📜  脉冲电路-阻塞振荡器

📅  最后修改于: 2020-11-23 04:33:27             🧑  作者: Mango


振荡器是一种无需施加任何输入即可自行提供交流电压电流的电路。振荡器需要放大器以及输出的反馈。所提供的反馈应该是再生反馈,该反馈与输出信号的一部分一起在输出信号中包含与输入信号同相的分量。使用再生反馈生成非正弦输出的振荡器称为弛豫振荡器

我们已经看到UJT弛豫振荡器。张弛振荡器的另一种类型是阻塞振荡器。

阻塞振荡器

阻塞振荡器是一种波形发生器,用于产生窄脉冲或触发脉冲。在获得来自输出信号的反馈的同时,它会在一个周期后的某个预定时间内阻止反馈。成为振荡器阻止输出的这一功能为其获得了阻止振荡器的名称。

在阻塞振荡器的结构中,晶体管用作放大器,而变压器用作反馈。这里使用的变压器是脉冲变压器。脉冲变压器的符号如下所示。

脉冲变压器

脉冲变压器

脉冲变压器是一种将矩形电能脉冲源耦合到负载的变压器。保持脉冲的形状和其他特性不变。它们是具有最小衰减和零或最小相位变化的宽带变压器。

变压器的输出取决于所连接电容器的充电和放电。

通过使用脉冲变压器,可轻松实现再生反馈。通过正确选择脉冲变压器的绕组极性,可以将输出以相同相位反馈到输入。阻塞振荡器是这样一种自由运行的振荡器,它使用电容器和脉冲变压器以及单个晶体管制成,该晶体管在大多数占空比下均会截止,从而产生周期性脉冲。

使用阻塞振荡器,可以进行非稳态和单稳态操作。但是双稳态操作是不可能的。让我们通过它们。

单稳态阻塞振荡器

如果阻塞振荡器需要单个脉冲以更改其状态,则称为单稳态阻塞振荡器电路。这些单稳态阻塞振荡器可以有两种类型。他们是

  • 具有基本定时的单稳态阻塞振荡器
  • 具有发射极定时的单稳态阻塞振荡器

在这两者中,定时电阻器R控制栅极宽度,该栅极宽度在置于晶体管的基极时变为基极定时电路,而当置于晶体管的发射极时变为发射极定时电路。

为了有一个清晰的了解,让我们讨论基本时序单稳态多谐振荡器的工作原理。

具有基本时序的晶体管触发单稳态阻塞振荡器

晶体管,用于反馈的脉冲变压器和位于晶体管基极中的电阻器构成具有基极定时的晶体管触发的单稳态阻塞振荡器的电路。此处使用的脉冲变压器的匝数比为n:1 ,其中基本电路在收集器电路上每匝有n匝。电阻R串联连接到控制脉冲持续时间的晶体管的基极。

最初,晶体管处于截止状态。如下图所示,VBB被认为是零或太低,可以忽略不计。

晶体管

由于该设备处于关闭状态,因此集电极处的电压为V CC 。但是,在集电极上施加负触发时,电压会降低。由于变压器的绕组极性,集电极电压下降,而基极电压上升。

当基极到发射极的电压大于切入电压时,即

$$ V_ {BE}> V_ \ gamma $$

然后,观察到很小的基极电流。这提高了集电极电流,从而降低了集电极电压。该作用进一步累积,这增加了集电极电流并进一步降低了集电极电压。通过再生反馈动作,如果环路增益增加,则晶体管会迅速进入饱和状态。但这不是一个稳定的状态。

然后,观察到很小的基极电流。这提高了集电极电流,从而降低了集电极电压。该作用进一步累积,这增加了集电极电流并进一步降低了集电极电压。通过再生反馈动作,如果环路增益增加,则晶体管会迅速进入饱和状态。但这不是一个稳定的状态。

当晶体管达到饱和时,集电极电流增加并且基极电流恒定。现在,集电极电流逐渐开始为电容器充电,并且变压器上的电压降低。由于变压器绕组的极性,基极电压会增加。这进而降低了基极电流。这种累积作用使晶体管进入截止状态,这是电路的稳定状态。

输出波形如下-

稳定状态

该电路的主要缺点是输出脉冲宽度不能保持稳定。我们知道集电极电流是

$$ i_c = h_ {FE} i_B $$

由于h FE与温度有关,并且脉冲宽度随此线性变化,因此输出脉冲宽度不稳定。 h FE也随所使用的晶体管而变化。

无论如何,如果将电阻器放置在发射极中,则可以消除该缺点,这意味着解决方案是发射极定时电路。当发生上述情况时,晶体管在发射极定时电路中截止,因此可获得稳定的输出。

不稳定阻塞振荡器

如果阻塞振荡器可以自动更改其状态,则称为“不稳定阻塞振荡器”电路。这些不稳定的阻塞振荡器可以有两种类型。他们是

  • 二极管控制的不稳定阻塞振荡器
  • RC控制的不稳定阻塞振荡器

在二极管控制的不稳定阻塞振荡器中,放置在集电极中的二极管会更改阻塞振荡器的状态。在RC控制的非稳态阻塞振荡器中,定时电阻R和电容器C在发射极部分形成网络以控制脉冲定时。

为了清楚地了解,让我们讨论二极管控制的非稳态阻塞振荡器的工作原理。

二极管控制的不稳定阻塞振荡器

二极管控制的非稳态阻塞振荡器在集电极电路中包含一个脉冲变压器。在变压器的次级和晶体管的基极之间连接了一个电容器。变压器原边和二极管连接在集电极中。

在晶体管的集电极处提供一个初始脉冲以启动该过程,并且从那里不需要脉冲,并且该电路的性能就像一个不稳定的多谐振荡器。下图显示了二极管控制的非稳态阻塞振荡器的电路。

不稳定振荡器

最初,晶体管处于截止状态。为了启动电路,在集电极上施加一个负触发脉冲。阳极连接到集电极的二极管将处于反向偏置状态,并且通过施加此负触发脉冲将处于截止状态。

该脉冲被施加到脉冲变压器,并且由于绕组极性(如图所示),感应出相同量的电压而没有任何相位反转。该电压通过电容器流向基极,从而贡献一些基极电流。该基极电流产生一些基极到发射极的电压,当该基极到发射极的电压超过切入电压时,会将晶体管Q 1推至导通状态。现在,晶体管Q 1的集电极电流上升,并同时施加到二极管和变压器上。最初关闭的二极管现在打开。感应到变压器初级绕组中的电压将一些电压感应到变压器次级绕组中,电容器由此开始充电。

由于电容器在充电时不会提供任何电流,因此基本电流i B停止流动。这将晶体管Q 1截止。因此状态改变了。

现在,处于导通状态的二极管两端具有一定的电压,该电压会施加到变压器的初级线圈,并感应到次级线圈中。现在,电流流过电容器,从而使电容器放电。因此,基极电流i B流过,再次使晶体管导通。输出波形如下图所示。

基本电压

由于二极管帮助晶体管改变其状态,因此该电路由二极管控制。同样,由于仅在启动时才施加触发脉冲,而电路始终自行改变其状态,因此该电路是一个不稳定振荡器。因此,给出了二极管控制的非稳态阻塞振荡器的名称。

另一种类型的电路在晶体管的发射极部分使用R和C组合,称为RC控制的不稳定阻塞振荡器电路。