Поняття релаксаційні генератори можна визначити різними способами. Іноді увагу акцентують на генерування коливань несинусоїдальної форми, типу пилкоподібних, імпульсних або прямокутних коливань. Як на істотну рису таких генераторів іноді посилаються на роботу активного елементу в режимі насичення. В інших випадках звертають увагу на періодичне накопичення і розряд енергії в індуктивних і ємнісних ланцюгах (але не в резонансних LCконтурах). Зазвичай на практиці релаксаційні генератори реалізуються у вигляді RС-мультивибраторов. Щоб забезпечити роботу мультивібратора, в схему с /? С-ланцюгами можна ввести або зворотний зв’язок, чи негативне опір. Справедливо також, що генератори з насиченим сердечником (найбільш важливий тип, що має відношення до інверторів) задовольняють загальним описовим критеріям, що визначає релаксаційні генератори. На даному етапі дослідження інверторів та перетворювачів, ми зосередимо увагу на RC і L / R релаксаційних генераторах. Особливо слід підкреслити – Ці схеми не треба плутати з генераторами, що використовують насичений сердечник, які будуть розглянуті пізніше.

Схема, показана на рис. 1.10А являє собою L / R варіант стандартного RС-мультивібратора. Ця схема не дуже практична, оскільки обмежені можливості вибору коефіцієнта L / R при наявних котушках індуктивності. Крім того, недоліком цієї схеми є необхідність мати два сердечника. Незважаючи на це, схема годиться як навчальна (вихідний сигнал можна отримати на додатковому обмотці одного з трансформаторів, або через конденсатори, підключені до колекторів транзисторів). Зверніть увагу, що ця схема використовує позитивний зворотний зв’язок; трансформатори забезпечують перехресну зв’язок також, як у звичайних RС-мультивібраторах це роблять конденсатори. Важливим моментом є той факт, що механізм коливань не тягне за собою насичення сердечників. Вірніше, через колекторні обмотки трансформаторів черзі протікає струм від джерела живлення в одну сторону, а потім через діоди в іншу. Транзистори поводяться як перемикачі. Перемикання відбувається в той момент, коли швидкість зміни колекторного струму в трансформаторі, пов’язаному з «включеним» транзистором, наближається до нуля. Напруга, наводимое у вторинній обмотці, підключеної до бази іншого транзистора, стає недостатнім, щоб підтримувати його в стані «виключено». Процес зміни стану транзисторів носить регенеративний характер, як і в більш знайомих RС-мультивібраторах. Опір, що входить в постійну часу L / R, дорівнює опору колекторних обмоток трансформаторів.

Рис. 1.10. Схеми релаксаційних генераторів, що не використовують насичення сердечника.

Більш практичний варіант L / R мультивібратора зображений на рис. 1.10В. Ця схема ілюструє основні відмінності режимів коливання L / R мультивибраторов і інверторів з насичуючої сердечником. Якщо резистори в ланцюзі бази мають відносно високий опір, то ця схема працює подібно схемою, наведеною на рис. 1.10А. Частота коливання є функцією опору проводу, яким намотана колекторна обмотка, що має відвід від середини. Зверніть увагу, що між двома половинами цієї обмотки є взаємна індуктивність. Припустимо, що нижній транзистор включений. Цей стан підтримується напругою бази, наведеною у верхній по-

Ловін обмотки. Але цей стан може підтримуватися протягом тільки того часу, поки швидкість зміни струму в нижній половині обмотки залишається високою. Зрештою, швидкість зміни наближається до нуля, внаслідок чого падає напруга зміщення подається на нижній транзистор з верхньої половини обмотки. У той же самий час на верхній транзистор надходить напруга прямого зміщення достатнє, щоб його включити. Транзистори при цьому змінюють свої статки провідності. Процес перемикання транзисторів носить регенеративний характер і періодично повторюється.

Якщо опору резисторів в базових колах досить малі, то схема переходить в інший режим коливань. Хоча згідно з прийнятими визначеннями ця схема залишається релаксаційним генератором, уже немає суворої залежності частоти від омічного опору колекторної обмотки. В цьому режимі сердечник трансформатора потрапляє в режим насичення. Частота коливання при цьому є функцією магнітної індукції, при якій відбувається насичення матеріалу сердечника. Практично ця схема часто працює в проміжному режимі, при якому присутні окремі риси обох коливальних режимів. При такому режимі роботи важко передбачити властивості схеми. Крім того, втрати в базових резисторах іноді серйозно зменшують к.к.д.. Однак гідністю схеми є її простота, і вона довела свою корисність в деяких малопотужних пристроях, для яких точність і к.к.д. не є вирішальними факторами. Мабуть, бажано створити такий трансформатор, при якому частоти коливань в обох режимах були б близькі один одному, проте зазвичай це неможливо через принципову несумісність.

Генератор з одноперехідного транзистором ((/ / Г-транзистор), схема якого наведена на рис. 1.10С, заслуговує уваги тому, що використовує трансформатор, але його робота не пов’язана з насиченням осердя. Ця схема по суті RC релаксаційний генератор – індуктивність трансформатора відносно слабко впливає на частоту або форму коливань. Основне призначення трансформатора в цій схемі – забезпечити зручний спосіб вилучення сигналу. Цей варіант інвертора дуже зручний для малопотужних додатків, і часто використовується, коли потрібна висока напруга при малому струмі. У зв’язку з тим, що в інтервали часу між імпульсами від джерела живлення споживається незначний струм, ці схеми мають високий к.к.д.. Початок імпульсу збігається з моментом часу, коли в процесі заряду конденсатора напруга на емітер досягне рівня, при якому транзистор відкривається (точка перемикання). У результаті починається процес аналогічний процесу іонізації між анодом і катодом тиратрона, коли потенціал сітки досягає деякого рівня. У результаті викликаного таким чином тригерній процесу, високу до цього повний опір між Е і В \ різко знижується, приводячи до розряду конденсатора. Але як тільки напруга на конденсаторі стає досить низьким, процес припиняється і конденсатор повторює цикл заряду. Для

всіх практичних цілей можна вважати що, ланцюг емітер-база 1 працює як проста неонова лампа. Дійсно, форма сигналу, що спостерігається в точці з’єднання резистора, через який тече струм заряду, і конденсатора, дуже близька до експоненційної кривої, що формується релаксаційним генератором на неонової лампі.

Рис. 1.11 являє собою залежність струму від напруги в ланцюзі еммітер-база1. Зверніть увагу, що при напрузі нижче точки перемикання В, струм зовсім малий. Як тільки точка В досягнута, одноперехідного транзистор стає елементом з негативним опором, і струм швидко досягає великих значень. Якщо джерелом цього струму є конденсатор, як у випадку релаксаційного генератора, то напруга падає до величини, що відповідає точці С, і існуючий стан не може більше підтримуватися. По суті, потік носіїв заряду всередині приладу зменшується, і струм в ланцюзі різко повертається до значення в точці А. Потім цикл заряду конденсатора повторюється. Механізм дії аналогічний деіонізації в газорозрядної лампи. Час, протягом якого транзистор переходить зі стану відповідного точці А в стан характеризується точкою В, визначається постійної часу RC ланцюга і рівнем напруги при якому відбувається перемикання транзистора.

Рис. 1.11. Залежність струму від напруги в ланцюзі еммітер-база1 одноперехідного транзистора.

Генератор з одноперехідного транзистором переважніше генератора з неоновим лампою при формуванні послідовності коротких імпульсів. Навантаження і ланцюг запуску ізольовані і, крім того, частота слабо залежить від змін напруги живлення (напруга запуску змінюється пропорційно живлячої напруги). Генератор з одноперехідного транзистором широко використовується в якості схеми запуску тиристорів і сімісторов в потужних інвертора.

Джерело: І.М.Готтліб Джерела живлення. Інвертори, конвертори, лінійні і імпульсні стабілізатори. Москва: Постмаркет, 2002. – 544 с.