В этой статье я поведаю вам о том, что такое блокинг-генератор .

Блокинг-генератор - это генератор импульсов сравнительно небольшой длительности и большого периода. Он работает благодаря трансформаторной обратной связи . Из-за простоты блокинг-генератор широко применяют в компактных преобразователях напряжения (например в каждой второй схеме электронной зажигалки можно встретить эту схему).

Вот это блокинг-генератор(одна из многих вариаций этой схемы):

Как видите, он реально прост в сборке. Самая сложная часть в нем - это трансформатор.Но обо всем по порядку.

1) Принцип работы

Сначала обмотка 2 работает как "резистор", т.е. через нее и резистор протекает ток, который начинает открывать транзистор.Открывание транзистора приводит к появлению тока в обмотке 1, а это в свою очередь приводит к появлению напряжения на обмотке 2, т.е. напряжение на базе транзистора увеличивается еще, он открывается еще больше, и так происходит до тех пор, пока сердечник или транзистор не войдет в насыщение. Когда это произошло, ток через обмотку 1 начинает уменьшаться, следовательно напряжение на обмотке 2 меняет полярность, что приводит к закрыванию транзистора.Все, цикл замкнулся!

2) Детали

Трансформатор обмотка 1 обычно в 2 раза больше обмотки 2, а число витков и диаметр провода подбираются в зависимости от напряжения на обмотке 3 и тока через нее.

Резистор обычно берут в пределах 1кОм - 4,7кОм.

Транзистор подойдет почти любой.

3) Тест

Сначала соберем базовую схему генератора. Трансформатор вот такой от балласта энергосберегающей лампы:

На нем я намотал сначала обмотку 2 (18 витков проводом 0,4мм)

Изолировал ее (подойдет обычная изолента)

А потом намотал и обмотку 1 (36 витков тем же проводом, что и 2-ую)

И наконец, вставил сердечник и зафиксировал его той же изолентой

На этом трансформатор готов.

Транзистор я выбрал мощный: кт805, потому что в обмотке всего 36 витков не самого тонкого провода(малое сопротивление).

Резистор 2,2кОм.

Вот что у меня в итоге получилось:

Питание, как вы поняли, я буду брать от кроны.

Итак, с транзистором кт805, резистором 2,2кОм и обмоткой 1 в 2 раза больше обмотки 2, осциллограмма напряжения между коллектором и эмиттером выглядит так:

Амплитуда 60В, частота около 170кГц.

Теперь поставим резистор на 4,7кОм. Осциллограмма выглядит так:

Амплитуда около 10В, частота такая же.

Поставим теперь резистор 1кОм:

Амплитуда 120В, частота около 140кГц.

Теперь поставим обратно резистор 2,2кОм, и поменяем местами обмотки:

Амплитуда 80В, частота около 250кГц.

4) Вывод

Чем больше коэффициент обратной связи, тем быстрее нарастает сигнал, и частота выше.(чем меньше резистор, и больше соотношение число витков обмотки 2/число витков обмотки 1, тем больше коэффициент ОС).Еще на ОС влияет коэффициент усиления транзистора.

5) Практическая польза

Вы наверняка заметили, что я ни слова не сказал про обмотку 3. Она нужна для того, чтобы снять выходное напряжение.

Давайте посмотрим что будет, если намотать в обмотку 3 100 витков провода 0,08мм:

Сначала нам, конечно, нужно домотать трансформатор. Изолируем в прошлом последний слой:

Теперь наматываем 100 витков провода 0,08. Собираем сердечник. НА ВЫХОД ЦЕПЛЯЕМ ДИОД (можно любой с обратным напряжением не менее 200В. Например я взял дешевый и распространенный 1n4007). Спаиваем схему:

Диод нужен для отсекания отрицательных выбросов. Смотрим осциллограмму на выходе:

Постоянная составляющая 50В, импульсы амплитудой 50В. Чтобы убрать импульсную составляющую, поставим конденсатор на выходе. Подойдет 0,1мкФ:

Осциллограма:

Постоянное напряжение амплитудой 100В.

При приближении:

Небольшие колебания амплитудой 50мВ.

И наконец, полная схема:

Если генерации нет, впаяйте параллельно резистору конденсатор на пару микрофарад.

Список радиоэлементов

Устройства этого типа используются для создания сигналов с большой скважностью, повторяющихся редко. В них используется трансформатор, который включён в цепь обратной связи. Наличие гальванической развязки на выходе позволяет формировать высоковольтные импульсы. Эта особенность применяется для питания блоков строчной развёртки, катушек «Тесла».

Как выглядит блокинг генератор

Простую схему блокинг генератора можно собрать без затруднений в домашних условиях.

Принцип работы

Разобраться с функционированием блокинг генератора поможет схема, изображённая ниже.

Принципиальная схема типового генератора

В следующем перечне приведены основные этапы работы:

• После подачи напряжения через резистор R1 происходит зарядка конденсатора C Время завершения этого процесса определяется параметрами данных элементов.

Величину тока ограничивает сопротивление цепи, а напряжение на конденсаторных клеммах не успевает стать максимальным.

• Как только оно достигло определённой величины, транзистор начнёт открываться. Ток начинает проходить по цепи: обмотка трансформатора – коллектор – эмиттер. На этом этапе, напряжение почти мгновенно становится максимальным, а ток увеличивается относительно медленно.
• Он индуцирует ЭДС в обмотке трансформатора, соединённой с базой, что ещё больше увеличивает напряжение и открывает транзистор. Этот процесс завершается при насыщении сердечника трансформатора (материал не способен проводить магнитное поле определённой интенсивности). Также он прекратится при увеличении тока базы, до порога насыщения полупроводникового прибора.
• Транзистор закрывается. Начинается зарядка конденсатора C Индуктивность обмотки трансформатора образует ЭДС с направлением, противоположным первоначальному. Это ускоряет закрытие транзистора.

Принцип работы блокинг генератора проще понять с помощью временных диаграмм, которые иллюстрируют изменение электрических параметров в отдельных частях схемы.

Диаграммы токов и напряжений

Эти рисунки необходимо изучать совместно со следующим чертежом, на котором изображена другая принципиальная схема блокинг генератора.

На рисунке выше не приведена определённая нагрузка (обозначение Rн). Диод выполняет демпфирующие функции. Он предотвращает броски напряжения, способные повредить транзистор.

Описанные выше этапы хорошо видны на диаграммах. Ниже отмечены особенности, которые характерны для второй схемы:

• Комбинацией t 0 отмечен момент, когда напряжение на базе транзистора недостаточно для его открытия.
• Временной отрезок t 0 – t 1 обозначает период постепенного открытия транзистора. В конечной точке насыщение произошло, поэтому изменение тока в базе не оказывает влияние на форму импульса.
• Однако разряд конденсатора происходит. Поэтому происходит постепенное уменьшение тока базы.
• Так как нагрузка на коллекторе обладает индуктивными характеристиками, ток I c не уменьшается. Продолжительность этого периода определяется параметрами сердечника трансформатора.
• С точки t 2 начинается срез импульса. Ток, созданный индукцией, уменьшается, что провоцирует постепенное закрытие транзисторного ключа. На рисунках видно, когда появляется ток в обратном направлении. Этот процесс интенсифицирует разряд конденсатора. Скорость закрытия транзистора увеличивается, и срез получается крутым (образуется за малое время).
• Точкой t 3 обозначен момент полного закрытия затвора транзистора. После него допустимо появление колебательных процессов. Для их блокировки в данной схеме установлен диод.

Принцип работы блокинг генератора понятен. Ниже приведён расчёт, который поможет правильно выбрать транзистор второй принципиальной схемы.

Для примера использованы следующие исходные параметры:

• частота (Ч) – 40 кГц;
• скважность (С) – 0,25;
• амплитуда (АМ) – 6 V;
• сопротивление R нг (нагрузки) – 30 Ом;
• напряжения на выходе источника питания (НП) – 300 V.

Допустимое напряжение базы-коллектора должно быть от 1,5 до 2 раз больше, чем НП. Для этого примера – от 450 до 600 V.

Ток коллектора (I к ) определяют по формуле:

Iк должен быть равен или больше чем ((3…5)*АМ*КТФ)/ R нг.

КТФ – это коэффициент, который учитывает особенности трансформации энергии (коллекторная – нагрузочная обмотки):

КТФ=(1,2*АМ) / НП=(1,2*6)/300=0,024.

Таким образом, допустимый ток коллектора должен быть больше следующих величин:

((3…5)*6*0,024)/ 30 = 0,0144…0,024.

Максимальная частота (Ч макс, кГц) рассчитывается по следующей формуле:

Ч макс ≥(5…8) * Ч = (5…8) * 40 = 200…320.

На основании полученных данных определяют тип транзистора.

Параметры подходящего условного прибора:

• максимальное напряжение коллектор-база (НКБ) – 620 V;
• максимальное напряжение база-эмиттер (НБЭ) – 8 V$
• максимальный ток коллектора (I к) – 0,03 А;
• ток коллектор-база (Iкб) – 12 мкА;
• максимальная частота (Чмакс) – 1000 кГц;
• сопротивление базы (Rб) – 250 Ом.

Расчёт и практика позволяют собрать блокинг генератор своими руками

Чтобы создать блокинг генератор правильно, необходимо знать теорию и практику, уметь сделать расчёт.

Генератор на полевом транзисторе

Принцип работы этого устройства не отличается от рассмотренных выше вариантов. Но в схему внесены изменения, которые существенно повышают эффективность использования электроэнергии, надёжность и долговечность.

Схема блокинг генератора на полевом транзисторе

• Указанные на чертеже отечественные транзисторы и диоды можно заменить аналогичными импортными полупроводниковыми приборами с подходящими электрическими характеристиками.
• Сопротивление R2 подбирают так, чтобы на C1 напряжение в режиме холостого хода не превышало уровень 450 V. Такая настройка предотвратит пробой полупроводникового перехода транзистора VT
• Во избежание повреждения устройства, его нельзя включать без нагрузки.
• Сопротивление R6 выполняет защитные функции. Его наличие позволяет отключать генератор от сети при разомкнутой цепи прерывателя S

Видео. Блокинг генератор своими руками

Одной из самых простых схем повышающих напряжение преобразователей является схема блокинг-генератора. Понимание принципов работы позволит без ошибок изготовить генератор с применением других схемотехнических решений.

Блокинг-генераторы предназначены для формиро­вания импульсов тока или напряжения прямоугольной формы преи­мущественно малой длительности (от единиц до нескольких сотен микросекунд). Они находят применение в схемах формирования пи­лообразного тока для осуществления развертки электронного луча по экрану электронно-лучевых приборов с электромагнитным управ­лением. На основе блокинг-генераторов часто выполняют формиро­ватели управляющих импульсов в системах цифрового действия.

По принципу построения блокинг-генератор представляет собой однокаскадный транзисторный усилитель с глубокой положительной обратной связью, осуществляемой импульсным трансформатором. Процесс формирования выходного импульса связан с отпиранием транзистора и удержанием его в состоянии насыщения (i б >i k /β) цепью положительной обратной связи. Окончание формирования им­пульса сопровождается выходом транзистора из режима насыщения или по входной цепи (т. е. базовой цепи при включении транзистора по схеме ОЭ) вследствие уменьшения тока базы, или по выходной (кол­лекторной) цепи из-за увеличения пика коллектора. Эти два случая определяют соответственно две разновидности блокинг-генераторов: с конденсатором в цепи обратной связи (с времязадающим конденса­тором) и с насыщающимся трансформатором.

В настоящем параграфе рассматривается блокинг-генера­тор с конденсатором в цепи обратной связи, получивший наибольшее применение на практике в однотактном варианте.

Схема блокинг-генератора приведена на рис. 3.15, а. Она выпол­нена на транзисторе ОЭ и трансформаторе Тр. Цепь положительной обратной связи осуществлена с помощью вторичной обмотки w B транс­форматора с коэффициентом трансформации n б = ω k /ω б, конденса­тора С и резистора R, ограничивающего ток базы. Резистор R б создает контур разряда конденсатора на этапе закрытого состояния тран­зистора. Выходной сигнал может быть спят либо непосредственно с коллектора транзистора, либо с дополнительной нагрузочной обмот­ки ω н трансформатора, связанной с коллекторной обмоткой коэффи­циентом трансформации n н = ω н /ω k . В последнем случае амплитуду импульса напряжения можно получить как меньше, так и больше напряжения E к и обеспечить потенциальное разделение, нагрузки и схемы генератора. Диод Д 1 , включаемый при необходимости, исклю­чает прохождение в нагрузку импульса напряжения отрицательной полярности, возникающего при запирании транзистора. Ветвь из дио­да Д. 2 и резистора R 1 выполняет функцию защиты транзистора от пере­напряжений.

Рассмотрим работу схемы в режиме автогенератора (вход­ная цепь с конденсатором С, отсутствует). Временные диа­граммы, поясняющие принцип действия, приведены на рис. 3.15, б - ж.

На интервале t 0 - t 1 тран­зистор закрыт, напряжение на его коллекторе равно - E к, на­пряжения на обмотках транс­форматора и нагрузке равны нулю (рис. 3.15, б - г). Закры­тое состояние транзистора соз­дается напряжением на конден­саторе С (рис. 3.15, а), под­ключенным через обмотку ω б к выводам база - эмиттер тран­зистора. Полярность напряже­ния, указанную на рис. 3.15, а, конденсатор приобретает к кон­цу формирования схемой пре­дыдущего импульса.

Закрытое состояние транзис­тора продолжается до момента времени t 1 , поскольку на интер­вале t 0 - t 1 происходит переза­ряд конденсатора С по цепи ω б - С - R - R 6 - (-E k) и в момент времени t 1 , напряжение на конденсаторе становится рав­ным нулю (рис. 3.15, д).

На интервале t 1 - t 2 осу­ществляется отпирание тран­зистора. Этот процесс обуслов­ливается наличием в схеме по­ложительной обратной связи и называется процессом регенерации или прямым блокинг процессом.

Сущность регенеративного процесса отпирания транзистора за­ключается в том, что он сопровождается взаимным увеличением базо­вого и коллекторного токов и протекает следующим образом.

Переход в момент времени t 1 напряжения u с - и бэ через нуль приводит к возникновению токов базы и коллектора транзистора. При отпирании транзистора напряжение на его коллекторе умень­шается, что вызывает появление напряжения на коллекторной обмот­ке ω k трансформатора (рис. 3.15, а). Напряжение на коллекторной обмотке трансформируется в базовую обмотку ω б с полярностью, соот­ветствующей увеличению базового тока. Рост базового тока, в свою очередь, вызывает увеличение коллекторного тока, снижение напря­жения на коллекторе и дальнейшее повышение напряжения на кол­лекторной и базовой обмотках. Процесс завершается переходом тран­зистора в момент времени t 2 в режим насыщения.

Развитие регенеративного процесса отпирания транзистора воз­можно, если в схеме создаются условия для увеличения тока базы за счет положительной обратной связи. Это означает, что цепь обратной связи должна обеспечить соотношение для токов транзистора, при котором

Ток коллектора транзистора равен сумме приведенных к коллекторной обмотке трансформатора токов базы и нагрузки:

Интервал t 1 - t 2 определяет длительность переднего фронта фор­мируемого импульса. Время в блокинг-геиераторах составляет доли микросекунды.

На интервале формирования вершины импульса t в транзистор открыт, напряжение ΔU кэ на нем мало. К коллекторной обмотке при­кладывается напряжение, близкое к E к, а к базовой и нагрузочной обмоткам - соответственно напряжения, близкие к E к /n б и E k /n H (рис. 3.15, в, г).

Для интервала t в действительна схема замещения блокннг-генера- тора, приведенная на рис. 3.16, а. Транзистор на схеме изображен в

Через коллекторную обмотку и транзистор протекает ток i н (рис. 3.16, а), равный сумме трех составляющих: приведенных к кол­лекторной обмотке тока нагрузки i" н =i н /n H = E к /(n 2 н R H) и тока ба­зы i" б = i б /n б, а также тока намагничивания i μ .

Ток н а м а г н и ч и в а н и я i μ (см. рис. 3.15, е) является балластной составляющей в коллекторном токе транзистора. Он со­здается под воздействием приложенного к коллектор­ной обмотке напряжения E k и обусловлен перемещением рабочей точки по кривой на­магничивания сердечника трансформатора из точки 1 в направлении к точке 2 (рис. 3.16, б). Характер изменения во времени тока i μ зависит от вида кривой намагничивания и числа витков коллекторной обмотки (ее индуктивности L k). Выбором соответствую­щей величины индуктивности коллекторной обмотки макси­мальное значение тока I μm ах ограничивают на уровне (0,05/ 0,1) i" н.Участок пере­мещения рабочей точки по петле намагничивания при этом получается достаточно малым и близким к прямой, в связи с чем характер измене­ния тока i μ во времени бли­зок к линейному. Для тока i μ будет действительно уравнение

откуда находим

Ток базы i 6 (см. рис. 3.15, с) обеспечивает на интервале t в режим насыщения транзистора. Он обусловливается процессом заряда конденсатора С через входную цепь открытого транзистора и резистор R под действием напряжения на базовой обмотке трансфор­матора. При этом ток i 6 убывает по экспоненциальному закону. При­веденная составляющая i" б в токе коллектора также относительно мала и уменьшается во времени.

Зависимые во времени токи i μ и i б создают вначале некоторое убывание тока i k а затем его нарастание (см. рис. 3.15, ж). Вследствие относительно малых составляющих i" б и i μ ток i k на этапе t в определяется преимущественно током i" н, т. е. i k ≈ i" н =Е к /(n н 2 R н)=Е к /R" н

Если принять t ф ≤t в то ток базы на интервале t в будет изменять­ся по закону

где τ = C(R+r вх) - постоянная времени цепи базы; r вх - вход­ное сопротивление транзистора в открытом состоянии.

Длительность t в характеризует состояние схемы, при котором создаваемый по цепи обратной связи ток базы (ток заряда конденсатора) обеспечивает режим насыщения транзистора, т. е. i б >i k /β Однако по мере заряда конденсатора (см. рис. 3.15, д, е) гок базы уменьшается, вследствие чего уменьшается степень насы­щения транзистора. В момент времени t 3 ток базы убывает до значе­ния i б = i k /β, что соответствует выходу транзистора из режима на­сыщения. Следующий вслед за этим процесс запирания транзистора определяет момент окончания формирования блокинг-генератором импульса напряжения длительностью t в (см. рис. 3.15, г).

Время t в можно найти, положив в формуле (3.49) i б = E k / (β R" н)

Переход транзистора в закрытое состояние происходит за счет по­ложительной обратной связи также лавинообразной называется об­ратным б л о к и н г - п р о ц е с с о м. Его начало обусловли­вает повышение напряжения на коллекторной и базовой обмотках трансформатора. Обратный Злокинг-процесс протекает при взаимном уменьшении токов коллектора и базы и заканчивается запиранием транзистора. Его длительность определяет время среза t с формируе­мого импульса. Время t с мало отличается от t ф. Закрытое состояние транзистора после момента времени t 4 поддерживается напряжением на конденсаторе, полярность которого указана на рис. 3.15, а.

Процессы, протекающие в схеме после запирания транзистора в момент времени t 4 , связаны с разрядом конденсатора и рассеянием энергии, накопленной в магнитном поле, трансформатора.

Разряд конденсатора С происходит по цепи ω б - R - R б - (-Е к) (см. рис. 3.15, а). Вследствие разряда напряжение на конден­саторе изменяется, как показано на рис. 3.15, д.

На интервале t в трансформатор накапливает энергию [виду под­ключения его коллекторной обмотки ω k к источнику питания и про­текания через нее тока намагничивания i μ . При запирании транзи­стора коллекторная обметка трансформатора отключается от источ­ника питания. На ней индуцируется напряжение, препятствующее уменьшению тока i μ . Напряжение самоиндукции возникает также на базовой и нагрузочной обмотках. Полярности напряжений пока­заны на схеме замещения блокинг-геиератора, приведенной на рис. 3.16, в.

Нагрузочная обмотка трансформатора отключена от сопротивле­ния R н диодом Д 1 . Сопротивление цепи R б - R - С - (-Е к) ве­лико ввиду относительно большого значения R б (десятки килоом). Относительно напряжения на коллекторной обмотке диод Д 2 вклю­чен в прямом направлении. В связи с этим можно считать, что ток i μ при запирании транзистора переводится из цепи коллектора в цепь диода Д 2 и резистора R 1 . Энергия, накопленная в магнитном поле трансформатора от протекания тока i μ на этапе t в, рассеивается в активном сопротивлении R 1 . Магнитное состояние сердечника транс­форматора изменяется от точки 2 к точке 1 (см. рис. 3.16, б). В цепи с R 1 происходит уменьшение тока i μ до нуля (см. рис. 3.15, е) с по­стоянной времени L k /R 1 . Ток i μ в конце интервала t в (см. рис. 3.15, е) и сопротивление R 1 определяют амплитуду выброса напряжения на коллекторной обмотке трансформатора при запирании транзистора: U выбр = I μmax R 1 . Величину сопротивления R 1 выбирают, исходя

из необходимости защиты транзистора от пробоя его коллекторного перехода в момент выброса: U kmax = E k +I μm ах 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.

Транзистор в схеме блокинг-генератора, работающего в авто­генераторном режиме, открывается, когда напряжение на его базе, определяемое напряжением на конденсаторе, достигает нулевого зна­чения. Это определяет длительность паузы t п и частоту следования выходных импульсов блокинг-генератора. Интервал t п характери­зуется процессом разряда конденсатора по цепи ω б - R - R 6 - (-Е к) (см. рис. 3.15, а). Конденсатор при этом стремится перезаря­диться от начального напряжения U c max до -Е к (см. рис. 3.15, д). Приняв U c max = Е к /n б и пренебрегая тепловым током I к0 транзи­стора, находим:

При работе блокинг-генератора в режиме синхрониза­ции в базовую цепь транзистора через конденсатор C 1 подают вход­ные импульсы напряжения отрицательной полярности (рис. 3.17, а). Собственную частоту следования импульсов блокинг-генератора вы­бирают несколько меньшей частоты следования входных импульсов, т. е. T> Т вх. Синхронизирующие импульсы осуществляют отпира­ние. транзистора раньше момента естественного спадания до нуля напряжения на его базе (конденсаторе), в результате чего частота импульсов блокинг-генератора равна частоте следования импуль­сов синхронизации. Если период собственных колебаний много боль­ше периода повторения синхронизирующих импульсов: Т» Т вх, то блокинг-генератор работает в режиме деления часто­ты {рис. 3.17, б), при котором Т вых =nТ вх.

Для блокинг-генератора возможен и ждущий режим работы. В этом случае на базу транзистора по­дается начальное дополнительное на­пряжение смещения, в результате чего транзистор остается закрытым до по­дачи входного импульса и вх. Запуск блокинг-генератора осуществляют входными импульсами напряжения отрицательной полярности. При этом резистор R б под­ключают на напряжение дополнительного источника положительной полярности.

Для тех из вас, кто не знает, о чем идёт речь, блокинг генератор — это крошечная схема с самозапиткой, которая позволит вам зажигать светодиоды от старых батареек, напряжение которых упало вплоть до 0.5 Вольт.

Вы думаете, что батарейка уже отжила свое? Подключите её к блокинг генератору и выжмите из неё всё до последней капли энергии своими руками!

Шаг 1: Компоненты и инструмент

Для проекта понадобится всего несколько вещей, которые видны на фотографии, но для тех из вас, кто любит читать, я приложу вариант списка в текстовом виде:

• Паяльник
• Припой
• Светодиод
• Транзистор 2N3904 или его эквивалент
• Резистор 1К
• Тороидная бусина
• Тонкий провод, двух цветов

Если вы найдёте транзистор 2N4401 или BC337, то светодиод будет гореть ярче, так как они рассчитаны под большую силу тока.

Шаг 2: Обмотайте тороид проводом

Сначала нужно обмотать проводом тороид. Свой я нашел в старом блоке питания. Тороиды похожи по форме на пончик и притягиваются магнитом.

Возьмите два провода, скрутите вместе их концы (вам необязательно делать так, но это немного упростит обмотку тороида).

Пропустите скрученные концы через тороид, затем возьмите два других (нескрученных конца) и обмотайте вокруг тороида. Не перекручивайте провода, убедитесь, что по всей обмотке нет места, где два повода с одинаковым цветом находятся рядом. В идеале нужно сделать 8-11 витков, находящихся на одинаковом расстоянии друг от друга и плотно прилегающих к тороиду. Как только вы завершите обмотку, отрежьте излишнюю длину провода, оставив около 5 см для соединения с другими компонентами схемы.

Снимите с концов проводов немного изоляции, затем возьмите по одному проводу с каждой стороны, убедившись что они разных цветов. Скрутите их и ваш тороид готов.

Шаг 3: Припаиваем компоненты

Пришло время спаять всё в одно устройство. Вы можете поместить всё на макетную плату, но в инструкции я решил собрать всё на коленке. Можете следовать текстовой инструкции или спаять всё по картинкам — там всё отлично отображено.

Сначала возьмите два внешних контакта транзистора и слегка отогните их наружу, а средний загните внутрь. Контакты светодиода также согните наружу. Это необязательный шаг, но он поможет проще спаять компоненты.

Возьмите один из проводов тороида, которые остались несоединёнными (всё правильно, один из нескрученных вместе проводов). Припаяйте его к одной из сторон резистора. Припаяйте другой конец резистора к среднему контакту транзистора.

Возьмите второй одиночный провод тороида и припаяйте его к коллектору транзистора. Припаяйте положительный контакт светодиода также к коллектору, а отрицательный контакт к эмиттеру.

Всё, что осталось сделать — это припаять удлинительный провод к отрицательному контакту светодиода. Возьмите кусок провода, который у вас был до этого, и припаяйте его к эмиттеру транзистора.

Шаг 4: Пробуем девайс в действии

Всё готово! Вы завершили ваш блокинг генератор на одном транзисторе. Приложите скрученные провода тороида к положительному контакту батарейки, а удлинительный провод к отрицательному контакту. Если всё собрано правильно, то светодиод загорится. Если светодиод не загорится, то попробуйте обмотать тороид более тонким проводом.

Введение

Электронная вычислительная техника - сравнительно молодое научно-техническое направление, но она оказывает самое революционизирующее воздействие на все области науки и техники, на все стороны жизни общества. Характерно постоянное развитие элементной базы ЭВМ, которая в настоящее время получила название схемотехники ЭВМ. Элементная база развивается очень быстро; появляются новые типы логических схем, модифицируются существующие. Существует множество различных логических ИС: логические элементы, регистры, сумматоры, АЛУ, дешифраторы, мультиплексоры, счетчики, делители частоты, триггеры, генераторы и усилители постоянного тока. Именно о них пойдет речь в данной работе.

Описание схемы устройства блокинг-генератора

Блокинг-генератор - это автоколебательная система, генерирующая кратковременные импульсы большой скважности. Схема блокинг-генератора представляет собой однокаскадный усилитель с глубокой обратной связью. Для обеспечения обратной связи используются импульсные трансформаторы.

Благодаря такой связи и высоким ключевым качествам транзистора блокинг-генератор, построенный даже на маломощном транзисторе, может генерировать мощные импульсы.

Импульсы блокинг-генератора обладают весьма короткими фронтами и могут иметь длительность от долей микросекунды до долей миллисекунды. Блокинг-генератор позволяет осуществлять трансформаторную связь с нагрузкой, что во многих случаях очень важно.

ОПИСАНИЕ СХЕМЫ

Рис.1.

В цепь коллектора включена обмотка трансформатора, осуществляющая обратную связь с цепью базы транзистора путем включения в эту цепь обмотки.

Кроме того в цепь базы включены конденсатор С и резистор смещения R 1 , величины которых определяют длительность рабочего импульса t u и период автоколебаний н включена с помощью специальной обмотки трансформатора. На базу транзистора подано отпирающее напряжение.

генератор автоколебательный режим электрический

Расчет схемы блокинг-генератора

Электрический расчет

Выбираем тип транзистора, исходя из условий быстродействия и надежности.

а) Для обеспечения малых длительностей фронта и спада выходного импульса необходимо, чтобы:

При выполнении этого условия величины получаются порядка нескольких.

б) Допустимое напряжение на коллекторе транзистора U кб. доп должно удовлетворять соотношению U кб. доп? (E к + ? U кm) (1 + n б). Обычно значение n б лежит в пределах 0,1 - 0,7.

Так как выброс сильно искажает форму выходного сигнала блокинг-генератора, то амплитуда выброса, как правило, не должна превышать 10-30% от амплитуды коллекторного напряжения:

U к = U" вых = U вых / n u, т.е. ? U кm = (0,1 0,3) U к

Напряжение питания выбираем, исходя из равенства E к = (1,1 1,2) U вых / n и = 25 В.

Положим n н = 1. Тогда U кб. доп = (1,2 U вых + 0,3 U вых) 1,7 = 51 В. Исходя из полученных значений f б и U кб. доп, выбираем транзистор типа КТ803А , для которого I кбо <= 50 мА, f б = 10 МГц, U кб. доп <= 60 В, I к. доп = 5 А, C к <= 250 пФ. Определим оптимальное значение коэффициента трансформации n б = 0,4 из формулы:

Длительность фронтов найдем по формуле:

Определяем сопротивление резистора R, приняв по внимание следующее:

а) Во время формирования импульса цепь резистора R должна мало влиять на ток в базовой цепи транзистора. Для этого необходимо, чтобы R >> r" б.

б) Протекание обратного тока закрытого транзистора через резистор R не должно создавать заметного падения напряжения, т.е. R << E б / (10 I КБO max).

Положив E б = 1 В, найдем, что величина R = 3 кОм удовлетворяет обоим условиям. При заданной скважности находим требуемую длительность паузы:

Проверим условие E б >> I КБ0max R и положив?U кт << E б, определяем емкость конденсатора C из формулы:

Тогда, подключив добавочный резистор с сопротивлением R д = 200 Ом, можно по формуле определить индуктивность трансформатора, необходимую для формирования импульса длительностью 1 мкс:

Проверим условие отсутствия влияния нагрузки на длительность импульса по формуле:

Таким образом, нагрузка мало влияет на длительность импульса.

Процесс формирования выброса импульса блокинг-генератора будет апериодическим, если выполняется условие

Определив С 0 = 20 пФ на основании формулы:

убедимся, что условие выполняется при данных значениях L и С 0, т. е выброс апериодически спадает до нуля. Амплитуда выброса, согласно формуле будет равняться:

Длительность выброса

Для транзистора КТ803А такая амплитуда выброса недопустима, так как:

Следовательно, необходима цепь из диода Д ш и резистора R ш, уменьшающая амплитуду выброса до значения:

Вычислим допустимую амплитуду обратного выброса:

Максимальное сопротивление шунтирующего резистора найдем из формулы:

откуда R ш max = 0,75 кОм.

Выбранный тип диода Д ш должен удовлетворять условиям:

I д max = I м max = < I д. доп,

| U д. доп | > | E к |.

Выбираем диод типа Д9Г.

Выбор и обоснование элементной базы

На основании приведенного выше расчета выбираем элементы (для схемы электрической принципиальной):

В качестве транзистора VТ1 был взят высокочастотный биполярный транзистор КТ803A , со следующими характеристиками:

· Структура: n-p-n;

· Граничная частота коэффициента передачи тока: 10 МГц;

· Статический коэффициент передачи тока: 10-70;

· Начальный ток коллектора не более: 5 мА;

· Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер: 80 В;

· Максимально допустимый постоянный ток коллектора: 10 А;

· Максимально допустима рассеивающая мощность коллектора: 60 Вт.

В соответствии с рассчитанной емкостью схемы, подбираем следующий конденсатор:

С 1 = К10-17-2-25 В-160 пФ5%,

удовлетворяющий нашим требованиям и расчетам.

В соответствии с рассчитанными номиналами резисторов имеем:

R 1 = 2 кОм: МЛТ-0,125-2кОм2%;

R 2 = 1 кОм: МЛТ-0,5-1кОм2%;

R 3 = 16 кОм: МЛТ-0,125-16кОм2%;

В соответствии с рассчитанным номиналом резистора нагрузки, в качестве диода VD1 выбираем диод:

VD1 = Д9Г ГОСТ 14342-75.