2.8 Блокинг-генераторы
Блокинг-генераторы также работают в автоколебательном режиме и предназначены для получения импульсов напряжения малой длительности, форма которых близка к прямоугольной, а скважность значительно больше 2.
Схема блокинг-генератора, выполненного на транзисторе VT, включенном с ОЭ, показана на рисунке 2.24, а. В коллекторную цепь транзистора включена первичная (коллекторная) обмотка w2 импульсного трансформатора Т. Вторичная (базовая) обмотка с числом витков w1 через конденсатор С2 подключена к базе транзистора. Базовую обмотку включают так, чтобы обратная связь, охватывающая каскад, была положительной. Так как коэффициент трансформации трансформатора Т обычно близок к единице, коэффициент передачи цепи обратной связи β также близок к единице, т. е. глубина ПОС в блокинг–генераторе велика.
г
в
a
б
0,4
– 0,6 В
Uб
UC2
t
t
t
t4
t3
t2
t1
a
Uk
Ek
-
-
+
+
Ek
VD
VT
C2
I3
C3
C1
Rh
W3
R2
W2
T
R1
Рисунок 2.24 – Схема блокинг-генератора (а) и ее временные диаграммы (б – г)
Рассмотрим автоколебательный процесс в блокинг-генераторе, начиная с момента а, когда конденсатор С2 заряжен. В этот момент транзистор VT закрыт напряжением конденсатора С2 (т. е. Iк = 0, a Uк = Ек.), который разряжается по цепи: + С2, обмотка w1, корпус, Ек, + Ек, R1, – С2. В момент t1 конденсатор С2, разрядившись, начнет перезаряжаться, но как только напряжение Uc2 на нем достигнет примерно 0,4 – 0,6 В, появятся базовый и коллекторный токи транзистора, а на обмотке w возникнет э.д.с. взаимоиндукции, способствующая открыванию транзистора VT.
Процесс развивается лавинообразно, завершаясь в момент t2 насыщением транзистора и уменьшением напряжения Uк почти до нуля. Напряжение на обмотке w2 при этом достигает почти напряжения питания Ек. Так формируется фронт импульса. Этот процесс, обусловленный глубокой ПОС, называют прямым блокинг-процессором. Длительность фронта импульса составляет доли микросекунды и ограничивается частотными свойствами транзистора (рисунок 2.24, б – г).
Под действием э.д.с. взаимоиндукции конденсатор С2 заряжается током базы насыщенного транзистора VT. Вершина импульса формируется в течение времени (интервал t2 – t3), пока ток заряда удерживает транзистор в насыщении. По мере заряда конденсатора ток базы уменьшается, транзистор выходит из насыщения и переходит в активный режим, т. е. начинает уменьшаться его коллекторный ток. Так происходит обратный блокинг-процесс, завершающийся в момент t4 лавинообразным переходом транзистора в режим отсечки. Этот процесс ускоряется э.д.с. взаимоиндукции, полярность которой при уменьшении тока коллектора противоположна полярности при прямом блокинг-процессе.
Процессы, наблюдаемые в схеме после закрытия транзистора, начиная с момента t4, связаны с рассеянием энергии, запасенной в магнитном поле трансформатора Т за время формирования импульса. С этого момента t4 конденсатор С2 разряжается. Диод VD шунтирует обмотку w2 трансформатора Т, устраняя опасный для транзистора обратный выброс коллекторного напряжения, который может быть как колебательным, так и апериодическим (рисунок 2.24, б).
Блокинг-генераторы применяют, например, в индикаторных устройствах радиолокационных станций, а также в телевизионной аппаратуре.