Блокинг–генератор является генератором несинусоидальных напряжений, предназначен для формирования импульсов прямоугольной формы малой длительности с большой скважностью.

Блокинг-генератор представляет однокаскадный усилитель с трансформаторной обратной связью через импульсный трансформатор. Как уже отмечалось, блокинг-генератор может работать в автоколебательном, ждущем режиме и режиме синхронизации.

Рассмотрим работу блокинг-генератора в автоколебательном режиме (рис. 7.1, слайды 118, 2). Обратная связь осуществляется через трансформатор Tp, который имеет анодную (La), сеточную (Lg) и выходную обмотки. Так как фазы сеточного и анодного напряжения на лампе сдвинуты на 180^o, то для создания положительной связи анодная и сеточные обмотки импульсного трансформатора должны быть включены встречно (на рисунку начала обмоток показаны черными точками).

Элементы Rg Cg определяют основной период колебаний.

Rф, Cф - элементы фильтра, которые препятствуют проникновению импульсов в цепи питания и снижают мощность, рассеиваемую на аноде.

Формируемые импульсы отрицательной полярности снимают с анода лампы (Uвых), а со специальной входной обмотки можно снимать импульсы любой полярности (U’вых).

Рассмотрим упрощенные физические процессы, протекающие в блокинг-генераторе при формировании импульсов.

При включении источника анодного питания через анодную обмотку трансформатора и лампу будет протекать анодный ток, так как напряжение на сетке лампы в момент включения равно нулю. Это ток, протекая через анодную обмотку трансформатора (La), вызывает в ней ЭДС самоиндукции (e ₁), препятствующую возрастанию тока через лампу. В сеточной обмотке (Lg) импульсного трансформатора наводится ЭДС взаимоиндукции (e ₂), плюсом приложенная к сетке, а минусом к катоду лампы. В результате воздействия ЭДС e ₁ и e ₂ напряжение на аноде лампы уменьшается, а на сетке возрастает, так как Uа = Еа – e1 и Ugк = Uс + e ₂, где Uс – напряжение на конденсаторе.

Увеличение напряжения на сетке приводит к увеличению скорости нарастания анодного тока и к дальнейшему увеличению ЭДС. В схеме развивается лавинообразный процесс.

 

За время этого процесса напряжение на конденсаторе Сg изме­ниться не успевает и его нужно рассматривать как источник с на­пряжением Uс, близким к нулю.

 

В результате лавинообразного процесса лампа перехо­дит в режим насыщения, при котором Uа мало, напряжение на сетке лампы Ugк положительно и даже больше Uа, сеточный и анодный ток примерно равны. Сформировался передний фронт импульса (рис. 7.2, слайды 119, 3).

 

После достижения анодным током насыщения начинается заряд конденсатора С сеточным током лампы по цепи:

 

Сопротивление участка сетка-ка­тод лампы (Rgk) мало (Rgk << Rg), поэтому заряд конденса­тора происходит быстро. Напряжение конденсатора прикладывается минусом к сетке, поэтому напряжение на сетке лампы уменьшается. Формируется вершина импульса.

 

В момент времени t1 происходит перераспределение анодного и сеточного токов лампы: (анодный ток убывает, сеточный возрастает). Уменьшение анодного тока вызывает ЭДС e1 противоположного знака, что в свою очередь приводит к изменению знака ЭДС e 2 изменение знаков ЭДС на обмотках импульсного трансформатора показать символами (+) и (-). Изменение знака ЭДС сеточной обмот­ки вызывает уменьшение напряжения на участке сетка-катод лампы, что приводит к дальнейшему уменьшению анодного тока лампы. Раз­вивается лавинообразный процесс:

 

 

В результате этого процесса лампы закрывается. Напряжение на аноде возрастает до величины Еа. Конденсатор зарядился до большого отрицательного напряжения. Сформировался задний фронт импульса. После закрытия лампы конденсатор С начинает разряжаться по цепи:

Ток разряда создает на резисторе Rg напряжение, прило­женное плюсом к сетке, а минусом к катоду и удерживает лампу в закрытом состоянии. Постоянная времени разряда конденсатора велика, поэтому в начале разряда в сеточной обмот­ке возникает незначительный отрицательный импульс, который быстро исчезает. В дальнейшем индуктивность Lg на характер разряда не влияет и можно считать, что разряд конденса­тора определяется резистором Rg.

В момент времени tз напряжение на сетке лампы достигает уровня напряжения открывания лампы (Еgо). Лампа открывается, через неё

начинает протекать ток и вновь возникает лавинообраз­ный процесс:

в результате которого формируется передний фронт следующего импульса. В дальнейшем процессы в схеме повторяются.

Из рассмотренных физических процессов следует:

1.Длительность импульса формируется в процессе заряда конденсатора С через сопротивление участка сетка-катод лампы, ко­торое зависит от напряжения на сетке и величины сеточного тока. Приближенно длительность импульса, формируемая блокинг-генератором, определяется выражением:

В этом недостаток схемы, так как при смене лампы меняется величина Igмакс, а, следовательно, и длительность импульса.

Для стабилизации длительности импульса вместо конденсатора в цепь сетки блокинг-генератора включают искусственную длинную линию, разомкнутую на конце (рис. 7.3.а, слайды 120, 4).

 

 

В этом случае длительность импульса определяется только параметрами линии

где n - количество ячеек в линии

L₀, C₀ -величина индуктивности и емкости ячейки.

2. Период повторения импульсов блокинг-генератора определяется временем разряда конденсатора С через резистор Rg, следовательно:

Характер изменения напряжения на сетке лампы блокинг-генера­тора аналогичен изменению напряжения на сетке мультивибратора, т.е. рассмотренной схеме блокинг-генератора свойственна низкая стабильность периода повторения импульсов, а, следовательно, и способы повышения её аналогичны. Для повышения стабильности периода повторения используются схемы с положительной сеткой (рис. 7.3 б, слайд 5) и с колебательными контурами в цепи сетки или катода (рис. 7.4, слайды 121, 6) и режим синхронизации.

В этой схеме разряд конденсатора С идет по колебательному закону и поэтому пересечение линии Еgо происходит почти под прямым углом, т.е. изменение величины Еgо почти не влияет на мо­мент формирования импульса.

Вывод

Блокинг-генераторы в автоколебательном режиме вырабатывают импульсы прямоугольной формы, малой длительности, большой скважности и используются в качестве задающих генераторов в синхрони­заторах запуска РЛС и для других целей.

 

Второй учебный вопрос.