脉冲电路 - 阻塞振荡器

振荡器是一种无需任何输入即可自行提供交流电压或电流的电路。振荡器需要放大器以及来自输出的反馈。所提供的反馈应为再生反馈，其与输出信号的一部分一起，包含输出信号中的分量，该分量与输入信号同相。使用再生反馈来生成非正弦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。另一种类型的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。在获得来自输出信号的反馈时，它会在一个周期后在预定的时间内阻止反馈。由于在作为振荡器的同时阻止输出的这一特性，它被称为阻塞振荡器。

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属性不变。它们是宽带变压器，具有最小衰减和零或最小相位变化。

变压器的输出取决于所连接电容器的充电和放电。

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，可以将输出以相同的相位反馈到输入。阻塞振荡器是一种自由运行的振荡器，使用电容器和脉冲变压器以及单个晶体管制成，该晶体管在大部分占空比中被切断，产生周期性脉冲。

使用阻塞振荡器，可以实现非稳态和单稳态操作。但双稳态操作是不可能的。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有两种类型。它们是

带基极定时的单稳态阻塞振荡器
带发射极定时的单稳态阻塞振荡器

在这两种情况下，定时电阻器 R 控制栅极宽度，当放置在晶体管的基极时，它成为基极定时电路，当放置在晶体管的发射极时，它成为发射极定时电路。

为了有一个清晰的理解，让我们讨论一下基极定时单稳态多谐振荡器的工作原理。

带基极定时的晶体管触发单稳态阻塞振荡器

晶体管、用于反馈的脉冲变压器和晶体管基极中的电阻构成了带基极定时的晶体管触发单稳态阻塞振荡器的电路。这里使用的脉冲变压器的匝数比为n: 1，其中基极电路对于集电极电路上的每一匝有n匝。电阻 R 串联在晶体管的基极上，用于控制脉冲持续时间。

最初，晶体管处于关闭状态。如下图所示，VBB 被视为零或太低，可以忽略不计。

由于设备处于关闭状态，因此集电极处的电压为 V_CC。但是，当在集电极处施加负触发时，电压会降低。由于变压器的绕组极性，集电极电压会下降，而基极电压会上升。

当基极到发射极的电压大于切入电压时，即

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

然后，观察到一个小的基极电流。这会增加集电极电流，从而降低集电极电压。此动作进一步累积，从而增加集电极电流并进一步降低集电极电压。通过再生反馈作用，如果环路增益增加，晶体管会很快进入饱和状态。但这不是稳定状态。

当晶体管进入饱和状态时，集电极电流增加，基极电流保持不变。现在，集电极电流慢慢开始给电容器充电，变压器处的电压降低。由于变压器绕组极性，基极电压增加。这反过来又降低了基极电流。这种累积作用使晶体管处于截止状态，这是电路的稳定状态。

输出波形如下 −

该电路的主要缺点是输出脉冲宽度无法保持稳定。我们知道集电极电流是

$$i_c = h_{FE}i_B$$

由于 h_FE 依赖于温度，脉冲宽度随之线性变化，因此输出脉冲宽度无法稳定。此外，h_FE 会随所用晶体管的不同而变化。

无论如何，如果将电阻器放置在发射极中，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，从而获得稳定的输出。

非稳态阻塞振荡器

如果阻塞振荡器可以自动改变其状态，则称为非稳态阻塞振荡器电路。这些非稳态阻塞振荡器可以有两种类型。它们是

二极管控制的非稳态阻塞振荡器
RC 控制的非稳态阻塞振荡器

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

为了有一个清晰的理解，让我们讨论一下二极管控制的非稳态阻塞振荡器的工作原理。

二极管控制的非稳态阻塞振荡器

二极管控制的非稳态阻塞振荡器在集电极电路中包含一个脉冲变压器。电容器连接在变压器次级和晶体管基极之间。变压器初级和二极管连接在集电极中。

在晶体管的集电极处给出一个初始脉冲以启动该过程，从那里不需要脉冲，电路表现为非稳态多谐振荡器。下图显示了二极管控制的非稳态阻塞振荡器的电路。

最初，晶体管处于关闭状态。要启动电路，在集电极处施加负触发脉冲。阳极连接到集电极的二极管将处于反向偏置状态，并通过施加此负触发脉冲将其关闭。

该脉冲施加到脉冲变压器，由于绕组极性（如图所示），会产生相同量的电压，而无需任何相位反转。该电压流过电容器流向基极，产生一些基极电流。该基极电流会产生一些基极到发射极电压，当该电压超过截止电压时，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。最初处于关闭状态的二极管现在导通。感应到变压器初级绕组的电压会感应到变压器次级绕组中的一些电压，电容器使用该电压开始充电。

由于电容器在充电时不会提供任何电流，因此基极电流 i_B 停止流动。这会使晶体管 Q₁ 关断。因此状态发生变化。

现在，导通的二极管上有一些电压，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，使晶体管再次导通。输出波形如下所示。