脉冲电路 - 阻塞振荡器

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振荡器是一种电路，它自身提供交流电压或电流，无需任何输入。振荡器需要一个放大器和来自输出的反馈。提供的反馈应该是再生反馈，它与输出信号的一部分一起，包含与输入信号同相的输出信号分量。使用再生反馈产生非正弦波输出的振荡器称为弛豫振荡器。

我们已经看到了UJT弛豫振荡器。另一种弛豫振荡器是阻塞振荡器。

阻塞振荡器

阻塞振荡器是一种波形发生器，用于产生窄脉冲或触发脉冲。在具有来自输出信号的反馈的同时，它在一个周期后会阻塞反馈一段时间。这种阻塞输出同时作为振荡器的特性，使其得名阻塞振荡器。

在阻塞振荡器的构造中，晶体管用作放大器，变压器用于反馈。这里使用的变压器是脉冲变压器。脉冲变压器的符号如下所示。

脉冲变压器

脉冲变压器是一种将矩形脉冲电能源耦合到负载的变压器。保持脉冲的形状和其他特性不变。它们是宽带变压器，具有最小衰减和零或最小相移。

变压器的输出取决于所连接电容的充放电。

使用脉冲变压器可以轻松实现再生反馈。通过正确选择脉冲变压器的绕组极性，可以将输出反馈到输入，且相位相同。阻塞振荡器就是这样一种使用电容和脉冲变压器以及单个晶体管制成的自由运行振荡器，该晶体管在大部分占空比中截止，产生周期性脉冲。

使用阻塞振荡器，可以实现无稳态和单稳态操作。但无法实现双稳态操作。让我们来看看它们。

单稳态阻塞振荡器

如果阻塞振荡器需要单个脉冲来改变其状态，则称为单稳态阻塞振荡器电路。这些单稳态阻塞振荡器可以分为两种类型：

• 基极定时单稳态阻塞振荡器
• 发射极定时单稳态阻塞振荡器

在这两种情况下，定时电阻R控制门宽，当它放置在晶体管的基极时成为基极定时电路，当它放置在晶体管的发射极时成为发射极定时电路。

为了更清晰地理解，让我们讨论基极定时单稳态多谐振荡器的运行。

晶体管触发的基极定时单稳态阻塞振荡器

一个晶体管、一个用于反馈的脉冲变压器和一个位于晶体管基极的电阻构成晶体管触发的基极定时单稳态阻塞振荡器电路。这里使用的脉冲变压器具有n:1的匝数比，其中基极电路每匝集电极电路有n匝。一个电阻R串联连接到晶体管的基极，控制脉冲持续时间。

最初，晶体管处于截止状态。如下图所示，VBB被认为是零或太低，可以忽略不计。

由于器件处于截止状态，集电极电压为V_CC。但是，当在集电极施加负触发时，电压会降低。由于变压器的绕组极性，集电极电压下降，而基极电压上升。

当基极到发射极电压大于导通电压时，即

$$V_{BE} > V_\gamma$$

然后，观察到小的基极电流。这增加了集电极电流，从而降低了集电极电压。此动作进一步累积，进一步增加了集电极电流并降低了集电极电压。通过再生反馈作用，如果环路增益增加，晶体管会很快饱和。但这并不是一个稳定状态。

然后，观察到小的基极电流。这增加了集电极电流，从而降低了集电极电压。此动作进一步累积，进一步增加了集电极电流并降低了集电极电压。通过再生反馈作用，如果环路增益增加，晶体管会很快饱和。但这并不是一个稳定状态。

当晶体管饱和时，集电极电流增加，而基极电流恒定。现在，集电极电流开始缓慢地给电容器充电，并且变压器上的电压降低。由于变压器绕组极性，基极电压升高。这反过来又降低了基极电流。这种累积作用使晶体管进入截止状态，这是电路的稳定状态。

输出波形如下：

该电路的主要缺点是无法保持输出脉冲宽度稳定。我们知道集电极电流是

$$i_c = h_{FE}i_B$$

由于h_FE与温度有关，并且脉冲宽度随其线性变化，因此输出脉冲宽度不能稳定。h_FE也随所用晶体管而变化。

无论如何，如果将电阻放置在发射极，则可以消除此缺点，这意味着解决方案是发射极定时电路。当上述情况发生时，晶体管在发射极定时电路中关闭，因此获得稳定的输出。

无稳态阻塞振荡器

如果阻塞振荡器可以自动改变其状态，则称为无稳态阻塞振荡器电路。这些无稳态阻塞振荡器可以分为两种类型：

• 二极管控制的无稳态阻塞振荡器
• RC控制的无稳态阻塞振荡器

在二极管控制的无稳态阻塞振荡器中，放置在集电极的二极管改变阻塞振荡器的状态。而在RC控制的无稳态阻塞振荡器中，定时电阻R和电容C在发射极部分形成一个网络来控制脉冲定时。

为了更清晰地理解，让我们讨论二极管控制的无稳态阻塞振荡器的运行。

二极管控制的无稳态阻塞振荡器

二极管控制的无稳态阻塞振荡器在集电极电路中包含一个脉冲变压器。一个电容连接在变压器次级和晶体管的基极之间。变压器初级和二极管连接在集电极。

在晶体管的集电极施加一个初始脉冲以启动该过程，从那时起不需要任何脉冲，并且电路表现为无稳态多谐振荡器。下图显示了二极管控制的无稳态阻塞振荡器电路。

最初，晶体管处于截止状态。为了启动电路，在集电极施加负触发脉冲。阳极连接到集电极的二极管将处于反向偏置状态，并且通过施加此负触发脉冲而关闭。

此脉冲被施加到脉冲变压器，并且由于绕组极性（如图所示），相同数量的电压会感应而不会发生任何反相。此电压通过电容流向基极，提供一些基极电流。此基极电流产生一些基极到发射极电压，当其超过导通电压时，会将晶体管Q₁推至导通状态。现在，晶体管Q₁的集电极电流升高，并施加到二极管和变压器。最初关闭的二极管现在打开。感应到变压器初级绕组的电压使用电容开始充电，将一些电压感应到变压器次级绕组中。

由于电容器在充电时不会传输任何电流，因此基极电流i_B停止流动。这使晶体管Q₁关闭。因此状态改变了。

现在，处于导通状态的二极管在其两端有一些电压，该电压施加到变压器初级，并感应到次级。现在，电流流过电容器，使电容器放电。因此，基极电流i_B流动，再次使晶体管导通。输出波形如下所示。

由于二极管帮助晶体管改变其状态，因此该电路是由二极管控制的。此外，由于触发脉冲仅在启动时施加，而电路完全靠自身不断改变其状态，因此该电路是无稳态振荡器。因此，给出了二极管控制的无稳态阻塞振荡器的名称。

另一种电路在晶体管的发射极部分使用R和C组合，称为RC控制的无稳态阻塞振荡器电路。