подаются на составной каскад усилителя мощности, выполненный на транзисто­рахVT3 — VT6. ТранзисторыVT3, VT4 иVT5, VT6 параллельно ра­ботают на общую нагрузку. Обмотка трансформатораTpl имеет сечение 2 см², а обмотка трансформатораТр2— 12 см².

Рис. 17.11

Мостовая схема преобразователя. В мостовой схеме преобразо­вателя (рис. 17.12) одновременно открываются два транзистора-VT1, VT4 илиVT2, VT3. На обмоткеW1 формируется напряжение прямоугольной формы с амплитудой 50 В. Для запуска схемы слу­жит цепочкаR4.VD1. При включении питания транзисторыVT2 иVT4 открываются и находятся в линейном режиме. ОбмоткаW1 для пермаллоевого сердечника имеет 150 витков, а базовые обмот­киW2 по 10 витков.

Мостовой двухкаскадный преобразователь.Преобразователь (рис. 17.13) состоит из задающего генератора и двухтактного уси­лителя мощности. Генератор собран на трансформатореТр2 и транзисторовVT5 иVT6. Выходной сигнал прямоугольной формы подается в базы транзисторов, которые открываются в определен­ной последовательности. Одновременно в открытом состоянии на­ходятся транзисторыVT1 иVT4 илиVT2 иVT3. На первичную об­мотку трансформатораTpl прикладывается все напряже­ние питания. На вторичной об­мотке этого трансформатора существует сигнал прямо­угольной формы с амплитудой 80 В приW1 = W2.

Рис. 17.12

Высоковольтный преоб­разователь.Преобразователь (рис. 17.14) построен по прин­ципу преобразования постоян­ного напряжения с независи­мым задающим генератором и усилителем мощности, собран­ным по мостовой схеме. Для обеспечения стабильности вы­ходного напряжения задающий генератор должен иметь срав­нительно высокую и стабильную когда транзисторVT3 закрыт, отрицательный потенциал проходит через транзисторVT3 и открывает транзисторVT4. В эмиттере транзистораVT4 появляется сигнал, равный напряжению источника питания. В результате конденсаторС4 заряжается через диодVD2 до напряженияЕ. В следующий момент, когда в коллекторе тран­зистораVT2 будет нулевой потенциал, откроется транзисторVT5. Через этот транзистор и через диодVD1 конденсаторСЗ зарядится до напряженияЕ. К концу второго сигнала мультивибратора кон­денсаторы СЗ иС4 будут заряжены до напряженияЕ. На выходе будет напряжение2Е. Следует заметить, что, если точку соединения конденсаторовСЗ иС4 принять за общую для последующей схемы, то в результате получим два источника питания разной полярности.

Рис. 17.13 Рис. 17.14

Рис. 17.15

Делитель напряжения.Устройство (рис. 17.16) позволяет преоб­разовать источник напряженияЕ в два источника разной полярно­сти. Напряжения источников питания могут выбираться в любой пропорции относительноЕ. В сумме они должны давать напряже­ниеЕ. С помощью делителяR1 иR2 получается напряжениеЕ/2. Это напряжение подается на базу транзистораVT1, который явля­ется левым плечом схемы дифференциального усилителя. Второй вход усилителя соединен с общей (средней) точкой выходных ис­точников питания. Несимметричные токи источников питанияU₁ иU₂ стремятся сместить общую точку. В результате в коллекторе транзистораVT1 возникает напряжение разбаланса. Это напряже­ние усиливается транзисторомVT3 и через эмиттерный повторитель VT4 подается на базы мощных транзисторовVT5 иVT6, которые выравнивают потенциал общей точки. Транзисторы не могут на­ходиться одновременно в открытом состоянии. Ток разбаланса про­текает через один транзистор.

Рис. 17.16

Рис. 17.17 Рис. 17.18

Делитель напряжения на составных транзисторах.Источник пи­тания 24 В с помощью ОУ (рис. 17.17) преобразуется в два источ­ника по 12 В. Выходные напряжения имеют противоположную по­лярность. Выходные напряжения могут подключаться к разным на­грузкам. Балансировка схемы осуществляется за счет ООС ОУ. Раз­ные выходные токи балансируются транзисторами. КонденсаторС1 позволяет значительно уменьшить уровень шумов на выходе и предотвращает возможность возникновения генерации.

Делитель напряжения на ОУ.Делитель напряжения (рис. 17.18) собран на транзисторе. В качестве балансирующего элемента ис­пользуется ОУ. Этот усилитель удобно использовать, когда напря­жение питанияЕ не превышает допустимого напряжения интег­ральной микросхемы: для К140УД1Б напряжениеЕ должно быть не более 25 В. С помощью высокоомного потенциометраR1 — = 100 кОм устанавливается необходимое отношение выходных на­пряженийU₁ иU₂. Сопротивление резистораR2 выбирается, исходя из нагрузочного сопротивления R_н2. Сопротивление этого резистора можно рассчитать по формулеR2 = 0,8R_н2(U₁/U₂). Сопротивление резистораR3 определяется по формуле

где h_21Э— коэффициент передачи тока транзистораVT. Максимально допустимая мощность потребления нагрузкамиR_H1 и R_H2будет оп­ределяться допустимой мощностью, рассеиваемой транзистором:P=U_lU₂(R_н1 + R₂)/R_н1R₂.

Рис. 17.19 Рис. 17.20

Двухполупериодный преобразо­ватель. Преобразователь (рис. 17.19) построен на симмет­ричном мультивибраторе, пере­менный сигнал которого детекти­руется двухполупериодной схемой. Для увеличения мощности вы­ходного сигнала в каждое пле­чо мультивибратора включен со­ставной эмиттерный повторитель, который обеспечивает необходи­мый ток нагрузки.

Диодный умножитель напря­жения.Преобразователь (рис. 17.20) состоит из генера­тора, собранного на транзисторах, и диодно-конденсаторного умножителя напряжения. Частота генератора определяется Конденсатором С1 и резисторамиR1 иR2. Выходной сигнал генератора проходит умножающую цепочку и заряжает конденса­торС5. Умножитель рассчитан на выходной ток 10 мА Для увели­чения тока нагрузки необходимо поставить эмиттерный повтори­тель после генератора и увеличить емкости конденсаторовС2 — С4

Двухполупериодный диодный преобразователь.Преобразователь напряжения (рис. 17.21) состоит из мультивибратора (транзисторы VT3 иVT4),двух составных эмиттерных повторителей (транзисто-рыVT1 иVT2, VT5 иVT6) и выпрямительного моста (диодыVD1 — VD4). При работе мультивибратора сигналы прямоугольной формы с амплитудой 5 В через конденсаторы С1 иС2 поступают на выпрямитель. Поскольку импульсы положительной полярности попеременно приходят на выпрямительный мост то с левого то с правого плеча мультивибратора, на выходе диодовVD1 иVD3 будет положительное напряжение, равное 5 В. Относительно общей шины получается напряжение 10 В. Максимальный ток, отдаваемый преобразователем, будет определяться типом транзисторов эмиттер-ных повторителей.

Параллельно-последовательный умножитель.В основу схемы умножения (рис, 17.22) положен принцип параллельного заряда нескольких конденсаторов и последовательного разряда их на суммирующий конденсатор. Данное устройство осуществляет умно­жение на три.

Рис. 17.21

Рис 17.22

Задающий мультивибратор, собранный на транзисторах VT1 иVT2, формирует сигнал прямоугольной формы. Для уменьшения выходного сопротивления генератора стоит составной эмиттерный повторитель на транзисторахVT3 иVT4. Когда в коллекторе тран­зистораVT2 напряжение равно — 30 В, конденсатор заряжается через диодVD1. За это время заряжаются конденсаторыС4 иС5 через соответствующие диоды. При открывании транзистораVT2 на его коллекторе появляется нулевое напряжение. Напряжения на конденсаторахСЗ иС4 откроют транзисторыVT5 иVT6. В ре­зультате конденсаторыСЗ—С5 будут включены последовательно. Суммарное напряжение через диодVD4 будет приложено к конден­саторуСб. КонденсаторС6 зарядится до утроенного напряжения источника питания. Поскольку вторая обкладка этого конденсато­ра подключена к питающему напряжению, то суммарное выходное напряжение будет больше 100 В На выходе умножителя можно получить любое другое напряжение, применяя различное число каскадов. Частота работы мультивибратора выбирается с учетом постоянной времени заряда конденсаторовС4 иС5 через резисто­рыR6 иR8

Трансформаторный параллельно-последовательный умножи­тель.Преобразователь напряжения (рис. 17.23) собран по схеме умножителя, который управляется внешним сигналом прямоугольной формы. Амплитуда переменного напряжения в базах транзи­сторов равна 3 В. Когда транзисторыVT1 — VT3 закрыты транзи­сторVT4 открыт. КонденсаторыС1 — СЗ одновременно заряжаются через диодыVD1 — VD6. При изменении состояния транзисторов конденсаторыС1 — СЗ будут включены последовательно. ДиодVD7 откроется. На выходе возникнет импульс с амплитудой 200 В. До этого напряжения заряжается и выходной конденсатор. Частота следования управляющих сигналов равна 1 кГц.

Рис. 17.23