RU2030096C1

RU2030096C1 - Blocking generator

Info

Publication number: RU2030096C1
Authority: RU
Inventors: Алексей Николаевич Степанов
Original assignee: Алексей Николаевич Степанов
Priority date: 1991-08-13
Filing date: 1991-08-13
Publication date: 1995-02-27

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: blocking generator includes D.C. power supply source, two transistors, three resistors, capacitor and transformer with primary and secondary windings. EFFECT: improved efficiency of generation of high-power pulses. 1 dwg

Description

Изобретение относится к генераторам импульсов и может быть использовано, например, в автоматических устройствах в качестве источника прямоугольных импульсов большой длительности и мощности. The invention relates to pulse generators and can be used, for example, in automatic devices as a source of rectangular pulses of long duration and power.

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. Known blocking generator containing a transistor, a timing chain consisting of a resistor and a capacitor, a transformer, the first winding of which is connected between the collector of the transistor and the collector load, the second winding of the transformer is connected between the base of the transistor and the junction of the resistor and capacitor of the timing chain.

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. In the known blocking generator, an additional transformer winding is provided for connecting the load. However, the inclusion of a low-impedance load in the additional winding of the transformer causes a breakdown in the operation of the blocking generator. The generation failure is caused by the counteracting EMF induced in the additional winding under load. The counteracting EMF, using the energy of positive feedback, sharply weakens or completely compensates for it.

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. Known block generator on a paired transistor containing a transformer with positive feedback windings and a timing chain consisting of a resistor and capacitor. The advantage of this circuit is that the pulses of the emitter currents of the paired transistors of the blocking generator are closed through the base circuit of an additional transistor - a power amplifier. In this case, the load is included in the collector circuit of the transistor of the power amplifier. The introduction of an additional transistor allows you to separate the load circuit from the blocking generator and eliminates the influence of the load on the operation of the blocking generator.

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. However, the known blocking generator cannot be used as a source of powerful rectangular pulses, for example, for a step finder or for an incandescent lamp operating in flashing mode, which limits the functionality of the blocking generator. This is also due to the fact that the pulses generated by him have an insufficient duration. It is known that the pulse period of a blocking generator is the sum of the pulse duration time, where the pause time mainly depends on the timing chain, consisting of a resistor and capacitor, and the pulse duration depends on many factors, and first of all on the capacitor of the timing chain, load resistance in the collector circuit of the transistor and the transformation coefficient of the transformer determined from the ratio of the number of turns in the base winding of the transistor to the number of turns in a call transistor circuit. However, with an increase in capacitance, for example, up to one thousand microfarads or more, the magnitude of the pulse duration remains relatively small and cannot reach, for example, several seconds. The main reason that does not allow to influence the magnitude of the capacitance of the capacitor on the value of the pulse duration is the presence of a magnetic circuit blocking generator at the transformer. The magnetic core (core) of the transformer sharply limits the duration of the pulses generated by the blocking generator due to the amplification of the magnetic flux penetrating the winding in the base circuit of the transistor, thereby further enhancing the positive feedback.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей блокинг-генератора путем увеличения длительности выходных импульсов. The aim of the invention is to expand the functionality of a blocking generator by increasing the duration of the output pulses.

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. This goal is achieved by the fact that in a known blocking generator containing a transistor with a resistor in the collector circuit, a timing circuit consisting of a resistor and a capacitor and connected to the base of the transistor, a transformer having a primary and secondary feedback windings, a single-transistor power amplifier with an output load in the collector circuit of the transistor and the DC source, the transformer is made without a magnetic circuit with inductively coupled feedback windings.

На чертеже изображен блокинг-генератор в виде принципиальной схемы. The drawing shows a blocking generator in the form of a circuit diagram.

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. The blocking generator contains a direct current source 1, transistor 2, resistors 3 and 4, a capacitor 5, a transformer 6 with inductively coupled primary winding 7 and secondary 8, where dots indicate the beginning of the windings, a power amplifier 9, containing transistor 10 with resistor 11 and a load 12.

Блокинг-генератор работает следующим образом. The blocking generator operates as follows.

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. When applying voltage from a direct current source 1, a negative bias voltage is applied to the base of transistor 2 through a resistor 4 of the timing chain. A negative potential at the base of transistor 2 causes a base-emitter current. This current leads to the appearance of the collector current of the transistor 2, which comes from the minus of the power supply 1 through the primary winding 7 of the transformer 6 and the resistor 3. Due to the mutual induction in the secondary winding 8, a current is also induced that charges the capacitor 5 of the timing circuit (in Fig. 1 left capacitor plate - minus, right - plus) and amplifies the base-emitter current, which leads to an even greater increase in the collector current of transistor 2 and in the primary winding 7. Thus, an avalanche is performed using positive feedback different process (blocking press). When the transistor 2 reaches the saturation mode, the influence of the winding 7 on the winding 8 stops, because in winding 7, the current value at this moment does not change. As a result, the discharge of the capacitor 5 along the circuit begins: the left lining, the winding 8, the DC source 1, the resistor 4, the right lining of the capacitor. The discharge of the capacitor 5 through the resistor 4 causes a decrease in the negative potential on the basis of the transistor 2, which in turn leads to a decrease in the collector current of the transistor 2 and in the winding 7 leads to a phase reversal (direction) of the induced current in the winding 8, i.e. the direction of the induced current in the winding 8 now coincides with the direction of the discharge current of the capacitor 5. The current induced in the winding 8 further reduces the negative potential of the base of the transistor 2, causing a sharp decrease in the collector current. After the discharge of the capacitor 5 based on the transistor 2 through the resistor 4, a negative potential reappears and the operation of the blocking generator in self-oscillating mode occurs similarly to that described. The generated rectangular pulses are fed to the base of the transistor 10 of the power amplifier 9. An output load in the form of a resistor 12 is included in the collector circuit of the transistor 10. The resistor 11 prevents the transistor 10 from shifting to the conduction region due to the leakage current. Both the active load (incandescent lamp) and the individual load (transformer winding, step finder winding, etc.) can be connected to the collector circuit of transistor 10. The period and duty cycle of the pulses in accordance with the set are set by a timing chain consisting of a resistor 4 and a capacitor 5, as well as a transformation coefficient of the transformer 6, obtained from the ratio of the number of turns in the secondary winding 8 to the number of turns in the primary winding 7. The duty cycle is also set by the resistor 3, which forms the peak of the pulses and the amplitude. A blocking generator with a transformer without a magnetic circuit with inductively coupled windings remains operational in various modes: standby, synchronization mode and frequency division.

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. The implementation of the transformer of the blocking generator without a magnetic circuit with inductively coupled windings allows to increase the inertia (time) of the rise, formation and decay of the amplitude of the pulses while maintaining strong positive and negative feedbacks, which leads to an increase in their duration and allows us to achieve a frequency of output pulses decreasing from several Hz to several fractions of Hz with a duty cycle of 0.5 to unity. This makes it possible to expand the functionality of the blocking generator, for example, to use it as light-signal devices operating in flashing mode using incandescent lamps and in various automatic devices as a source of rectangular pulses of infrasonic frequency.

Claims

BLOCKING-GENERATOR, containing a transistor with a resistor in the collector circuit, a timing circuit consisting of a resistor and a capacitor and connected to the base of the transistor, a transformer having primary and secondary feedback windings, a single-transistor power amplifier with an output load in the collector circuit of the transistor and a DC source characterized in that the transformer does not contain a magnetic circuit with inductively coupled feedback windings.