БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОР Российский патент 1995 года по МПК H03K3/30 

Изобретение относится к генераторам импульсов и может быть использовано, например, в автоматических устройствах в качестве источника прямоугольных импульсов большой длительности и мощности.

Известен блокинг-генератор, содержащий транзистор, времязадающую цепочку, состоящую из резистора и конденсатора, трансформатор, первая обмотка которого включена между коллектором транзистора и коллекторной нагрузкой, вторая обмотка трансформатора соединена между базой транзистора и местом соединения резистора и конденсатора времязадающей цепочки.

В известном блокинг-генераторе для подключения нагрузки предусмотрена дополнительная обмотка трансформатора. Однако включение низкоомной нагрузки в дополнительную обмотку трансформатора вызывает срыв работы блокинг-генератора. Срыв генерации обусловлен противодействующей ЭДС, наводимой в дополнительной обмотке под нагрузкой. Противодействующая ЭДС, используя энергию положительной обратной связи, резко ослабляет или полностью компенсирует ее.

Известен блокинг-генератор на спаренном транзисторе, содержащий трансформатор с обмотками положительной обратной связи и времязадающую цепочку, состоящую из резистора и конденсатора. Преимуществом этой схемы является то, что импульсы эмиттерных токов спаренных транзисторов блокинг-генератора замыкаются через цепь базы дополнительного транзистора - усилителя мощности. При этом нагрузка включается в коллекторную цепь транзистора усилителя мощности. Введение дополнительного транзистора позволяет отделить цепь нагрузки от блокинг-генератора и исключает влияние нагрузки на работу блокинг-генератора.

Однако известный блокинг-генератор не может быть использован в качестве источника мощных прямоугольных импульсов, например, для шагового искателя или для лампы накаливания, работающей в проблесковом режиме, что ограничивает функциональные возможности блокинг-генератора. Это обусловлено также тем, что вырабатываемые им импульсы имеют недостаточную длительность. Известно, что период импульсов у блокинг-генератора складывается из времени длительности импульса, где время длительности паузы в основном зависит от времязадающей цепочки, состоящей из резистора и конденсатора, а величина длительности импульса зависит от многих факторов и в первую очередь от емкости конденсатора времязадающей цепочки, сопротивления нагрузки в цепи коллектора транзистора и коэффициента трансформации трансформатора определяемого из отношения количества витков в базовой обмотке транзистора к количеству витков в коллекторной цепи транзистора. Однако при увеличении емкости, например, до одной тысячи микрофарад и более величина длительности импульса остается относительно малой и не может достигать, например, нескольких секунд. Основной причиной, не позволяющей оказывать влияние величиной емкости конденсатора на величину длительности импульсов, является наличие у трансформатора блокинг-генератора магнитопровода. Магнитопровод (сердечник) трансформатора резко ограничивает длительность вырабатываемых блокинг-генератором импульсов за счет усиления магнитного потока, пронизывающего обмотку в цепи базы транзистора, тем самым еще более усиливая положительную обратную связь.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей блокинг-генератора путем увеличения длительности выходных импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном блокинг-генераторе, содержащем транзистор с резистором в цепи коллектора, времязадающую цепочку, состоящую из резистора и конденсатора и подсоединенную к базе транзистора, трансформатор, имеющий первичную и вторичную обмотки обратной связи, однотранзисторный усилитель мощности с выходной нагрузкой в цепи коллектора транзистора и источник постоянного тока трансформатор выполнен без магнитопровода с индуктивно связанными обмотками обратной связи.

На чертеже изображен блокинг-генератор в виде принципиальной схемы.

Блокинг-генератор содержит источник постоянного тока 1, транзистор 2, резисторы 3 и 4, конденсатор 5, трансформатор 6 с индуктивно связанными первичной обмоткой 7 и вторичной 8, где точками обозначены начала обмоток, усилитель мощности 9, содержащий транзистор 10 с резистором 11 и нагрузку 12.

Блокинг-генератор работает следующим образом.

При подаче напряжения от источника постоянного тока 1 через резистор 4 времязадающей цепочки подается отрицательное напряжение смещения на базу транзистора 2. Отрицательный потенциал на базе транзистора 2 вызывает ток база-эмиттер. Этот ток приводит к появлению коллекторного тока транзистора 2, который идет от минуса источника питания 1 через первичную обмотку 7 трансформатора 6 и резистор 3. За счет взаимоиндукции во вторичной обмотке 8 также наводится ток, который заряжает конденсатор 5 времязадающей цепочки (на фиг. 1 левая обкладка конденсатора - минус, правая - плюс) и усиливает ток база-эмиттер, что приводит к еще большему увеличению коллекторного тока транзистора 2 и в первичной обмотке 7. Таким образом, с помощью положительной обратной связи осуществляется лавинообразный процесс (блокинг-пресс). При достижении транзистором 2 режима насыщения влияние обмотки 7 на обмотку 8 прекращается, т.к. в обмотке 7 величина тока в этот момент не изменяется. В результате начинается разряд конденсатора 5 по цепи: левая обкладка, обмотка 8, источник постоянного тока 1, резистор 4, правая обкладка конденсатора. Разряд конденсатора 5 через резистор 4 вызывает уменьшение отрицательного потенциала на базе транзистора 2, что в свою очередь ведет к уменьшению коллекторного тока транзистора 2 и в обмотке 7 приводит к перевороту фазы (направления) наводимого тока в обмотке 8, т.е. направление наводимого тока в обмотке 8 теперь совпадает с направлением тока разряда конденсатора 5. Наводимый в обмотке 8 ток еще сильнее снижает отрицательный потенциал базы транзистора 2, вызывая резкое уменьшение коллекторного тока. После разряда конденсатора 5 на базе транзистора 2 через резистор 4 вновь появляется отрицательный потенциал и работа блокинг-генератора в автоколебательном режиме происходит аналогично описанному. Выработанные импульсы прямоугольной формы подаются на базу транзистора 10 усилителя мощности 9. В цепь коллектора транзистора 10 включена выходная нагрузка в виде резистора 12. Резистор 11 предотвращает смещение транзистора 10 в область проводимости за счет тока утечки. В коллекторную цепь транзистора 10 можно подключить как активную нагрузку (лампу накаливания), так и индивидуальную (обмотку трансформатора, обмотку шагового искателя и т.д.). Период и скважность импульсов в соответствии с заданными устанавливаются времязадающей цепочкой, состоящей из резистора 4 и конденсатора 5, а также коэффициентом трансформации трансформатора 6, полученным из отношения количества витков во вторичной обмотке 8 к количеству витков в первичной обмотке 7. Скважность устанавливается и резистором 3, который формирует вершину импульсов и амплитуду. Блокинг-генератор с трансформатором без магнитопровода с индуктивно связанными обмотками сохраняет свою работоспособность в различных режимах: ждущем, режиме синхронизации и деления частоты.

Выполнение трансформатора блокинг-генератора без магнитопровода с индуктивно связанными обмотками позволяет увеличить инерционность (время) нарастания, формирования и спада амплитуды импульсов с сохранением сильных положительной и отрицательной обратных связей, что ведет к достижению увеличения их длительности и позволяет добиться частоты выходных импульсов в сторону уменьшения от нескольких Гц до нескольких долей Гц со скважностью от 0,5 до единицы. Это дает возможность расширить функциональные возможности блокинг-генератора, например, использовать его в качестве светосигнальных устройств, работающих в проблесковом режиме с использованием ламп накаливания и в различных автоматических устройствах в качестве источника прямоугольных импульсов инфразвуковой частоты.

Применение: устройство может использоваться для генерирования мощных импульсов большой скважности. Сущность изобретения: устройство содержит источник постоянного тока, транзисторы, резисторы, конденсатор и трансформатор, с первичной и вторичными обмотками. 1 ил.

БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОР, содержащий транзистор с резистором в цепи коллектора, времезадающую цепочку, состоящую из резистора и конденсатора и подсоединенную к базе транзистора, трансформатор, имеющий первичную и вторичную обмотки обратной связи, однотранзисторный усилитель мощности с выходной нагрузкой в цепи коллектора транзистора и источник постоянного тока, отличающийся тем, что трансформатор не содержит магнитопровода с индуктивно связанными обмотками обратной связи.