Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Блокинг-генератор
|
|
Блокинг-генератор – это релаксационный генератор коротких импульсов, представляющий собой однокаскадный неинвертирующий усилитель с глубокой положительной обратной связью. Выполнение фазового условия самовозбуждения (т.е. создание положительной обратной связи) обеспечивается соответствующим включением обмоток импульсного трансформатора.Импульсный трансформатор – это трансформатор с ферромагнитным сердечником, служащий для преобразования электрических импульсов длительностью от нескольких наносекунд до десятков микросекунд. Основным требованием, предъявляемым к импульсному трансформатору, является обеспечение минимальных искажений генерируемого импульса. Для выполнения этого требования конструкция импульсного трансформатора имеет ряд особенностей, которые обеспечивают уменьшение индуктивности рассеивания и вихревых токов в сердечнике, а также незначительные паразитные ёмкости. Таким образом, импульсный трансформатор, как и усилительный элемент, осуществляет инвертирование сигнала, в результате чего сдвиг по фазе между выходным и входным сигналами становится равным 
, и, следовательно, при выполнении амплитудного условия самовозбуждения в схеме возможно возникновение регенеративного процесса.
Блокинг-генератор формирует практически прямоугольные импульсы с достаточно широким диапазоном длительностей и периода повторения. При формировании радиолокационной последовательности импульсов, когда 
, мощность формируемых импульсов оказывается очень большой даже при применении маломощных транзисторов. Это объясняется тем, что в транзисторах за счёт импульсной инжекции можно получать токи, намного превышающие допустимые токи непрерывного режима работы. Восстановление эмиссионных свойств эмиттера происходит во время паузы между формированием соседних импульсов.
Во время формирования импульса блокинг-генератор имеет очень малое выходное сопротивление и поэтому может работать на низкоомную нагрузку. С обмоток импульсного трансформатора можно получать импульсы различной полярности, причём, с дополнительных обмоток амплитуда выходных импульсов может намного превышать напряжение источника питания.
Блокинг-генератор может работать в автоколебательном, ждущем (заторможенном) режиме и в автоколебательном режиме с внешней синхронизацией.
Схема транзисторного блокинг-генератора изображена на рис.3.20. Временн ы е диаграммы работы блокинг-генератора показаны на рис.3.21.
Рис.3.20. Схема транзисторного блокинг-генератора
Работа блокинг-генератора.
Поскольку данный блокинг-генератор работает в автоколебательном режиме, то рассмотрение процессов можно начать с любого момента. Начнём
с момента перезаряда конденсатора, когда транзистор заперт (находится в режиме отсечки).
1. Перезаряд конденсатора.
Конденсатор 
, заряженный при формировании предыдущего импульса, перезаряжается по цепи:
(корпус) → 
→ → 
→ 
Рис.3.21. Временные диаграммы работы блокинг-генератора
Ток перезаряда создаёт на падение напряжения, полярность которого приложена к базе транзистора плюсом. В результате потенциал базы относительно эмиттера оказывается более положительным и поэтому транзистор находится в запертом состоянии. По мере перезаряда конденсатора положительное напряжение на базе уменьшается
(рис.3.20, а; б).
2. Первое опрокидывание схемы (прямой блокинг-процесс).
В тот момент, когда напряжение на базе 
достигнет нуля
(
), транзистор отпирается, и в цепях базы и коллектора начинают протекать токи 
и 
. Появление 
вызывает возникновение ЭДС самоиндукции 
вобмотке импульсного трансформатора 
, препятствующей возникновению и росту . Возникновение , в свою очередь, вызывает появление ЭДС взаимоиндукции 
в обмотке 
, минус которой оказывается приложенным к базе. При этом замыкается цепь положительной обратной связи:
→ 
→ 
→ 
→ 
→ 
и начинается лавинообразный процесс отпирания транзистора (прямой блокинг-процесс). Говорят, что схема «опрокидывается». Процесс опрокидывания идёт до тех пор, пока транзистор не зайдёт в область насыщения. В этот момент токи и достигают максимальных значений, а отрицательное напряжение на коллекторе становится равным почти нулю.
3. Формирование вершины импульса.
С момента перехода транзистора в режим насыщения входной ток
перестаёт управлять током коллектора , и транзистор теряет свои усилительные свойства. ЭДС самоиндукции 
и взаимоиндукции 
пропадают; начинается формирование плоской вершины импульса. С момента отпирания транзистора в цепи базы появляется ток. В обмотке импульсного трансформатора возникает ЭДС за счёт энергии, запасённой во время формирования вершины импульса, и начинается заряд конденсатора током базы по цепи:
корпус → переход (Э-Б) → → → корпус (эмиттер).
Напряжение на конденсаторе нарастает быстро, так как прямое сопротивление перехода «эмиттер-база» очень мало. По мере заряда конденсатора положительный потенциал базы увеличивается, а ток в цепи эмиттер - база () уменьшается, что приводит к выходу транзистора из режима насыщения.
4. Второе опрокидывание схемы (обратный блокинг-процесс).
Процесс формирования вершины заканчивается в тот момент (t = t2), когда ток заряда конденсатора уменьшится настолько, что величина коэффициента усиления по току 
будет достаточной для возникновения обратного блокинг-процесса. В этот момент транзистор вновь становится активным элементом, обладающим усилительными свойствами. Уменьшение тока базы вызывает уменьшение тока коллектора и появление ЭДС самоиндукции 
и взаимоиндукции 
. Эти ЭДС имеют направление, противоположное соответствующим ЭДС, возникающим при первом опрокидывании схемы. Вновь замыкается петля положительной обратной связи:
→ 
→ 
→ 
→ 
→ 
(
).
Процесс развивается лавинообразно и приводит к резкому запиранию транзистора. Напряжение на коллекторе 
понижается до величины 
, даже ниже . Это объясняется тем, что в процессе формирования вершины импульса ток намагничивания импульсного трансформатора после запирания транзистора не может исчезнуть мгновенно. В результате ударно возникает ЭДС самоиндукции, приводящая к «всплеску» . При достаточно высокой добротности паразитного колебательного контура в цепи коллектора этот «всплеск» может перейти в паразитные колебания (пунктир). Для предотвращения возникновения паразитных колебаний обычно параллельно обмотке, стоящей в цепи коллектора, включается диод. Малое прямое сопротивление диода шунтирует паразитный колебательный контур, образованный индуктивностью и межвитковой ёмкостью первичной обмотки 
. Добротность колебательного контура при этом становится низкой, и колебания быстро затухают.
После запирания транзистора вновь начинается описанный выше процесс сравнительно медленного перезаряда конденсатора .