脈衝電路 - 阻塞振盪器

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振盪器是一種電路，它自身提供交流電壓或電流，無需任何輸入。振盪器需要一個放大器和來自輸出的反饋。提供的反饋應該是再生反饋，它與輸出訊號的一部分一起，包含與輸入訊號同相的輸出訊號分量。使用再生反饋產生非正弦波輸出的振盪器稱為弛豫振盪器。

我們已經看到了UJT弛豫振盪器。另一種弛豫振盪器是阻塞振盪器。

阻塞振盪器

阻塞振盪器是一種波形發生器，用於產生窄脈衝或觸發脈衝。在具有來自輸出訊號的反饋的同時，它在一個週期後會阻塞反饋一段時間。這種阻塞輸出同時作為振盪器的特性，使其得名阻塞振盪器。

在阻塞振盪器的構造中，電晶體用作放大器，變壓器用於反饋。這裡使用的變壓器是脈衝變壓器。脈衝變壓器的符號如下所示。

脈衝變壓器

脈衝變壓器是一種將矩形脈衝電能源耦合到負載的變壓器。保持脈衝的形狀和其他特性不變。它們是寬頻變壓器，具有最小衰減和零或最小相移。

變壓器的輸出取決於所連線電容的充放電。

使用脈衝變壓器可以輕鬆實現再生反饋。透過正確選擇脈衝變壓器的繞組極性，可以將輸出反饋到輸入，且相位相同。阻塞振盪器就是這樣一種使用電容和脈衝變壓器以及單個晶體管制成的自由執行振盪器，該電晶體在大部分佔空比中截止，產生週期性脈衝。

使用阻塞振盪器，可以實現無穩態和單穩態操作。但無法實現雙穩態操作。讓我們來看看它們。

單穩態阻塞振盪器

如果阻塞振盪器需要單個脈衝來改變其狀態，則稱為單穩態阻塞振盪器電路。這些單穩態阻塞振盪器可以分為兩種型別：

• 基極定時單穩態阻塞振盪器
• 發射極定時單穩態阻塞振盪器

在這兩種情況下，定時電阻R控制門寬，當它放置在電晶體的基極時成為基極定時電路，當它放置在電晶體的發射極時成為發射極定時電路。

為了更清晰地理解，讓我們討論基極定時單穩態多諧振盪器的執行。

電晶體觸發的基極定時單穩態阻塞振盪器

一個電晶體、一個用於反饋的脈衝變壓器和一個位於電晶體基極的電阻構成電晶體觸發的基極定時單穩態阻塞振盪器電路。這裡使用的脈衝變壓器具有n:1的匝數比，其中基極電路每匝集電極電路有n匝。一個電阻R串聯連線到電晶體的基極，控制脈衝持續時間。

最初，電晶體處於截止狀態。如下圖所示，VBB被認為是零或太低，可以忽略不計。

由於器件處於截止狀態，集電極電壓為V_CC。但是，當在集電極施加負觸發時，電壓會降低。由於變壓器的繞組極性，集電極電壓下降，而基極電壓上升。

當基極到發射極電壓大於導通電壓時，即

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

然後，觀察到小的基極電流。這增加了集電極電流，從而降低了集電極電壓。此動作進一步累積，進一步增加了集電極電流並降低了集電極電壓。透過再生反饋作用，如果環路增益增加，電晶體會很快飽和。但這並不是一個穩定狀態。

然後，觀察到小的基極電流。這增加了集電極電流，從而降低了集電極電壓。此動作進一步累積，進一步增加了集電極電流並降低了集電極電壓。透過再生反饋作用，如果環路增益增加，電晶體會很快飽和。但這並不是一個穩定狀態。

當電晶體飽和時，集電極電流增加，而基極電流恆定。現在，集電極電流開始緩慢地給電容器充電，並且變壓器上的電壓降低。由於變壓器繞組極性，基極電壓升高。這反過來又降低了基極電流。這種累積作用使電晶體進入截止狀態，這是電路的穩定狀態。

輸出波形如下：

該電路的主要缺點是無法保持輸出脈衝寬度穩定。我們知道集電極電流是

$$i_c = h_{FE}i_B$$

由於h_FE與溫度有關，並且脈衝寬度隨其線性變化，因此輸出脈衝寬度不能穩定。h_FE也隨所用電晶體而變化。

無論如何，如果將電阻放置在發射極，則可以消除此缺點，這意味著解決方案是發射極定時電路。當上述情況發生時，電晶體在發射極定時電路中關閉，因此獲得穩定的輸出。

無穩態阻塞振盪器

如果阻塞振盪器可以自動改變其狀態，則稱為無穩態阻塞振盪器電路。這些無穩態阻塞振盪器可以分為兩種型別：

• 二極體控制的無穩態阻塞振盪器
• RC控制的無穩態阻塞振盪器

在二極體控制的無穩態阻塞振盪器中，放置在集電極的二極體改變阻塞振盪器的狀態。而在RC控制的無穩態阻塞振盪器中，定時電阻R和電容C在發射極部分形成一個網路來控制脈衝定時。

為了更清晰地理解，讓我們討論二極體控制的無穩態阻塞振盪器的執行。

二極體控制的無穩態阻塞振盪器

二極體控制的無穩態阻塞振盪器在集電極電路中包含一個脈衝變壓器。一個電容連線在變壓器次級和電晶體的基極之間。變壓器初級和二極體連線在集電極。

在電晶體的集電極施加一個初始脈衝以啟動該過程，從那時起不需要任何脈衝，並且電路表現為無穩態多諧振盪器。下圖顯示了二極體控制的無穩態阻塞振盪器電路。

最初，電晶體處於截止狀態。為了啟動電路，在集電極施加負觸發脈衝。陽極連線到集電極的二極體將處於反向偏置狀態，並且透過施加此負觸發脈衝而關閉。

此脈衝被施加到脈衝變壓器，並且由於繞組極性（如圖所示），相同數量的電壓會感應而不會發生任何反相。此電壓透過電容流向基極，提供一些基極電流。此基極電流產生一些基極到發射極電壓，當其超過導通電壓時，會將電晶體Q₁推至導通狀態。現在，電晶體Q₁的集電極電流升高，並施加到二極體和變壓器。最初關閉的二極體現在開啟。感應到變壓器初級繞組的電壓使用電容開始充電，將一些電壓感應到變壓器次級繞組中。

由於電容器在充電時不會傳輸任何電流，因此基極電流i_B停止流動。這使電晶體Q₁關閉。因此狀態改變了。

現在，處於導通狀態的二極體在其兩端有一些電壓，該電壓施加到變壓器初級，並感應到次級。現在，電流流過電容器，使電容器放電。因此，基極電流i_B流動，再次使電晶體導通。輸出波形如下所示。

由於二極體幫助電晶體改變其狀態，因此該電路是由二極體控制的。此外，由於觸發脈衝僅在啟動時施加，而電路完全靠自身不斷改變其狀態，因此該電路是無穩態振盪器。因此，給出了二極體控制的無穩態阻塞振盪器的名稱。

另一種電路在電晶體的發射極部分使用R和C組合，稱為RC控制的無穩態阻塞振盪器電路。