Принцип работы блокинг-генератора

Блокинг-генератор представляет собой однокаскадный генератор релаксационных колебаний с сильной положительной обратной связью, осуществляемой с помощью импульсного трансформатора. Блокинг-генератор генерирует прямоугольные импульсы с малыми длительностями фронта и среза и практически плоской вершиной. Длительность генерируемых импульсов лежит в пределах от десятков наносекунд до сотен микросекунд. Характерной особенностью блокинг-генераторов является возможность получения большой скважности импульсов – от нескольких единиц до нескольких сотен.

Схема блокинг-генератора, работающего в автоколебательном режиме, приведена на рис. 1,а.

Рисунок 1

В цепь коллектора транзистора включена первичная обмотка W_к импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого используется для создания положительной обратной связи: при увеличении коллекторного тока I_к напряжение на базовом конце обмотки W_б отрицательно, что приводит к отпиранию транзистора.

Рассмотрим работу схемы с закрытого состояния транзистора VT1, которое поддерживается разрядным током конденсатора С1, протекающим от го правой обкладки через резистор R1, -Ек, общую точку, базовую обмотку импульсного трансформатора к левой обкладке конденсатора. Наводимая в базовой обмотке импульсного трансформатора ЭДС при протекании медленно меняющегося тока настолько мала, что ею можно пренебречь по сравнению с напряжением на конденсаторе и считать, что в течение разряда конденсатор подключен между базой и эмиттером (плюс к базе). Это обеспечивает закрытое состояние транзистора (интервал 0 – t₁ на рис. 1,б). В тот момент, когда понижающееся вследствие разряда конденсатора С1 напряжение на базе достигнет нуля (момент t₁), транзистор VT1 откроется. Появившийся базовый ток вызовет возрастание коллекторного тока, что приводит к наведению в базовой обмотке импульсного трансформатора ЭДС, приложенного знаком минус к базе, если базовая и коллекторная обмотки сфазированы соответствующим образом.

Наведенная в базовой обмотке ЭДС способствует возрастанию тока базы, а, следовательно, и тока коллектора. В результате процесс нарастания токов базы и коллектора и снижения (по абсолютной величине) коллекторного напряжения протекает лавинообразно (интервал t₁ – t₂). Этот процесс прекращается в тот момент, когда ток коллектора достигает насыщения (момент t₂). Начиная с этого момента, наступает этап формирования вершины импульса (интервал t₂ – t₃). Напряжение на коллекторе насыщенного транзистора остается практически постоянным (близким к нулю), а почти все напряжение источника питания прикладывается к коллекторной обмотке, вызывая увеличение тока намагничивания . В базовой обмотке индуцируется ЭДС, равная n_Б*Е_к (где n_Б = W_б/W_к – коэффициент трансформации импульсного трансформатора), под воздействием которой конденсатор С1 к моменту t₃ заряжается до значения через входное сопротивление насыщенного транзистора. По мере заряда конденсатора ток базы транзистора уменьшается. Это приводит к уменьшению степени насыщения транзистора, и в момент t₃ транзистор выходит из состояния насыщения. Формирование плоской вершины импульса заканчивается.

Далее транзистор вновь переходит в активный режим, при котором уменьшение тока базы приводит к уменьшению тока коллектора (интервал t₃ – t₄), при этом формируется срез импульса. В момент t₄ транзистор закрывается (режим отсечки тока).

Поскольку за короткий промежуток времени (от t₃ до t₄) напряжение на конденсаторе С1 и магнитная энергия в сердечнике импульсного трансформатора не успевают существенно измениться, то с переходом транзистора в режим отсечки напряжение на его коллекторе резко возрастает из-за появления ЭДС самоиндукции в коллекторной обмотке. Для уменьшения этого выброса и устранения возможного колебательного процесса в импульсном трансформаторе, обладающего некоторой паразитной емкостью С_ф, в схему вводят демпфирующую цепочку, состоящую из резистора R2 и диода VD1, которая шунтирует коллекторную обмотку. В течение формирования импульса диод VD1 закрыт, и цепочка не оказывает влияние на работу схемы.

После окончания переходного процесса транзистор остается запертым положительным напряжением на базе . В дальнейшем (на интервале t₄ – t₅) происходит рассмотренный ранее разряд конденсатора и лавинным процесс повторяется. Выходное импульсное напряжение снимается с нагрузочной обмотки W_н и поступает на сопротивление нагрузки R_н. Регулировка длительности генерируемых импульсов может осуществляться с помощью добавочного переменного резистора R_доб в цепи заряда конденсатора.