Itsestään tuottavat jännitteenmuuntimet (estogeneraattorit). Estävä generaattori
Tämän tyyppisiä laitteita käytetään harvoin toistuvien korkean käyttöjakson omaavien signaalien luomiseen. He käyttävät muuntajaa, joka sisältyy takaisinkytkentäpiiriin. Galvaaninen eristys lähdössä mahdollistaa suurjännitepulssien muodostumisen. Tätä ominaisuutta käytetään voimajohtojen skannausyksiköissä ja Tesla-keloissa.
Miltä estävä generaattori näyttää?
Yksinkertainen generaattorin estopiiri voidaan koota ilman vaikeuksia kotona.
Toimintaperiaate
Alla oleva kaavio auttaa sinua ymmärtämään estogeneraattorin toiminnan.
Kaavio tyypillisestä generaattorista
Seuraava luettelo näyttää työn päävaiheet:
- Jännitteen syöttämisen jälkeen vastuksen R1 kautta kondensaattori C latautuu. Tämän prosessin päättymisaika määräytyy näiden elementtien parametrien mukaan.
Virran määrää rajoittaa piirin vastus, ja kondensaattorin liittimien jännitteellä ei ole aikaa saavuttaa maksimiaan.
- Heti kun se saavuttaa tietyn arvon, transistori alkaa avautua. Virta alkaa kulkea piirin läpi: muuntajan käämi – kollektori – emitteri. Tässä vaiheessa jännite saavuttaa maksiminsa lähes välittömästi ja virta kasvaa suhteellisen hitaasti.
- Se indusoi EMF:n kantaan kytkettyyn muuntajan käämiin, mikä lisää jännitettä entisestään ja avaa transistorin. Tämä prosessi päättyy, kun muuntajan ydin on kyllästynyt (materiaali ei pysty johtamaan tietyn voimakkuuden magneettikenttää). Se pysähtyy myös, kun kantavirta kasvaa puolijohdelaitteen kyllästyskynnykseen asti.
- Transistori sammuu. Kondensaattorin C lataus alkaa. Muuntajan käämin induktanssi tuottaa emf:n vastakkaiseen suuntaan kuin alkuperäinen. Tämä nopeuttaa transistorin sulkeutumista.
Estogeneraattorin toimintaperiaate on helpompi ymmärtää ajoituskaavioiden avulla, jotka havainnollistavat sähköisten parametrien muutosta piirin yksittäisissä osissa.
Virta- ja jännitekaaviot
Näitä piirustuksia tulee tutkia yhdessä seuraavan piirustuksen kanssa, joka esittää toista estogeneraattorin kytkentäkaaviota.
Yllä oleva kuva ei näytä tiettyä kuormaa (nimitys Rн). Diodi suorittaa vaimennustoimintoja. Se estää jännitepiikkejä, jotka voivat vahingoittaa transistoria.
Yllä kuvatut vaiheet näkyvät selvästi kaavioista. Alla on piirteitä, jotka ovat ominaisia toiselle järjestelmälle:
- Yhdistelmä t 0 merkitsee hetkeä, jolloin transistorin kannan jännite ei riitä avaamaan sitä.
- Aikaväli t 0 – t 1 ilmaisee transistorin asteittaisen avautumisen ajanjakson. Päätepisteessä on tapahtunut kyllästyminen, joten perusvirran muuttaminen ei vaikuta pulssin muotoon.
- Kondensaattorin purkautuminen kuitenkin tapahtuu. Siksi perusvirta pienenee asteittain.
- Koska kollektorin kuormituksella on induktiiviset ominaisuudet, virta I c ei vähene. Tämän ajanjakson kesto määräytyy muuntajan sydämen parametrien mukaan.
- Pulssin katkaisu alkaa pisteestä t 2. Induktion synnyttämä virta pienenee, mikä saa aikaan transistorikytkimen asteittaisen sulkeutumisen. Kuvat osoittavat, kun virta näkyy vastakkaiseen suuntaan. Tämä prosessi tehostaa kondensaattorin purkamista. Transistorin sulkeutumisnopeus kasvaa ja katkaisu muuttuu jyrkäksi (muodostuu lyhyessä ajassa).
- Piste t 3 osoittaa transistorin hilan täydellisen sulkeutumishetken. Sen jälkeen värähtelevien prosessien esiintyminen on sallittua. Niiden estämiseksi tähän piiriin on asennettu diodi.
Estogeneraattorin toimintaperiaate on selvä. Alla on laskelma, joka auttaa sinua valitsemaan oikean transistorin toisesta piirikaaviosta.
Esimerkissä käytettiin seuraavia alkuparametreja:
- taajuus (F) – 40 kHz;
- käyttösuhde (C) – 0,25;
- amplitudi (AM) – 6 V;
- vastus R ng (kuorma) – 30 ohm;
- jännite virtalähteen lähdössä (PS) – 300 V.
Kantakollektorin sallitun jännitteen tulee olla 1,5 - 2 kertaa suurempi kuin NP. Tässä esimerkissä - 450 - 600 V.
Kerääjän virta (minäVastaanottaja) määritetään kaavalla:
Ik:n on oltava yhtä suuri tai suurempi kuin ((3...5)*AM*CTF)/ R ng.
KTF on kerroin, joka ottaa huomioon energian muuntamisen ominaisuudet (keräin - kuormituskäämit):
CTF=(1,2*AM) / NP=(1,2*6)/300=0,024.
Siten sallitun kollektorivirran on oltava suurempi kuin seuraavat arvot:
((3…5)*6*0,024)/ 30 = 0,0144…0,024.
Maksimitaajuus (H max, kHz) lasketaan seuraavalla kaavalla:
H max ≥ (5…8) * H = (5…8) * 40 = 200…320.
Saatujen tietojen perusteella määritetään transistorin tyyppi.
Sopivan ehdollisen laitteen parametrit:
- suurin kollektorin kantajännite (NCV) – 620 V;
- suurin kanta-emitterijännite (NBE) – 8 V$
- kollektorin maksimivirta (Ic) – 0,03 A;
- kollektori-kantavirta (Ikb) – 12 µA;
- maksimitaajuus (Chmax) – 1000 kHz;
- perusresistanssi (Rb) – 250 ohm.
Laskennan ja käytännön avulla voit koota estogeneraattorin omin käsin
Luodaksesi estogeneraattorin oikein, sinun on tunnettava teoria ja käytäntö sekä osattava tehdä laskelmia.
Kenttätransistorigeneraattori
Tämän laitteen toimintaperiaate ei eroa edellä käsitellyistä vaihtoehdoista. Järjestelmään on kuitenkin tehty muutoksia, jotka lisäävät merkittävästi energiatehokkuutta, luotettavuutta ja kestävyyttä.
Kenttätransistorigeneraattorin estopiiri
- Piirustuksessa esitetyt kotimaiset transistorit ja diodit voidaan korvata vastaavilla maahantuoduilla puolijohdelaitteilla, joilla on sopivat sähköiset ominaisuudet.
- Resistanssi R2 valitaan siten, että C1:n jännite tyhjäkäynnissä ei ylitä 450 V. Tämä asetus estää VT-transistorin puolijohdeliitoksen rikkoutumisen
- Laitteen vaurioitumisen välttämiseksi sitä ei saa kytkeä päälle ilman kuormitusta.
- Resistance R6 suorittaa suojaavia toimintoja. Sen läsnäolon avulla voit irrottaa generaattorin verkosta, kun katkaisija S on auki
Video. DIY estogeneraattori
Yksi yksinkertaisimmista jännitettä lisäävistä muunninpiireistä on estävä oskillaattoripiiri. Toimintaperiaatteiden ymmärtäminen antaa sinun tehdä generaattorin muilla piiriratkaisuilla ilman virheitä.
Estogeneraattorit on suunniteltu tuottamaan suorakaiteen muotoisia virta- tai jännitepulsseja, jotka ovat pääasiassa lyhytkestoisia (muutamasta useaan sataan mikrosekuntiin). Niitä käytetään sahanhammasvirran tuottamiseksi elektronisuihkun pyyhkäisemiseksi sähkömagneettisesti ohjattujen elektronisuihkulaitteiden näytön poikki. Digitaalisissa toimintajärjestelmissä ohjauspulssien muotoilijat perustuvat usein estogeneraattoreihin.
Rakenneperiaatteen mukaan estogeneraattori on yksivaiheinen transistorivahvistin, jolla on syvä positiivinen takaisinkytkentä, jonka suorittaa pulssimuuntaja. Lähtöpulssin generointiprosessi liittyy transistorin lukituksen avaamiseen ja sen pitämiseen kyllästystilassa (ib >i k / β) positiivisella takaisinkytkentäpiirillä. Pulssinmuodostuksen loppumiseen liittyy transistori poistuminen kyllästystilasta joko tulopiirin kautta (eli kantapiirin, kun transistori kytketään päälle OE-piirin mukaan) kantavirran pienenemisen vuoksi tai lähdön kautta. (kollektori) piiri kollektorin huipun kasvun vuoksi. Nämä kaksi tapausta määrittelevät vastaavasti kahden tyyppiset estooskillaattorit: takaisinkytkentäpiirin kondensaattorilla (ajoituskondensaattorilla) ja kyllästyvällä muuntajalla.
Tässä osiossa käsitellään estooskillaattoria, jossa on kondensaattori takaisinkytkentäpiirissä, joka on käytännössä yleisimmin käytetty yksitahtiversiona.
Estogeneraattoripiiri on esitetty kuvassa. 3.15, a. Se on valmistettu transistorilla OE ja muuntajalla Tr. Positiivinen takaisinkytkentäpiiri on toteutettu käyttämällä muuntajan toisiokäämiä w B, jonka muunnossuhde on n b = ω k /ω b, kondensaattoria C ja vastusta R, joka rajoittaa kantavirtaa. Vastus R b luo kondensaattorin purkauspiirin transistorin suljetun tilan vaiheessa. Lähtösignaali voidaan siirtää joko suoraan transistorin kollektorista tai muuntajan lisäkuormakäämistä ω n, joka on kytketty kollektorikäämiin muunnossuhteella n n = ω n / ω k. Jälkimmäisessä tapauksessa jännitepulssin amplitudi voidaan saada joko pienemmäksi tai suuremmaksi kuin jännite Ek ja mahdollistaa kuormitus- ja generaattoripiirien potentiaalierottelu. Tarvittaessa päälle kytkettynä oleva diodi D 1 estää negatiivisen napaisuuden jännitepulssin kulkemisen, joka tapahtuu, kun transistori kytketään pois kuormasta. Diodin D.2 haara ja vastus R1 suojaavat transistoria ylijännitteiltä.
Tarkastellaan piirin toimintaa itseoskillaattoritilassa (ei ole tulopiiriä kondensaattorilla C). Toimintaperiaatetta selittävät ajoituskaaviot on esitetty kuvassa. 3,15, b - g.
Välillä t 0 - t 1 transistori on suljettu, sen kollektorin jännite on - E k, muuntajan käämien ja kuorman jännitteet ovat nolla (kuva 3.15, b - d). Transistorin suljettu tila syntyy kondensaattorin C jännitteestä (kuva 3.15, a), joka on kytketty käämin ω b kautta transistorin kanta-emitterinapoihin. Kuvassa näkyvä jännitteen napaisuus. 3.15, a, kondensaattori saavuttaa piirin edellisen pulssin muodostuksen loppua kohti.
Transistorin suljettu tila jatkuu ajanhetkeen t 1 asti, koska aikavälillä t 0 - t 1 kondensaattori C latautuu piiriä ω b - C - R - R 6 - (-E k) pitkin ja hetkellä t 1, kondensaattorin jännite on nolla (kuva 3.15, d).
Välillä t 1 - t 2 transistori on lukitsematon. Tämä prosessi määräytyy positiivisen palautteen läsnäolon perusteella piirissä, ja sitä kutsutaan regeneraatioprosessiksi tai suoraksi estoprosessiksi.
Transistorin lukituksen avaamisen regeneratiivisen prosessin ydin on, että siihen liittyy kanta- ja kollektorivirtojen keskinäinen kasvu ja se etenee seuraavasti.
Jännitteen u c - ja b e siirtymä hetkellä t 1 nollasta johtaa transistorin kanta- ja kollektorivirtojen syntymiseen. Kun transistori avataan, sen kollektorin jännite laskee, jolloin muuntajan kollektorikäämiin ω k ilmaantuu jännite (kuva 3.15, a). Kollektorikäämin jännite muunnetaan kantakäämiksi ω b polariteetilla, joka vastaa kantavirran kasvua. Kantavirran kasvu puolestaan aiheuttaa kollektorivirran kasvun, kollektorin jännitteen laskun ja kollektorin ja kantakäämien jännitteen nousun edelleen. Prosessi päättyy transistorin siirtymiseen ajanhetkellä t 2 saturaatiotilaan.
Transistorin lukituksen avaamisen regeneratiivisen prosessin kehittäminen on mahdollista, jos piiri luo edellytykset kantavirran lisäämiselle positiivisen takaisinkytkennän vuoksi. Tämä tarkoittaa, että takaisinkytkentäpiirin on tarjottava suhde transistorin virroille, joilla
Transistorin kollektorivirta on yhtä suuri kuin muuntajan kollektorikäämiin vähennettyjen kanta- ja kuormitusvirtojen summa:
Väli t 1 - t 2 määrittää generoidun pulssin etureunan keston. Estogeneraattoreiden aika on mikrosekunnin murto-osia.
Pulssin t huipun muodostumisvälin aikana transistori on auki, sen yli oleva jännite ΔUke on alhainen. Kollektorikäämiin johdetaan Ek:tä lähellä oleva jännite ja kanta- ja kuormakäämiin E k /n b ja E k /n H lähellä olevat jännitteet (kuva 3.15, c, d).
Intervalle t in on voimassa kuvassa esitetty estogeneraattorin vastaava piiri. 3.16, a. Kaavion transistori on esitetty
Kollektorikäämin ja transistorin (kuva 3.16, a) läpi kulkee virta i n, joka on kolmen komponentin summa: kollektorin käämiin vähennetty kuormitusvirta i" n = i n /n H = E k /(n 2 n R H) ja kantavirta i" b = i b / n b sekä magnetointivirta i μ.
Magneettivirta i μ (katso kuva 3.15, e) on liitäntäkomponentti transistorin kollektorivirrassa. Se syntyy kollektorikäämiin kohdistuvan jännitteen E k vaikutuksesta ja aiheutuu toimintapisteen liikkeestä muuntajan sydämen magnetointikäyrää pitkin pisteestä 1 kohti pistettä 2 (kuva 3.16, b). Virran i μ ajanmuutoksen luonne riippuu magnetointikäyrän tyypistä ja kollektorikäämin kierrosten lukumäärästä (sen induktanssista L k). Valitsemalla sopiva kollektorikäämin induktanssin arvo, virran I μm ax maksimiarvo rajoitetaan tasolle (0,05 / 0,1) i "n. Toimintapisteen liikeosuus magnetointisilmukkaa pitkin tämä tapaus osoittautuu melko pieneksi ja lähellä suoraa, ja siksi virran i μ muutoksen luonne ajan myötä on lähellä lineaarista virtaa i μ varten on olemassa pätevä yhtälö
mistä löydämme sen?
Kantavirta i 6 (katso kuva 3.15, c) tarjoaa transistorin kyllästymistilan intervalleilla t. Se määräytyy prosessilla, jossa kondensaattori C ladataan avoimen transistorin ja vastuksen R tulopiirin kautta muuntajan kantakäämin jännitteen vaikutuksesta. Tässä tapauksessa virta i 6 pienenee eksponentiaalisen lain mukaan. Myös kollektorivirran pelkistetty komponentti i" b on suhteellisen pieni ja pienenee ajan myötä.
Ajasta riippuvat virrat i μ ja i b aiheuttavat ensin hieman virtaa i k pienenevän ja sitten sen lisäyksen (ks. kuva 3.15, g). Suhteellisen pienistä komponenteista i" b ja i μ johtuen virran i k vaiheessa t c määrää ensisijaisesti virta i" n, eli i k ≈ i" n =E k /(n n 2 R n) = E k /R "n
Jos otamme t f ≤t in, niin kantavirta ajanjaksolla t in muuttuu lain mukaan
missä τ = C(R+r input) - peruspiirin aikavakio; r in - transistorin tuloresistanssi avoimessa tilassa.
Kesto t in kuvaa piirin tilaa, jossa takaisinkytkentäpiirin kautta syntyvä kantavirta (kondensaattorin latausvirta) varmistaa transistorin kyllästymistilan, eli i b >i k / β Kondensaattorin latautuessa (ks. kuva 3.15) , d, e) kantajännite laskee, minkä seurauksena transistorin kyllästysaste pienenee. Ajanhetkellä t 3 kantavirta pienenee arvoon ib = i k/β, joka vastaa kyllästymistilasta poistuvaa transistoria. Seuraava transistorin lukitusprosessi määrittää hetken, jolloin estogeneraattori saa päätökseen jännitepulssin, jonka kesto on t in (ks. kuva 3.15, d).
Aika tc voidaan löytää laittamalla kaavaan (3.49) i b = E k / (β R "n)
Transistorin siirtyminen off-tilaan tapahtuu positiivisen takaisinkytkennän, myös lumivyörymäisen, seurauksena. Sen alkaminen aiheuttaa jännitteen nousun muuntajan kollektorissa ja kantakäämissä. Käänteinen lukitusprosessi tapahtuu kollektorin ja kantavirtojen keskinäisen pienenemisen kanssa ja päättyy transistorin sammuttamiseen. Sen kesto määrittää katkaisuajan t generoidusta pulssista. Aika t s eroaa vähän t f:stä. Transistorin suljettua tilaa ajan t 4 jälkeen ylläpitää kondensaattorin jännite, jonka napaisuus on esitetty kuvassa 1. 3.15, a.
Piirissä tapahtuvat prosessit transistorin sammuttamisen jälkeen hetkellä t4 liittyvät kondensaattorin purkamiseen ja muuntajan magneettikenttään kertyneen energian häviämiseen.
Kondensaattorin C purkautuminen tapahtuu pitkin piiriä ω b - R - R b - (-E k) (katso kuva 3.15, a). Purkauksesta johtuen kondensaattorin yli oleva jännite muuttuu, kuten kuvasta näkyy. 3.15, d.
Välillä t muuntaja kerää energiaa [kytkemällä kollektorikäämityksensä ω k virtalähteeseen ja sen läpi kulkevaan magnetointivirtaan i μ. Kun transistori kytketään pois päältä, muuntajan kollektorijohto irrotetaan virtalähteestä. Siihen indusoituu jännite, joka estää virran i μ pienenemisen. Itseinduktiojännite esiintyy myös pohja- ja kuormakäämeissä. Jännitteen polariteetit on esitetty kuvassa 2 esitetyssä estogeneraattorin vastaavassa piirissä. 3.16, c.
Muuntajan kuormakäämitys irrotetaan resistanssista Rn diodilla D 1. Piirin resistanssi R b - R - C - (-E k) on korkea johtuen R b:n suhteellisen suuresta arvosta (kymmeniä kiloohmeja). Kollektorikäämin jännitteen suhteen diodi D2 on kytketty eteenpäin. Tässä suhteessa voidaan olettaa, että virta i μ, kun transistori kytketään pois päältä, siirretään kollektoripiiristä diodin D 2 ja vastuksen R 1 piiriin. Vaiheessa t in virran i μ virtauksesta muuntajan magneettikenttään kertynyt energia hajoaa aktiiviseen resistanssiin R 1. Muuntajan sydämen magneettinen tila muuttuu pisteestä 2 pisteeseen 1 (ks. kuva 3.16, b). Piirissä, jossa on R 1, virta i μ pienenee nollaan (ks. kuva 3.15, e) aikavakiolla L k /R 1. Virta i μ intervallin t in lopussa (katso kuva 3.15, e) ja vastus R 1 määräävät muuntajan kollektorikäämin jännitepiikin amplitudin, kun transistori on kytketty pois päältä: U valitse = I μmax R1. Resistanssiarvo R1 valitaan sen perusteella
tarpeesta suojata transistoria sen kollektoriliitoksen rikkoutumiselta emissiohetkellä: U kmax = E k +I μm akh R 1< U k доп (см. рис. 3.15, б). В отсутствие сопротивления R 1 , рассеяние энергии, накопленной в магнитном поле коллекторной обмотки, осуществлялось бы в приведенных к коллекторной обмотке сопротивлениях базовой цепи и сопротивлении изоляции коллекторной обмотки. При этом амплитуда выброса коллекторного напряжения U выбр могла бы превысить допустимое значение.
Itseoskillaattoritilassa toimivan estooskillaattoripiirin transistori avautuu, kun sen kannan jännite, joka määräytyy kondensaattorin ylittävän jännitteen perusteella, saavuttaa nollan. Tämä määrittää tauon keston t p ja estogeneraattorin lähtöpulssien toistotaajuuden. Välille t p on tunnusomaista kondensaattorin purkautumisprosessi pitkin piiriä ω b - R - R 6 - (-E k) (katso kuva 3.15, a). Tässä tapauksessa kondensaattori pyrkii latautumaan alkujännitteestä U c max arvoon -E k (katso kuva 3.15, d). Ottaen U c max = E k /n b ja jättäen huomioimatta transistorin lämpövirran I k0, löydämme:
Kun estogeneraattori toimii synkronointitilassa, transistorin kantapiiriin syötetään negatiivisen polariteetin tulojännitepulsseja kondensaattorin C 1 kautta (kuva 3.17, a). Estogeneraattorin luonnollinen pulssin toistotaajuus valitaan hieman pienemmäksi kuin tulopulssin toistotaajuus, eli T> T-tulo. Synkronointipulssit vapauttavat lukituksen. transistori ennen hetkeä, jolloin sen kannan (kondensaattorin) jännite laskee luonnollisesti nollaan, minkä seurauksena estooskillaattoripulssien taajuus on yhtä suuri kuin synkronointipulssien toistotaajuus. Jos luonnollisen värähtelyn jakso on paljon suurempi kuin synkronointipulssien toistojakso: T» T in, niin estooskillaattori toimii taajuusjakotilassa (kuva 3.17, b), jossa T out = nT in.
Estogeneraattori voi toimia myös valmiustilassa. Tällöin transistorin kantaan syötetään ylimääräinen bias-jännite, jonka seurauksena transistori pysyy suljettuna, kunnes tulopulssi syötetään ja syötetään. Estogeneraattori käynnistetään negatiivisilla jännitepulsseilla. Tässä tapauksessa vastus Rb on kytketty positiivisen napaisuuden lisälähteen jännitteeseen.
Generaattorilaitteen esto
Estävä generaattori on yksivaiheinen lyhytaikaisten pulssien relaksaatiogeneraattori, jolla on vahva induktiivinen positiivinen takaisinkytkentä, jonka pulssimuuntaja tuottaa.
Ohmin tuottamilla pulsseilla on suuri etu- ja rajajyrkkyys ja ne ovat muodoltaan lähellä suorakaiteen muotoisia. Pulssin kesto voi vaihdella useista kymmenistä ns useisiin satoihin mikrosekunteihin.
Tyypillisesti estogeneraattori toimii korkean käyttöjakson tilassa, ts. pulssien kesto on paljon lyhyempi kuin niiden toistojakso. Käyttömäärä voi olla useista sadaista kymmeniin tuhansiin.
Transistori, johon estogeneraattori on asennettu, avautuu vain pulssin generoinnin ajaksi ja on suljettuna muun ajan. Siksi suurella käyttöjaksolla aika, jonka aikana transistori on auki, on paljon lyhyempi kuin aika, jonka aikana se on kiinni. Transistorin lämpötila riippuu keskimääräisestä kollektorissa hajoavasta tehosta.
Estooskillaattorin korkeasta käyttöjaksosta johtuen voidaan saavuttaa erittäin suuri teho pienten ja keskitehoisten pulssien aikana.
Mutta samaan aikaan korkealla käyttöjaksolla estooskillaattori toimii erittäin taloudellisesti, koska transistori kuluttaa energiaa virtalähteestä vain lyhyen pulssinmuodostusajan aikana.
Aivan kuten multivibraattori, estävä oskillaattori voi toimia itsevärähtelevässä, valmiustilassa ja synkronointitilassa.
Estooskillaattorin toiminta itsevärähtelevässä tilassa
Estogeneraattorit voidaan koota käyttämällä transistoreja, jotka on kytketty piiriin OE:n kanssa tai piiriin, jossa on OB. Piiriä, jossa on OE, käytetään useammin, koska sen avulla saadaan aikaan parempi muoto syntyvistä pulsseista (lyhyempi nousuaika), vaikka piiri OB:lla on vakaampi transistorin parametrien muutosten suhteen.
Estooskillaattoripiiri on esitetty kuvassa. 1.
Estogeneraattorin toiminta voidaan jakaa kahteen vaiheeseen. Ensimmäisessä vaiheessa, joka vie suurimman osan värähtelyjaksosta, transistori on kiinni, ja toisessa vaiheessa transistori on auki ja pulssi muodostuu. Ensimmäisen vaiheen transistorin suljettua tilaa ylläpitää kondensaattorin C1 jännite, joka on ladattu kantavirralla edellisen pulssin generoinnin aikana. Ensimmäisessä vaiheessa kondensaattori puretaan hitaasti vastuksen R1 suuren resistanssin kautta, jolloin transistorin VT1 kantaan syntyy lähellä nollaa oleva potentiaali ja se pysyy kiinni.
Kun kannan jännite saavuttaa transistorin avautumiskynnyksen, se avautuu ja virta alkaa kulkea muuntajan T kollektorikäämin I läpi. Tällöin kantakäämiin II indusoituu jännite, jonka napaisuuden tulee olla sellainen, että se muodostaa kannalle positiivisen potentiaalin. Jos käämit I ja II on kytketty väärin, estooskillaattori ei generoi. Se tarkoittaa, että yhden käämin päät on vaihdettava, olipa sitten mikä tahansa.
Positiivinen jännite, joka syntyy kantakäämissä, johtaa kollektorivirran lisäntymiseen ja siten kannan positiivisen jännitteen kasvuun edelleen jne. Lumivyöryn kaltainen prosessi nostaa kollektorivirtaa ja -jännitettä pohjassa kehittyy. Kun kollektorivirta kasvaa, kollektorin jännite laskee jyrkästi.
Lumivyöryn kaltainen prosessi transistorin avaamiseksi, ns suora estoprosessi, tapahtuu hyvin nopeasti, ja siksi sen esiintymisen aikana C1-johtimessa oleva jännite ja sydämen magneettikentän energia eivät käytännössä muutu. Tämän prosessin aikana muodostuu pulssirintama. Prosessi päättyy siihen, että transistori siirtyy saturaatiotilaan, jolloin transistori menettää vahvistusominaisuudet ja seurauksena positiivinen takaisinkytkentä katkeaa. Alkaa pulssin huipun muodostumisvaihe, jonka aikana kantaan kertyneet vähemmistökantajat liukenevat ja johdin C1 varautuu kantavirralla.
Kun kannan jännite vähitellen lähestyy nollapotentiaalia, transistori poistuu kyllästystilasta ja sitten sen vahvistusominaisuudet palautuvat. Kantavirran pieneneminen aiheuttaa kollektorivirran pienenemisen. Tällöin kantakäämiin indusoituu jännite, negatiivinen kantaan nähden, mikä aiheuttaa kollektorivirran vielä suurempaa laskua jne. Muodostuu lumivyörymäinen prosessi, ns. käänteinen estoprosessi, minkä seurauksena transistori sammuu. Tämän prosessin aikana muodostuu pulssiviipale.
Käänteisten päästöjen rajoittamiseksi "vaimennin"-diodi VD1 kytketään päälle. Pääprosessin aikana diodi on kiinni, eikä se vaikuta estävän oskillaattorin toimintaan. Diodi VD1 on kytketty rinnan muuntajan kollektorikäämin kanssa.
Kaikkien näiden prosessien jälkeen piiri palautetaan alkuperäiseen tilaan. Tämä on kuilu impulssien välillä. Niin sanotusti hiljaisuuden prosessi koostuu kondensaattorin C1 hitaasta purkamisesta vastuksen R1 kautta. Marengin jännite kasvaa hitaasti, kunnes se saavuttaa transistorin avautumiskynnyksen ja prosessi toistuu.
Pulssin toistojakso voidaan määrittää suunnilleen kaavalla:
T ja ≈(3÷5)R1C1
Generaattorin valmiustilan estäminen
Vastaavasti odottavan multivibraattorin kanssa tämä tila on ominainen estooskillaattorille siinä mielessä, että piiri generoi pulsseja vain silloin, kun sen tuloon saapuu mielivaltaisen muotoisia laukaisupulsseja. Valmiustilan saavuttamiseksi lukitusjännite on kytkettävä päälle estogeneraattorissa (kuva 2).
Alkutilassa transistori on suljettu negatiivisella biasilla kannalla (-E b) ja suora estoprosessi alkaa vasta, kun riittävän amplitudi positiivinen pulssi on kohdistettu transistorin kantaan. Pulssi muodostetaan samalla tavalla kuin itsevärähtelevässä tilassa. Lauhduttimen C purkaus pulssin päätyttyä tapahtuu jännitteellä -E b. Transistori pysyy sitten pois päältä, kunnes seuraava laukaisupulssi saapuu. Estogeneraattorin tuottamien pulssien muoto ja kesto riippuvat piirin parametreista.
Odottavan estogeneraattorin normaalia toimintaa varten on täytettävä seuraava epäyhtälö:
T ≥(5÷10)R1C1
Missä T s- laukaisupulssien toistojakso.
Liipaisupiirien vaikutuksen eliminoimiseksi odottavan estogeneraattorin toimintaan kytketään päälle eristysdiodi VD2, joka sulkeutuu transistorin avautumisen jälkeen, minkä seurauksena estogeneraattorin ja liipaisupiirin välinen yhteys katkeaa. Joskus liipaisupiiriin sisältyy ylimääräinen erotusaste (emitteriseuraaja).
Huomautus: verkkosivusto-
Se suoritetaan vahvistinelementin (esimerkiksi transistorin) perusteella, jolla on vahva muuntajan takaisinkytkentä. Useimmiten käytetään positiivista palautetta.
Hyödyt ja haitat
Tällaisten generaattoreiden etuna on niiden suhteellinen yksinkertaisuus ja kyky kytkeä kuorma muuntajan kautta. Muodostettujen pulssien muoto lähestyy suorakaiteen muotoista, käyttöjakso saavuttaa kymmeniä tuhansia ja kesto satoja mikrosekunteja. Suurin pulssin toistotaajuus saavuttaa useita satoja kHz. Tällaisten laitteiden värähtelypiirien kapasitanssi on pieni, määräytyy välikapasitanssien ja tietysti asennuskapasitanssin mukaan. Näiden ominaisuuksien ansiosta estogeneraattori on löytänyt laajan sovelluksen tuotannossa: automaatio-, ohjaus- jaa.
Näiden generaattoreiden haittana on, että taajuus riippuu syöttöjännitteen muutoksista. Multivibraattorin vakaus on vain 5-10 prosenttia.
Sulkuoskillaattorilla, joka on koottu positiivisella hilalla tai resonanssipiirillä, joka on viritetty pulssin toistotaajuudelle, puristusdiodilla, on melko korkea värähtelystabiilisuus. Taajuuden epävakaus tällaisissa piireissä on alle yksi prosentti.
Tällaisten generaattoreiden toteuttamiseen on monia järjestelmiä: putkitransistori kantaesijännitteellä, transistori emitterikytkennällä, positiivisella verkkolla, vahvistetulla kaskadilla, kenttätransistoreilla ja muut.
Kuvassa tukkiva generaattori päällä
Suosituimmat laitteet ovat perinteisiin transistoreihin perustuvat laitteet. Tällaisissa laitteissa käytetään yleensä generaattoria, joka voi toimia estettynä, se on helppo synkronoida ulkoisen signaalin kanssa.
Estogeneraattori, toimintaperiaate
Piirin toiminta on jaettu useisiin vaiheisiin. Vaihe yksi: transistori vapautuu, kun pulssi saapuu emitteriin. Laite alkaa toimia. Kun hilavirta johdetaan transistorin kantaan, se aiheuttaa varauksen kerääntymisen sekä kollektorivirran kasvun. Pulssimuuntajan käämien suorittaman vastuksen kautta se herättää lumivyörymäisen prosessin, joka lisää kantaa, kollektorivirtoja ja kuormitusvirtaa. Tässä tapauksessa transistorin emitterin ja kollektorin välinen potentiaaliero pienenee, kun se saavuttaa nollan, laite menee kyllästystilaan. Vaihe kaksi: primäärikäämin resistanssi huomioimatta oletetaan, että käämiin syötetään vakio syöttöjännite. Tämän seurauksena myös muuntajan jäljellä olevien käämien jännite on vakio. Piirivirtojen muutoksen luonteen määräävät toisiokäämien kanssa sarjaan kytkettyjen piirien ominaisuudet sekä muuntajan sydämen ominaisuudet. Esimerkiksi aktiivisella kuormalla virta on vakio. Transistorin kannan virta on vakio, mutta alkaa pienentyä kondensaattorin latautuessa. Kollektorivirran määrää magnetointivirran ja käämien transienttivirtojen summa.
Magnetointivirta kasvaa, kasvun luonne määräytyy ydinmateriaalin hystereesisilmukan mukaan. Tämän seurauksena myös kollektorivirta kasvaa. Tämä johtaa siihen, että transistori poistuu kyllästystilasta ja pulssin yläosa muodostuu. Kollektorivirta tulee jälleen riippuvaiseksi perusvarauksen arvosta ja kantavirta alkaa pienentyä lumivyöryn tavoin. Transistori sammutetaan ja pulssin katkaisu muodostuu. Kun laite on lukittu, estogeneraattori alkaa palautua alkuperäiseen tilaansa.
Esto – generaattori on lyhytkestoisten pulssien generaattori, jotka toistetaan melko suurilla välein.
Yksi estogeneraattoreiden eduista on niiden suhteellinen yksinkertaisuus, kyky kytkeä kuorma muuntajan kautta, korkea hyötysuhde ja riittävän voimakkaan kuorman kytkentä.
Estooskillaattorit ovat hyvin usein käytössä radioamatööripiireissä. Mutta käytämme LEDiä tästä generaattorista.
Hyvin usein vaeltaessa, kalastaessa tai metsästäessä tarvitaan taskulamppu. Mutta sinulla ei aina ole akkua tai 3 V akkuja käsillä. Tämä piiri voi käyttää LEDiä täydellä teholla lähes tyhjästä akusta.
Hieman suunnitelmasta. Yksityiskohdat: mitä tahansa transistoria (n-p-n tai p-n-p) voidaan käyttää KT315G-piirissäni.
Vastus on valittava, mutta siitä lisää myöhemmin.
Ferriittirengas ei ole kovin suuri.
Ja korkeataajuinen diodi pienellä jännitehäviöllä.
Joten siivosin pöytäni laatikkoa ja löysin vanhan taskulampun, jossa oli hehkulamppu, tietysti palaneen, ja näin äskettäin kaavion tästä generaattorista.
Ja päätin juottaa piirin ja laittaa sen taskulamppuun.
No, aloitetaan:
Ensin kootaan tämän kaavion mukaan.
Otetaan ferriittirengas (vein sen ulos loistelampun liitäntälaitteesta) ja kelataan 10 kierrosta 0,5-0,3 mm lankaa (se voisi olla ohuempi, mutta se ei ole kätevää). Käärimme sen, teemme silmukan tai oksan ja kierrämme sitä vielä 10 kierrosta.
Nyt otamme KT315-transistorin, LEDin ja muuntajamme. Kokoamme kaavion mukaan (katso yllä). Laitoin myös kondensaattorin rinnalle diodin kanssa, joten se hehkui kirkkaammin.
Joten he keräsivät sen. Jos LED ei syty, vaihda pariston napaisuutta. Ei edelleenkään pala, tarkista, että LED ja transistori on kytketty oikein. Jos kaikki on oikein eikä silti syty, muuntajaa ei ole käämitty oikein. Ollakseni rehellinen, piirini ei myöskään toiminut ensimmäisellä kerralla.
Nyt täydennämme kaaviota muilla yksityiskohdilla.
Kun asennat diodin VD1 ja kondensaattorin C1, LED hehkuu kirkkaammin.
Viimeinen vaihe on vastuksen valinta. Vakiovastuksen sijaan laitamme 1,5 kOhmin muuttuvan vastuksen. Ja alamme pyörimään. Sinun on löydettävä paikka, jossa LED paistaa kirkkaammin, ja sinun on löydettävä paikka, jossa LED sammuu, jos vastusta hieman lisää. Minun tapauksessani se on 471 ohmia.
Okei, nyt lähempänä asiaa))
Puramme taskulampun
Leikkasimme yksipuolisesta ohuesta lasikuidusta ympyrän taskulampun putken kokoiseksi.
Nyt lähdetään etsimään tarvittavien nimellisarvojen usean millimetrin kokoisia osia. Transistori KT315
Nyt merkitsemme levyn ja leikkaamme folion paperiveitsellä.
Muokkaamme lautaa
Korjaamme vikoja, jos niitä on.
Nyt tarvitsemme levyn juottamiseen erityisen kärjen, jos ei, sillä ei ole väliä. Otamme lankaa, jonka paksuus on 1-1,5 mm. Puhdistamme sen perusteellisesti.
Nyt kelaamme sen olemassa olevan juotosraudan päälle. Langan pää voidaan teroittaa ja tinata.
No, aloitetaan osien juottaminen.
Voit käyttää suurennuslasia.
No, kaikki näyttää olevan juotettu, paitsi kondensaattori, LED ja muuntaja.
Nyt koeajo. Kiinnitämme kaikki nämä osat (ilman juottamista) "räkälle"
Hurraa!! Tapahtui. Nyt voit juottaa kaikki osat normaalisti ilman pelkoa
Yhtäkkiä kiinnostuin siitä, mikä on lähtöjännite, joten mittasin