Порядок расчета блокинг-генератора

При расчете блокинг-генератора обычно бывают заданы: длительность импульсов t_и; амплитуда импульсов U_m; период следования импульсов Т; максимальная длительность фронта τ_{ф max}; сопротивление нагрузки R_н; пределы изменения температуры окружающей среды t_{окр min} … t_{окр max}. В результате расчета должны быть определены параметры схемы и выбран импульсный трансформатор.

1) Определяем напряжение источника питания Е_к. Это напряжение зависит от амплитуды напряжения на коллекторной обмотке U_Km с учетом остаточного падения напряжения на насыщенном транзисторе

, (1)

где ,

n_н – коэффициент трансформации напряжения из коллекторной обмотки в нагрузочную (n_н = W_н/W_к). Коэффициент трансформации обычно выбирают в пределах .

Ориентировочно величина n_н при заданных U_m и R_н может быть определена из выражения

, (2)

где - ток в нагрузочном сопротивлении.

2) Выбираем тип транзистора. Считая выходные импульсы блокинг-генератора прямоугольными (τ_ф << τ_и), можно оценить частотные свойства транзистора по формуле

, (3)

где - предельная частота коэффициента передачи тока биполярного транзистора.

Напряжение U_{КБ max} транзистора должно удовлетворять условию

. (4)

Напряжение U_{КЭ max} определяется из выражения

. (5)

Коэффициент k₁ = (1,2…1,7) учитывает послеимпульсный выброс напряжения на коллекторе. Если в схеме применена шунтирующая цепочка, то k₁ = (1,05…1,1).

Максимальный коллекторный ток транзистора рассчитывается по формуле

. (6)

Необходимо, чтобы максимально допустимый импульсный ток коллектора выбранного транзистора превышал это значение

. (7)

3) Задаемся коэффициентом трансформации n_Б базовой обмотки импульсного трансформатора таким образом, чтобы напряжение между базой и эмиттером U_БЭ выбранного транзистора было не более максимально допустимой величины U_{БЭ max}. Обычно n ≈ 0,5…0,7.

4) Определяем индуктивность первичной (коллекторной) обмотки импульсного трансформатора

. (8)

В соответствии с найденной величиной и заданной длительностью импульса выбираем стандартный тип импульсного трансформатора.

5) Находим емкость конденсатора из условия

. (9)

Чтобы можно было не считаться с разрядом времязадающего конденсатора С1 на срезе импульса, его емкость выбирается порядка нескольких десятков тысяч пикофарад. Сопротивление резистора R1 выбирается в пределах от 5 до 30 кОм.

6) Рассчитываем сопротивление R_доб добавочного резистора, которое надо установить в цепи базы. Для этого предварительно определяем максимальное входное сопротивление

(Ом). (10)

Максимальное значение добавочного сопротивления

. (11)

Сопротивление резистора R_доб выбирается на (10…20)% менее R_{доб max}.

7) Определяем длительность фронта импульса

, (12)

где - входное сопротивление транзистора, приведенное к коллекторной цепи;

- нагрузочное сопротивление блокинг-генератора, приведенное к коллекторной цепи.

Полученное значение τ_ф должно быть меньше заданного

. (13)

8) Рассчитываем температурную нестабильность периода следования импульсов Т в заданном диапазоне температур t_{окр min} … t_{окр max} по формуле

, (14)

где Т₁ – период следования импульсов при температуре окружающей среды t_{окр min};

Т₂ – период следования импульсов при температуре окружающей среды t_{окр max}.

Значения Т₁ и Т₂ рассчитываются по формулам

; (15)

, (16)

где - обратный ток коллектора при температуре t_{окр min} (обычно 20⁰С);

- обратный ток коллектора при повышенной температуре t_{окр max}.

Значение может быть принято равным справочному значению этого тока. Тогда

. (17)

9) Выбираем сопротивление резистора R2 и диод VD2 демпфирующей цепочки. при этом учитывается, что выброс напряжения ΔU_КЭm в коллекторной цепи транзистора должен удовлетворять условию

, (18)

а спад тока намагничивания I_μ имеет апериодический характер

. (19)

Таким образом,

. (20)

Диод VD1 должен пропускать прямой ток не меньше I_μ и иметь максимально допустимое обратное напряжение

. (21)

На основании полученных данных выбираем стандартное значение резистора R2 и конкретный тип демпфирующего диода.