Схемотехника імпульсних пристроїв (стр. 1 из 3)
Схемотехника імпульсних пристроїв
Зміст
1. Блокінг-генератор
1.1 БГ з колеторно-базовим зв’зком в режимі очікування
1.2 Запуск схеми
1.3 Засоб запуску БГ
1.4 Автоколивальний режим БГ
2. Генератор пилоподібних імпульсів
1. Блокінг-генератор( БГ)
БГ називають релексаційний генератор із трансформаторним зворотнім зв’язком. Нагадаємо, що під релаксатором розуміється генератор зі скачкоподібною зміною вихідної напруги( струму), або генератор “розривних” коливань.
В залежності від способу включення трансформатора розрізняють БГ з колекторно-базовим, колекторно-еміттерним, еміттерно-базовим зв’язком.
БГ, як і будь-який релаксатор, може працювати в одному з трьох режимів: автоколивальному, очікування, або синхронизації.
Особливістю БГ, в порівнянні з мультівібраторами( за виключенням схеми на тунельному діоді) є наявність в його схемі тільки одного активного елемента – транзистора, лампи, тунельного діода та інших елементів, маючих падаючу ділянку ВАХ.
В схемах БГ активний елемент відкривається лише на порівнянно короткий час імпульсу, внаслідок чого струм, який він споживає, менше, ніж в мультівібраторах, де один з активних елементів завжди відкритий. З ціеї причини, при великих скважностях генеруємої БГ послідовності імпульсів (T-ti)/ti можливе форсування режиму активного елементу, а значить підвищення віддаваємої навантаженню потужності.
Застосування в схемі БГ імпульсного трансформатора з декількома вихідними обмотками, дозволяє отримати одночасно декілька імпульсів різної амплітуди і полярності, а також полегшує узгодження БГ з навантаженням.
БГ широко застосовується в імпульсній і цифровій техниці, в якості порівняно потужніх генераторів імпульсів прямокутної форми, тривалість яких лежить від долей мікросекунд до декількох мікросекунд в транзисторних схемах і від сотих долей, до деклькох десятків мікросекунд в лампових схемах.
Відомі і інші області їх застосування: ділення частоти імпульсів, запам’ятовування інформації, перетворення низької постійної напруги в більш високою та інше.
Основний недолік БГ – наявність в його схемі імпульсного трансформатора, який не можна реалізувати з застосуванням інтегральних технологій.
1.1 БГ з колеторно-базовим зв’зком в режимі очікування (мал 7.1)
У вихідному стані транзистор БГ закритий напругою джерела зміщення Еб і знаходиться в стійкому стані.
Призначення елементів схеми БГ: Rш,VD1¸VD3 ІТ буде з’ясовано при розгляданні фізпроцесів в ній.
Напруга на колекторі закритого транзистора рівна: Uк » -Ек.
Струм намагнічування імпульсного трансформатора: j= niк-іб і Wм=
1.2 Запуск схеми
Для запуску схеми від зовнішнього генератора подається імпульс додатньої полярності через елементи розподільчого кола Сp-Rp та відсікаючий діод VD1.
Імпульсний трансформатор інвертує напругу запускаючого імпульса в напругу U2, котра прикладається до участку Б-Е транзистора та відкриває його, переводячи його із області відсікання в активну область. В активній області коефіціент підсилення тока Кі>1, що, при наявності в схемі БГ кола додатнього зворотнього зв’язку, призводить до скачкоподібного наростання токів бази і колектора і переводу транзистора в область насичення, при якому напруг на колекторі стає близькою до нуля, а токи бази і колектора рівними токам насичення: Ібн і Ікн. В момент регенерації ток намагнічування імпульсного трансформатора залишається рівним нулю( тобто рівним току в режимі відсікання), так як ток в колекторній обмотці імпульсного трансформатора стрибком змінитися не може. Тому в момент регенерації стрибок колекторного току( від току відсікання, до току насичення) замикається через Rш і відкритий діод VD2.
По цьому ж закону змінюється струм в базовій обмотці ІТ і напруга на базі транзистора, визначаючи час відновлення вихідного стану стійкої рівноваги схеми БГ.
Під час формування імпульсу БГ потенціал колектора транзистора VT близький к нулю, діод VD1 закриті схема запуска відключена від БГ. Крім цього діод VD1 попереджує перекидання БГ імпульсом від’ємної полярності, утворюучимся на Rр при заряджанні розділяючої ємності Ср в проміжках між запускаючими імпульсами додатньої полярності.
Тривалість імпульсів БГ вимірюється по їх вершині і визнпчається тривалістю стану квазірівноваги в його схемі. Цей час рівний часу зміни струму намагнічення ІТ від його значея, рівного нулю( в момент першого стрибка) до максимального значення, при якому струм бази зменшується нижче його значення в режимі насичення:
Тривалість імпульса БГ може бути визначена за допомогою співвідношення: tи=nLjmax/Eк і залежить як від параметрів ІТ: n – коефіціент трансформації( відношення кількості вітків колекторної і базової обмоток n=
; L – індуктивність намагничення; так і параметрів транзистора, зокрема b= 
.В практичних схемах тривалість імпульсів БГ регулюється з допомогою змінного опору Rб, який включається в коло бази( зображен пунктиром на мал.7.1), або в коло еміттера транзистора
При регулюванні тривалості імпульса за допомогою ~Rб:
tи»L(nb/ Rб-1/ Rн екв), де Rн екв – еквівалентний опір кола, що навантажує БГ.
При регулюванні тривалості імпульса зі зміною опору в колі еміттера:
Таким чином, в процесі регенерації БГ переходить зі стійкого стану рівноваги в стан квацірівноваги, в якому токи і напруги повільно змінюються в часі.
Після закінчення процесу регенерації починається формування вершини імпульсів. При цьому ток в колекторній обмотці імпульсного трансформатора починає зростати по закону (1-е-t/t)Ікн, ( де t=Lk/Rш+rVD2» Lk/Rш). На початку цього процесу швидкость нарастання току можна враховувати постійною, а значит і напруга на базовій обмотці імпульсного трансформатора U2 залишається постійною.
U2=Lб 
= const
Разом з цим збільшення току в колекторній обмотці ІТ ik іт визиває збільшення току в його базовій обмотці iб іт =n ik іт, котри протікає на зустріч току бази транзистора, зменшуючи його величину. При цьому значення току намагнічення j= n ik іт – іб ¯ буде лінійно нарастати, а напруга на базовій обмотці U2=L залишається постійною.
В момент часу, коли зменшуючийся ток бази стане менше його значення в режимі насиченяя, тразистор БГ переходить із области насичення в активну область, де Кі >1, і за рахунок додатньго зворотнього зв’язку здійснюється скачкоподібне зменшення токів бази і колектора, і переход транзистора БГ в область відсікання.
Різке зменшення току колектора в момент відсікання визиває в колекторній обмотці ІТ викидання напруги зворотньої полярності, котре складається з ЕДС джерела живлення і призводить до збільшення напруги на колекторі транзистора. При цьому ток в колекторній обмотці ІТ замикається через опір Rш , відкритих діодів VD2, VD1 і опір Rр. Цей ток зменшується в часі з постійною tБГ: tБГ 
tи»L(na/ Rб-1/ Rн екв),
де a - коефіціент передачі струму бази транзистора зі спільною базою.
Вплив опору навантаження Rн екв із чисто фізичного розуміння може бути пояснено наступним чином. При зменшенні Rн екв збільшується струм в обмотці ІТ, підключеної в коло навантаження, а струм в базовій обмотці зменшується( за рахунок перерозподілу загального магнітного потоку, створюємого струмом в колекторній обмотці ІТ, між “базовой” і “навантажувальною” обмотками). В результати зменшується величина струму намагничування jmax, до якої з постійною швидкістю він збільшується в стані квазірівноваги, а значить зменшується і тривалість імпульса БГ.
1.3 Засоб запуску БГ
Для запуску БГ необхідно відкрити його транзисор, тобто замкнути петлю додатнього зворотнього зв’язку і зробити можливим регенеративний процес. Джерело запускаючих імпульсів може бути підключено до різних кіл БГ. Від місця і способу його включення залежить швидкість зміни напруги на базі транзистора при його відкриванні і взаємний вплив джерела запускаючих імпульсів і БГ, в час генерування імпульсу. На мал 7.4 показані деяки найбільш розповсюджені способи запуску. При запуску БГ в коло колекторп, при вказаному включенні обмоток ІТ від джерела Uз1 запускаючи імпульси повинні мати додатню полярність. Запуск від джерела Uз2 повинен здійснювтися імпульсом від’ємної полярності, які підводяться до додаткової обмотки ІТ. При наявності додаткової обмотки ІТ запуск БГ може здійснюватися імпульсами як додатньої, так і від’ємної полярності. Для цього необхідно відповідним чином включити відсікаючий діод VD3 і додаткову обмотку ІТ, відносно “базової” обмотки.
В обох розглянутих випадках схема БГ під час генерування імпульса відключена від кіл запуску, закритими відсікаючими діодами VD1 і VD3.