Генератор высокого напряжения своими руками

Привет всем любителям самоделок. В этой статье я расскажу, как сделать генератор высокого напряжения своими руками, применение которого достаточно широкое, его можно будет использовать в качестве питания газоразрядных ламп, озонатора для травления крыс. Также он идеально подойдет для создания шокера или же электроподжига газа. Думаю многим стало интересно как это собрать, поэтому не затягиваем и переходим к сборке, самое же устройство основано на блокинг-генераторе.

Но перед прочтением подробной сборки предлагаю посмотреть видео, где можно наглядно увидеть принцип действия самоделки и понять, а надо ли оно мне.

Для того, чтобы сделать своими руками генератор высокого напряжения, понадобится:
* Транзистор IRF3205 с радиатором
* Аккумулятор типа 18650
* Умножитель
* Резистор на 100 Ом
* Паяльник, припой, флюс
* Строчный трансформатор ТВС-110ПЦ15
* Обмоточный провод, диаметр 1 мм и длиной 1 м
* Канцелярский нож или скальпель
* Провода

Вот и все, что нужно для изготовления данной самоделки, думаю не так и сложно все это найти, учитывая, что почти все детали были взяты из старого телевизора.

Шаг первый.
Данный трансформатор работает по принципиальной схеме, которая достаточна легка в повторении любому начинающему в этом деле.

Первым делом берем транзистор IRF3205 и прикручиваем к нему радиатор через термопасту, так как в процессе работы он будет греться.

К левой ножке транзистора или же затвору припаиваем резистор на 100 Ом, который в моем случае собран из двух резисторов, соединенных параллельно.

После того, как припаяли резистор, переходим к строчному трансформатору, его можно найти практически в каждом старом телевизоре, поэтому не спешите выбрасывать его. Сопротивление вторичной обмотки данного трансформатора равняется 150 Ом.


Шаг второй.
На данном этапе необходимо намотать 10 витков с отводом от середины на трансформаторе, делается это обмоточным проводом, диаметр которого 1 мм.

После намотки 10-ти витков необходимо оголить провода в начале и конце, а также убрать часть изоляции с среднего провода. Из опыта скажу, что удобнее всего это делать при помощи скальпеля, купленного в Китае.

Оголенные провода теперь можно залудить, преждевременно нанеся флюс на них. К началу обмотки припаиваем второй вывод резистора, который до этого припаивали к транзистору.


Второй конец обмотки припаиваем к стоку или же среднему выводу транзистора.

К крайнему правому выводу транзистора или же истока припаиваем еще один провод.

Припаиваем провод к отводу от середины обмотки и еще один провод паяем к выводу вторичной обмотки трансформатора.

Теперь можно попробовать трансформатор на работоспособность, подключив аккумуляторную батарею на 3.7 вольт типа 18650 к истоку транзистора и к отводу от середины обмотки, на трансформаторе получаем выходное напряжение в 5 киловольт, дуга видна, но при этом она слишком маленькая.

Шаг третий.
Увеличить выходное напряжение можно при помощи умножителя, данный вариант увеличит напряжение с 5 киловольт до 20-ти.


Такой умножитель также не составит труда найти, так как часто встречается в старых телевизорах времен СССР. С выхода трансформатора припаиваем провода к умножителю, в итоге на контактах умножителя получаем достаточно хорошую большую дугу, которую в дальнейшем можно применить в различных проектах.

В ходе проверки генератор работал исправно, также получилось запитать от него газоразрядную лампу, что также может кому-то пригодиться.
На этом у меня все, спасибо за внимание и всем творческих успехов. Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Генераторы, схемы

Генератор — это усилитель с такой положительной обратной связью, ко­торая обеспечивает поддержание сигнала на выходе усилителя без пода­чи внешнего входного сигнала. Генератор преобразует постоянный ток (получаемый от источника питания) в переменный сигнал. Для возник­новения устойчивых колебаний должны выполняться два основных тре­бования:

а) обратная связь должна быть положительной;

б) полный петлевой коэффициент усиления должен быть больше 1.

Существует два типа генераторов: генераторы синусоидальных сиг­налов, вырабатывающие гармонические сигналы, и генераторы несинусо­идальных сигналов, называемые также релаксационными генераторами или мультивибраторами, обычно вырабатывающие прямоугольные сиг­налы.

 

Генераторы с резонансным контуром в цепи коллектора

В схеме генератора на рис. 33.1 элементы L₂ и C₂ образуют резонансный контур, с которого снимается выходной сигнал.

Рис. 33.1. Генератор с резонансным            Рис. 33.2. Генератор с резонансным контуром в       

           контуром в цепи базы.                                                    цепи  коллектора.           

 

Часть этого выходного сигнала подается обратно на вход через трансформаторную связь       L₁ – L₂ таким образом, чтобы сигнал обратной связи совпадал по фазе с сигналом на входе. Транзистор включен по схеме с ОЭ и работает в режиме класса А, который задается цепью смещения R₁ – R₂. Конденсатор C₁ обеспе­чивает развязку для резистора R₂ цепи смещения, а конденсатор C₃ — развязку для обычного стабилизирующего резистора

R₃ в цепи эмиттера.

 

Генераторы с резонансным контуром в цепи базы

В схеме генератора на рис. 33.2 разделительный конденсатор C₂ обеспечи­вает работу транзистораT₁ в режиме класса С. Элементы L₂ и C₁ образу­ют резонансный контур. Положительная обратная связь осуществляется через конденсатор C₃ и трансформатор Тр₁.

Трехточечная схема генератора с индуктивной обратной связью (схема Хартли)

В этом генераторе (рис. 33.3) катушка индуктивности с отводом L₁ обеспе­чивает необходимую обратную связь на эмиттер транзистора. Элементы C₂

и L₁ образуют резонансный контур.

Трехточечная схема генератора с емкостной обратной связью (схема Колпитца)

В этом случае используется расщепленный конденсатор C₁ — C₂ (рис. 33.4). Элементы         C₁ — C₂ и L₁ образуют резонансный контур, кон­денсатор C₃ обеспечивает работу транзистора в режиме класса С.

Генераторы с фазосдвигающей цепью обратной связи, или RC-генераторы

Синусоидальные колебания можно также получить с помощью специаль­но подобранных  RC-цепочек обратной связи, как показано на рис. 33.5. RC-секции

R₁– C₁, R₂– C₂,                  R₃– C₃ образуют фазосдвигающую цепь, которая на заданной частоте обеспечивает сдвиг фазы сигнала на 180°. Поскольку транзистор сдвигает фазу сигнала на 180°, то в петле обратной связи получается полный фазовый сдвиг 360°. Таким образом, обратная связь оказывается положительной. Обычно номиналы всех резисторов и всех конденсаторов в фазосдвигающей цепи выбираются одинаковыми, и каждая RC-секция вносит фазовый сдвиг 60°.

Рис. 33.3. Схема Хартли.                         Рис. 33.4. Схема Колпитца.

Рис. 33.5.RC-генератор с фазосдвигающей цепью обратной связи на элементах R₁– C₁,

 R₂– C₂, R₃– C₃, обеспечивающей сдвиг фазы сигнала на 180°. 

Еще раз отметим, что вся фазосдвигающая цепь обеспечивает фазовый сдвиг 180° только на одной частоте, определяемой номиналами используемых компонентов.

Кварцевые генераторы

Одним из самых важных требований, предъявляемых к генератору, явля­ется стабильность частоты генерируемых им колебаний. Изменения частоты могут быть вызваны, например, изменением емкости или индук­тивности элементов резонансного контура или изменением параметров транзистора при колебаниях температуры. Стабильность частоты можно улучшить путем точного подбора элементов схемы, в том числе транзистора. Для обеспечения очень высокой стабильности частоты приме­няется кристалл кварца, точно задающий и стабилизирующий частоту колебаний. В небольших пределах частоту генератора с кварцевой стаби­лизацией можно изменять с помощью конденсатора переменной емкости, подключаемого параллельно кристаллу кварца. Кварцевые генераторы используются в цветных телевизорах для генерации поднесущей частоты 4,43 МГц с точностью до нескольких герц.

УВЧ-генераторы

Генераторы очень высоких и ультравысоких частот (УВЧ) по принципу работы аналогичны другим генераторам. Однако из-за очень высокой частоты емкости и индуктивности элементов настройки С и L очень ма­лы. Катушку индуктивности может заменить одна полоска проводника или простая петля из меди. В качестве конденсатора может служить варактор. Для построения резонансной схемы иногда используются от­резки длинных линий, имеющих распределенную емкость и индуктив­ность.

Генераторы несинусоидальных сигналов

Эти генераторы, называемые еще релаксационными генераторами, выра­батывают прямоугольные импульсные сигналы путем переключения од­ного или двух транзисторов из открытого состояния в закрытое и обратно. Несинхронизированный мультивибратор, описанный в предыдущей главе, является примером такого генератора. Другой разновидностью генерато­ра несинусоидальных сигналов является блокинг-генератор.

Блокинг-генератор

В генераторе этого типа применяется трансформаторная обратная связь с коллектора на базу транзистора (рис. 33.6). Работа этой схемы осно­вана на том, что в силу трансформаторной связи напряжение на базе будет наводиться только при изменении тока коллектора, то есть при его увеличении или уменьшении. В первом случае действует положитель­ная обратная связь, во втором — отрицательная. При первом включении схемы транзистор открывается, его коллекторный ток увеличивается, со­здавая напряжение обратной связи на базе, в результате чего транзистор открывается еще больше. Когда достигается насыщение, увеличение кол­лекторного тока прекращается, что вызывает появление на базе напря­жения противоположной полярности. Это напряжение закрывает тран­зистор. Транзистор удерживается в закрытом состоянии отрицательным зарядом на конденсаторе С до тех пор, пока этот конденсатор в доста­точной степени не разрядится через резистор R. После этого транзистор снова отпирается и описанный процесс повторяется.

Выходное напряжение блокинг-генератора представляет собой после­довательность узких импульсов (рис. 33.7). Ширина (длительность) импульса определяется параметрами трансформатора, а временной интер­вал между импульсами — постоянной времени RC. Поэтому частоту ко­лебаний блокинг-генератора можно изменять путем изменения номинала резистора R.

Рис. 33.6. Блокинг-генератор.

   

Рис. 33.7. Выходной сигнал бло­кинг-генератора.

 

Рис. 33.8. Генератор на однопереходном транзисторе.

Вторичная обмотка трансформатора является коллекторной нагруз­кой транзистора. Быстрое изменение тока через эту обмотку при закры­вании транзистора приводит к появлению большой противоЭДС и большо­го выброса коллекторного напряжения. Этот выброс напряжения может превысить максимально допустимое коллекторное напряжение и вызвать разрушение транзистора. Для защиты транзистора параллельно первич­ной обмотке трансформатора включается диод D₁. В нормальном режиме этот диод смещен в обратном направлении и закрыт. Открывается он только в том случае, когда напряжение на коллекторе транзистора превышает напряжение источника питания V_CC.

 

Генераторы на однопереходных транзисторах

Полупроводниковые приборы, имеющие на характеристике участок с от­рицательным сопротивлением, например одиопереходные транзисторы, могут быть использованы в генераторах. На рис. 33.8 приведена схе­ма генератора на однопереходном транзисторе. Транзистор смещен в ту область своей выходной характеристики, где выходной ток увеличивается при уменьшении входного напряжения, то есть в область отрицательного сопротивления. Он попеременно открывается и закрывается без какой-либо обратной связи. Выходное напряжение на базе 2 (b₂) представля­ет собой последовательность импульсов. Еще один выходной сигнал — последовательность импульсов противоположной полярности — можно снять с базы 1 (b₁). С эмиттера транзистора можно снять пилообраз­ный сигнал. Частота генерируемых импульсов определяется постоянной времени R₁C₁.

 

Генераторы пилообразного напряжения

На рис. 33.9 показана схема генератора, вырабатывающего пилообразный сигнал при подаче на его вход прямоугольных импульсов. На участке периода входной последовательности импульсов между точками А и В (рис. 33.10) на базе транзистора действует нулевое напряжение, и тран­зистор находится в состоянии отсечки, т. е. закрыт. Конденсатор C₁ постепенно заряжается через резистор R₁. Прежде чем конденсатор пол­ностью зарядится, на вход поступает положительный фронт ВС импуль­са, переключающий транзистор в проводящее состояние. В результате конденсатор C₁ очень быстро разряжается через открытый транзистор. Конденсатор находится в разряженном состоянии во время действия им­пульса (вершина CD). Отрицательный фронт DE импульса переключает транзистор в состояние отсечки, конденсатор C₁ снова начинает заря­жаться и т. д.

Рис. 33.9. Генератор пилообразно­го напряжения,

управляемый последовательностью

прямоугольных им­пульсов.

Рис. 33.10. Форма сигналов на вхо­де и

выходе генератора пилообразно­го напряжения.

Тот же принцип заряда и разряда конденсатора используется и в дру­гих генераторах пилообразного напряжения. На рис. 33.11 приведены схемы двух таких генераторов на основе несинхронизированного мульти­вибратора и блокинг-генератора соответственно, применяемых в блоках: развертки телевизоров. Потенциометр R₁ управляет частотой развертки (кадровой синхронизацией), а потенциометр R₂ — амплитудой сигнала развертки (размером изображения по вертикали).

Рис. 33.11. Генераторы пилообразного напряжения на основе (а) несинхронизированного мультивибратора и (б) блокинг-генератора, применяемые в блоках кадровой развертки телевизоров.

В этом видео рассказывается о генераторах для исследования, настройки и испытаний систем и приборов:

Добавить комментарий

Генератор синусоидального сигнала на одном транзисторе. Расчёт

Генератор синусоидального сигнала на одном транзисторе. Расчёт

Для некоторых устройств требуется простой генератор синусоидальных колебаний с широким диапазоном генерируемых мощностей. В этой работе предлагается такое устройство работающее всего на одном транзисторе. Устройство позволяет генерировать синусоидальные колебания в большом диапазлоне частот, который определяется только типом транзистора и отдавать мощность в нагрузку от 0.01 до 10 Вт.

Принципиальная схема генератора представлена на рисунке ниже. Резисторы R1-R2 задают постоянное смещение на базу транзистора VT1, который с помощью цепочки из конденасторов C1-C4 и индуктивности L1 генерирует необходимый нам сигнал. Дроссель L2 желателен, но необязателен; его назначение — обеспечивать баласт, при нём схема, без нагрузки, будет потреблять в два-три раза меньшую мощность. Нагрузка же подсоединяется ко вторичной обмотке катушки L1. Это может быть трансформатор Тесла (ТТ), реактивная нагрузка, или светодиоды, например по схеме лечебной катушки. К слову, если все элементы генератора рассчитаны точно, то работа ТТ в некоторых случаях может быть эффективнее, чем по схеме качера Бровина. Схема может быть легко управляема внешним низкочастотным генератором с тем, чтобы получить на выходе пачки импульсов. Это можно сделать, если верхний по схеме вывод R2 подать на выход драйвера этого генератора. Другой способ получения пачек — уменьшение сопротивления цепочки R1-R2; при определённом значении генератор переходит в режим так называемых «рыбок» — пачек импульсов с пологим нарастанием и спадом. Этот режим имеет черезвычайно низкое потребление от источника питания.

Расчёт

Общий расчёт определяется довольно простыми оптимальными соотношениями между ёмкостями: \[C_1/C_3 = 10, \quad C_2 = C_3, \quad C_3/C_4 = 5 \qquad (1.1) \] Резонансная частота генератора будет находиться так: \[f_r = {1 \over 2 \pi \sqrt{L_1 C_3}} \qquad (1.2) \] Значение сопротивлений определяется коэффициентом усиления транзистора VT1 (\(k_{e}\)) и напряжением питания \(U\), которое может быть от 2 до 30В в зависимости от типа транзистора и необходимой мощности. Примерные значения находятся так: \[R_1 = k_{e}\,U/100 \, (k\Omega), \quad R_2 = 2 R_1 \qquad (1.3) \]

Таким образом, расчёт начинаем со значения индуктивности катушки L1.1. Её можно определить прибором у готовой катушки или рассчитать по известным формулам. Обратите внимание, что если рассчитывается ТТ, то в качестве L1.1 там выступает индуктор. Калькулятором можно рассчитать собственную резонансную частоту вторички — эта частота и понадобится для расчёта. Если же рассчитывается обычный повышающий трансформатор, то частота выбирается исходя из его параметров.

Зная эти значения, находим ёмкость конденсатора C3 из формулы (1.2): \[C_3 = {1 \over (2 \pi f_r)^2 L_1} \qquad (1.4) \] А уже отсюда — все остальные параметры: \[C_1 = 10\,C_3, \quad C_2 = C_3, \quad C_4 = C_3/5 \qquad (1.5) \]

Детали

Для небольших значения напряжения питания 2..4В и мощности до 0.1Вт вполне подойдёт распостранённый транзистор серии КТ315А или его аналог: 2N2712, 2SC633, BFP719. Для больших мощностей хорошо походит транзистор 2SC5200 или C4793. Если мощность генератора до 1Вт, то его можно не ставить на радиатор. Дроссель L2 можно ставить любой стандартный: 100-200мкГн, например такой. Конденсатор C4 необязателен. Он необходим только для коррекции правильной синусоиды на выходе генератора.

Генератор высоковольтных импульсов на одном mosfet транзисторе

Генератор высоковольтных импульсов на одном mosfet транзисторе

Этот генератор может работать как в импульсном, так и в резонансном режиме. В первом случае он создаёт высоковольтные импульсы и мощное импульсное магнитное поле, на порядки превышающее то, которое можно было бы получить в резонансном режиме и при равных затрачиваемых мощностях. Во втором — генератор работает с резонансом второго рода, который обладает рядом интересных свойств, аспекты которого только начали изучаться. Он является развитием схемы супер-качера и может работать практически с любой индуктивностью: от классических и бифилярных катушек, до коаксиальных кабелей.

Такой генератор можно получить, если включить mosfet транзистор по схеме, представленной на следующем рисунке. Её работа довольно простая. С помощью цепочки R1ZD1 в этой схеме задаётся смещение на затворе транзистора VT1, а положительная обратная связь, которая отвечает за выходные параметры, формируется ферритовым кольцом L1 в виде блокинг-импульсов. Генератор работает не в совсем обычном режиме блокинга: если вместо mosfet-транзистора подключить IGBT, то при любом смещении и регулировки других параметров схемы, он работать не будет, хотя схемотехнически разницы между ними почти нет. Цепочка R2C2 служит для отрицательной обратной связи, которая ответственна за стабильность работы генератора и его температурный режим (рисунок a). К выводам генератора XS1 и XS2 подключается индуктивная нагрузка (рисунки b и c), от характеристик которой зависит длина импульса и его амплитуда.

Зависимость оказалась довольно простой: чем больше индуктивность и проходная ёмкость транзистора, тем больше длительность импульса, а чем длиннее линия (длина провода или коаксиального кабеля), тем выше амплитуда на выходе генератора. Её значение ограничивается только максимальным напряжением транзистора VT1, а в случае с коаксиальным кабелем — ещё и его длиной. Таким образом, в импульсном режиме такой генератор может раскрывать внутренний потенциал длинной линии.

Если же параллельно индуктивной нагрузке подключить конденсатор, то, подбирая его ёмкость, генератор можно вывести на режим резонанса второго рода. В этом случае амплитуда выходных импульсов будет меньше и зависеть от добротности колебательного контура, а их длительность — определяться из условий резонанса.

Детали

В качестве токового трансформатора L1 нужно взять два ферритовых кольца K10x6x4 проницаемостью 10000-2000 HM, сложить их вместе, и намотать на них медный изолированный провод диаметром жилы 0.1-0.3мм. Витки мотаются в один слой, до заполнения. В кольце остаётся просвет, в который продевается проводник, идущий от плюса питания к XS2. К слову, кольца могут быть и других размеров, но чем они меньше, тем меньше и время восстановления доменов, что положительно сказывается на выходных параметрах генератора.

Перечень остальных элементов схемы:

• VT1 — mosfet-транзистор FS7KM;
• ZD1 — стабилитрон 1N4733;
• C1, C2 — конденсаторы на напряжение 63 или более вольт.

В качестве замены VT1 можно предложить IRFP460 или IRFPG50, но выходные параметры генератора станут немного хуже. Кроме того, эти транзисторы не имеют защиты по входу, поэтому между затвором и истоком нужно будет подключить супрессор 1.5KE18CA. При выборе VT1 следует руководствоваться такими условиями: максимальное напряжение должно быть как можно выше, проходная ёмкость и время восстановления перехода — как можно меньше. Также, между затвором и истоком желательна встроенная защита. Сам транзистор нужно установить на небольшой радиатор.

Настройка

Настройка генератора сводится к правильной фазировке токового трансформатора L1. Для этого, к выводам генератора XS1 и XS2 подключается резистор 100 Ом и осциллограф, а на схему подаётся 15В напряжения. На осциллографе должны появится импульсы. Если этого не произошло, то выводы L1 нужно поменять местами.

Различные виды нагрузки

От типа нагрузки зависят как выходные, так и входные параметры генератора. Так, если индуктивность нагрузки и длина линии будет мала, то при одном и том же напряжении питания, потребляемая мощость будет большой. При такой индуктивности следует избегать больших напряжений. Если индуктивность будет большой, то напряжение питания генератора можно пропорционально увеличивать. А если это ещё и длинный коаксиал, то оно может быть максимальным — порядка 40В.

На следующих рисунках представлены осциллограммы на стоке транзистора VT1 (слева) и на выводах оплётки коаксиального кабеля (справа), при включении генератора по схеме с. Длина кабеля при этом составляла 100м. Такой вариант можно использовать для возбуждения магнитных материалов или полей статическими разрядами. При напряжении в 35В, мощность потребления генератора в этом случае составляет всего несколько ватт, а длительность импульса — менее 1мкс.

Коаксиальный кабель небольшой длины (порядка 10-15м) позволяет получить короткие импульсы около 100нс, но для достижения больших выходных амплитуд нужно будет увеличивать напряжение питания, что повлечёт за собой увеличение общей мощности потребления. Более оптимальным, для этого генератора, всё же является более длинный провод.

На следующем рисунке представлен более высоковольный вариант генератора и осциллограмма на выходе вторичной обмотки. Здесь в качестве нагрузки применён миниатюрный высоковольтный трансформатор TV1. Он состоит из двух первичных обмоток, которые нужно соединить последовательно, и одной вторичной высоковольтной, к которой могут быть подключены различные устройства, например, разрядник. Изменением напряжения питания от 11 до 22В можно регулировать напряжение на выходе вторичной обмотки от 3 до 15кВ, при этом мощность потребления во всём диапазоне не будет превышать 2Вт. К слову, если к XS1 и XS4 подключить конденсатор 2200-6800 пФ, то на выводах вторичной обмотки будет чистая синусоида. Правда в этом случае максимальное напряжение питания лучше снизить до 15В.

К выходам генератора также можно подключать дроссели, трансформаторы и некоторые нестандартные индуктивности, например, бифилярные катушки. От их параметров будут зависеть выходные характеристики генератора: амплитуда, длительность импульса и частота.

Вариант управляемого генератора коротких импульсов можно найти здесь.

Схемы простых генераторов-пробников, щупы-генераторы | Техника и Программы

   В ремонтной и любительской практике для быстрой проверки исправности высокочастотных, низкочастотных радиотехнических цепей и дли обнаружения неисправностей в телевизорах, радиоприемниках н другой аппаратуре можно использовать следующие приборы.

   1. Генератор-пробник на одном транзисторе (рис. 69,6) предназначен для быстрой проверки каскадов усилителей или радиоприемников.

   Принципиальная схема генератора-пробника изображена на рис. 69,0. Он вырабатывает импульсное напряжение с амплитудой, достаточной для проверки предоконечных и входных каскадов усиления низкочастотных конструкций. Помимо основной частоты на выходе пробника будет большое количество гармоник, что позволяет пользоваться им и для проверки высокочастотных каскадов — усилителей промежуточной и высокой частоты, гетеродинов, преобразователей.

   Генерация возникает за счет сильной положительной обратной связи между коллекторной и базовой цепями транзистора. Снимаемый с базовой обмотки трансформатора Трі сигнал подается через конденсатор С1 на потенциометр R1, регулирующий выходное напряжение пробника.

   Трансформатор намотан на небольшом отрезке ферритового стержня. Обмотка I содержит 2000 витков провода ПЭЛ 0,07, а обмотка II — 400 витков провода ПЭЛ 0,1.

   Транзистор типа МП39—МП42. Батарея питания — элемент «332» напряжением 1,5 В или малогабаритный аккумулятор типа ДіОД.

   Пробник собирается в небольшом футляре (рис. 60,6). Для подключения к шасси или общему проводу проверяемой конструкции выводится гибкий монтажный провод с зажимом «крокодил» иа конце.

   Рис. 69, Геиератор-пробник на одном транзисторе

   В качестве металлического щупа используется медицинская игла от шприца «Рекорд». На торце футляра устанавливается потенциометр, на ручке которого нанесена риска, позволяющая судить о выходном сигнале.

   2. Генератор-пробник на двух транзисторах без трансформатора (рис. 70) вырабатывает прямоугольные импульсы и позволяет проверять все каскады усилителя или радиоприемника.

   Рис. 70, Генератор-пробник на двух транзисторах

   Причем частоту колебаний можно изменять емкостью конденсатора С1: с увеличением емкости частота понижается. А изменение сопротивления резисторов влияет иа форму выходных колебаний: с увеличением R2 и уменьшением R3 нетрудно добиться синусоидальных колебаний на выходе и превратить таким образом пробник в звуковой генератор с фиксированной частотой.

   Транзисторы, батарея питания и внешнее оформление такие же, как и в генераторе-пробнике на одном транзисторе.

   3. Щуп-генератор радиолюбительский предназначен для проверки исправности высокочастотных и низкочастотных радиотехнических цепей бытовой аппаратуры (радиоприемники, телевизоры, магнитофоны). Принципиальная схема щупа изображена на рис. 71. Представляет собой мультивибратор, собранный на транзисторах 77, Т2. Снимаемый сигнал прямоугольной формы, частота колебаний порядка 1000 Гц, амплитуда импульсов не менее 0,5 В. Щуп-генератор собран в пластмассовом корпусе, длина щупа вместе с иглой 166 мм, диаметр корпуса 18 мм.

   Питание от одного элемента «316» напряжением 1,5 В. Для включения щупа-генератора необходимо нажать кнопку и острием щупа коснуться проверяемого каскада прибора. Каскады рекомендуется проверять последовательно, начиная от входного устройства.

   Рис. 71. Щуп-генератор радиолюбительский

   При исправности проверяемого каскада на выходе будет прослушиваться характерный звук (динамик, телефон) или полоса (кинескоп).

   При проверке приборов, не имеющих на выходе динамика или кинескопа, индикатором могут служить высокоомные головные телефоны типа ТОН-2. Категорически запрещается проверять цепи с напряжением выше 250 В.

   При проверке цепей касаться руками корпуса проверяемого прибора запрещается.

   4. Малогабаритный прибор для обнаружения неисправностей в телевизорах, радиоприемниках и другой бытовой радиоаппаратуре посредством прослушивания звука в динамике проверяемого устройства, наблюдения изображения на экране телевизора или подключения на выход проверяемого устройства другого индикатора (вольтметр, головные телефоны, осциллограф и т. п.).

   Прибор позволяет проверять в телевизорах: сквозной канал, канал изображения, канал звука, цепи синхронизации, линейность кадровой развертки; в радиоприемниках: сквозной тракт, канал УПЧ, детектора и УНЧ.

   Прибор представляет собой генератор сигнала сложной формы. Низкочастотная составляющая сигнала имеет частоту повторения 200— 850 Гц. Высокочастотная составляющая имеет частоту 5—7 МГц. Указанный сигнал позволяет получать 2—20 горизонтальных полос на экране телевизора и звук в динамике.

   Рис. 72. Малогабаритный прибор для обнаружения неисправностей в телевизорах

   Напряжение сигнала на выходе прибора регулируется потенциометром. Прибор питается от батареи «Крона-ВЦ». Потребляемый ток не более 3 мА.

   Габаритные размеры прибора без гибкого вывода не более 245 X X 35 X 28 мм. Длина гибкого вывода не менее 500 мм. Масса прибора не более 150 г.

   Электрическая схема прибора изображена иа рис. 72, а. Генератор с прерывистым возбуждением выполнен на транзисторе 77 по схеме с общей базой.

   Прерывистое возбуждение генератора обеспечивает наличие в цепи эмиттера цепочки R3, С4. Сигнал на эмиттере транзистора 77 складывается из прерывистого высокочастотного напряжения и напряжения заряда и разряда конденсатора С4.

   На транзисторе Т2 выполнен эмитерный повторитель, служащий для повышения стабильности работы генератора и уменьшения входного сопротивления прибора. Регулировка выходного уровня сигнала производится с помощью потенциометра R5.

   Корпус прибора выполнен в виде двух разъемных крышек, изготовленных из ударопрочного полистирола (рис. 72,6).

   Крышки соединяются с помощью винта и наконечника, который также используется для подключения прибора к проверяемому устройству. В корпусе размещается плата прибора и батарея питания «Крона-ВЦ». К шасси проверяемого устройства прибор подключается зажимом типа «крокодил».

   Для определения неисправности усилительных трактов схему проверяют покаскадно, начиная с конца проверяемого тракта. Для этого на вход каскада подают сигнал касанием наконечника прибора, при этом отсутствие сигнала на индикаторе (экран телевизора, динамик, вольтметр, осциллограф, головные телефоны и т. д.) будет свидетельствовать о неисправности каскада.

   Для определения нелинейности изображения по вертикали необходимо: получить изображение горизонтальных полос; измерить минимальное и максимальное расстояние между двумя соседними полосами; определить нелинейность по вертикали по формуле:

   где Н — нелийность, %;   Iмакс — максимальное расстояние между полосами; Iмнннм — минимальное расстояние между полосами.

   Об устойчивости синхронизации изображения судят по устойчивости горизонтальных полос на экране телевизора.

   Следует иметь в виду, что прибор рассчитан на подключение к точкам электрических схем, напряжение которых не превышает 250 В относительно корпуса. Под напряжением понимается сумма постоянного и импульсного напряжений, действующих в схеме.

Блокинг-генератор. Расчёт блокинг-генератора | HomeElectronics

Всем доброго времени суток! В прошлой статье я рассказал о мультивибраторах, которые предназначены для генерирования прямоугольных импульсов. Но для этой, же цели применяются и другой тип генератора, который называется блокинг-генератором. Вообще же блокинг-генератор – это регенеративное устройство (генератор импульсов), основанное на однокаскадном усилителе, обратная связь в котором создаётся за счёт импульсного трансформатора.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Основное предназначение блокинг-генераторов заключается в создании мощных коротких импульсов с крутыми фронтами и большой скважностью. В настоящее время они используются в импульсных блоках питания в качестве задающих генераторов

Так же как и мультивибратор, блокинг-генератор может работать в следующих режимах: автоколебательном, ждущем, синхронизации и деления частоты, но наиболее распространенным являются автоколебательный и ждущий режимы.

Автоколебательный блокинг-генератор

Как говорилось выше, автоколебательный блокинг-генератор является наиболее распространённым. Давайте рассмотрим его устройство и принцип работы на основе простейшей схемы, которая изображена ниже

Простейшая схема автоколебательного блокинг-генератора.

Простейший блокинг-генератор состоит из транзистора VT1 по схеме с общим эмиттером, трансформатора обратной связи Т1, демпфирующей цепи в виде диода VD1, времязадающей цепочки R2C1, базового резистора R1 и сопротивления нагрузки Rн.

Рассмотрим работу блокинг-генератора на основе временных диаграмм его работы, которые представлены ниже

Временные диаграммы работы блокинг-генератора.

Первая стадия (формирование фронта импульса) начинается в момент времени t₀, то есть в момент включения питания либо по окончании периода предыдущего импульса. В этот момент транзистор оказывается заперт, а конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R2. По мере заряда конденсатора С1 увеличивается напряжение U_BE на базе транзистора VT1, что приводит к постепенному открытию транзистора и возрастанию коллекторного тока I_C. Возрастающий ток коллектора приводит к формированию ЭДС в трансформаторе и на его зажимах формируется возрастающее напряжение и ток пропорционально току коллектора транзистора VT1. Данная стадия заканчивается в момент времени t₁, когда транзистор перешёл полностью в режим насыщения.

Вторая стадия (формирование вершины импульса) начинается в момент времени t₁. После того как транзистор VT1 перешёл в режим насыщения на него уже мало влияет ток протекающий через базу транзистора, поэтому нарастание амплитуды импульса прекращается и начинает формироваться плоская вершина импульса. В данный период времени напряжение на зажимах трансформатора практически не изменяется, поэтому напряжение на коллекторе не изменяется, но так как происходит разряд конденсатора С1 уменьшается напряжение на базе транзистора VT1, а следовательно и ток базы I_b. По мере уменьшения тока базы I_b начинает уменьшаться ток коллектора I_C, но вследствие индуктивного характера коллекторной нагрузки, начинает увеличиваться ток намагничивания трансформатора, а, следовательно, и коллекторный ток транзистора VT1, в результате напряжение на коллекторе остаётся постоянным некоторое время, которое зависит от параметров трансформатора Т1.

Третья стадия (формирование среза импульса) начинается в момент времени t₂. В это время ток подмагничивания уменьшается и транзистор VT1 начинает закрываться под воздействием уменьшающегося тока базы I_b, вследствие разряда конденсатора С1. Когда транзистор полностью закроется коллекторный ток уменьшится практически до нуля и потенциал на выводах трансформатора Т1 также уменьшится, но вследствие этого в обмотках трансформатора возникнет ток обратный току коллектора I_C и соответственно току базы I_b, что приведёт к ещё быстрейшему разряду конденсатора и образованию отрицательного всплеска напряжения на базе. Отрицательный импульс напряжения на базе транзистора VT1 ещё быстрее разрядит конденсатор, что уменьшит продолжительность среза импульса по сравнению с фронтом.

Четвёртая стадия (восстановление) начинается в момент времени t₃. В это время транзистор находится в полностью закрытом состоянии. В этот период времени происходит рассеивание энергии в конденсаторе и трансформаторе, запасённой в третьей стадии работы блокинг-генератора. В этот период времени в трансформаторе могут возникать некоторые колебательные процессы (изменение напряжения до уровня U_{K max}), что в общем случае нежелательны, поэтому для предотвращения этого параллельно коллекторной обмотке трансформатора включают различные демпфирующие цепи, в данном случае эту роль выполняет диод VD1.

Расчёт блокинг-генератора в автоколебательном режиме

Как любая электронная схема параметры работы блокинг-генератора полностью зависят от величин элементов составляющих схему, поэтому для расчёта необходимо задаться параметрами схемы.

Для расчёта блокинг-генератора обычно задаются следующими выходными характеристиками схемы: амплитуда импульсов U_m, период прохождения импульсов Т, длительность импульса τ_i, сопротивление нагрузки R_H.

Так как в настоящее время блокинг-генераторы очень часто используют в качестве задающих генераторов импульсных блоков питания, то для примера рассчитаем простейшую схему, на основе которой можно создать импульсный блок питания.

Зададим следующие параметры для расчёта: частота прохождения импульсов F = 50 кГц, скважность импульсов Q = 0,3, амплитуда выходных импульсов U_m = 5 В, сопротивление нагрузки R_H = 25 Ом, напряжение питания схемы Е_К = 310 В (выпрямленное сетевое напряжение).

1.Первым этапом расчёта является определение типа транзистора, как основного элемента схемы. Транзистор выбирается по следующим параметрам: максимально допустимое напряжение U_CBmax, максимально допустимый ток коллектора I_Cmax и предельная частота f_h31e.

где n_H — коэффициент трансформации из коллекторной обмотки в обмотку нагрузки.

Примем I_C = 0,02 А

Данным параметрам удовлетворяет транзистор MJE13001 со следующими характеристиками:

• • тип транзистора: NPN;
  • U_CBmax = 600 В;
  • U_BЕmax = 7 В;
  • I_Cmax = 0,2 А;
  • I_CBO = 10 мкА;
  • f_h31e = 8 МГц;
  • h_21e = 5…30;
  • r_b ≈ 200 Ом.

2.Определим величину сопротивления R1

Примем значение R1 = 390 Ом.

3.Рассчитаем параметры импульсного трансформатора. Коэффициент трансформации для выходной обмотки n_H

Коэффициент трансформации для обмотки в цепи базы n_B

где U_b – напряжение на базе транзистора VT1.

Выберем U_B = 5 В. Тогда

Индуктивность коллекторной обмотки трансформатора

где t_i – длительность импульса;

R’_H – приведённое сопротивление нагрузки;

r’_b – приведённое к коллекторной нагрузке сопротивление базы.

Определим длительность импульса и приведённые сопротивления

где r_b – внутреннее объемное сопротивление базы. Тогда

Тогда индуктивность первичной обмотки будет равна

4.Определим величину сопротивления R2 и емкость конденсатора С1. Ёмкость конденсатора С1 определится из следующего условия

Примем С1 = 12 нФ
Сопротивление резистора R2

Примем R2 = 62 кОм.

5.В коллекторную цепь транзистора необходимо включать демпфирующую цепочку. Она позволяет ограничить всплески импульсов на трансформаторе, вследствие чего уменьшаются импульсные помехи и вероятность пробоя транзистора. В данном случае применена простейшая демпфирующая цепь в виде диода VD1, который должен удовлетворять следующим условиям

Данным параметрам удовлетворяет диод типа 1N4004.

Более подробно о демпфирующих цепях я расскажу, когда будем рассматривать индуктивные элементы и импульсные источники питания.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

принцип работы и устройство прибора

Блокинг-генератор применяется в электротехнике и электронике для возникновения внушительных, но коротких во времени сигналов-импульсов с резким фронтом и существенным отношением периода повторения импульсов к их длительности (скважность). В настоящем применяются в экранах электронно-лучевых приборов (кинескоп, осциллограф).

Пример блокинг-генератора

Принцип работы

По своей сути, блокинг генератор является усилителем (генератором), собранным на базе транзисторов, расположенных в один каскад. Область применения узка: источник внушительных, но скоротечных по времени (продолжительность от тысячных долей до нескольких десятков мкс) сигналов-импульсов с большой индуктивной плюсовой обратной связью. Скважность – больше 10 и может доходить до нескольких десятков тысяч в относительных величинах. Наблюдается серьезная резкость фронтов, по своей форме практически не отличающихся от геометрически правильных прямоугольников.

Усилитель, используемый для изготовления блокинг-генератора, находится в открытом положении исключительно в период формирования сигнала-импульса. На всё остальное время – закрывается. Отсюда следует, что при большой величине отношения периода повторения импульсов к их длительности усилительный элемент находится в открытом положении существенно меньшее количество времени, чем в закрытом. У усилителя существует тепловой режим. В данном случае он напрямую связан со средней мощностью, отдающейся коллектором. За счёт высокой величины скважности при работе устройства получают существенную мощность в течение сигнала малой мощности.

Принципиальная схема для сборки блокинг-генератора

Существенная величина скважности блокинг-генератора позволяет ему работать в экономичном режиме, т.к. энергия требуется усилителю только во время открытого положения (время формирования сигнала). Основные режимы работы: автоколебательный и ждущий. Рассмотрим их подробнее.

Автоколебательный режим

Чаще всего блокинг-генератор собирается на усилительных элементах – транзисторах, включаемых по двум основным схемам:

• с общим эмиттером;
• с общей базой.

Первая встречается чаще, т.к., имея меньшую длительность фронта, есть возможность сгенерировать предпочтительную форму сигналов. Вторая схема менее подвержена колебаниям характеристик усилителей.

Автоколебательный режим

Рабочий процесс рассматриваемого устройства делится на 2 стадии:

• закрытое положение транзистора, занимает основное время периода колебаний;
• транзистор в открытом положении, сигнал-импульс проходит стадию формирования.

У конденсатора С1 происходит заряд током источника в течение образования импульса. За счёт этого С1 обеспечивает закрытое положение усилительного элемента. Во время данной стадии у конденсатора С1 происходит неспешная разрядка через существенное сопротивление резистора R1. При этом на базе диода VT1 создается около нулевой потенциал, что не позволяет ему открыться.

При достижении порога напряжения открытия у усилительного элемента происходит процесс открывания, и сквозь обмотку I, называющуюся коллекторной, трансформатора Т потечёт ток. В этот момент в основной или базовой обмотке II происходит индукция потенциала. Полярность должна быть такова, чтобы образующееся на базе транзистора напряжение имело положительную полярность. В случае ошибочного подключения обмоток трансформатора устройство генерировать сигналы не будет. В этом случае требуется переподключить концы одной из обмоток. Блокинг-генератор заработает.

Важно! Обвальное развитие процесса открытия транзистора имеет название прямого блокинг-процесса.

В I обмотке трансформатора появляется положительное напряжение, что ведёт к возрастанию различных токов и, следовательно, продолжению снижения напряжения коллектора и базы усилителя. Совершается резкое нарастание коллекторного тока и напряжения на усилительном элементе. В следующий момент напряжение падает почти до нуля, и устройство переходит в режим насыщения.

Важно! Обвальное развитие процесса закрытия транзистора имеет название обратного блокинг-процесса.

Открытие усилителя происходит практически мгновенно, поэтому в течение всего этого времени потенциал конденсатора С1 и величина энергии в трансформаторе практически не претерпевают изменений. Фронт импульса сформирован.  Происходит образование вершины импульса, конденсатор С1 начинает заряжаться.

Выход усилительного элемента из режима насыщения означает, что ток у коллектора опять начинает зависеть от количества накопленного в базе транзистора заряда, а базовый ток уменьшается. Усилительные свойства транзистора начинают восстановление. В этот момент в первичной обмотке трансформатора формируется отрицательное относительно транзистора напряжение. Данный процесс ведёт к продолжению уменьшения коллекторного тока. Происходит формирование среза импульса.

Усилительный элемент находится в закрытом положении.  Происходит переход в исходное состояние. Физическая суть сводится к рассеянию энергии, появившейся за период появления сигнала-импульса в различных реактивных частях схемы. Так как здесь разность потенциалов на конденсаторе и величина энергии в трансформаторе не изменились, то закрытие транзистора провоцирует рост напряжения на коллекторе. В этот момент у блокинг-генератора происходит выброс напряжения. В некоторых случаях появляются паразитные колебания.

Ти » (3 – 5) R1С1 – таким выражением характеризуется автоколебательный режим.

Ждущий режим

При ждущем режиме работы рассматриваемого устройства генерация сигналов происходит только с помощью внешнего воздействия – на вход необходимо подать произвольные запускающие импульсы.

Ждущий режим работы

В начальном состоянии усилительный элемент закрывается отрицательным смещением на базе, и лавинообразное развитие процесса открытия транзистора начнется исключительно только после подачи противоположного по знаку импульса соответствующей амплитуды на базу.

Появление импульса происходит по полной аналогии автоколебательного режима, рассмотренного выше. Конденсатор С1 разряжается до изначального напряжения базы. Далее транзистор остается в закрытом состоянии до появления последующего запускающего импульса. Длительность сигналов, а также их форма, исходящих от рассматриваемого устройства, находятся в полной зависимости от параметров собранной схемы.

Чтобы цепь запуска не оказывала никакого воздействия на работу находящего в ждущем режиме блокинг-генератора, в представленной схеме присутствует специальный разделительный диод VD2. Его задачей является закрытие сразу за окончанием процесса открывания транзистора. Это действие обрывает связь между внешним источником и интересующим нас устройством. Допускается добавлять в расчёт представленной схемы эмиттерный повторитель.

Таким образом, подытоживаем принцип работы блокинг генератора на полевом транзисторе: если при исчезновении напряжения на базе транзистора условия, требуемые для повторения цикла без внешнего воздействия, не исполняются, то этот режим работы называется ждущим. Если же при исчезновении напряжения там же начинается новый цикл по образованию нового импульса без привлечения внешнего источника, то режим работы схемы автоколебательный.

Видео