Файл: Кузьмич, В. И. Основы импульсной техники учебник.pdf

Глава 8

РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ (БЛОКИНГГЕНЕРАТОРЫ)

§ 8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Влокинг-генератором называется однокаскадное регене­ ративное устройство с трансформаторной обратной связью. Блокинг-генераторы широко применяются глав­ ным образом в качестве генераторов мощных коротких прямо­

угольных импульсов (сотые доли—единицы микросекунд) с большой скважностью (от нескольких десятков до нескольких тысяч). Блокинг-генераторы используются в качестве форми­ рователей запускающих (тактовых) импульсов, делителей час­ тоты повторения импульсов, элементов сравнивающих устрой­ ств и т. д.

Блокинг-генераторы, как и мультивибраторы, могут рабо­ тать в трех режимах: ждущем, автоколебательном и синхрони­ зации. В настоящей главе рассматривается ждущий и автоко­ лебательный режимы. Режим синхронизации рассматривается в гл. 11.

§ 8.2. БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОР В ЖДУЩЕМ РЕЖИМЕ НА ТРАНЗИСТОРЕ

Существуют различные варианты схем блокинг-генерато- ров. Мы рассмотрим наиболее распространенный вариант — па транзисторе с общим эмиттером (рис. 8.1). В этой схеме об­ мотки \ѴК и Wö импульсного трансформатора служат для со­ здания положительной обратной связи, а с третьей обмотки \ѴИснимается выходной импульс. Конденсатор С является хро­ нирующим, Ср — разделительным. Источник £ й служит для запирания транзистора в режиме устойчивого равновесия, R„ — нагрузочный резистор. Диод Д служит для уменьшения обратного выброса, который возникает в блокинг-генераторе после генерации импульса.

Рассмотрим принцип работы такого блокинг-генератора.

282

‘Iвы* = 0.

Запуск и опрокидывание (момент 11). При подаче запуска­ ющего импульса транзистор отпирается. Ток коллектора вы­ зывает в коллекторной обмотке трансформатора э.д.с. само­ индукции ен, которая, согласно правилу Ленца, препятствует нарастанию тока (знаки полярности ен показаны на схеме сплошными линиями). В базовой обмотке наводится э.д.с. взаимоиндукции ес.

Для получения положительной обратной связи базовая и коллекторная обмотки намотаны встречно, поэтому э.д.с. е6 имеет полярность, обратную <?к. Обозначения полярности еб показаны па схеме сплошными линиями. Появление отрица­ тельного напряжения на базе увеличивает ток базы и вызыва­ ет дальнейшее увеличение тока коллектора. Символически про­ цесс может быть записан следующим образом:

1 ік t ~ -ек 1 ->е6\-> іл f — —

Регенеративный процесс заканчивается, когда транзистор перейдет в режим насыщения и коэффициент усиления станет равным пулю.

2аЗ

Формирование вершины импульса (интервал t\—t2). Пос­ ле окончания процесса опрокидывания блокпнг-генератор пе­ реходит в квазпустойчивос состояние равновесия. В этом со­ стоянии транзистор находится в режиме насыщения. Хрони­ рующий конденсатор С заряжается током базы. По мере заря­ да конденсатора ток базы уменьшается. При этом в базовой обмотке наводится э.д.с. самоиндукции, которая препятствует изменению тока (полярность этой э.д.с. совпадает с поляр­ ностью э.д.с. взаимоиндукции во время опрокидывания). Под влиянием источника Вк ток коллектора, протекающий через обмотку WK, растет. При этом в обмотке наводится э.д.с. са­ моиндукции, полярность которой совпадает с полярностью э.д.с. ек во время опрокидывания. Уменьшение тока базы и возрастание тока коллектора способствуют рассасыванию за­ ряда в базе и, следовательно, уменьшают коэффициент насы­ щения транзистора. Квазиустойчивое состояние заканчивает­ ся, когда транзистор выходит из режима насыщения и перехо­ дит в активную область. На этом этапе работы блокинг-генера- тора происходит формирование вершины импульса.

Обратное опрокидывание (момент t2). После перехода в ак­ тивную область транзистор снова становится усилительным элементом. Поэтому уменьшение тока базы вызывает умень­ шение тока коллектора, что приводит к изменению полярности э.д.с. самоиндукции в коллекторной обмотке . импульсного трансформатора (полярность на рис. 8.1 показана пунктирны­ ми линиями). В базовой обмотке наводится э.д.с. взаимоиндук­ ции, которая положительным потенциалом приложена к базе. Это вызывает еще большее уменьшение токов базы и коллек­ тора. Развивается лавинообразной процесс обратного опроки­ дывания

В результате опрокидывания транзистор запирается.

Восстановление исходного состояния равновесия (интервал h —U). Во время формирования вершины импульса происхо­ дит нарастание энергии магнитного поля импульсного транс­ форматора (за счет роста тока намагничивания) и электриче­ ского поля конденсатора С (за счет заряда конденсатора то­ ком базы). Процесс восстановления заключается в рассеянии этой энергии. Рассеяние магнитной энергии связано с ударным возбуждением контура, состоящего из индуктивности транс­ форматора и паразитных емкостей. Этот процесс заканчивается достаточно быстро (интервал t2—U). Он может быть колеба­ тельным и апериодическим. Обычно колебательный режим яв­ ляется нежелательным, так как вторая полуволна может вы­

235

звать отпирание транзистора. Для устранения колебательного режима трансформатор шунтируется диодом Д (рис. 8.1), ко­ торый не оказывает влияния на процесс генерации импульса (диод в это время заперт), но отпирается во время восстанов­ ления и переводит контур трансформатора в апериодический режим (пунктир на рис. 8.2). Кроме того, диод уменьшает ам­ плитуду первой полуволны обратного выброса, что обычно же­ лательно.

Рассеяние электрической энергии происходит при разряде конденсатора С через резистор и источник смещения Ьц (интервал h —(4)- Этот процесс происходит значительно мед­ леннее, чем колебательный. По мере разряда конденсатора напряжение на базе уменьшается и происходит восстановление

исходного состояния. Длительность про­ цесса восстановле­ ния может быть оп­ ределена по формуле tB= 3 CR6.

Ян

§ 8.3. РАСЧЕТ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСА

На этапе формиро­ вания вершины тран­ зистор находится в режиме насыщения и практически пред­ ставляет собой ко­

роткозамкнутый ключ. Эквивалентная схема блокинг-геиера-

тивление нагрузки;

— ток намагничивания.

2S6