Блокинг-генератор

Блокинг-генератор предназначен для формирования импульсов прямоугольной формы малой длительности: от долей до нескольких десятков микросекунд. Представляет собой однокаскадный генератор с импульсным трансформатором в цепи положительной обратной связи, что обеспечивает жесткую обратную связь и высокую крутизну фронтов генерируемых импульсов. Блокинг-генераторы (БГ) могут работать в следующих режимах:

- автоколебательном;

- ждущем;

- синхронизации и деления частоты.

В автоколебательном режиме БГ обеспечивает периодическое формирование последовательности прямоугольных импульсов большой скважности (до нескольких тысяч).

Основной деталью в цепи обратной связи является импульсный трансформатор, задачей которого является неискаженная передача импульсов напряжения. Для передачи импульсов в широком спектре частот данный трансформатор должен иметь:

1) Большие индуктивности обмоток, что достигается использованием в трансформаторе сердечников с высокой магнитной проницаемостью - пермаллой, феррит и т.п.;

2) Малые индуктивности рассеивания. С этой целью число витков обмоток делается минимальным;

3) Малые межвитковые паразитные емкости, что реализуется за счет применения однослойных обмоток и уменьшения числа витков в них.

В малогабаритных импульсных трансформаторах (ИТ) в качестве сердечника используют ферритовые кольца.

Рассмотрим автоколебательный режим работы БГ на триоде(рис.2.43).

Рис. 2.43. Блокинг-генератор на триоде

В момент подключения источника питания Еа к схеме в момент времени t1 напряжение на сетке триода относительно катода равно 0, так как отсутствует ток сетки, а катод и сетка соединены между собой резистором Rg.

Появляется анодный ток лампы, текущий по цепи:

+ Еа обмотка W1 ИТ анод - катод лампы - Еа. Этот ток способствует созданию в сердечнике трансформатора нарастающего магнитного потока, в обмотках индуктируется ЭДС. ЭДС e1 в первичной обмотке W1 имеет полярность, препятствующую нарастанию анодного тока, т.е. встречно источнику анодного питания Ea. Напряжение на аноде лампы Uа скачком уменьшится: Uа = Eа - e1

Концы вторичной обмотки W2 ИТ включены в цепь сетки так, что индуктируемая в этой обмотке ЭДС e2 повышает потенциал сетки относительно катода. Это приводит к действию в схеме положительной обратной связи: ток анода лампы быстро увеличивается, возрастают ЭДС e1 и e2, напряжение на аноде лампы резко падает, а на сетке - скачком возрастает.

Возникший лавинообразный процесс роста тока анода лампы будет продолжаться до тех пор, пока лампа не перейдет в режим насыщения. Данный процесс называется прямым блокинг-процессом (от t1 до t2), в течение которого формируется передний фронт импульса.

При скачкообразном процессе роста напряжения на сетке лампы емкость С не успевает зарядиться и напряжение Uс остается равным нулю, а в лампе потечет сеточный ток по цепи:

+e2 С сетка- катод лампы - e2.

Этот ток зарядит конденсатор и, протекая через обмотку W2, создает магнитный поток Ф2, направленный встречно потоку Ф1. Наличие этого потока обусловлено анодным током лампы.

В сердечнике трансформатора будет существовать разностный магнитный поток:

Ф = Ф1 - Ф2

С момента t2 поток Ф1 будет неизменным, так как лампа в режиме насыщения и анодный ток не меняется. Поток Ф2, по мере заряда емкости С и уменьшения тока заряда, будет уменьшаться.

На начальном участке экспоненты скорость убывания тока заряда будет постоянной, то есть:

= const

dФ

Dt

и в обмотках трансформатора будет индуктироватся постоянная ЭДС

= const

e = - W

dФ

Dt

Напряжение на аноде остаётся постоянным и равным:

Ua = Ea - e1

По мере заряда конденсатора С растет напряжение Ua, уменьшается ЭДС e2 и ток сетки лампы, так как Uc направленно встречно e2.

В момент времени t3 за счёт уменьшения напряжения на управляющей сетке Ug лампа выйдет из режима насыщения, анодный ток начнёт уменьшаться. На этом заканчивается формирование вершины импульса.

С уменьшением анодного тока лампы и напряжения на её сетке уменьшается и индуктируемые в обмотках ИТ ЭДС e1 и e2, т.е. начинается лавинообразный процесс уменьшения анодного тока и увеличения анодного напряжения лампы и в момент времени t4 лампа закроется, индуктированные ЭДС e1 и e2 поменяют знаки, напряжение Ua станет больше значения Еа на величину e1.

На этом заканчивается процесс формирования заднего фронта импульса и наступает пауза.

Заряженная ёмкость С разряжается по цепи:

+ С обмотка W2 Rg - C,

при этом падение напряжения на Rg своим минусом приложено к сетке лампы и держит её в закрытом состоянии. Ток разряда уменьшается по экспоненциальному закону, поэтому в момент времени t5 величина напряжения на сетке Uс, уменьшаясь, достигнет значения отпирания лампы (Ego), появится анодный ток лампы и описанный выше процессы повторяются.

Схема блокинг-генератора формирует прямоугольные импульсы, длительность которых в основном определяется временем заряда конденсатора и приблизительно равна:

tu = 2C

Umax