4.5. Транзисторные блокинг-генераторы

Блокинг-генератор используется для получения последовательности кратковременных импульсов с большой скважностью, близких по форме к прямоугольным. Он

является однокаскадным генератором (рис. 4.13), в котором сильная положительная обратная связь обеспечивается с помощью трансформатора. Последнее означает, что при увеличении коллекторного тока i_K в базовой обмотке W_б индуктируется ЭДС с такой полярностью, которая приводит к дальнейшему увеличению тока i_K. Наоборот, при уменьшении коллекторного тока в базовой обмотке возникает ЭДС обратной полярности, что ведет к дальнейшему уменьшению тока i_K. За счет сильной обратной связи нарастание и уменьшение токов в цепях транзистора происходят лавинообразно, так что импульсы на выходе схемы имеют крутые фронты.

Выходное напряжение снимается со специальной (нагрузочной) обмотки W_H трансформатора или с коллектора транзистора.

Выясним, как должен изменяться магнитный поток Ф в сердечнике, чтобы ЭДС е в обмотке W_H изменялась, как показано на рис. 4.13. При этом будем иметь в виду, что ЭДС пропорциональна скорости изменения потока:

                                       (4.4)

Для того чтобы обеспечить, например, линейное нарастание фронта импульса е º t (т. е. нарастание ЭДС с постоянной скоростью), поток Ф должен изменяться пропорционально квадрату времени Ф = t², т.е. нарастать с возрастающей скоростью. Только в этом случае е и Ф будут связаны зависимостью (4.4).

Аналогичные рассуждения приводят к тому, что при формировании плоской вершины (е = const) магнитный поток должен нарастать с постоянной скоростью Ф º t, а при формировании среза импульса – с убывающей скоростью. В последнем случае индуктируемая ЭДС в каждый последующий момент времени будет меньше, чем в предыдущий, что и соответствует срезу импульса.

Когда магнитный поток спадает (dФ/dt < 0), ЭДС в обмотках трансформатора меняют полярность.

Магнитный поток в сердечнике трансформатора определяется результирующим действием токов в разных обмотках. Причем ток в питающей обмотке оказывает намагничивающее действие, а в других обмотках – размагничивающее. Так, и в трансформаторе блокинг-генератора (см. рис. 4.13) намагничивающая сила (н.с.) коллекторной обмотки i_KW_K компенсирует размагничивающие действия базовой обмотки i_б W_б и нагрузочной i_HW_H и создает н.с. i_МW_K, которая обусловливает магнитный ноток

i_KW_K = i_бW_б + i_HW_H + i_МW_K.

Разделив обе части этого равенства на W_K, получаем

i_K = i_бn_б + i_Hn_Н + i_M,                                                  (4.5)

где n_б = W_б / W_К, n_Н = W_Н / W_K – коэффициенты трансформации.

Напомним, что i_бn_б и i_Hn_Н называют  токами, приведенными к коллекторной обмотке – соответственно базовым () и нагрузочным ().

В новых обозначениях равенство (4.5) запишем в форме

i_K =  +  + i_M

откуда

i_M = i_K –  — .                                                     (4.6)

Если сердечник не насыщается, то магнитный поток пропорционален намагничивающему току

Принимая во внимание (4.6) и (4.7), можно прийти к выводу, что поток нарастает и при неизменном токе i_K в питающей обмотке, если ток в размагничивающей обмотке (например, i_б) будет уменьшаться. Надо иметь в виду, что намагничивающий ток i_M изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени<
/p>

t_М = L / R_ЭК,

где L – индуктивность питающей обмотки; R_ЭК – эквивалентное активное сопротивление цепи.

Параллельно обмоткам трансформатора включены паразитные емкости (межвитковые емкости, емкость нагрузки и т.д.), препятствующие быстрым нарастаниям и спадам напряжений на обмотках. Токи перезарядки этих емкостей , появляющиеся при изменении напряжения и протекающие через обмотки, оказывают на сердечник размагничивающее действие. Это существенно сказывается в ламповых схемах. В транзисторных блокинг-генераторах из-за меньших сопротивлений применяемых резисторов и незначительных сопротивлений открытых переходов паразитные емкости сказываются значительно меньше. Поэтому длительность фронтов импульсов в ламповых блокинг-генераторах определяется в основном паразитными емкостями, а в транзисторных – инерционностью транзистора.

Блокинг-генераторы, как и другие релаксационные генераторы, могут работать в различных режимах: автоколебательном, ждущем и в режиме синхронизации и деления частоты.