- •Н.Д. Ясенев физические основы электроники Учебное пособие
- •Екатеринбург
- •Предисловие
- •Введение
- •Классификация полупроводниковых приборов
- •Глава 1. Физические основы проводимости полупроводников
- •1.1.Электропроводность полупроводников. Беспримесные и примесные полупроводники
- •1.2.Процессы в электронно-дырочном переходе
- •1.3.Инжекция неосновных носителей. Диффузионная и зарядная емкости
- •1.4. Пробой p-n перехода
- •Глава 2. Полупроводниковые диоды
- •2.1. Устройство полупроводниковых диодов
- •2.2. Основные характеристики и параметры диодов
- •2.3. Выпрямительные диоды
- •2.4. Стабилитроны
- •Глава 3. Биполярные транзисторы
- •3.2. Схемы включения транзисторов
- •3.3. Статические характеристики биполярных транзисторов
- •3.5. Параметры предельных режимов работы транзистора
- •Глава 4. Полевые транзисторы
- •Глава 5. Тиристоры
- •5.1. Устройство и принцип действия тиристора
- •5.3. Разновидности тиристоров
- •Глава 6. Интегральные схемы
- •Глава 7. Усилители напряжения, тока, мощности в схемах автоматики
- •7.3. Усилитель переменного тока с трансформаторной связью каскадов
- •7.4. О режимах работы усилительных каскадов
- •7.5. Усилители постоянного тока
- •7.8. Понятие об операционном усилителе.
- •Глава 8. Полупроводниковые триггеры
- •Глава 9. Мультивибраторы и одновибраторы.
- •9.1. Исходные положения
- •Глава 10. Блокинг-генератор
- •Глава 11. Генераторы линейно изменяющегося напряжения
- •Глава 1. Физические основы проводимости полупроводников 7
- •Глава 8. Полупроводниковые триггеры. 97
- •Глава 9. Мультивибраторы и одновибраторы. 105
- •Глава 10. Блокинг-генератор. 111
- •Глава 11. Генераторы линейно изменяющегося напряжения. 114
- •620002 Екатеринбург, ул. Мира 19
Глава 10. Блокинг-генератор
Блокинг-генератор предназначен для формирования импульсов тока или напряжения прямоугольной формы, преимущественно малой длительности. По принципу построения это однокаскадный транзисторный усилитель с глубокой положительной обратной связью, осуществляемой импульсным трансформатором. По построению схем различают блокинг-генераторы с выходом транзистора из насыщения по входной цепи за счет уменьшения тока базы или по выходной цепи за счет увеличения тока коллектора (с времязадающим конденсатором и с насыщающимся трансформатором).
На Рис. 76 приведена схема блокинг-генератора с времязадающим конденсатором. Положительная обратная связь осуществляется с помощью обмотки трансформатора wб, конденсатора С и резистора R . Нагрузка может подключаться к коллектору, или к специальной выходной обмотке wн . В последнем случае обеспечивается потенциальное разделение цепей и возможно изменение амплитуды импульсов за счет подбора соответствующего коэффициента трансформации. Диод Д1 служит для исключения в нагрузке отрицательной полуволны выходного сигнала. Цепь Д2 - R1 защищает транзистор от перенапряжений в момент закрытия.
Рассмотрим работу блокинг-генератора в автоколебательном режиме. На интервале времени t0 – t1 транзистор закрыт, напряжение на первичной обмотке трансформатора равно нулю. Закрытое состояние транзистора обеспечивается напряжением конденсатора С, поступающим на базу транзистора. На интервале времени t0 – t1 происходит перезаряд этого конденсатора по цепи: wб - С – R – Rб - (-Ек) и в момент времени t1 напряжение на нем равно 0. Происходит отпирание транзистора на интервале t1 – t2 . Этот процесс обусловлен наличием положительной обратной связи и называется прямым блокнг-процессом.
При переходе в момент времениt1 напряжения Uбэ = UС через ноль, появляются токи базы и коллектора. Появление Iк приводит к появлению напряжения на первичной обмотке wк . Оно передается в обмотки wб и wн . При этом появляется сигнал в нагрузке и растет ток базы транзистора, что приводит транзистор в состояние насыщения. Очевидно, что насыщение возможно при iб > iк / . Ток в коллекторной цепи состоит из трех составляющих:
iк = iн + iб + i = iн/nн + iб/nб + i (10.1)
где nн = wк/wн ; nб = wк/wб ; i - ток намагничивания трансформатора.
Учитывая, что i невелик, можно принять
i
Рис.76.
Схема блокинг-генератора (а) и временная
диаграмма (б)
Е
Рис.76.
Схема блокинг-генератора (а) и временная
диаграмма (б)
; (10.2)
Отсюда условие развития блокинг- процесса будет:
(10.3)
Характер i зависит от вида кривой намагничивания и обусловлен перемещением рабочей точки по ней. Соответствующим подбором индуктивности обмоток трансформатора обеспечивается i макс = (0,05 – 0,1) iн. За счет этого траектория рабочей точки выражается практически линейным участком и можно считать, что L ( d i /dt) = Eк . Тогда,
; (10.4)
где tв - интервал формирования вершины импульса. В это время транзистор открыт, напряжение Uкэ на нем мало. На коллекторной обмотке напряжение практически равно Ек. На вторичных обмотках соответственно получим Ек /nн и Ек /nб. Ток базы iб на интервале tв обеспечивает режим насыщения транзистора. Одновременно происходит заряд конденсатора С через входную цепь транзистора, резистор R и обмотку wб : wб - С - R - Т. Ток iк в основном определяется составляющей iн, поскольку iб и i малы.
В момент времени t3 величина iб = iк / за счет заряда конденсатора. Это граничный режим. Далее транзистор выходит из насыщения и начинается процесс его запирания.
Время импульса . (10.5)
При запирании транзистора происходит обратный блокинг-процесс, приводящий к росту напряжения на обмотках wк и wб за счет перенапряжения. Заканчивается он запиранием транзистора. Время запирания (время среза) tс так же, как время переднего фронта tф – микросекунды.
Процессы, происходящие в схеме после запирания транзистора в момент времени t4, связаны с разрядом конденсатора и рассеиванием запаса энергии, накопленной в магнитном поле трансформатора. Разряд конденсатора С происходит по цепи: wб - R - Rб - (-Ек). Энергия трансформатора рассеивается по цепи wк- Д2 - R1. Величины тока i и сопротивления R1 определяют величину выброса напряжения за счет влияния самоиндукции трансформатора. Обеспечивается максимальное напряжение на коллекторе:
Uк макс. = (Eк + I маск. R1) < Uдоп. к . (10.6.)
Длительность паузы tп зависит от времени разряда конденсатора
tп C Rб ln [ 1 + (1/nб )]. (10.7)
Блокинг-генератор может работать в режиме синхронизации. При этом на базу транзистора подается синхронизирующее напряжение отрицательной полярности.
Возможна работа блокинг-генератора в ждущем режиме. Тогда на базу транзистора дополнительно подается напряжение смещения, отчего транзистор будет заперт до поступления входного импульса. Резистор Rб при этом подключается на напряжение дополнительного источника положительной полярности.