А. Автоколебательный режим блокинг-генератора
На рис. 6.51 а приведена простейшая схема блокинг-гене ратора, которая состоит из лампы Л ь импульсного транс форматора (Тр), источника анодного питания (Еа), конден сатора (С) и резистора (R).
ибых
Рис. 6.51. Блокинг-генератор в автоколебательном режиме: а — схема; б — динамические характеристики лампы.
Особенностью всех схем блокинг-генераторов является на личие сильной положительной обратной связи между анод ной и сеточной цепями, осуществляемой с помощью импульс ного трансформатора.
Выходное напряжение может сниматься:
—с третьей обмотки трансформатора (любой полярно
сти) ;
—с анода лампы (отрицательной полярности);
—со вторичной обмотки трансформатора (положитель ной полярности).
В момент подачи анодного напряжения Е а (рис. 6.51 а) по первичной (анодной) обмотке трансформатора начинает протекать анодный ток (іа), вызывающий в обмотке э. д. с. самоиндукции. Вследствие этого во вторичной (сеточной) об мотке индуктируется напряжение, которое через конденсатор С передается на сетку лампы. Концы вторичной обмотки трансформатора подключены так, что при увеличении анод ного тока в сеточной обмотке индуктируется э. д. с., повы-
таю щ ая напряжение на сетке лампы и, следовательно, при водящая к дальнейшему росту анодного тока, и т. д. Разви вается лавинообразный процесс (длительность его — доли ми кросекунды), при котором возрастание анодного тока ведет к резкому понижению напряжения на аноде, быстрому росту напряжения на сетке и увеличению сеточного тока.
Рабочая точка лампы при этом смещается вправо в точ ку В (рис. 6.51 б), крутизна характеристики анодного тока лампы уменьшается настолько, что увеличение напряжения на сетке перестает вызывать дальнейший рост анодного тока (режим насыщения). Далее сеточный ток лампы сравнитель но медленно заряжает конденсатор С через открытую лампу, напряжение на сетке уменьшается, рабочая точка смещает ся влево, в область все большей крутизны анодно-сеточной характеристики лампы. Начиная с точки А, процесс проис ходит в обратном порядке: уменьшение напряжения на сет ке приводит к падению анодного тока, в результате чего в сеточной обмотке индуктируется отрицательное (по отноше нию к сетке) напряжение, вызывая дальнейшее снижение анодного тока. Развивается обратный лавинообразный про цесс, при котором напряжение на сетке резко падает и лампа запирается. Конденсатор С начинает медленно разряжаться через резистор R, имеющий большое сопротивление. Разряд конденсатора соответствует стадии восстановления во время формирования импульса.
Полный цикл работы блокинг-тенератора можно разде лить на четыре стадии:
1. Формирование переднего фронта импульса (прямой блокинг-процесс).
2.Формирование вершины импульса (заряд конденсатора
Счерез Rgk открытой лампы).
3. Формирование заднего фронта импульса |
(обратный |
блокинг-процесс). |
|
4. Стадия восстановления (разряд конденсатора С через резистор R).
Подробное изучение работы схемы начнем со стадии вос
становления. |
|
|
С т а д и я в о с с т а н о в л е н и я (рис. 6.52, |
|
и н т е р в а л |
ti -y-t2) |
С,разряд |
На стадии восстановления происходит медленный |
конденсатора С через резистор R |
(правая обкладка |
вто |
Рис. 6. 52. Графики, поясняющие работу блокинг-генератора.
ричная обмотка трансформатора Тр, резистор R, левая об кладка С ), лампа Лі заперта, Іа= 0, Ig= 0, э. д. с. первичной обмотки трансформатора еі = 0, э. д. с. вторичной обм’отки в2=0, напряжение на аноде U a= E a. Ток разряда конденсато ра создает на резисторе отрицательное напряжение, которое прикладывается к сетке лампы, поддерживая ее в запертом состоянии. Разряд конденсатора С, определяемый постоянной
времени цепи |
T |
= RC, |
происходит сравнительно медленно. |
|
Ф о р м и р о в а н и е п е р е д н е г о ф р о н т а |
|
|
и м п у л ь с а |
( и н т е р в а л |
2 |
|
|
|
t -^-t4) |
В момент t2 напряжение на сетке лампы |
U g достигает ве |
личины |
Ego, лампа отпирается, |
в анодной |
цепи появляется |
ток |
Іа, |
который вызывает в первичной обмотке трансформа |
тора |
Трі магнитный |
поток |
Ф ^ К -W Ja |
(К — коэффициент, |
зависящий от параметров трансформатора, Wi — число вит |
ков первичной обмотки). Поток Фі наводит: |
|
а) |
э. д. с. самоиндукции |
еь обусловленную скоростью из |
менения |
магнитного потока: |
|
d®, |
|
|
|
|
|
|
|
е, = |
- |
W |
|
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
б) |
э. д. с. взаимоиндукции е2, |
полярность |
которой проти |
воположна еі. При этом напряжение |
на |
аноде U a= E a— еь а |
напряжение на сетке U g = — U c+ e 2. |
Увеличение |
напряжения |
на сетке |
вызывает рост анодного тока |
лампы, |
который, в |
свою очередь, приводит к дальнейшему росту еі и ег. Проис ходит лавинообразный процесс увеличения Іа и, следователь
но, Ug. В течение t2-rt3 |
током намагничивания сердечника |
трансформатора будет только |
анодный |
ток лампы. Начиная |
с момента t3, появляется сеточный ток |
Ig, который вызывает |
во вторичной |
обмотке |
трансформатора |
магнитный |
поток |
0 2= K - W 2- lg, |
направленный |
навстречу |
магнитному |
пото |
ку Ф,. |
|
|
|
|
|
ка І0.
Результирующий магнитный поток Ф0, намагничивающий сердечник трансформатора, равен:
фо |
= |
ф і - |
ф 2 = K - W r Ia - |
K W 2ig = |
K W ,(Ia - |
nig), |
где |
|
|
|
|
|
|
Ток |
i0 = ia—nig называют р а з н о с т н ы м . Он является |
током |
намагничивания сердечника трансформатора. |
|
Поток |
Ф0 пронизывает обе обмотки, |
а наводимые в них |
э. д. с. (еь е2) |
пропорциональны |
скорости |
изменения |
разност |
ного тока |
І0. Процесс протекает |
лавинообразно до точки В, |
где Фо = 0 |
(мохмент t4). |
|
|
|
Данный момент соответствует режиму динамического на
сыщения лампы (U a мало, |
U g |
положительно |
и больше |
U a, |
Іа « l g ) . За |
время t2-7-t4 напряжение на конденсаторе С |
поч |
ти |
не изменяется. В точке В |
заканчивается |
формирование |
переднего фронта импульса. |
|
|
|
|
|
Ф о р м и р о в а н и е в е р ш и н ы и м п у л ь с а |
|
|
|
( и н т е р в а л t4H-t5) |
тока постоян |
на, |
В точке В скорость изменения разностного |
э. д. с. |
взаимоиндукции |
в |
сеточной обмотке равна |
ну |
лю, |
но э. д. с. самоиндукции |
вторичной обмотки поддержива |
ет ее, то есть запасенная энергия магнитного поля блокинг-
генератора расходуется на поддержание сеточного |
тока Ig, |
которым заряжается конденсатор |
С. |
Напряжение |
на сетке |
U g= — U c- fe 2 |
уменьшается |
(так |
как |
растет |U C|), |
рабочая |
точка лампы |
перемещается |
влево, разностный ток |
і0 нара |
стает приблизительно с постоянной скоростью, и в обмотках
трансформатора продолжают индуктироваться |
э. д. с., имею |
щие примерно постоянную |
величину и ту же полярность, что |
и в момент прямого блокинг-процесса. |
( с р е з а ) |
Ф о р м и р о в а н и е з а д н е г о ф р о н т а |
и м п у л ь с а |
( и н т е р в а л ts-^-te) |
Ug = U gMnm и |
В момент времени ts напряжение на сетке |
дальнейшее уменьшение напряжения на сетке -приведет к уве личению ІоПри этом величина э. д. с. на обмотках трансфор матора уменьшится, напряжение U a повысится, резко умень шится lg. Рабочая точка лампы начнет быстро перемещаться влево — возникнет лавинообразный процесс уменьшения на пряжения на сетке Ug, анодного тока Іа и увеличения напря жения на аноде U a. В результате лампа практически мгновен но запирается. Напряжение на конденсаторе при этом не успе вает измениться. В момент запирания лампы на обмотках трансформатора возникают э .д . с., полярность которых проти воположна полярности э. д. с. при прямом блокинг-процессе. Напряжение на электродах лампы U g = — U c — е2, U a= E a—ei. В блокинг-генераторе возникает затухающий колебательный процесс.
Запасенная в магнитном поле трансформатора энергия расходуется на нагревание резистора R и обмоток. После это го начинается процесс восстановления, с которого мы начали подробное рассмотрение работы блокинг-генератора в авто колебательном режиме.
Д л и т е л ь н о с т ь и м п у л ь с а и п е р и о д к о л е б а н и й б л о к и н г - г е н е р а т о р а
Длительность импульса (рис. 6.54) равна интервалу вре мени между началом прямого и окончанием обратного бло- кинг-процесса (t2-T-t3).
Рис. 6. 54. График напряжения на сетке блокинг-генератора.
В это время лампа открыта, и через нее происходит заряд конденсатора С , а напряжение на сетке меняется от U g MaKc. до Ug мин.. Приближенно длительность импульса можно оп ределить по формуле:
тц ^ 2 |
JgiviaK:. |
-С - 2 Rgk-C, |
сетка-катод |
где Rgk — внутреннее |
сопротивление |
участка |
лампы при наибольшем сеточном токе. |
t2-4-t4: Т = |
Период колебаний |
равен |
интервалу |
времени |
= ти-)-Тп~тІі, так как Tu<CTn, |
где тп — пауза между импуль |
сами. |
|
|
|
|
Период колебаний определяется временем разряда кон денсатора С через резистор R (в это время лампа заперта).
Стабильность длительности периода колебаний блокинггенератора зависит от постоянства величин R, С и E g0, кото рые в свою очередь зависят от постоянства температуры, анодного и накального напряжений. Эти обстоятельства не позволяют получить высокую стабильность длительности пе
риода колебаний (Т) блокинг-генератора, работающего в ав токолебательном режиме.
Б.Ждущий режим работы блокинг-генератора
Вэтом режиме блокинг-генератор генерирует только под воздействием внешних запускающих импульсов, которые могут подаваться:
—на сетку лампы (положительной полярности);
—на анод лампы (отрицательной полярности);
—на дополнительную обмотку трансформатора (любой полярности, рис. 6.55).
Рис. 6. 55. Схемы подачи запускающих импульсов: а — на анод лампы; б — на сетку лампы; в — при помощи дополни тельной обмотки трансформатора.
В паузе между запускающими импульсами лампа блокинггенератора заперта. Для этого на сетку лампы подается от рицательное напряжение E g, величина которого больше на-
