Γεννήτρια παλμών μικροκυκλώματος για δύο περιελίξεις. Γεννήτρια παλμών. Βίντεο. DIY γεννήτρια παλμών υψηλής τάσης

Σε αυτό το άρθρο θα μιλήσουμε για μια γεννήτρια παλμών για ένα κύτταρο Mayer.

Μελετώντας τη βάση στοιχείων των ηλεκτρονικών πλακών στις οποίες συναρμολογήθηκαν όλες οι συσκευές που περιλαμβάνονται στη σύνθετη εγκατάσταση που χρησιμοποιούσε ο Mayer στη γεννήτρια υδρογόνου που ήταν εγκατεστημένη στο αυτοκίνητό του, συναρμολόγησα το "κύριο μέρος" της συσκευής - μια γεννήτρια παλμών.

Όλες οι ηλεκτρονικές πλακέτες εκτελούν ορισμένες εργασίες στο Κύτταρο.

Το ηλεκτρονικό μέρος της κινητής εγκατάστασης γεννήτριας υδρογόνου Mayer αποτελείται από δύο πλήρεις συσκευές, σχεδιασμένες ως δύο ανεξάρτητα μπλοκ. Αυτή είναι μια μονάδα ελέγχου και παρακολούθησης για την κυψέλη που παράγει το μείγμα οξυγόνου-υδρογόνου και μια μονάδα ελέγχου και παρακολούθησης για την παροχή αυτού του μείγματος στους κυλίνδρους της μηχανής εσωτερικής καύσης. Μια φωτογραφία του πρώτου φαίνεται παρακάτω.

Η μονάδα ελέγχου και παρακολούθησης για τη λειτουργία της κυψέλης αποτελείται από μια δευτερεύουσα συσκευή παροχής ρεύματος που τροφοδοτεί όλες τις πλακέτες των μονάδων με ενέργεια και έντεκα μονάδες - πλακέτες που αποτελούνται από γεννήτριες παλμών, κυκλώματα παρακολούθησης και ελέγχου. Στο ίδιο μπλοκ, πίσω από τις πλακέτες της γεννήτριας παλμών, υπάρχουν μετασχηματιστές παλμών. Ένα από τα έντεκα σετ: σανίδα γεννήτρια παλμώνΚαι μετασχηματιστής παλμώνχρησιμοποιείται ειδικά για ένα μόνο ζεύγος σωλήνων κυττάρων. Και αφού υπάρχουν έντεκα ζεύγη σωλήνων, υπάρχουν και έντεκα γεννήτριες.

.

Κρίνοντας από τις φωτογραφίες, η γεννήτρια παλμών είναι συναρμολογημένη στην απλούστερη βάση στοιχείων ψηφιακών λογικών στοιχείων. Τα σχηματικά διαγράμματα που δημοσιεύονται σε διάφορους ιστότοπους αφιερωμένους στο Mayer Cell δεν απέχουν τόσο από το πρωτότυπο όσον αφορά την αρχή λειτουργίας τους, με εξαίρεση ένα πράγμα - είναι απλοποιημένα και λειτουργούν ανεξέλεγκτα. Με άλλα λόγια, οι παλμοί εφαρμόζονται στους σωλήνες των ηλεκτροδίων έως ότου συμβεί μια «παύση», η οποία ορίζεται γρήγορα από τον σχεδιαστή του κυκλώματος κατά την κρίση του χρησιμοποιώντας ρυθμίσεις. Για τον Mayer, μια «παύση» σχηματίζεται μόνο όταν το ίδιο το Κύτταρο, που αποτελείται από δύο σωλήνες, αναφέρει ότι είναι ώρα να γίνει αυτή η παύση. Υπάρχει μια ρύθμιση για την ευαισθησία του κυκλώματος ελέγχου, η στάθμη της οποίας ρυθμίζεται γρήγορα χρησιμοποιώντας τη ρύθμιση. Επιπλέον, υπάρχει μια λειτουργική προσαρμογή της διάρκειας της "παύσης" - ο χρόνος κατά τον οποίο δεν λαμβάνονται παλμοί στο κελί. Το κύκλωμα γεννήτριας Mayer παρέχει αυτόματη ρύθμιση της «παύσης» ανάλογα με την ανάγκη για την ποσότητα του παραγόμενου αερίου. Αυτή η ρύθμιση πραγματοποιείται σύμφωνα με ένα σήμα που λαμβάνεται από τη μονάδα ελέγχου για την παρακολούθηση της παροχής του μείγματος καυσίμου στους κυλίνδρους του κινητήρα εσωτερικής καύσης. Όσο πιο γρήγορα περιστρέφεται ο κινητήρας εσωτερικής καύσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η κατανάλωση του μείγματος οξυγόνου-υδρογόνου και τόσο μικρότερη είναι η «παύση» και για τις έντεκα γεννήτριες.

Ο μπροστινός πίνακας της γεννήτριας Mayer περιέχει υποδοχές για κοπή αντιστάσεων που ρυθμίζουν τη συχνότητα παλμού, τη διάρκεια της παύσης μεταξύ των ριπών παλμών και ρυθμίζουν χειροκίνητα το επίπεδο ευαισθησίας του κυκλώματος ελέγχου.

Για την αναπαραγωγή μιας έμπειρης γεννήτριας παλμών, δεν υπάρχει ανάγκη για αυτόματο έλεγχο της ζήτησης αερίου και αυτόματη ρύθμιση «παύσης». Το κάνει πιο εύκολο ηλεκτρονικό κύκλωμαγεννήτρια παλμών. Επιπλέον, τα σύγχρονα ηλεκτρονικά είναι πιο προηγμένα από ό,τι πριν από 30 χρόνια, επομένως με πιο σύγχρονα τσιπ, δεν έχει νόημα να χρησιμοποιούμε τα απλά λογικά στοιχεία που χρησιμοποιούσε προηγουμένως η Mayer.

Αυτό το άρθρο δημοσιεύει ένα διάγραμμα μιας γεννήτριας παλμών που συναρμολογήθηκα από εμένα, αναδημιουργώντας την αρχή λειτουργίας της γεννήτριας κυψελών Mayer. Αυτό δεν είναι το πρώτο μου σχέδιο μιας γεννήτριας παλμών. σύνθετα κυκλώματα, ικανό να παράγει παρορμήσεις διάφορα σχήματα, με διαμόρφωση πλάτους, συχνότητας και χρόνου, κυκλώματα παρακολούθησης του ρεύματος φορτίου στα κυκλώματα του μετασχηματιστή και της ίδιας της Κυψέλης, κυκλώματα σταθεροποίησης των πλατών παλμών και του σχήματος της τάσης εξόδου στην Κυψέλη. Ως αποτέλεσμα της εξάλειψης, κατά τη γνώμη μου, "περιττών" λειτουργιών, προέκυψε το απλούστερο κύκλωμα, πολύ παρόμοιο με τα κυκλώματα που δημοσιεύονται σε διάφορους ιστότοπους, αλλά διαφέρει από αυτά με την παρουσία ενός κυκλώματος ελέγχου ρεύματος κυψέλης.

Όπως και σε άλλα δημοσιευμένα κυκλώματα, υπάρχουν δύο ταλαντωτές στο κελί. Η πρώτη είναι μια γεννήτρια - ένας διαμορφωτής που σχηματίζει εκρήξεις παλμών και η δεύτερη είναι μια γεννήτρια παλμών. Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του κυκλώματος είναι ότι ο πρώτος ταλαντωτής - διαμορφωτής δεν λειτουργεί σε λειτουργία αυτοταλαντωτή, όπως άλλοι προγραμματιστές κυκλωμάτων Meyer Cell, αλλά σε κατάσταση αναμονής ταλαντωτή. Ο διαμορφωτής λειτουργεί σύμφωνα με την ακόλουθη αρχή: αρχικό στάδιοεπιτρέπει τη λειτουργία της γεννήτριας, και όταν επιτευχθεί ένα συγκεκριμένο εύρος ρεύματος απευθείας στις πλάκες του Κυττάρου, η παραγωγή απαγορεύεται.

ΣΕ κινητή εγκατάστασηΗ Mayer χρησιμοποιεί έναν λεπτό πυρήνα ως μετασχηματιστή παλμών και ο αριθμός των στροφών όλων των περιελίξεων είναι τεράστιος. Κανένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας δεν καθορίζει τις διαστάσεις του πυρήνα ή τον αριθμό των στροφών. ΣΕ μόνιμη εγκατάστασηΟ Mayer έχει κλειστό τοροειδές με γνωστά μεγέθηκαι τον αριθμό των στροφών. Αποφασίστηκε η χρήση του. Αλλά επειδή η σπατάλη ενέργειας για τη μαγνήτιση σε ένα κύκλωμα γεννήτριας ενός κύκλου είναι σπάταλη, αποφασίστηκε να χρησιμοποιηθεί ένας μετασχηματιστής με διάκενο, λαμβάνοντας ως βάση τον πυρήνα φερρίτη από τον μετασχηματιστή γραμμής TVS-90 που χρησιμοποιείται σε ασπρόμαυρες τηλεοράσεις τρανζίστορ . Ταιριάζει περισσότερο με τις παραμέτρους που καθορίζονται στις πατέντες της Mayer για μόνιμη εγκατάσταση.

Θεμελιώδης ηλεκτρικό διάγραμμαΗ δική μου έκδοση του κελιού Mayer φαίνεται στο σχήμα.

.

Δεν υπάρχει πολυπλοκότητα στο σχεδιασμό της γεννήτριας παλμών. Συναρμολογείται σε κοινά μικροκυκλώματα - χρονόμετρα LM555. Λόγω του γεγονότος ότι η γεννήτρια είναι πειραματική και είναι άγνωστο τι ρεύματα φορτίου μπορούμε να περιμένουμε, για αξιοπιστία, το IRF χρησιμοποιείται ως τρανζίστορ εξόδου VT3.

Όταν το ρεύμα του Κυττάρου φτάσει σε ένα ορισμένο όριο στο οποίο σπάνε τα μόρια του νερού, είναι απαραίτητο να σταματήσει η παροχή παλμών στο Κύτταρο. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιείται ένα τρανζίστορ πυριτίου VT1 - KT315B, το οποίο απαγορεύει τη λειτουργία της γεννήτριας. Η αντίσταση R13 "Ρεύμα διακοπής παραγωγής" προορίζεται για τη ρύθμιση της ευαισθησίας του κυκλώματος ελέγχου.

Ο διακόπτης S1 «Χονδρική διάρκεια» και η αντίσταση R2 «Ακριβής διάρκεια» είναι λειτουργικές ρυθμίσεις για τη διάρκεια της παύσης μεταξύ των ριπών παλμών.

Σύμφωνα με τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας της Mayer, ο μετασχηματιστής έχει δύο περιελίξεις: το πρωτεύον περιέχει 100 στροφές (για τροφοδοσία 13 volt) σύρματος PEV-2 με διάμετρο 0,51 mm, το δευτερεύον περιέχει 600 στροφές σύρματος PEV-2 με διάμετρο 0,18 χλστ.

Με τις καθορισμένες παραμέτρους του μετασχηματιστή, η βέλτιστη συχνότητα επανάληψης παλμού είναι 10 kHz. Ο επαγωγέας L1 τυλίγεται σε χάρτινο μανδρέλι διαμέτρου 25 mm και περιέχει 100 στροφές σύρματος PEV-2 με διάμετρο 0,51 mm.

Τώρα που τα έχετε «καταπιεί» όλα αυτά, ας αναλύσουμε αυτό το σχήμα. Με αυτό το σχήμα, δεν χρησιμοποίησα πρόσθετα σχήματα που αυξάνουν την παραγωγή αερίου, επειδή δεν παρατηρούνται στο κινητό κύτταρο Mayer, φυσικά, χωρίς να υπολογίζεται η διέγερση με λέιζερ. Είτε ξέχασα να πάω με το κινητό μου στη «γιαγιά που ψιθυρίζει» για να μπορεί να ψιθυρίσει την υψηλή απόδοση του κελιού, ή δεν επέλεξα τον σωστό μετασχηματιστή, αλλά η απόδοση της εγκατάστασης αποδείχθηκε πολύ χαμηλή και ο ίδιος ο μετασχηματιστής ζεστάθηκε πολύ. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η αντίσταση στο νερό είναι χαμηλή, η ίδια η Κυψέλη δεν μπορεί να λειτουργήσει ως πυκνωτής αποθήκευσης. Το κελί απλά δεν λειτούργησε σύμφωνα με το «σενάριο» που περιέγραψε ο Mayer. Επομένως, πρόσθεσα έναν επιπλέον πυκνωτή C11 στο κύκλωμα. Μόνο σε αυτή την περίπτωση εμφανίστηκε μια μορφή σήματος στον παλμογράφο τάσης εξόδου με έντονη διαδικασία συσσώρευσης. Γιατί το έβαλα όχι παράλληλα με την Κυψέλη, αλλά από το γκάζι; Το κύκλωμα ελέγχου ρεύματος κυψέλης πρέπει να ανιχνεύσει μια απότομη αύξηση αυτού του ρεύματος και ο πυκνωτής θα το αποτρέψει με τη φόρτισή του. Το πηνίο μειώνει την επίδραση του C11 στο κύκλωμα ελέγχου.

Χρησιμοποίησα απλό νερό βρύσης και χρησιμοποίησα επίσης φρέσκο ​​αποσταγμένο νερό. Ανεξάρτητα από το πόσο παραμόρφωσα, η κατανάλωση ενέργειας σε σταθερή απόδοση ήταν τρεις έως τέσσερις φορές υψηλότερη από ό,τι απευθείας από την μπαταρία μέσω μιας περιοριστικής αντίστασης. Η αντίσταση του νερού στο στοιχείο είναι τόσο χαμηλή που μια αύξηση της τάσης παλμού από τον μετασχηματιστή σβήστηκε εύκολα σε χαμηλή αντίσταση, προκαλώντας το μαγνητικό κύκλωμα του μετασχηματιστή να γίνει πολύ ζεστό. Είναι δυνατόν να υποθέσουμε ότι ο όλος λόγος είναι ότι χρησιμοποίησα έναν μετασχηματιστή φερρίτη και στην έκδοση για φορητές συσκευές του Mayer Cell υπάρχουν μετασχηματιστές που δεν έχουν σχεδόν κανένα πυρήνα. Χρησιμεύει περισσότερο ως λειτουργία πλαισίου. Δεν είναι δύσκολο να καταλάβουμε ότι ο Mayer αντιστάθμισε το μικρό πάχος του πυρήνα με μεγάλο αριθμό στροφών, αυξάνοντας έτσι την αυτεπαγωγή των περιελίξεων. Αλλά αυτό δεν θα αυξήσει την αντίσταση του νερού και επομένως η τάση για την οποία γράφει ο Mayer δεν θα ανέλθει στην τιμή που περιγράφεται στις πατέντες.

Για να αυξήσω την απόδοση, αποφάσισα να "πετάξω" τον μετασχηματιστή από το κύκλωμα, όπου συμβαίνει απώλεια ενέργειας. Το σχηματικό ηλεκτρικό διάγραμμα της κυψέλης Mayer χωρίς μετασχηματιστή φαίνεται στο σχήμα.

.

Επειδή η αυτεπαγωγή του πηνίου L1 είναι πολύ μικρή, την απέκλεισα επίσης από το κύκλωμα. Και «ιδού», η εγκατάσταση άρχισε να παράγει σχετικά υψηλή απόδοση. Έκανα πειράματα και κατέληξα στο συμπέρασμα ότι για έναν δεδομένο όγκο αερίου η εγκατάσταση ξοδεύει την ίδια ενέργεια όπως κατά την ηλεκτρόλυση DC, συν ή πλην σφάλμα μέτρησης. Δηλαδή επιτέλους έχω συναρμολογήσει μια εγκατάσταση στην οποία δεν υπάρχει απώλεια ενέργειας. Γιατί όμως χρειάζεται αν η κατανάλωση ενέργειας απευθείας από την μπαταρία είναι ακριβώς η ίδια;

Ολοκλήρωση

Ας τελειώσουμε το θέμα της πολύ χαμηλής αντοχής στο νερό. Το ίδιο το Κύτταρο δεν μπορεί να λειτουργήσει ως πυκνωτής αποθήκευσης επειδή το νερό, το οποίο λειτουργεί ως διηλεκτρικό ενός πυκνωτή, δεν μπορεί να είναι ένα - μεταφέρει ρεύμα. Για να γίνει πάνω του η διαδικασία της ηλεκτρόλυσης - αποσύνθεσης σε οξυγόνο και υδρογόνο - θα πρέπει να είναι αγώγιμη. Αυτό οδηγεί σε μια αδιάλυτη αντίφαση που μπορεί να επιλυθεί μόνο με έναν τρόπο: Εγκαταλείψτε την έκδοση "Cell-capacitor". Συσσώρευση σε ένα κύτταρο όπως ένας πυκνωτής δεν μπορεί να συμβεί, αυτό είναι ένας μύθος! Εάν λάβουμε υπόψη την περιοχή των πλακών πυκνωτή που σχηματίζονται από τις επιφάνειες των σωλήνων, τότε ακόμη και με ένα διηλεκτρικό αέρα η χωρητικότητα είναι αμελητέα, αλλά εδώ το νερό με τη χαμηλή ενεργό αντίστασή του λειτουργεί ως διηλεκτρικό. Δεν με πιστεύεις; Πάρτε ένα βιβλίο φυσικής και υπολογίστε την χωρητικότητα.

Μπορεί να υποτεθεί ότι η συσσώρευση συμβαίνει στο πηνίο L1, αλλά αυτό δεν μπορεί επίσης να οφείλεται στο γεγονός ότι η επαγωγή του είναι επίσης πολύ μικρή για συχνότητα της τάξης των 10 kHz. Η αυτεπαγωγή του μετασχηματιστή είναι αρκετές τάξεις μεγέθους υψηλότερη. Ίσως ακόμη σκεφτείτε γιατί είχε «κολλήσει» στο κύκλωμα με τη χαμηλή επαγωγή του.

Επίλογος

Κάποιος θα πει ότι το θαύμα είναι σε δίφυλλη περιέλιξη. Με τη μορφή με την οποία παρουσιάζεται στα διπλώματα ευρεσιτεχνίας της Mayer, δεν θα είναι χρήσιμο. Η περιέλιξη Bifilar χρησιμοποιείται σε προστατευτικά φίλτρα ισχύος, όχι του ίδιου αγωγού, αλλά αντίθετα σε φάση και έχει σχεδιαστεί για να καταστέλλει τις υψηλές συχνότητες. Διατίθεται ακόμη και σε όλα τα τροφοδοτικά για υπολογιστές και φορητούς υπολογιστές χωρίς εξαίρεση. Και για τον ίδιο αγωγό, η διπλή περιέλιξη γίνεται σε μια αντίσταση με σύρμα για να καταστείλει τις επαγωγικές ιδιότητες της ίδιας της αντίστασης. Η περιέλιξη Bifilar μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φίλτρο που προστατεύει το τρανζίστορ εξόδου, αποτρέποντας την είσοδο ισχυρών παλμών μικροκυμάτων στο κύκλωμα της γεννήτριας, που παρέχονται από την πηγή αυτών των παλμών απευθείας στην Κυψέλη. Παρεμπιπτόντως, το πηνίο L1 είναι ένα εξαιρετικό φίλτρο για φούρνους μικροκυμάτων. Το πρώτο κύκλωμα γεννήτριας παλμών, το οποίο χρησιμοποιεί έναν μετασχηματιστή ανόδου, είναι σωστό, μόνο κάτι λείπει μεταξύ του τρανζίστορ VT3 και της ίδιας της Κυψέλης. Σε αυτό θα αφιερώσω το επόμενο άρθρο μου.

--- Ισχύς: 5-12v


---
Συχνότητα: 5Hz-1kHz.

---
Το πλάτος του παλμού εξόδου είναι τουλάχιστον 10 V

--- Ρεύμα: περίπου 100 mA.

Ένας πολυδονητής ελήφθη ως βάση λογικά στοιχεία 2I-NOT μικροκυκλώματα. Η αρχή της οποίας, εάν είναι επιθυμητό, ​​μπορεί να διαβαστεί στη Wikipedia. Αλλά η ίδια η γεννήτρια δίνει ένα αντίστροφο σήμα, το οποίο με ώθησε να χρησιμοποιήσω έναν μετατροπέα (αυτό είναι το 4ο στοιχείο). Τώρα ο πολυδονητής μας δίνει θετικούς παλμούς ρεύματος. Ωστόσο, ο πολυδονητής δεν έχει τη δυνατότητα να ρυθμίζει τον κύκλο λειτουργίας. Ρυθμίζεται αυτόματα στο 50%. Και στη συνέχεια σκέφτηκα να εγκαταστήσω έναν πολυδονητή αναμονής σε δύο από τα ίδια στοιχεία (5,6), χάρη στον οποίο κατέστη δυνατή η ρύθμιση του κύκλου λειτουργίας. Σχηματικό διάγραμμαστην εικόνα:

Φυσικά, το όριο που καθορίζεται στις απαιτήσεις μου δεν είναι κρίσιμο. Όλα εξαρτώνται από τις παραμέτρους C4 και R3 - όπου μια αντίσταση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ομαλή αλλαγή της διάρκειας παλμού. Η αρχή λειτουργίας μπορεί επίσης να διαβαστεί στη Wikipedia. Στη συνέχεια: για υψηλή χωρητικότητα φορτίου, εγκαταστάθηκε ένας ακόλουθος εκπομπού στο τρανζίστορ VT-1. Το τρανζίστορ που χρησιμοποιείται είναι ο πιο κοινός τύπος KT315. Οι αντιστάσεις R6 χρησιμεύουν για τον περιορισμό του ρεύματος εξόδου και προστατεύονται από την εξάντληση του τρανζίστορ σε περίπτωση βραχυκυκλώματος.

Τα μικροκυκλώματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο TTL όσο και CMOS. Εάν χρησιμοποιείται TTL, η αντίσταση R3 δεν είναι μεγαλύτερη από 2k. γιατί: η σύνθετη αντίσταση εισόδου αυτής της σειράς είναι περίπου 2k. Προσωπικά χρησιμοποίησα CMOS K561LA7 (γνωστός και ως CD4011) - δύο περιβλήματα που τροφοδοτούνται έως και 15 V.

Μια εξαιρετική επιλογή για χρήση ως 3G για οποιονδήποτε μετατροπέα. Για να χρησιμοποιήσετε μια γεννήτρια μεταξύ των TTL, είναι κατάλληλοι οι συλλέκτες K155LA3, K155LA8 και οι αντιστάσεις με ονομαστική τιμή 1k πρέπει να αναρτώνται στην έξοδο.

Ασυνήθιστος τρόπος λειτουργίας του τρανζίστορ.

Φαίνεται ότι στους φωτισμένους καιρούς μας, το τρανζίστορ έχει μελετηθεί τόσο πολύ που δεν είναι πλέον δυνατό να μάθουμε τίποτα νέο γι 'αυτό.
Ωστόσο, πρόσφατα ανακάλυψα ένα κύκλωμα ταλαντωτή που είναι πολύ σταθερό και έχει καλή ικανότητα φόρτωσης, αν και δεν φαίνεται να το κάνει καθόλου αυτό.
Το κύκλωμα είναι πολύ απλό, φαίνεται στο σχήμα 1:

Εικ.1. Κύκλωμα γεννήτριας.

Για να εκκινήσετε τη γεννήτρια, είναι απαραίτητο να βραχυκυκλώσετε για λίγο τον συλλέκτη και τον εκπομπό του τρανζίστορ μέσω μιας αντίστασης χαμηλής αντίστασης ή να εφαρμόσετε έναν βραχύ παλμό σκανδάλης στην είσοδο του τρανζίστορ.
Ένα μοντέλο γεννήτριας με παλμό ενεργοποίησης φαίνεται στο Σχήμα 2.

Εικ.2. Διάγραμμα μοντέλου γεννήτριας.

Τα διαγράμματα χρονισμού της λειτουργίας της γεννήτριας φαίνονται στο σχήμα 3.

Μπλε - ρεύμα στη βάση του τρανζίστορ.
Κόκκινο - τάση στη βάση.

Η γεννήτρια ξεκινά με έναν παλμό μόνο τάσης από τη γεννήτρια V2. Από τα διαγράμματα προκύπτει ότι η παραγωγή αρχίζει μετά το τέλος του παλμού του ρεύματος ενεργοποίησης στη βάση του τρανζίστορ.
Κατά τη διάρκεια της διέλευσης του παλμού του ρεύματος ενεργοποίησης, το τρανζίστορ άνοιξε, το ρεύμα άρχισε να ρέει στην επαγωγή L1 και η ενέργεια συσσωρεύτηκε με τη μορφή μαγνητικού πεδίου. Μετά το κλείσιμο του τρανζίστορ, όπως περιγράφεται σε πολλά σχολικά βιβλία, η ενέργεια του μαγνητικού πεδίου μετατρέπεται σε ενέργεια ηλεκτρικό πεδίο, που συσσωρεύεται στον πυκνωτή C1. Η τάση στον πυκνωτή αυξάνεται σε μια ορισμένη τιμή, μετά την οποία αρχίζει η αντίστροφη διαδικασία. Η τάση στον πυκνωτή αρχίζει να πέφτει και το ρεύμα στο πηνίο αυξάνεται, αλλάζοντας την κατεύθυνσή του προς το αντίθετο.
Όταν η τάση στον πυκνωτή πέσει στο μηδέν, το ρεύμα στο πηνίο έχει μια μέγιστη τιμή, από αυτή τη στιγμή η τάση στον πυκνωτή πρέπει να αλλάξει το πρόσημά της και να αυξηθεί στην άλλη πολικότητα. Αλλά αυτό δεν συμβαίνει, καθώς η τάση στον συλλέκτη του τρανζίστορ γίνεται αρνητική και η διασταύρωση του συλλέκτη ανοίγει, πολωμένη προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός. Μέσω αυτής της διασταύρωσης, το ρεύμα που συσσωρεύεται στον επαγωγέα αρχίζει να ρέει στη βάση του τρανζίστορ. Από τα διαγράμματα μπορεί να φανεί ότι η τάση στη βάση γίνεται επίσης αρνητική, η διασταύρωση εκπομπού κλείνει και αρχίζει να παίζει το ρόλο του συλλέκτη - το τρανζίστορ λειτουργεί εντελώς σε αντίστροφη λειτουργία, με χαμηλό κέρδος ρεύματος, αλλά ακόμα σε λειτουργία τρανζίστορ . Μέρος του ρεύματος διακλαδίζεται στον πομπό και επιστρέφει στην πηγή ισχύος. Το υπόλοιπο ρεύμα επιστρέφει επίσης τελικά στην πηγή ισχύος, έχοντας κάνει δουλειά για να ξεπεραστεί το emf της πηγής V3 και οι απώλειες σε άλλα στοιχεία κυκλώματος.
Αφού η τάση στον ακροδέκτη του πηνίου που είναι συνδεδεμένος με τον συλλέκτη τρανζίστορ μηδενιστεί, το τρανζίστορ αλλάζει από την αντίστροφη λειτουργία σε κανονική λειτουργίαεργασία. Όλο αυτό το διάστημα παραμένει ανοιχτό, με αποτέλεσμα η τάση της πηγής ισχύος να εφαρμόζεται στο πηνίο για αρκετό χρόνο ώστε να συσσωρεύσει την απαραίτητη ενέργεια για την επόμενη περίοδο ταλάντωσης.
Για καλύτερη κατανόηση των διεργασιών (αν κάποιος θέλει ξαφνικά), το σχήμα 4 δείχνει διαγράμματα των ρευμάτων στο τρανζίστορ.

Ρύζι. 4. Διαγράμματα χρονισμού των ρευμάτων στο τρανζίστορ.
Οι κατευθύνσεις των ρευμάτων δίνονται στο ρεύμα στη βάση.
Μπλε - ρεύμα στη βάση του τρανζίστορ.
Κόκκινο - ρεύμα στον συλλέκτη.
Μαύρο - ρεύμα στον πομπό

Από τα τρέχοντα διαγράμματα μπορεί να φανεί ότι το ρεύμα εκπομπού είναι σχεδόν πάντα ίσο με το ρεύμα συλλέκτη, με εξαίρεση το αρχικό στάδιο της διαδικασίας.

Αν κάποιος πιστεύει ότι τέτοια γεννήτρια δεν έχει πρακτική εφαρμογή, αυτό είναι λάθος. Στο σχεδιασμό κυκλωμάτων για εναλλακτική ενέργεια, μια τέτοια λύση βρίσκεται συχνά. Οι προσπάθειες κατανόησης του τι συμβαίνει σε τέτοια κυκλώματα οδήγησαν στην εμφάνιση αυτού του άρθρου.
Θα κάνω τη συνεισφορά μου προτείνοντας ένα σχέδιο για την οδήγηση ενός μετασχηματιστή Tesla χρησιμοποιώντας αυτήν τη γεννήτρια. Διαφέρει από το γνωστό κύκλωμα τροφοδοσίας στο ότι και οι δύο ακροδέκτες του πηνίου Tesla παραμένουν ελεύθεροι. Από άλλα κυκλώματα kacher, στα οποία και τα δύο άκρα του πηνίου Tesla είναι ελεύθερα, λόγω του ότι δεν υπάρχει πηνίο ανατροφοδότηση.
Ένα μοντέλο ενός τέτοιου κυκλώματος φαίνεται στο σχήμα 5.

Εικ.5. Σχέδιο του μοντέλου kacher.

Στο διάγραμμα, το L2 είναι ένας επαγωγέας, το L3 είναι ένα πηνίο Tesla.
Το σχήμα 6 δείχνει διαγράμματα της τάσης στον συλλέκτη του τρανζίστορ και της τάσης στο πηνίο Tesla.

Ρύζι. 6. Διαγράμματα χρονισμού τάσης.
Πράσινο - τάση στον συλλέκτη.

Και τέλος, ένα διάγραμμα που μπορείτε να βρείτε στο Διαδίκτυο. Διαφέρει από το διάγραμμα στο σχήμα 5 με την παρουσία ενός πηνίου ανάδρασης. Ένα τέτοιο κύκλωμα δεν χρειάζεται παλμό ενεργοποίησης, αλλά ξεκινά μόνο του. Διαφέρει από το κύκλωμα αντλίας με πηνίο ανάδρασης στο ότι η συχνότητα των παλμών της αντλίας δεν ρυθμίζεται από τη συχνότητα συντονισμού του πηνίου Tesla, αλλά από τη συχνότητα του κυκλώματος ταλάντωσης που σχηματίζεται από την επαγωγή L1 και την χωρητικότητα C1.
Ένα μοντέλο ενός κυκλώματος αυτοεκκίνησης φαίνεται στο σχήμα 7.

Εικ.7. Διάγραμμα μοντέλου οδηγού αυτοκινήτου με αυτόματη εκκίνηση.

Ένα διάγραμμα χρονισμού που απεικονίζει τη διαδικασία εκκίνησης φαίνεται στο Σχήμα 8.

Ρύζι. 8. Διαγράμματα χρονισμού τάσης σε κύκλωμα με αυτόματη εκκίνηση.
Πράσινο - τάση στον συλλέκτη.
Καφέ - τάση στο πηνίο Tesla.

Εξετάστηκε μόνο παραπάνω γενικές αρχέςλειτουργία γεννήτριας. Σε ένα πραγματικό κύκλωμα, πολλά εξαρτώνται από την τιμή της τάσης αναφοράς και της αντίστασης στο κύκλωμα βάσης. Αλλάζοντας αυτές τις παραμέτρους, μπορείτε να αλλάξετε την ποσότητα του αντίστροφου ρεύματος στον συλλέκτη του τρανζίστορ και να αποκτήσετε το σχήμα των σημάτων στον συλλέκτη από παλμούς σε ημιτονοειδή κύματα. Σε ένα κύκλωμα με αυτόματη εκκίνηση, οι κυματομορφές επηρεάζονται επίσης από τις επαγωγές των πηνίων L2 και L4. Για παράδειγμα, ένα τρανζίστορ σε ένα κύκλωμα αναγκαστικής εκκίνησης μπορεί να λειτουργήσει χωρίς καμία προκατάληψη στο κύκλωμα βάσης.
Ένα μοντέλο ενός τέτοιου κυκλώματος φαίνεται στο Σχήμα 9.

Εικ.9. Διάγραμμα μοντέλου χωρίς προκατάληψη στο κύκλωμα βάσης.

Το σχήμα 10 δείχνει ένα διάγραμμα χρόνου της αύξησης της τάσης στο πηνίο Tesla.

Εικ. 10. Διάγραμμα χρονισμού τάσης σε πηνίο Tesla.

Εάν το κύκλωμα ξεκινά με βραχυκύκλωμα του συλλέκτη και του πομπού με μια αντίσταση, τότε το τρανζίστορ μπορεί να αναπαρασταθεί ως δίκτυο δύο τερματικών.
Ένα μοντέλο τέτοιου κυκλώματος παρουσιάζεται στο Σχήμα 11.

Εικ. 11. Διάγραμμα μοντέλου που αντιπροσωπεύει ένα τρανζίστορ με τη μορφή δικτύου δύο τερματικών.

Το σχήμα 12 δείχνει τα διαγράμματα χρονισμού του παλμού και της τάσης του ρεύματος ενεργοποίησης στο πηνίο Tesla.

Ρύζι. 12. Διαγράμματα χρονισμού.
Μπλε - ρεύμα στην αντίσταση R1/.
Καφέ - τάση στο πηνίο Tesla.

Είναι ενδιαφέρον ότι το μοντέλο λειτουργεί επίσης με βραχυκυκλωμένους ακροδέκτες εκπομπού και βάσης, ενώ λειτουργεί ακόμη και με μια απλή δίοδο ανορθωτή. Ωστόσο, μόνο εάν το μοντέλο περιλαμβάνει χρόνο ανάκτησης διόδου μεγαλύτερο από το χρόνο ανοίγματος. Αυτό μπορεί να χρησιμεύσει ως κλειδί για την κατανόηση του μηχανισμού άντλησης του ταλαντωτικού κυκλώματος. Δηλαδή, κατά το χρόνο ανάκτησης της μετάβασης, μπαίνει στο κύκλωμα περισσότερη ενέργεια από αυτή που καταναλώνεται όταν ανοίγει. Εάν οι πραγματικές δίοδοι έχουν αυτήν την ιδιότητα, τότε η κατασκευή μιας γεννήτριας είναι αρκετά δυνατή εάν τηρηθούν οι λόγοι των παραμέτρων του κυκλώματος, επιτρέποντας τη λειτουργία παραγωγής. Επιπλέον, τέτοια κυκλώματα μπορεί να είναι ενδιαφέροντα από την άποψη ότι η αποκατάσταση της κλειστής κατάστασης των διόδων μπορεί να συμβεί σχεδόν αμέσως, η οποία στην πράξη χρησιμοποιείται για τη δημιουργία παλμών νανοδευτερόλεπτου. Αλλά δεν το έχω δοκιμάσει σε υλικό και δεν θα το δημοσιεύσω ακόμα εδώ. Αυτό είναι ένα θέμα για άλλο άρθρο.

Όλα τα κυκλώματα που περιγράφονται εδώ έχουν ένα χρήσιμο χαρακτηριστικό - παρά τα μεγάλα ρεύματα που ρέουν στα κυκλώματά τους, η κατανάλωση ρεύματος από το τροφοδοτικό μπορεί να είναι αμελητέα, επειδή το μεγαλύτερο μέρος του επιστρέφει πίσω στην πηγή ισχύος.

* * *

Γεννήτρια παλμών μικρής τάσης σε δίοδο.

Το κύκλωμα που αντιστοιχεί στο μοντέλο που παρουσιάζεται στο Σχήμα 11 στο προηγούμενο άρθρο μπορεί να ξεκινήσει στην πράξη και συνεχίζει να λειτουργεί ακόμα και όταν οι ακροδέκτες εκπομπού και βάσης του τρανζίστορ βραχυκυκλώνονται και τα ρεύματα στο τρανζίστορ αυξάνονται. Αλλά με μια δίοδο ανορθωτή αντί για τρανζίστορ δεν είναι δυνατή η εκκίνηση. Αυτό, παρεμπιπτόντως, δείχνει ότι ένα τρανζίστορ με βραχυκυκλωμένους ακροδέκτες εκπομπού και βάσης δεν είναι το ίδιο με μια απλή δίοδο.
Είναι πιθανό ότι η εσωτερική αντίσταση της βάσης παίζει κάποιο ρόλο στη διαδικασία. Όταν η τάση στη διασταύρωση του συλλέκτη αναστρέφεται, ανοίγει, ρέει ρεύμα στη βάση, αφού η διασταύρωση εκπομπού ανάβει προς την αντίθετη κατεύθυνση και αναλαμβάνει τις λειτουργίες της διασταύρωσης συλλέκτη. Λόγω της παρουσίας αντίστασης στο κύκλωμα βάσης, κάποια τάση πέφτει σε αυτό, το τρανζίστορ ενεργοποιείται σε αντίστροφη λειτουργία και το μεγαλύτερο μέρος του ρεύματος αρχίζει να ρέει μέσω της διασταύρωσης του εκπομπού, που καθορίζεται από το κέρδος ρεύματος του τρανζίστορ σε αντίστροφη λειτουργία. Η διασταύρωση εκπομπού μάλλον εισέρχεται σε κορεσμό. Και, όταν αποκατασταθεί η πολικότητα τάσης στο τρανζίστορ, απαιτείται επιπλέον χρόνος για να διαλυθούν τα φορτία στην κορεσμένη διασταύρωση. Δηλαδή, πληρούται η προϋπόθεση που απαιτείται για τη λειτουργία ενός τέτοιου κυκλώματος - ο χρόνος ανάκτησης είναι μεγαλύτερος από τον χρόνο ανοίγματος.
Αλλά αυτή είναι μόνο μια μη επαληθευμένη προσπάθεια να εξηγηθεί η διαφορά ενός τρανζίστορ με βραχυκυκλωμένους ακροδέκτες πομπού και βάσης σε μια συμβατική δίοδο.

Το θέμα αυτού του άρθρου είναι να απομονώσει από τα κυκλώματα που συζητήθηκαν στο προηγούμενο άρθρο τη ροπή ανάκτησης μιας διόδου με επαγωγή που περιλαμβάνεται στο κύκλωμά της, με στόχο την απότομη διακοπή του ρεύματος στην αυτεπαγωγή.
- Γιατί το χρειαζόμαστε αυτό;
- Πρώτον, σας επιτρέπει να αποκτήσετε σύντομους παλμούς υψηλής τάσης. Μερικές φορές οι γεννήτριες τέτοιων παλμών είναι σε ζήτηση.
- Δεύτερον, και αυτό είναι το κύριο πράγμα, όταν ενεργοποιούμε το πηνίο Tesla ως επαγωγή του επαγωγέα, μπορούμε να πλησιάσουμε πιο κοντά στην κύρια απαίτηση που διατύπωσε ο ίδιος ο Tesla - να διακόψει το ρεύμα στο πηνίο κατά την άνοδό του.
Σήμερα, το ενδιαφέρον για το έργο του Tesla αυξάνεται, όπως αποδεικνύεται από τα πολλά φόρουμ στο Διαδίκτυο που είναι αφιερωμένα σε αυτό το θέμα. Αλλά πρακτικά μόνο λίγοι πειραματιστές έχουν μάθει να εκπληρώνουν αυτή την απαίτηση. Στην καλύτερη περίπτωση, οι διακόπτες τρανζίστορ και τα κενά σπινθήρα μπορούν να παράγουν ένα αιχμηρό μέτωπο του παλμού τάσης στον επαγωγέα. Και δεν μπορούν απολύτως να παρέχουν μια απότομη διακοπή του ρεύματος στον επαγωγέα.
Ένα απλοποιημένο διάγραμμα φαίνεται στο Σχήμα 1:

Εικ.1. Απλοποιημένο διάγραμμα κυκλώματος μιας γεννήτριας παλμών βραχείας τάσης.

Στην έξοδο της γεννήτριας ερεθισμάτων χαμηλό επίπεδοΣυνδέεται η αυτεπαγωγή L1, το δεύτερο άκρο της οποίας συνδέεται με την κάθοδο της διόδου διάχυσης D1. Η άνοδος της διόδου συνδέεται μεταξύ των ακροδεκτών των πηγών τάσης V1 και V2.
Κατά τη διάρκεια της δράσης ενός παλμού χαμηλού επιπέδου, όταν το τρανζίστορ U2 είναι ανοιχτό και το τρανζίστορ U1 είναι κλειστό, ανοίγει η δίοδος D1, ένα ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσω αυτής, ο ρυθμός αύξησης του οποίου καθορίζεται από την τάση της πηγής V2, την επαγωγή L1 και αντίσταση R3 (αντίσταση πηνίου L1, τρανζίστορ U2, δίοδος D1 και δεν λαμβάνουμε υπόψη την πτώση τάσης σε αυτό για απλότητα). Εάν η διάρκεια του παλμού είναι αρκετά μεγάλη, το μπροστινό ρεύμα της διόδου θα καθοριστεί σε ένα επίπεδο που καθορίζεται από την τάση V1 και την αντίσταση R3.
Στο τέλος του παλμού, το τρανζίστορ U2 κλείνει και το τρανζίστορ U1 ανοίγει. Το ρεύμα στην αυτεπαγωγή αρχίζει να μειώνεται στο μηδέν και στη συνέχεια αλλάζει την κατεύθυνσή του και αρχίζει να αυξάνεται. Η δίοδος αρχίζει να αποκαθίσταται από το ρεύμα επαγωγής L1. Ο ρυθμός μεταβολής του ρεύματος σε αυτή την περίπτωση καθορίζεται από την τάση πηγής V1 και την επαγωγή L1 και ο χρόνος ανόδου του ρεύματος και, κατά συνέπεια, το ποσό στο οποίο θα αυξηθεί καθορίζεται από το χρόνο ανάκτησης της διόδου D1. Κατά την ανάκτηση, η δίοδος D1, εάν είναι διάχυσης, κλείνει πολύ γρήγορα και διακόπτει απότομα το ρεύμα στην επαγωγή L1. Στη διασταύρωση της διόδου και της αυτεπαγωγής, εμφανίζεται ένα κύμα τάσης υψηλού πλάτους.
Έτσι, επιλέγοντας την αναλογία και τις τιμές τάσης των πηγών V1 και V2, μπορούμε να ρυθμίσουμε το ρεύμα ανοιχτής κατάστασης της διόδου και, κατά συνέπεια, το ρεύμα απενεργοποίησης της και τον ρυθμό αύξησης του ρεύματος στο πηνίο στη λειτουργία «άντλησης» διόδου και στη λειτουργία ανάκτησής της.
Είναι σημαντικό να μπορείτε να το κάνετε αυτό όταν ενεργοποιείτε ένα πηνίο Tesla ως επαγωγή. Το γεγονός είναι ότι ο επαγωγέας έχει ισχυρή επίδραση στις διακυμάνσεις τάσης στο πηνίο Tesla εάν ο ρυθμός αύξησης του ρεύματος σε αυτό είναι ίσος ή μεγαλύτερος από τον ρυθμό αύξησης τάσης στις ταλαντώσεις του πηνίου Tesla και έχει ασθενές αποτέλεσμα εάν αυτή η ταχύτητα είναι χαμηλότερη. Για να αποφευχθεί η αβεβαιότητα, εννοούμε την ταχύτητα με την οποία το ρεύμα ή η τάση διέρχεται από το μηδέν, δηλαδή τη μέγιστη. Επιπλέον, κατά τους υπολογισμούς πρέπει να κανονικοποιηθεί - διαιρεθεί με το πλάτος του μετρούμενου σήματος.
Για τον σωστό έλεγχο, είναι απαραίτητο, στο στάδιο της «άντλησης» της διόδου, να εξασφαλιστεί ρυθμός αύξησης του ρεύματος στον επαγωγέα που είναι μικρότερος από τον ρυθμό ανόδου της τάσης στο πηνίο Tesla και κατά την αποκατάσταση του δίοδος, ρυθμός ανόδου ίσος ή μεγαλύτερος από τον ρυθμό μεταβολής της τάσης στο πηνίο Tesla.

Ένα μοντέλο του πραγματικού κυκλώματος που χρησιμοποιήθηκε στα πειράματα φαίνεται στο σχήμα 2.

Εικ.2. Μοντέλο του πραγματικού κυκλώματος που χρησιμοποιήθηκε στα πειράματα.

Τα γραφήματα σήματος στο μοντέλο φαίνονται στο σχήμα 3.

Ρύζι. 3. Διαγράμματα χρονισμού σημάτων γεννήτριας.
Μπλε - τάση στην έξοδο της γεννήτριας.
Κόκκινο - τάση στο πηνίο.
Πράσινο - ρεύμα στη δίοδο.

Το διάγραμμα δείχνει ότι σε χαμηλή στάθμη σήματος εξόδου, το ρεύμα στη δίοδο και στο πηνίο αυξάνεται πιο αργά από υψηλό επίπεδο, και έχει ρυθμιστεί σε 1,8 A. Μετά την αλλαγή της στάθμης του σήματος εξόδου, το ρεύμα στο πηνίο μειώνεται στο μηδέν και συνεχίζει να αυξάνεται με την ίδια ταχύτητα σε μια τιμή 5,1 A. Αυτή τη στιγμή, η δίοδος κλείνει και το ρεύμα στο το πηνίο κόβεται απότομα. Παρατηρείται κύμα τάσης έως και 1000V στο πηνίο.
Δυστυχώς, δεν ήταν δυνατό να βρεθεί ένα καλό μοντέλο διόδου, επομένως υπάρχουν κάποιες αποκλίσεις μεταξύ του μοντέλου και του πραγματικού αντικειμένου, αλλά γενικά η εικόνα είναι κοντά στην πραγματικότητα. Συγκεκριμένα, οι πραγματικά μετρούμενες υπερτάσεις στο πηνίο, ανάλογα με τον τύπο της διόδου, είναι έως και 100 V. Η μέγιστη υπέρταση λήφθηκε στη διασταύρωση συλλέκτη του τρανζίστορ 2T908A - περίπου 250 V, ενώ δεν σπάει. Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι οι μετρήσεις έγιναν με παλμογράφο S1-65, ο οποίος έχει εύρος ζώνης 50 MHz και χρόνο ανόδου PH = 10 ns. Μπορεί να υποτεθεί ότι στην πραγματικότητα οι εκπομπές είναι ελαφρώς υψηλότερες.

Τα σχήματα 4-9 δείχνουν παλμογράμματα τάσεων και ρευμάτων που μετρήθηκαν στη δίοδο 2D230I και στη διασταύρωση συλλέκτη του τρανζίστορ 2T908A.

Από τους παλμογράφους φαίνεται ότι η διάρκεια των παλμών στο μέσο επίπεδο και στις δύο περιπτώσεις είναι περίπου 50 ns. Στη δίοδο, οι επαναλαμβανόμενοι παλμοί ομαδοποιούνται πιο στενά και το πρώτο κύμα είναι υπερδιπλάσιο από τα επόμενα. Άλλες δίοδοι συμπεριφέρονται παρόμοια. Σε ένα τρανζίστορ, η διαφορά μεταξύ των εύρους των παλμών είναι μικρότερη και οι επαναλαμβανόμενοι παλμοί εμφανίζονται λιγότερο συχνά. Αυτό σημαίνει ότι όταν χρησιμοποιείτε επαγωγέα ως επαγωγέα, είναι προτιμότερο να χρησιμοποιείτε διόδους, επειδή οι επαναλαμβανόμενοι παλμοί του τρανζίστορ θα μειώσουν το πλάτος της τάσης στο πηνίο αιώρησης. Η σύγκριση των παλμογράφων ρεύματος δείχνει ότι υπό τις ίδιες συνθήκες ανοίγματος της υπό δοκιμή διόδου και της διασταύρωσης συλλέκτη του τρανζίστορ, η διαδικασία ανάκτησης στο τρανζίστορ διαρκεί περισσότερο, γεγονός που οδηγεί σε μεγαλύτερο ρεύμα τη στιγμή της ανάκτησης στο τρανζίστορ από ό,τι στο η δίοδος, η οποία έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερο πλάτος του κύματος τάσης.

Ρύζι. 4. Ταλαντόγραμμα κύματος τάσης στην κάθοδο της διόδου 2D230I.
Ρυθμίσεις: X =0,1 µs/div, Y = 20 V/div.

Ρύζι. 5. Ταλαντόγραμμα υπέρτασης τάσης στην κάθοδο της διόδου 2D230I.
Ρυθμίσεις: X = 1 µs/div, Y = 20 V/div.

Ρύζι. 6. Ταλαντόγραμμα του ρεύματος στο πηνίομεγάλο 1 για δίοδο 2D230I.

Ρύζι. 7. Ταλαντόγραμμα του κύματος τάσης στο πηνίο για το τρανζίστορ 2T908A.
Ρυθμίσεις: X =0,1 µs/div, Y = 50 V/div.

Ρύζι. 8 . Ταλαντόγραμμα ενός κύματος τάσης στον συλλέκτη του τρανζίστορ 2T908A.
Ρυθμίσεις: X = 1 µs/div, Y = 50 V/div.

Ρύζι. 9 . Ταλαντόγραμμα του ρεύματος στο πηνίο για το τρανζίστορ 2T908A.
Ρυθμίσεις: X = 1 µs/div, Y = 1 A/div.

Τα δεδομένα παλμογράφημα δείχνουν ότι το μοντέλο αντικατοπτρίζει αρκετά καλά τις διαδικασίες που συμβαίνουν σε πραγματικά στοιχεία, τουλάχιστον για επίπεδο ποιότητας. Οι ποσοτικές διαφορές προκύπτουν λόγω της έλλειψης ακριβών μοντέλων των ελεγμένων στοιχείων.

Ας εξετάσουμε τώρα το μοντέλο που φαίνεται στο Σχήμα 10, στο οποίο χρησιμοποιείται ένας επαγωγέας πηνίου Tesla ως αυτεπαγωγή.

Εικ. 10. Μοντέλο κυκλώματος με πηνίο και πηνίο Tesla.

Τα διαγράμματα χρονισμού του ρεύματος στο πηνίο L1 και της τάσης στο πηνίο Tesla L2 φαίνονται στο Σχήμα 11.

Ρύζι. 11. Διαγράμματα χρονισμού μοντέλων

Επί Το Σχήμα 12 δείχνει ένα θραύσματο ίδιο διάγραμμα, στο οποίο φαίνεται ξεκάθαρα ότι η αλλαγή του ρεύματος στο πηνίο με ρυθμό δύο φορές μικρότερο από τον ρυθμό μεταβολής της τάσης στο πηνίο Tesla δεν έχει ουσιαστικά καμία επίδραση στις ταλαντώσεις στο πηνίο Tesla. Η αλλαγή του ρεύματος με ρυθμό ίσο με τον ρυθμό μεταβολής της τάσης στο πηνίο Tesla έχει ισχυρή επίδραση στο πλάτος των ταλαντώσεων.

Ρύζι. 12. Θραύσμα του προηγούμενου χρονικού διαγράμματος.
Πράσινο - ρεύμα στο πηνίο L1.
Καφέ - τάση στο πηνίο Tesla L2.

Για να διατηρηθεί και να αυξηθεί το πλάτος των ταλαντώσεων στο πηνίο Tesla, είναι απαραίτητο να αυξηθεί η συχνότητα των παλμών ρεύματος στον επαγωγέα και κάθε παλμός πρέπει να πέσει στην επιθυμητή φάση. Στην πράξη, αυτό μπορεί να επιτευχθεί με το συγχρονισμό της γεννήτριας από ένα μετρητή, η είσοδος του οποίου τροφοδοτείται από ταλαντώσεις από ένα πηνίο Tesla. Επειδή το καθήκον μας δεν είναι να σχεδιάσουμε έναν συγκεκριμένο κόμβο, απλά επέλεξα τη συχνότητα της γεννήτριας στο μοντέλο. Ένα μοντέλο μιας τέτοιας διαδικασίας φαίνεται στο Σχήμα 13.

Εικ. 13. Ένα μοντέλο κυκλώματος με πηνίο και πηνίο Tesla που διατηρεί συνεχείς ταλαντώσεις σε αυτό.

Αυτό το μοντέλο διαφέρει από το προηγούμενο μόνο στην παράμετρο που ορίζει τη συχνότητα ταλάντωσης της γεννήτριας.

Τα διαγράμματα χρονισμού του ρεύματος στον επαγωγέα L1 και της τάσης στο πηνίο Tesla L2 φαίνονται στο Σχήμα 14.

Ρύζι. 14. Διαγράμματα χρονισμού του μοντέλου.
Πράσινο - ρεύμα στο πηνίο L1.
Καφέ - τάση στο πηνίο Tesla L2.

Για να αυξηθεί το ρεύμα στον επαγωγέα, είναι απαραίτητο να αυξηθεί το ρεύμα στην ανοιχτή κατάσταση της διόδου. ΣΕ Σοβιετική εποχήΈχουν κυκλοφορήσει διόδους διάχυσης για δεκάδες και ακόμη και εκατοντάδες αμπέρ, επομένως δεν υπάρχουν περιορισμοί σε αυτήν την πλευρά. Οι τάσεις λειτουργίας των διόδων διάχυσης φτάνουν επίσης αρκετά kilovolt. Δεν έχει νόημα να συνδέσετε πολλές διόδους σε σειρά. Η όλη διαδικασία θα καθορίσει ποια δίοδος θα ανακτήσει πρώτη. Τουλάχιστον πότε σειριακή σύνδεσητης διόδου και του τρανζίστορ που φαίνονται εδώ, όλα τα διαγράμματα είναι ίδια με αυτά της διόδου. Έχει μικρότερη ψύξη.

Σημειώστε ότι η διαδικασία σε ένα πηνίο Tesla επηρεάζεται όχι μόνο από το μέγεθος του ρεύματος τη στιγμή της ρήξης, αλλά και από το μέγεθος της αλλαγής του, δηλαδή, το κύκλωμα αποδεικνύεται επίσης οικονομικό από την άποψη του ενεργειακού κόστους. Η μεταβολή του ρεύματος είναι ίση με το άθροισμα του ρεύματος της διόδου τη στιγμή που τελειώνει ο παλμός και του ρεύματος τη στιγμή της ανάκτησης. Οι απώλειες στα κυκλώματα αντίστασης είναι ανάλογες με το τετράγωνο του ρεύματος και το άθροισμα των τετραγώνων είναι πάντα λιγότερο από τετράγωνοποσά.

Οι ορθογώνιες γεννήτριες παλμών χρησιμοποιούνται σε πολλές ραδιοερασιτεχνικές συσκευές: ηλεκτρονικοί μετρητές, κουλοχέρηδεςΛοιπόν, χρησιμοποιούνται ευρέως κατά την εγκατάσταση ψηφιακού εξοπλισμού. Φέρνουμε στην προσοχή σας μια επιλογή από κυκλώματα και σχέδια ορθογώνιων γεννητριών παλμών

Το πλάτος του παραγόμενου σήματος σε τέτοιες γεννήτριες είναι πολύ σταθερό και κοντά στην τάση τροφοδοσίας. Αλλά το σχήμα των ταλαντώσεων απέχει πολύ από το ημιτονοειδές - το σήμα είναι παλμικό και η διάρκεια των παλμών και των παύσεων μεταξύ τους είναι εύκολα ρυθμιζόμενη. Στους παλμούς μπορεί εύκολα να δοθεί η όψη μαιάνδρου όταν η διάρκεια του παλμού είναι ίση με τη διάρκεια της παύσης μεταξύ τους.

Ο κύριος και ευρέως διαδεδομένος τύπος γεννήτριας χαλάρωσης είναι ένας συμμετρικός πολυδονητής με δύο τρανζίστορ, το κύκλωμα του οποίου φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Διαθέτει δύο πρότυπα στάδιο ενισχυτήστα τρανζίστορ VT1 και VT2 συνδέονται σε μια αλυσίδα σειράς, δηλαδή, η έξοδος του ενός σταδίου συνδέεται με την είσοδο του άλλου μέσω των διαχωριστικών πυκνωτών C1 και C2. Καθορίζουν επίσης τη συχνότητα των παραγόμενων ταλαντώσεων F, ή ακριβέστερα, την περίοδό τους Τ. Να σας υπενθυμίσω ότι η περίοδος και η συχνότητα σχετίζονται με την απλή σχέση

Εάν το κύκλωμα είναι συμμετρικό και οι ονομασίες των εξαρτημάτων και στα δύο στάδια είναι ίδιες, τότε η τάση εξόδου έχει σχήμα μαιάνδρου.

Η γεννήτρια λειτουργεί ως εξής: αμέσως μετά την ενεργοποίηση, ενώ οι πυκνωτές C1 και C2 δεν φορτίζονται, τα τρανζίστορ βρίσκονται σε λειτουργία "γραμμικής" ενίσχυσης, όταν ορίζεται μικρό ρεύμα βάσης από τις αντιστάσεις R1 και R2, καθορίζει το ρεύμα συλλέκτη Vst φορές μεγαλύτερη και η τάση στους συλλέκτες είναι κάπως μικρότερη από την τάση τροφοδοσίας λόγω της πτώσης τάσης στις αντιστάσεις φορτίου R3 και R4. Σε αυτή την περίπτωση, οι παραμικρές αλλαγές στην τάση συλλέκτη (τουλάχιστον λόγω θερμικών διακυμάνσεων) του ενός τρανζίστορ μεταδίδονται μέσω των πυκνωτών C1 και C2 στο κύκλωμα βάσης του άλλου.

Ας υποθέσουμε ότι η τάση του συλλέκτη VT1 έχει πέσει ελαφρώς. Αυτή η αλλαγή μεταδίδεται μέσω του πυκνωτή C2 στο κύκλωμα βάσης VT2 και το μπλοκάρει ελαφρώς. Η τάση του συλλέκτη VT2 αυξάνεται και αυτή η αλλαγή μεταδίδεται από τον πυκνωτή C1 στη βάση VT1, ξεκλειδώνεται, το ρεύμα συλλέκτη του αυξάνεται και η τάση συλλέκτη μειώνεται ακόμη περισσότερο. Η διαδικασία συμβαίνει σαν χιονοστιβάδα και πολύ γρήγορα.

Ως αποτέλεσμα, το τρανζίστορ VT1 είναι εντελώς ανοιχτό, η τάση συλλέκτη του δεν θα είναι μεγαλύτερη από 0,05...0,1 V και το VT2 είναι εντελώς κλειδωμένο και η τάση συλλέκτη του είναι ίση με την τάση τροφοδοσίας. Τώρα πρέπει να περιμένουμε μέχρι να επαναφορτιστούν οι πυκνωτές C1 και C2 και το τρανζίστορ VT2 να ανοίξει ελαφρώς από το ρεύμα που ρέει μέσω της αντίστασης πόλωσης R2. Η διαδικασία που μοιάζει με χιονοστιβάδα θα πάει προς την αντίθετη κατεύθυνση και θα οδηγήσει στο πλήρες άνοιγμα του τρανζίστορ VT2 και στο πλήρες κλείσιμο του VT1. Τώρα πρέπει να περιμένετε άλλο ένα μισό διάστημα που απαιτείται για την επαναφόρτιση των πυκνωτών.

Ο χρόνος επαναφόρτισης καθορίζεται από την τάση τροφοδοσίας, το ρεύμα μέσω των αντιστάσεων Rl, R2 και την χωρητικότητα των πυκνωτών Cl, C2. Σε αυτή την περίπτωση, μιλούν για τη «σταθερά χρόνου» των αλυσίδων Rl, C1 και R2, C2, που αντιστοιχεί περίπου στην περίοδο των ταλαντώσεων. Πράγματι, το γινόμενο της αντίστασης σε ohms και της χωρητικότητας σε farads δίνει το χρόνο σε δευτερόλεπτα. Για τις τιμές που υποδεικνύονται στο διάγραμμα του Σχήματος 1 (360 kOhm και 4700 pF), η σταθερά χρόνου είναι περίπου 1,7 χιλιοστά του δευτερολέπτου, πράγμα που δείχνει ότι η συχνότητα του πολυδονητή θα είναι στην περιοχή ήχου της τάξης των εκατοντάδων Hertz. Η συχνότητα αυξάνεται με την αύξηση της τάσης τροφοδοσίας και τη μείωση των τιμών των Rl, C1 και R2, C2.

Η περιγραφόμενη γεννήτρια είναι πολύ ανεπιτήδευτη: μπορείτε να χρησιμοποιήσετε σχεδόν οποιοδήποτε τρανζίστορ σε αυτήν και να αλλάξετε τις τιμές των στοιχείων σε ένα ευρύ φάσμα. Μπορείτε να συνδέσετε τηλέφωνα υψηλής σύνθετης αντίστασης στις εξόδους του για να ακούτε κραδασμούς ήχου, ή ακόμα και ένα μεγάφωνο - μια δυναμική κεφαλή με μετασχηματιστή κατεβάσματος, για παράδειγμα, ένα μεγάφωνο εκπομπής συνδρομητή. Με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να οργανώσετε, για παράδειγμα, μια γεννήτρια ήχου για την εκμάθηση του κώδικα Μορς. Το τηλεγραφικό κλειδί τοποθετείται στο κύκλωμα ισχύος, σε σειρά με την μπαταρία.

Δεδομένου ότι δύο αντιφασικές έξοδοι ενός πολυδονητή σπάνια χρειάζονται στην πρακτική του ραδιοερασιτέχνη, ο συγγραφέας ξεκίνησε να σχεδιάσει μια απλούστερη και πιο οικονομική γεννήτρια που θα περιέχει λιγότερα στοιχεία. Το τι συνέβη φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Εδώ χρησιμοποιούνται δύο τρανζίστορ διαφορετικών τύπωναγωγιμότητα - p-p-p και p-n-p. Ανοίγουν ταυτόχρονα, το ρεύμα συλλέκτη του πρώτου τρανζίστορ χρησιμεύει ως ρεύμα βάσης του δεύτερου.

Μαζί, τα τρανζίστορ σχηματίζουν επίσης έναν ενισχυτή δύο σταδίων, που καλύπτεται από το PIC μέσω της αλυσίδας R2, C1. Όταν τα τρανζίστορ είναι απενεργοποιημένα, η τάση στον συλλέκτη VT2 (έξοδος 1 V) πέφτει στο μηδέν, αυτή η πτώση μεταδίδεται μέσω της αλυσίδας PIC στη βάση του VT1 και το απενεργοποιεί εντελώς. Όταν ο πυκνωτής C1 φορτιστεί σε περίπου 0,5 V στην αριστερή πλάκα, το τρανζίστορ VT1 θα ανοίξει ελαφρά, το ρεύμα θα ρέει μέσα από αυτό, προκαλώντας ακόμη περισσότερο ρεύμα στο τρανζίστορ VT2. Η τάση εξόδου θα αρχίσει να αυξάνεται. Αυτή η αύξηση μεταδίδεται στη βάση του VT1, με αποτέλεσμα να ανοίγει ακόμα περισσότερο. Εμφανίζεται η παραπάνω περιγραφείσα διαδικασία σαν χιονοστιβάδα, ξεκλειδώνοντας εντελώς και τα δύο τρανζίστορ. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα που απαιτείται για την επαναφόρτιση του C1, το τρανζίστορ VT1 θα κλείσει, καθώς το ρεύμα μέσω της αντίστασης υψηλής αξίας R1 δεν επαρκεί για να το ανοίξει πλήρως και η διαδικασία που μοιάζει με χιονοστιβάδα θα αναπτυχθεί προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Ο κύκλος λειτουργίας των παραγόμενων παλμών, δηλαδή η αναλογία διάρκειας και παύσεων παλμού, ρυθμίζεται από την επιλογή των αντιστάσεων R1 και R2 και η συχνότητα ταλάντωσης από την επιλογή της χωρητικότητας C1. Η σταθερή παραγωγή στην επιλεγμένη τάση τροφοδοσίας επιτυγχάνεται με την επιλογή της αντίστασης R5. Μπορεί επίσης να ρυθμίσει την τάση εξόδου εντός ορισμένων ορίων. Έτσι, για παράδειγμα, με τις ονομασίες που υποδεικνύονται στο διάγραμμα και μια τάση τροφοδοσίας 2,5 V (δύο μπαταρίες αλκαλικού δίσκου), η συχνότητα παραγωγής ήταν 1 kHz και η τάση εξόδου ήταν ακριβώς 1 V. Το ρεύμα που καταναλώθηκε από την μπαταρία ήταν περίπου 0,2 mA, που υποδηλώνει πολύ υψηλή απόδοση της γεννήτριας.

Το φορτίο της γεννήτριας R3, R4 γίνεται με τη μορφή διαιρέτη κατά 10, έτσι ώστε να μπορεί να αφαιρεθεί μια χαμηλότερη τάση σήματος, σε αυτή την περίπτωση 0,1 V. Μια ακόμη μικρότερη τάση (ρυθμιζόμενη) αφαιρείται από τον κινητήρα της μεταβλητής αντίστασης R4. Αυτή η προσαρμογή μπορεί να είναι χρήσιμη εάν χρειάζεται να προσδιορίσετε ή να συγκρίνετε την ευαισθησία των τηλεφώνων, να δοκιμάσετε ένα εξαιρετικά ευαίσθητο ULF εφαρμόζοντας ένα μικρό σήμα στην είσοδό του κ.λπ. Εάν δεν έχουν οριστεί τέτοιες εργασίες, η αντίσταση R4 μπορεί να αντικατασταθεί με μια σταθερή ή μια άλλη διαχωριστική σύνδεση (0,01 V) μπορεί να γίνει προσθέτοντας άλλη αντίσταση 27 Ohm στο κάτω μέρος.

Ένα ορθογώνιο σήμα με απότομες ακμές περιέχει ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων - εκτός από τη θεμελιώδη συχνότητα F, επίσης τις περιττές αρμονικές του 3F, 5F, 7F και ούτω καθεξής, μέχρι το εύρος ραδιοσυχνοτήτων. Επομένως, η γεννήτρια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δοκιμή όχι μόνο εξοπλισμού ήχου, αλλά και ραδιοφωνικών δεκτών. Φυσικά, το πλάτος των αρμονικών μειώνεται όσο αυξάνεται η συχνότητά τους, αλλά ένας αρκετά ευαίσθητος δέκτης σας επιτρέπει να τις ακούτε σε όλο το φάσμα των μεγάλων και μεσαίων κυμάτων.

Είναι ένας δακτύλιος δύο μετατροπέων. Οι λειτουργίες του πρώτου από αυτούς εκτελούνται από το τρανζίστορ VT2, στην είσοδο του οποίου συνδέεται ένας ακόλουθος εκπομπού στο τρανζίστορ VT1. Αυτό γίνεται για να αυξηθεί η αντίσταση εισόδου του πρώτου μετατροπέα, καθιστώντας δυνατή τη δημιουργία χαμηλών συχνοτήτων με σχετικά μικρή χωρητικότητα του πυκνωτή C7. Στην έξοδο της γεννήτριας περιλαμβάνεται το στοιχείο DD1.2, το οποίο λειτουργεί ως ενδιάμεσο στοιχείο που βελτιώνει την αντιστοίχιση της εξόδου της γεννήτριας με το υπό δοκιμή κύκλωμα.

Σε σειρά με τον πυκνωτή χρονισμού (η απαιτούμενη τιμή χωρητικότητας επιλέγεται από το διακόπτη SA1), συνδέεται η αντίσταση R1, αλλάζοντας την αντίσταση της οποίας ρυθμίζεται η συχνότητα εξόδου της γεννήτριας. Για τη ρύθμιση του κύκλου λειτουργίας του σήματος εξόδου (ο λόγος της περιόδου παλμού προς τη διάρκειά του), η αντίσταση R2 εισάγεται στο κύκλωμα.

Η συσκευή παράγει παλμούς θετικής πολικότητας με συχνότητα 0,1 Hz...1 MHz και κύκλο λειτουργίας 2...500 Το εύρος συχνοτήτων της γεννήτριας χωρίζεται σε 7 υποπεριοχές: 0,1...1, 1,10, 10. ...100, 100 ...1000 Hz και 1...10, 10...100, 100...1000 kHz, τα οποία ρυθμίζονται από τον διακόπτη SA1.

Το κύκλωμα μπορεί να χρησιμοποιεί τρανζίστορ πυριτίου χαμηλής ισχύος με κέρδος τουλάχιστον 50 (για παράδειγμα, KT312, KT342, κ.λπ.), ολοκληρωμένα κυκλώματα K155LNZ, K155LN5.

Η ορθογώνια γεννήτρια παλμών στον μικροελεγκτή σε αυτό το κύκλωμα θα είναι μια εξαιρετική προσθήκη στο εργαστήριο μετρήσεων του σπιτιού σας.

Ένα χαρακτηριστικό αυτού του κυκλώματος γεννήτριας είναι ένας σταθερός αριθμός συχνοτήτων, για την ακρίβεια 31 και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορες λύσεις ψηφιακών κυκλωμάτων όπου είναι απαραίτητο να αλλάξετε τις συχνότητες της γεννήτριας αυτόματα ή χρησιμοποιώντας πέντε διακόπτες.

Η επιλογή μιας συγκεκριμένης συχνότητας πραγματοποιείται με την αποστολή ενός δυαδικού κώδικα πέντε bit στην είσοδο του μικροελεγκτή.

Το κύκλωμα συναρμολογείται σε έναν από τους πιο συνηθισμένους μικροελεγκτές, τον Attiny2313. Ένας διαιρέτης συχνότητας με ρυθμιζόμενο λόγο διαίρεσης είναι ενσωματωμένος σε λογισμικό, χρησιμοποιώντας τη συχνότητα ενός ταλαντωτή χαλαζία ως αναφορά.

Οι πιο συνηθισμένες γεννήτριες είναι ορθογώνιοι και γραμμικά μεταβαλλόμενοι παλμοί τάσης.

Οι γεννήτριες σήματος παλμών (γεννήτριες παλμών) μπορούν να λειτουργήσουν σε μία από τις τρεις λειτουργίες: αυτοταλάντωση, αναμονή και συγχρονισμός.

Σε λειτουργία αυτοταλάντωσης, οι γεννήτριες παράγουν συνεχώς σήματα παλμών χωρίς εξωτερική επίδραση. Σε κατάσταση αναμονής, οι γεννήτριες παράγουν ένα σήμα παλμού μόνο με την άφιξη ενός εξωτερικού σήματος (ενεργοποίησης). Στη λειτουργία συγχρονισμού, οι γεννήτριες παράγουν παλμούς τάσης των οποίων η συχνότητα είναι ίση ή πολλαπλάσιο της συχνότητας του σήματος συγχρονισμού.

Τετράγωνες γεννήτριες παλμών Χωρίζονται σε πολυδονητές και ταλαντωτές μπλοκαρίσματος. Και οι δύο μπορούν να λειτουργήσουν τόσο σε κατάσταση αυτοταλάντωσης όσο και σε κατάσταση αναμονής.

Αυτοταλαντούμενοι πολυδονητές μπορεί να κατασκευαστεί σε διακριτά, λογικά στοιχεία ή λειτουργικούς ενισχυτές. Ένας αυτοταλαντούμενος πολυδονητής βασισμένος σε έναν ενισχυτή op-amp φαίνεται στο Σχ. 11.12.

Ρύζι. 11.12. Αυτοταλαντούμενος πολυδονητής βασισμένος σε op-amp

Σε αυτό το κύκλωμα, η θετική ανάδραση εισάγεται χρησιμοποιώντας αντιστάσεις R 1 και R 2, που είναι απαραίτητη προϋπόθεσηγια την εμφάνιση ηλεκτρικών ταλαντώσεων. Ανάλογα με την τάση εξόδου (η οποία μπορεί να είναι ίση με τροφοδοσία +E ή τροφοδοσία –E, όπου η τροφοδοσία E είναι η τάση τροφοδοσίας του op-amp), είτε η τάση U +1 είτε η τάση U +2 ορίζεται σε μη αναστροφή εισόδου του op-amp. Η χωρητικότητα C, που περιλαμβάνεται στο κύκλωμα αρνητικής ανάδρασης, επαναφορτίζεται με μια σταθερά χρόνου τ= R.C.. Η περίοδος επανάληψης παλμού Τ καθορίζεται από την έκφραση

.

Έτσι, αυτός ο πολυδονητής παράγει ορθογώνιους παλμούς τάσης.

Μπλοκάρισμα γεννητριών χρησιμοποιείται για την παραγωγή ισχυρών ορθογώνιων παλμών μικρής διάρκειας (από κλάσματα του μικροδευτερόλεπτου έως κλάσματα του χιλιοστού του δευτερολέπτου) και με κύκλο λειτουργίας έως και αρκετές δεκάδες χιλιάδες. Το κύριο στοιχείο τέτοιων γεννητριών είναι ένας μετασχηματιστής παλμών (Εικ. 11.13).

Ρύζι. 11.13. Αυτοταλαντούμενος ταλαντωτής αποκλεισμού

Ο ταλαντωτής μπλοκαρίσματος μπορεί να λειτουργεί σε λειτουργίες αυτοταλάντωσης, αναμονής ή συγχρονισμού. Κατά τη διάρκεια μιας παύσης (δεν υπάρχει τάση εξόδου), ο πυκνωτής επαναφορτίζεται κατά μήκος του κυκλώματος E–R–W 2 με μια σταθερά χρόνου τ 1 =RC. Τη στιγμή που η τάση στον πυκνωτή C (και, επομένως, στη βάση του τρανζίστορ) γίνεται μηδέν, το τρανζίστορ αρχίζει να ανοίγει (έξοδος από τη λειτουργία αποκοπής), το ρεύμα συλλέκτη αρχίζει να ρέει, γεγονός που προκαλεί την εμφάνιση ενός θετικού σήμα ανάδρασης (μέσω της περιέλιξης του μετασχηματιστή W 2), υπό την επίδραση του οποίου το τρανζίστορ μεταβαίνει σε λειτουργία κορεσμού. Σε αυτήν την περίπτωση, ο πυκνωτής C επαναφορτίζεται κατά μήκος του κυκλώματος W 2 –C– αντίσταση εισόδου του τρανζίστορ r εισαγωγήμε χρονική σταθερά τ 2 = r εισαγωγή ·ΜΕ. r εισαγωγή << Καθώς η τάση στον πυκνωτή C αυξάνεται, το ρεύμα βάσης αρχίζει να μειώνεται και στο τέλος της φόρτισης το τρανζίστορ βγαίνει από τον κορεσμό και κλείνει. Μετά από αυτό, η ενέργεια που αποθηκεύεται στην αυτεπαγωγή εκφορτίζεται στο φορτίο. Επειδή R , τότε ο χρόνος που το τρανζίστορ είναι σε ανοιχτή κατάσταση t u

, και κατά συνέπεια, η διάρκεια του παλμού στο φορτίο είναι σημαντικά μικρότερη από την περίοδο επανάληψης του παλμού. Γεννήτρια ράμπας τάσης

. Γραμμικά μεταβαλλόμενη τάση (LIN) είναι μια τάση που, σε μια χρονική περίοδο που ονομάζεται διαδρομή εργασίας, αλλάζει σύμφωνα με έναν γραμμικό νόμο και στη συνέχεια κατά τη διάρκεια μιας χρονικής περιόδου που ονομάζεται αντίστροφη διαδρομή, επιστρέφει στο αρχικό της επίπεδο (Εικ. 11.14). .

Ρύζι. 11.14. Ράμπα τάσης

Στο Σχ. 11.14 υιοθετούνται οι ακόλουθες σημειώσεις: U 0 – αρχικό επίπεδο, U m – πλάτος LIN, Tr – χρόνος διαδρομής εργασίας, T 0 – χρόνος αντίστροφης διαδρομής.

Οι συσκευές που έχουν σχεδιαστεί για τη δημιουργία LIN ονομάζονται γεννήτριες LIN (GLIN). Οι γεννήτριες LIN ονομάζονται συχνά γεννήτριες τάσης με πριονωτή οδόντωση.

Η αρχή της κατασκευής γεννητριών LIN βασίζεται στη φόρτιση ενός πυκνωτή με συνεχές ρεύμα. Η βάση του GLIN (Εικ. 11.15) είναι μια χωρητικότητα μέσω της οποίας ρέει συνεχές ρεύμα από μια πηγή συνεχούς ρεύματος IT, λόγω της οποίας, όταν η συσκευή κλειδιού KU είναι ανοιχτή, η τάση στην χωρητικότητα καθορίζεται από την έκφραση , (στο εγώ = Με= εγώ

const), δηλ. αλλάζει σύμφωνα με έναν γραμμικό νόμο. Το GLIN μπορεί να λειτουργήσει είτε σε κατάσταση αναμονής (Εικ. 11.15,ΕΝΑ ), ή σε λειτουργία αυτοταλάντωσης (Εικ. 11.15,σι

). Το GLIN σε λειτουργία αυτοταλάντωσης παράγει τακτικά LIN και για να ληφθεί LIN σε GLIN σε κατάσταση αναμονής, απαιτείται εξωτερική είσοδος παλμού τάσης U.

Ρύζι. 11.15. Γραμμικές γεννήτριες τάσης,

Όλοι οι Πηλοί μπορούν να χωριστούν σε τρεις τύπους:

α) με ενσωματωμένο κύκλωμα RC (Εικ. 11.16).

β) με ένα δίκτυο δύο τερματικών σταθεροποίησης ρεύματος (Εικ. 11.17).

γ) με αντισταθμιστική ανάδραση (FC) (Εικ. 11.18).

Ρύζι. 11.16. Το GLIN βασίζεται σε διακόπτη τρανζίστορ

(με ενσωμάτωση κυκλώματος RC)

Μέχρι μια στιγμή στο χρόνο , τότε ο χρόνος που το τρανζίστορ είναι σε ανοιχτή κατάσταση 1 ο διακόπτης τρανζίστορ είναι σε λειτουργία κορεσμού, δηλ. δυναμικό U ke, και ως εκ τούτου η τάση U έξω, είναι ίσα με μηδέν. Όταν υποβλήθηκε εκείνη τη στιγμή , τότε ο χρόνος που το τρανζίστορ είναι σε ανοιχτή κατάσταση 1 μπλοκάρισμα παλμού τάσης, το τρανζίστορ εισέρχεται στη λειτουργία αποκοπής και η χωρητικότητα C φορτίζεται από την πηγή E k μέσω της αντίστασης R k και η τάση στην χωρητικότητα τείνει στο επίπεδο E k τη δεδομένη στιγμή , τότε ο χρόνος που το τρανζίστορ είναι σε ανοιχτή κατάσταση 2 το τρανζίστορ μπαίνει ξανά σε λειτουργία κορεσμού και η χωρητικότητα μέσω της χαμηλής αντίστασης του διακένου συλλέκτη-εκπομπού του τρανζίστορ εκφορτίζεται.

Ας εξετάσουμε την αρχή της κατασκευής ενός GLIN με δίκτυο δύο ακροδεκτών σταθεροποίησης ρεύματος, διασφαλίζοντας τη ροή συνεχούς ρεύματος μέσω αυτού ανεξάρτητα από την εφαρμοζόμενη τάση (Εικ. 11.17). Το απλούστερο στοιχείο σταθεροποίησης ρεύματος είναι ένα τρανζίστορ. Με σταθερό ρεύμα βάσης (για παράδειγμα, , (στο bae), ακόμη και με σημαντική μείωση της τάσης t εκ μεταξύ του πομπού και του συλλέκτη (για παράδειγμα, από U 2 έως U 1), το ρεύμα συλλέκτη του τρανζίστορ μειώνεται ελαφρώς.

Ρύζι. 11.17. GLIN με δίκτυο δύο τερματικών σταθεροποίησης ρεύματος

Το μειονέκτημα αυτού του κυκλώματος είναι ότι όταν μια αντίσταση φορτίου συνδέεται στην έξοδο (δηλαδή, χωρητικότητα C), η γραμμικότητα της τάσης εξόδου παραμορφώνεται.

Ας εξετάσουμε το GLIN με ένα αντισταθμιστικό λειτουργικό σύστημα (βασισμένο σε έναν ενισχυτή op-amp) (Εικ. 11.18). Σε μια χρονική στιγμή , τότε ο χρόνος που το τρανζίστορ είναι σε ανοιχτή κατάσταση 1 κλειδί ΝΑανοίγει και πραγματοποιείται κίνηση προς τα εμπρός, και τη στιγμή του χρόνου , τότε ο χρόνος που το τρανζίστορ είναι σε ανοιχτή κατάσταση 2 κλειδί κλείνει, χωρητικότητα ΜΕεκφορτώνει και η τάση εξόδου τίθεται στο μηδέν. Ικανότητα ΜΕφορτίζεται με συνεχές ρεύμα, πράγμα που σημαίνει ότι η τάση σε αυτό (όπως και η τάση U έξω) αλλάζει σύμφωνα με έναν γραμμικό νόμο (Εικ. 11.18, ), ή σε λειτουργία αυτοταλάντωσης (Εικ. 11.15,). Αντισταθμιστική τάση U Ναεπαναλαμβάνει την τάση σε όλη την χωρητικότητα U ντοόταν το κλειδί ανοίγει και η χωρητικότητα φορτίζεται από την πηγή U. Δεδομένου ότι η τάση αντιστάθμισης είναι ενεργοποιημένη αντίθετη προς την τάση κατά μήκος του πυκνωτή, η τάση που εφαρμόζεται στην αντίσταση Καθώς η τάση στον πυκνωτή C αυξάνεται, το ρεύμα βάσης αρχίζει να μειώνεται και στο τέλος της φόρτισης το τρανζίστορ βγαίνει από τον κορεσμό και κλείνει. Μετά από αυτό, η ενέργεια που αποθηκεύεται στην αυτεπαγωγή εκφορτίζεται στο φορτίο. Επειδή, διαρκώς σταθερά και ίσα U.

Ρύζι. 11.18. GLIN με αντισταθμιστική ανατροφοδότηση

Ρέει μέσα από μια αντίσταση Καθώς η τάση στον πυκνωτή C αυξάνεται, το ρεύμα βάσης αρχίζει να μειώνεται και στο τέλος της φόρτισης το τρανζίστορ βγαίνει από τον κορεσμό και κλείνει. Μετά από αυτό, η ενέργεια που αποθηκεύεται στην αυτεπαγωγή εκφορτίζεται στο φορτίο. Επειδήτο ρεύμα καθορίζεται από την έκφραση

, (στο Καθώς η τάση στον πυκνωτή C αυξάνεται, το ρεύμα βάσης αρχίζει να μειώνεται και στο τέλος της φόρτισης το τρανζίστορ βγαίνει από τον κορεσμό και κλείνει. Μετά από αυτό, η ενέργεια που αποθηκεύεται στην αυτεπαγωγή εκφορτίζεται στο φορτίο. Επειδή =(μι- U εισαγωγή )/ Καθώς η τάση στον πυκνωτή C αυξάνεται, το ρεύμα βάσης αρχίζει να μειώνεται και στο τέλος της φόρτισης το τρανζίστορ βγαίνει από τον κορεσμό και κλείνει. Μετά από αυτό, η ενέργεια που αποθηκεύεται στην αυτεπαγωγή εκφορτίζεται στο φορτίο. Επειδή.

Εάν ο βελτιωτής είναι κοντά στο ιδανικό, ( K→ ∞,U εισαγωγή → 0 ,, (στο – → 0 ), Αυτό , (στο Καθώς η τάση στον πυκνωτή C αυξάνεται, το ρεύμα βάσης αρχίζει να μειώνεται και στο τέλος της φόρτισης το τρανζίστορ βγαίνει από τον κορεσμό και κλείνει. Μετά από αυτό, η ενέργεια που αποθηκεύεται στην αυτεπαγωγή εκφορτίζεται στο φορτίο. Επειδή = μι/ Καθώς η τάση στον πυκνωτή C αυξάνεται, το ρεύμα βάσης αρχίζει να μειώνεται και στο τέλος της φόρτισης το τρανζίστορ βγαίνει από τον κορεσμό και κλείνει. Μετά από αυτό, η ενέργεια που αποθηκεύεται στην αυτεπαγωγή εκφορτίζεται στο φορτίο. Επειδή= συνθ. Στη συνέχεια, η τάση εξόδου καθορίζεται από την έκφραση

.