Der Sperroszillator ist ein einstufiger Generator von Relaxationsschwingungen mit starker positiver Rückkopplung, der mit einem Impulstransformator implementiert wird. Der Sperroszillator erzeugt Rechteckimpulse mit kurzen Anstiegs- und Abfallzeiten und einer nahezu flachen Oberseite. Die Dauer der erzeugten Impulse reicht von zehn Nanosekunden bis zu Hunderten von Mikrosekunden. Ein charakteristisches Merkmal von Blockiergeneratoren ist die Möglichkeit, ein großes Tastverhältnis von Impulsen zu erhalten - von mehreren Einheiten bis zu mehreren Hundert.

Das Schema des Sperroszillators, der im selbstoszillierenden Modus arbeitet, ist in Abb. 1 dargestellt. 1a.

Bild 1

Der Kollektorkreis des Transistors enthält die Primärwicklung Wk eines Impulstransformators, dessen Sekundärwicklung zur Erzeugung einer positiven Rückkopplung verwendet wird: Bei einer Erhöhung des Kollektorstroms Ik wird die Spannung am Basisende der Wicklung Wb negativ, was zum Öffnen des Transistors führt.

Betrachten Sie den Betrieb der Schaltung aus dem geschlossenen Zustand des Transistors VT1, der durch den Entladestrom des Kondensators C1 unterstützt wird, der von der rechten Platte durch den Widerstand R1, -Ek, einen gemeinsamen Punkt, die Basiswicklung des fließt Impulstransformator zur linken Platte des Kondensators. Die in der Basiswicklung eines Impulstransformators beim Fließen eines sich langsam ändernden Stroms induzierte EMK ist so klein, dass sie im Vergleich zur Spannung am Kondensator vernachlässigt werden kann und davon ausgegangen werden kann, dass während der Entladung der Kondensator zwischengeschaltet ist Basis und dem Emitter (Plus an der Basis). Dies gewährleistet den geschlossenen Zustand des Transistors (Intervall 0 - t 1 in Fig. 1b). In dem Moment, in dem die Spannung an der Basis, die aufgrund der Entladung des Kondensators C1 abnimmt, Null erreicht (Zeitpunkt t 1), öffnet der Transistor VT1. Der auftretende Basisstrom bewirkt eine Erhöhung des Kollektorstroms, was bei entsprechender Phasenlage von Basis- und Kollektorwicklung zur Induktion einer mit Minuszeichen an die Basis angelegten EMK in der Basiswicklung des Impulstransformators führt.

Die in der Basiswicklung induzierte EMK trägt zu einer Erhöhung des Basisstroms und damit des Kollektorstroms bei. Als Ergebnis verläuft der Vorgang des Erhöhens von Basis- und Kollektorströmen und Verringern (in absoluten Werten) der Kollektorspannung wie eine Lawine (Intervall t 1 - t 2). Dieser Vorgang stoppt in dem Moment, in dem der Kollektorstrom die Sättigung erreicht (Zeitpunkt t 2). Ab diesem Moment beginnt das Stadium der Bildung der Spitze des Impulses (Intervall t 2 - t 3). Die Kollektorspannung eines gesättigten Transistors bleibt nahezu konstant (nahe Null) und fast die gesamte Versorgungsspannung wird an die Kollektorwicklung angelegt, was zu einem Anstieg des Magnetisierungsstroms führt. In der Basiswicklung wird eine EMF gleich n B * E k induziert (wobei n B \u003d W b / W k das Übersetzungsverhältnis des Impulstransformators ist), unter dessen Einfluss der Kondensator C1 auf den Wert aufgeladen wird durch den Eingangswiderstand des gesättigten Transistors zum Zeitpunkt t 3. Wenn sich der Kondensator auflädt, nimmt der Basisstrom des Transistors ab. Dies führt zu einer Abnahme des Sättigungsgrades des Transistors und zum Zeitpunkt t 3 geht der Transistor aus der Sättigung. Die Bildung der flachen Spitze des Impulses endet.

Ferner schaltet der Transistor wieder in den aktiven Modus, in dem eine Abnahme des Basisstroms zu einer Abnahme des Kollektorstroms führt (Intervall t 3 - t 4), während eine Impulsunterbrechung gebildet wird. Zum Zeitpunkt t 4 schließt der Transistor (Stromunterbrechungsmodus).

Nach dem Ende des Übergangs bleibt der Transistor mit einer positiven Spannung an der Basis gesperrt. Später (im Intervall t 4 – t 5 ) erfolgt die zuvor betrachtete Entladung des Kondensators und der Lawinenprozess wiederholt sich. Die Ausgangsimpulsspannung wird von der Lastwicklung W n abgenommen und dem Lastwiderstand R n zugeführt. Die Dauer der erzeugten Impulse kann mit einem zusätzlichen variablen Widerstand R ext im Kondensatorladekreis eingestellt werden.

Blockieren - Generator Es ist ein Generator von Kurzzeitimpulsen, die in ziemlich großen Zeitabständen wiederkehren.

Einer der Vorteile von Blockiergeneratoren ist ihre relative Einfachheit, die Möglichkeit, die Last über einen Transformator anzuschließen, ein hoher Wirkungsgrad und der Anschluss einer ausreichend starken Last.

Sperroszillatoren werden sehr häufig in Amateurfunkschaltungen verwendet. Aber wir werden eine LED von diesem Generator betreiben.

Sehr oft braucht man beim Wandern, Angeln oder Jagen eine Taschenlampe. Aber nicht immer zur Hand gibt es eine Batterie oder 3V-Batterien. Diese Schaltung kann die LED mit voller Leistung aus einer fast leeren Batterie betreiben.

Ein wenig über das Schema. Details: Jeder Transistor (n-p-n oder p-n-p) kann in meiner KT315G-Schaltung verwendet werden.

Der Widerstand muss ausgewählt werden, aber dazu später mehr.

Der Ferritring ist nicht sehr groß.

Und die Diode ist hochfrequent mit geringem Spannungsabfall.

Also habe ich in einer Schublade im Tisch geputzt und eine alte Taschenlampe mit einer natürlich durchgebrannten Glühlampe gefunden, und kürzlich habe ich ein Diagramm dieses Generators gesehen.

Und ich beschloss, die Schaltung zu löten und in eine Taschenlampe zu stecken.

Nun, fangen wir an:

Zunächst sammeln wir nach diesem Schema.

Wir nehmen einen Ferritring (ich habe ihn aus dem Vorschaltgerät einer Leuchtstofflampe gezogen) und wickeln 10 Windungen mit einem Draht von 0,5 bis 0,3 mm (er kann dünner sein, ist aber nicht bequem). Wir wickeln es auf, wir machen eine Schleife, na ja, oder einen Ast, und wir wickeln weitere 10 Umdrehungen.

Jetzt nehmen wir den Transistor KT315, die LED und unseren Transformator. Wir sammeln nach dem Schema (siehe oben). Ich habe einen weiteren Kondensator parallel zur Diode geschaltet, damit sie heller leuchtet.

Hier werden sie gesammelt. Wenn die LED nicht aufleuchtet, polen Sie die Batterie um. Leuchtet immer noch nicht, überprüfen Sie den korrekten Anschluss der LED und des Transistors. Wenn alles in Ordnung ist und immer noch nicht leuchtet, ist der Trafo nicht richtig gewickelt. Um ehrlich zu sein, habe ich auch das Schema weit vom ersten Mal bekommen.

Jetzt ergänzen wir das Schema mit den restlichen Details.

Durch Setzen der Diode VD1 und des Kondensators C1 leuchtet die LED heller.

Der letzte Schritt ist die Auswahl des Widerstands. Anstelle eines festen Widerstands legen wir eine Variable auf 1,5 kOhm. Und wir fangen an zu spinnen. Sie müssen den Ort finden, an dem die LED heller leuchtet, während Sie einen Ort finden müssen, an dem die LED erlischt, wenn Sie den Widerstand auch nur ein wenig erhöhen. In meinem Fall sind dies 471 Ohm.

Okay, jetzt zum Punkt))

Wir zerlegen die Taschenlampe

Wir schneiden einen Kreis aus einseitig dünnem Fiberglas aus, der der Größe der Taschenlampenröhre entspricht.

Gehen wir jetzt los und suchen nach wenigen Millimetern großen Teilen der benötigten Nennwerte. Transistor KT315

Jetzt markieren wir das Brett und schneiden die Folie mit einem Büromesser.

Ludim-Gebühr

Wir reparieren die Pfosten, falls vorhanden.

Nun, um die Platine zu löten, brauchen wir einen speziellen Stich, wenn nicht, ist es egal. Wir nehmen einen 1-1,5 mm dicken Draht. Wir reinigen gründlich.

Jetzt wickeln wir den vorhandenen Lötkolben auf. Das Drahtende kann angespitzt und verzinnt werden.

Nun, fangen wir an, die Details zu löten.

Sie können eine Lupe verwenden.

Nun, alles scheint gelötet zu sein, bis auf den Kondensator, die LED und den Transformator.

Jetzt Probelauf. Wir befestigen alle diese Details (ohne Löten) am „Rotz“

Hurra!! Passiert. Jetzt können Sie alle Details ohne Angst normal löten

Ich wurde plötzlich interessiert, was ist die Spannung am Ausgang, die ich gemessen habe

Der Sperrgenerator wird in der Elektrotechnik und Elektronik verwendet, um beeindruckende, aber kurzzeitige Impulssignale mit scharfer Flanke und einem signifikanten Verhältnis der Impulswiederholungsperiode zu ihrer Dauer (Duty Cycle) zu erzeugen. Gegenwärtig werden sie in den Bildschirmen von Kathodenstrahlgeräten (Kinescope, Oszilloskop) verwendet.

Arbeitsprinzip

Ein Sperroszillator ist im Kern ein Verstärker (Generator), der auf der Basis von in einer Kaskade angeordneten Transistoren aufgebaut ist. Der Anwendungsbereich ist eng: eine Quelle beeindruckender, aber zeitlich flüchtiger (Dauer von Tausendsteln bis zu mehreren zehn Mikrosekunden) Impulssignalen mit einer großen induktiven positiven Rückkopplung. Die Einschaltdauer beträgt mehr als 10 und kann relativ gesehen mehrere Zehntausend erreichen. Es gibt eine ernsthafte Schärfe der Fronten, die sich in ihrer Form praktisch nicht von geometrisch regelmäßigen Rechtecken unterscheiden.

Der zur Herstellung des Sperroszillators verwendete Verstärker befindet sich nur während der Bildung des Impulssignals in Offenstellung. Für den Rest der Zeit ist es geschlossen. Daraus folgt, dass bei einem großen Wert des Verhältnisses der Impulswiederholungsperiode zu ihrer Dauer das Verstärkungselement deutlich kürzer in der Offenstellung ist als in der Schließstellung. Der Verstärker hat ein thermisches Regime. In diesem Fall steht sie in direktem Zusammenhang mit der vom Kollektor gelieferten mittleren Leistung. Aufgrund des hohen Tastverhältnisses während des Betriebs der Vorrichtung wird während eines Niedrigleistungssignals eine beträchtliche Leistung erhalten.

Die hohe Einschaltdauer des Sperrgenerators ermöglicht einen sparsamen Betrieb, da. Strom wird vom Verstärker nur während der Offenstellung (Signalerzeugungszeit) benötigt. Grundlegende Betriebsmodi: selbstoszillierend und wartend. Betrachten wir sie genauer.

Am häufigsten wird ein Sperroszillator auf Verstärkungselementen montiert - Transistoren, die nach zwei Hauptschemata eingeschaltet werden:

• mit einem gemeinsamen Emitter;
• mit einer gemeinsamen Basis.

Die erste ist häufiger, da es mit einer kürzeren Anstiegszeit möglich ist, eine bevorzugte Wellenform zu erzeugen. Das zweite Schema ist weniger anfällig für Schwankungen in den Eigenschaften von Verstärkern.

Der Arbeitsablauf des betreffenden Geräts ist in 2 Stufen unterteilt:

• die geschlossene Position des Transistors nimmt die Hauptzeit der Schwingungsperiode ein;
• Befindet sich der Transistor in der offenen Position, passiert der Signalimpuls die Formationsstufe.

Der Kondensator C1 wird während der Impulsbildung durch den Quellenstrom aufgeladen. Dadurch gewährleistet C1 die Schließstellung des Verstärkungselements. Während dieser Phase entlädt sich der Kondensator C1 langsam über den beträchtlichen Widerstandswert des Widerstands R1. Gleichzeitig wird auf der Basis der VT1-Diode ein Potential nahe Null erzeugt, das ein Öffnen nicht zulässt.

Wenn die Öffnungsspannungsschwelle erreicht ist, erfolgt der Öffnungsvorgang am Verstärkungselement und es fließt Strom durch die Wicklung I, den sogenannten Kollektor, des Transformators T. In diesem Moment tritt in der Haupt- oder Basiswicklung II eine Potentialinduktion auf. Die Polarität muss so sein, dass die an der Basis des Transistors erzeugte Spannung eine positive Polarität hat. Wenn die Transformatorwicklungen falsch angeschlossen sind, erzeugt das Gerät keine Signale. In diesem Fall müssen die Enden einer der Wicklungen wieder verbunden werden. Der Sperrgenerator funktioniert.

Wichtig! Die erdrutschartige Entwicklung des Transistoröffnungsprozesses wird als direkter Sperrprozess bezeichnet.

In der I-Wicklung des Transformators tritt eine positive Spannung auf, die zu einem Anstieg verschiedener Ströme und folglich zu einem kontinuierlichen Abfall der Kollektor- und Basisspannung des Verstärkers führt. Es gibt einen starken Anstieg des Kollektorstroms und der Spannung am Verstärkungselement. Im nächsten Moment fällt die Spannung auf fast Null ab und das Gerät geht in den Sättigungsmodus.

Wichtig! Die erdrutschartige Entwicklung des Schließvorgangs des Transistors wird als umgekehrter Sperrvorgang bezeichnet.

Das Öffnen des Verstärkers erfolgt fast augenblicklich, daher ändern sich während dieser ganzen Zeit das Potential des Kondensators C1 und die Energiemenge im Transformator praktisch nicht. Die Impulsfront wird gebildet. Die Spitze des Impulses wird gebildet, der Kondensator C1 beginnt sich aufzuladen.

Die Ausgabe des Verstärkungselements aus dem Sättigungsmodus bedeutet, dass der Strom am Kollektor wieder beginnt, von der in der Basis des Transistors angesammelten Ladungsmenge abzuhängen, und der Basisstrom abnimmt. Die Verstärkungseigenschaften des Transistors beginnen sich zu erholen. In diesem Moment wird in der Primärwicklung des Transformators eine negative Spannung relativ zum Transistor gebildet. Dieser Vorgang führt zu einer kontinuierlichen Abnahme des Kollektorstroms. Es kommt zur Bildung eines Abschaltimpulses.

Ti » (3 - 5) R1С1 - dieser Ausdruck charakterisiert den selbstoszillierenden Modus.

Wartemodus

Im Standby-Betrieb des betreffenden Gerätes werden Signale nur mit Hilfe äußerer Einwirkung erzeugt - am Eingang müssen beliebige Triggerimpulse angelegt werden.

Im Ausgangszustand wird das Verstärkungselement durch eine negative Vorspannung an der Basis geschlossen, und die lawinenartige Entwicklung des Öffnungsvorgangs des Transistors beginnt erst, nachdem der Impuls der entsprechenden Amplitude mit entgegengesetztem Vorzeichen an die Basis angelegt wurde .

Das Auftreten eines Pulses erfolgt in vollständiger Analogie zu dem oben diskutierten Selbstoszillationsregime. Der Kondensator C1 wird auf die anfängliche Basisspannung entladen. Außerdem bleibt der Transistor im geschlossenen Zustand, bis der nächste Triggerimpuls erscheint. Die Dauer der Signale sowie ihre Form, die von dem betreffenden Gerät kommen, hängen vollständig von den Parametern der zusammengebauten Schaltung ab.

Damit die Startschaltung keinen Einfluss auf den Betrieb des Sperrgenerators im Standby-Modus hat, befindet sich in der vorgestellten Schaltung eine spezielle Trenndiode VD2. Seine Aufgabe ist es, unmittelbar nach dem Ende des Öffnungsvorgangs des Transistors zu schließen. Diese Aktion unterbricht die Verbindung zwischen der externen Quelle und dem für uns interessanten Gerät. Es ist erlaubt, einen Emitterfolger zur Berechnung der vorgestellten Schaltung hinzuzufügen.

Wir fassen also das Funktionsprinzip eines Sperroszillators an einem Feldeffekttransistor zusammen: Wenn beim Verschwinden der Spannung an der Basis des Transistors die Bedingungen, die zum Wiederholen des Zyklus ohne äußere Beeinflussung erforderlich sind, nicht erfüllt sind, dann ist dieser Modus von Der Betrieb wird Standby genannt. Beginnt beim Verschwinden der Spannung an gleicher Stelle ein neuer Zyklus zur Bildung eines neuen Impulses ohne Einbeziehung einer äußeren Quelle, so ist die Betriebsart der Schaltung selbstoszillierend.

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In dem Artikel wird Ihnen aber für den Anfang ein wenig Theorie geboten.
Es gibt einen gängigen Generatortyp, bei dem alle Ereignisse durch eine Ladung gesteuert werden - die Entladung eines Kondensators. Das blockierender Generator, sein vereinfachtes Schema ist in der Abbildung dargestellt. Bekanntschaft mit Betrieb des Sperrgenerators Beginnen wir mit dem Moment, in dem die Versorgungsspannung eingeschaltet wird und Strom im Kollektorkreis erscheint. Der unmittelbar durch den Transformator ansteigende Kollektorstrom induziert Spannung im Basiskreis. Darüber hinaus trägt die Spannung einer solchen Polarität (es hängt davon ab, wie Wicklung II eingeschaltet ist) zu einer noch größeren Öffnung des Transistors bei. Der Transistor öffnet wie eine Lawine bis zur vollen Sättigung (die Spannung an der Last ist maximal, am Kollektor selbst ist nahe Null), und der positive Rückkopplungsstrom lädt den Kondensator Cd auf und hält gleichzeitig den Transistor offen. Nachdem dieser Kondensator jedoch vollständig auf die Spannung an der Wicklung U c aufgeladen ist, hört der Strom durch ihn auf und der Transistor schließt abrupt mit einer konstanten Spannung am Kondensator, die eine positive Polarität relativ zur Basis hat. Nun beginnt die Spannung Uc am Kondensator Cg allmählich abzunehmen, sie wird über den Widerstand Re entladen. Und dann kommt ein Moment, in dem der Kondensator dem über Rq in die Basis eintretenden "Minus" nicht mehr entgegenwirken kann: Der Transistor öffnet sofort, ein Strom erscheint im Kollektorkreis und alles beginnt von vorne - wieder ein Ruck des Kollektorstroms, wieder die Ladung des Kondensators, wieder schließt er den Transistor, allmähliche Entladung des Kondensators und irgendwann öffnet der Transistor wieder und ein weiterer Anstieg des Kollektorstroms ...

In einem Sperrgenerator öffnet und schließt sich der Transistor natürlich mit Hilfe eines Transformators und einer kleinen RC-Schaltung periodisch selbst und erzeugt eine wechselnde Spannung. Die Frequenz dieser Spannung hängt davon ab, wie viel Zeit von einer Ansteuerung des Transistors zur nächsten vergeht, dh sie hängt hauptsächlich von der Zeitkonstante des Entladekreises, vom Widerstand Rq und der Kapazität C b ab. Je größer sie sind, desto langsamer ist der Entladevorgang, desto niedriger ist die Frequenz.

5. Generator blockieren. Die Frequenz seines Signals kann durch Ändern von R1 oder C1 geändert werden. Basierend auf diesem Generator können Sie ein einfaches elektrisches Musikinstrument oder eine Widerstandsanzeige herstellen. Wird also beispielsweise mit Hilfe von zwei Elektroden anstelle von R1 eine bestimmte Wassermenge eingeschaltet, so verändert sich der Ton je nach Wasserstand oder beispielsweise dessen Salzgehalt. Als Tp 1 können Sie einen BTK (Frame Blocking Transformer) von jedem Fernseher nehmen. Die Ausgangsimpedanz eines solchen Generators ist groß, er muss an eine Kaskade mit großer Eingangsimpedanz angeschlossen werden.

Stromkreis-Sperrgenerator auf einem einzelnen Transistor mit einer Beschreibung des Funktionsprinzipsfür Selbstmontage. Der Transistor kann bipolar oder Feldeffekt sein. Das Blockieren wurde zu einer Zeit erfunden, als es noch keine Mikroschaltungen gab, aber die Schaltung ist immer noch von Interesse.

Der Sperroszillator ist ein Selbstoszillator mit starker transformatorischer Mitkopplung, der zur Erzeugung von Kurzzeitimpulsen mit einem großen Verhältnis von Periode zu Impulsdauer, d.h. mit hoher Pulsfrequenz. Die Sperroszillatorfrequenz kann von einigen Hertz bis zu Hunderten von kHz reichen.

Die Sperrgeneratorschaltung und Zeitdiagramme des Betriebs werden auf der Registerkarte (anklickbar) angezeigt. Die Kopplungswicklung ist über den Kondensator C mit dem Emitter-Basis-Übergang des Transistors VT in Reihe geschaltet. Wenn die Schaltung eingeschaltet wird, bewirkt eine kleine Erhöhung des Kollektorstroms durch die Kopplungswicklung, dass der Basisstrom erscheint und ansteigt. Dieser Vorgang ist lawinenartig und führt zum Übergang des Transistors in einen Sättigungszustand.

Bei gleichem Strom wird der Kondensator aufgeladen, wodurch sich die Basis-Emitter-Spannung verringert. Wenn die Kondensatorladespannung gleich der Spannung an der Koppelwicklung ist, fallen der Basisstrom und dementsprechend der Kollektorstrom steil auf Null ab. In der Ausgangswicklung entsteht ein nahezu rechteckiger Spannungsimpuls.

Da ab diesem Zeitpunkt die Rückkopplungsspannung nahezu null ist, wird die negative Polaritätsspannung des Kondensators C an den Basis-Emitter-Übergang angelegt und versetzt den Transistor in einen Sperrzustand. Als nächstes beginnt der Vorgang des exponentiellen Entladens des Kondensators C durch R von der Stromquelle. Wenn die Öffnungsspannung erreicht ist, beginnt ein lawinenartiger Anstieg des Transistorstroms und die Bildung eines neuen Impulses, der Vorgang wird periodisch.

Der Transistor kann alles mit einer ausreichend hohen Verstärkung sein. Der Transformator ist normalerweise auf einen Ferritring gewickelt. Die Kollektorwicklung enthält 30-50 Drahtwindungen. Kommunikationswicklung 3-5 Windungen. Je kleiner die Ringgröße und je niedriger die geplante Erzeugungsfrequenz, desto mehr Windungen sind erforderlich. Bei Verwendung eines Feldeffekttransistors enthält die Koppelwicklung die gleiche Windungszahl wie die Ansteuerwicklung, da zur Ansteuerung des Schlüssel-Feldeffekttransistors eine Spannung von 4 bis 20 Volt benötigt wird.

Der Generatortransistor muss vor OEMF-Emissionen geschützt werden. Wenn der Transistor ein Feldeffekttransistor ist, reicht es aus, eine Diode zwischen das Gate und das Plus der Stromquelle zu schalten. Bei dieser Ausführungsform wird der Drain-Impuls bei dem Pegel der IP-Spannung plus dem Abfall über der Diode (0,5–1 V) abgeschnitten. FETs werden normalerweise durch eingebaute Dioden vor Drain-Überspannung geschützt.

Im einfachsten Fall kann auf einen Kondensator verzichtet werden. Bei dieser Ausführungsform erfolgt das Schalten des Sperrgenerators, wenn der Ring gesättigt ist. Eine vereinfachte Schaltung kann für Niederspannungsleistung und kleine Ringgrößen verwendet werden. Die Effizienz des Systems ist ziemlich gering.

Die Frequenz des Sperrgenerators ist stark von der Versorgungsspannung abhängig. In dieser Hinsicht ist es besser, Impulsgeneratoren auf Mikroschaltungen zu verwenden, zumal Sie die Kommunikationswicklung nicht aufwickeln müssen. Die Blockierung ist sinnvoll, wenn die Spannung der Stromquelle einige Volt nicht überschreitet, z. B. bei Betrieb mit 1-3 Batterien. Wenn Sie einen Germaniumtransistor verwenden, ist es möglich, dass die Schaltung funktioniert, wenn die Batterien auf 0,5 V entladen sind.