Файл: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник.pdf

насыщения. При этом в схеме блокинг-генератора происходят про­ цессы, которые приводят к рассасыванию заряда в базе, накоплен­ ного в процессе опрокидывания. Действительно, после опрокидыва­ ния к обмоткам трансформатора оказываются приложенными на­ пряжения |«і| — Ек, I и21= пЕк, и в соответствии с законом элек­ тромагнитной индукции магнитный поток Ф и соответственно ток намагничивания / должны возрастать во времени. Как видно из схемы рис. 6.2, увеличение тока / приводит к увеличению коллектор­ ного тока і„, который, в свою очередь, обусловливает рост уровня

нечном итоге эти процессы приводят к тому, что транзистор в не­ который момент времени переходит из режима насыщения в ак­ тивный. В этот момент и завершается формирование вершины импульса.

О б р а т н о е о п р о к и д ы в а н и е и в о с с т а н о в л е н и е ис ­ х о д н о г о с о с т о я н и я . В момент перехода транзистора в актив­ ный режим восстанавливается действие положительной обратной связи и возникает регенеративный процесс обратного опрокидыва­ ния, аналогичный процессу при запуске блокинг-генератора: умень­ шение коллекторного тока ік вызывает уменьшение напряжения I «21. а так как напряжение ис изменяется медленно, это приводит к уменьшению напряжения |«G|, к дальнейшему спаду тока ік и т. д.

Этот процесс обусловливает быстрое рассасывание граничного заряда Qi-p в базе через переход коллектор — база (так как напря­ жение ііб весьма быстро становится положительным), после чего токи базы и коллектора принимают значения /ко и транзистор запирается.

Заметим, что за время обратного опрокидывания іф конденса­ тор С разряжается на величину бис = Qrp/C, и только при больших значениях емкости С (десятки тысяч пикофарад) бис можно счи­ тать незначительным.

При больших значениях С и LK можно полагать, что за время

/ф напряжение «с и ток намагничивания / трансформатора прак­ тически не успевают существенно измениться и к моменту запира­ ния транзистора сохраняют соответственно те максимальные зна­

чения « с м а к е и /макс, которых они достигли во время формирования вершины импульса.

Таким образом, в электрическом поле конденсатора и в маг­ нитном поле трансформатора оказываются запасенными опреде­ ленные количества энергии. Восстановление исходного состояния связано с рассеянием этой энергии.

Эквивалентная схема блокинг-генератора для интервала вос­ становления приведена на рис. 6.3. Здесь коллекторная цепь при­ ведена к базовой обмотке, так как рассмотрение процессов вос-

становления в базовой цепи более наглядно; je — j/n — ток нама­ гничивания, пересчитанный в базовую обмотку, индуктивность на­ магничивания которой Le = n2Lu\ Соб = С0//г2 — суммарная паразит­ ная емкость, пересчитанная в базовую цепь; п — WQ/ W k.

Направление тока /б в момент, непосредственно следующий за обратным опрокидыванием, показано стрелкой на рис. 6.3.

Переходный процесс, происходящий в цепи рис. 6.3, можно при­ ближенно рассматривать как наложение двух процессов. Первый представляет собой спад тока намагничивания/б в контуре/.бС0б«2/?и. Этот процесс в зависимости от соотношения параметров может быть как колебательным, так и апериодическим и обычно за­ вершается сравнительно быстро. Как правило, стремятся обеспе­ чить апериодический режим, для чего трансформатор шунтируют

цепочкой Rm, Д\ (рис. 6.1а), которая практически не сказывается на про­ цессе формирования вершины (когда диод Д 1 заперт) и влияет лишь на форму обратного выброса.

Необходимость обеспечения апе­ риодического процесса объясняется тем, что в колебательном режиме на­ пряжение «2 во время второго полупериода колебаний становится отрица­ тельным, и возникает опасность того, что напрженне «б, равное сумме на­ пряжений «2 н Нс, также станет отри­ цательным; последнее приведет к за­ пуску блокинг-генератора, т. е. режим

окажется не ждущим, а автоколебательным. Напряжение н2 на кон­ туре Lö, Соб во время апериодического выброса имеет положитель­ ную полярность; напряжение на коллекторе благодаря наличию трансформатора имеет в это время выброс такой же формы, что и Ü2 , но отрицательной полярности.

Второй из упомянутых выше процессов возникает при наличии элементов С, Ro и заключается в разряде конденсатора С через резистор Re. Благодаря большой величине постоянной времени С/?б ток разряда конденсатора изменяется столь медленно, что для этого процесса катушка LG может считаться короткозамкнутой.

Напряжение «б на базе транзистора в общем случае представ­ ляет собой сумму положительного выброса на контуре L6, С0б и убывающего по экспоненциальному закону положительного напря­ жения ис. Процесс восстановления завершается, когда ток намаг­ ничивания /б достигает нулевого уровня, а напряжение на базе (и соответственно на конденсаторе С) достигает уровня «бз[ас(0)]; блокинг-генератор оказывается при этом в исходном состоянии.

В схеме (рис. 6.1), где отсутствует конденсатор С, процесс вос­ становления связан лишь со спадом тока намагничивания транс­ форматора.

324

6.2.2. ОСНОВНЫЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ СООТНОШЕНИЯ

У с л о в и е в о з н и к н о в е н и я р е г е н е р а т и в н о г о п р о ­ цесса . При наличии положительной обратной связи для возник­ новения регенеративного процесса необходимо, чтобы коэффи­ циент петлевого усиления /Со > • - Найдем Ко из следующих со­ ображений.

Пусть ток базы получил приращение Д/б. тогда приращение тока коллектора AtK= ßAi6. Если предположить, что за относи­ тельно малое время опрокидывания в силу большого значения L ток намагничивания / остается неизменным и равным нулю и на­ пряжение и-с также неизменно из-за большого значения емкости С, то согласно рис. 6.2 приращение Аік вызовет приращение при­ веденного тока базы:

транзистора; если в цепь базы включено дополнительное сопро­

Условие возникновения регенеративного процесса Ко > 1 за­

325

В ( р ) К

К о ( Р ) ;

Ко + R их

пли с учетом ф-лы (6.5а) и принятых выше обозначении К0 (р) = ßol/(l + ртр) . Перепишем ф-лу (6.6):

ставляет собой нарастающую экспоненциальную функцию с показателем степени Pit, где рі = 1/т° — корень знаменателя вф -ле(6.7): Pi = (ßo£ ~ 0 / Tß > 0- Величина рі положительна, так как предполагается, что коэффициент усиления

торое легко определить, если продифференцировать выражение (6.8) по п и приравнять производную нулю:

п о =

326

При n = nQK = RaX3KJnl==R'aX3KB, т. e. сопротивление на­

грузки оказывается согласованным со входным сопротивлением транзистора. При этом коэффициент петлевого усиления (6.3)

Минимум функции' г^ф= /(») выражен слабо, и на практике не обязательно точно реализовать оптимальное значение »о- Более того, часто выбирают п не из требований к длительности фронта, а из условия насыщения транзистора в режиме квазиравновесия (см. ниже).

• При рассмотрении процессов опрокидывания не принята во внимание роль паразитных параметров С о , Ls. Обычно индуктив­ ность рассеяния L, импульсного трансформатора весьма мала, и постоянная времени Ls/R'n|| R'BXэкв существенно меньше та и дли­

тельности фронта t%. Что касается суммарной паразитной емко­ сти С о , то ее влияние часто нужно учитывать. Емкость С 0 может быть порядка десятков и даже сотен пикофарад, одна только

С о (RBX эквII Rn) существенно меньше ха и роль С 0 невелика. Однако при применении дрейфовых транзисторов (та — порядка тысячных или сотых долей микросекунды) роль емкости Со может оказаться решающей, т. е. длительность фронтов будет в основном опреде­ ляться не инерционностью транзистора, а длительностью переза­ ряда суммарной паразитной емкости С 0 .

В общем случае можно записать

Длительность /ф заднего фронта импульса — того' же порядка,

что и іф, так как процессы в блокинг-генераторе при обратном опрокидывании аналогичны процессам при прямом опрокиды­ вании.

327