Blockierende Oszillatoren:Eine Einführung in ihre Funktionsweise, Typen und Verwendungen

Möglicherweise führen Sie ein Projekt durch, bei dem Sie sich mit Sperroszillatoren auskennen müssen. Hast du Angst, dass es dich überfordern könnte?

Sperr- oder Impulsoszillatorschaltungen sind einfach und spannend zu bearbeiten, haben aber viele Anwendungen in unserem täglichen Leben.

Wir wissen um die Bedeutung von Sperroszillatoren in elektronischen Schaltungen und teilen unser Wissen.

Dieser Artikel enthält alles, was Sie über sie wissen müssen. Lesen Sie weiter.

Was ist ein blockierender Oszillator?

Abb. 1:Schaltplan des Sperroszillators

Ein Sperroszillator ist ein diskreter Wellengenerator, der einen Transformator, einen Widerstand und ein Verstärkungselement verwendet, um einen periodischen Impuls zu erzeugen.

Einige übliche Verstärkerelemente sind Transistoren und Vakuumröhren.

Es erhält seine blockierenden Eigenschaften, weil sein verstärkendes Element während des größten Teils seines Arbeitszyklus blockiert wird.

Wichtige Parameter des Sperroszillators sind:

• Pulswiederholungszeit
• Impulsbreite
• Die Pulswiederholrate

Arten von blockierenden Oszillatoren

Ein Impulstransformator ist bei allen Sperroszillatoren kritisch, da er einen periodischen Impuls erzeugt.

Wenn die Schaltung einen einzelnen Impuls erzeugt, handelt es sich um eine monostabile Schaltung. Und wenn der Kurs automatisch seinen Zustand ändern kann, ist es eine astabile Oszillatorschaltung.

Beachten Sie, dass Sie mit einem Sperroszillator keinen bistabilen Betrieb erreichen können. Dieser Abschnitt unten befasst sich mit den verschiedenen Klassen von Sperroszillatoren.

Monostabiler Sperroszillator

Eine monostabile Sperroszillatorschaltung umfasst einen Impulstransformator mit drei Wicklungen und einen Emitterwiderstand. Sperroszillatoren verwenden Lastwiderstände oder Lasten zu Dämpfungszwecken.

Darüber hinaus verwendet es die Kollektor- und Basistransformatorwindungen, um eine regenerative Rückkopplung bereitzustellen. Der dritte Transformatorzweig ist beliebig und liefert einen negativen oder positiven Impuls über die Last.

Vor diesem Hintergrund haben wir zwei Arten von monostabilen Sperroszillatoren.

• Der monostabile Sperroszillator mit Basistiming
• Monostabiler Sperroszillator mit Emitter-Timing

Monostabiler Sperroszillator mit Basistiming

Abb. 2:Schema eines monostabilen Oszillators mit Basis-Timing

Ein monostabiler Oszillator mit einer Basistaktimpulsschaltung besteht aus einem Impulstransformator, einem Transistor und einem Widerstand.

Der Impulstransformator liefert Feedback, während der Widerstand die Impulsdauer steuert.

Es hat ein Basis-Kollektor-Wicklungsverhältnis von n:1. Daher hat der Basiskreis für jede Windung der Primärwicklung des Kollektorkreises n Windungen der Sekundärwicklung.

Der Transistor ist anfänglich AUS und die Basisspannung VBB ist zu niedrig. Daher können Sie davon ausgehen, dass VBB vernachlässigbar ist. Somit ist die Transistorspannung die VCC, die Spannung über der Kollektorschaltung.

Das Einführen eines negativen Eingangs in den Kollektor reduziert die Spannung über dem Kollektor, VCC. Dies führt zu einer effektiven Spannungserhöhung an der Transistorbasis.

Die Spannungserhöhung an der Basis ist aufgrund der Wicklungspolaritäten des Transformators möglich.

Die Schaltung erfährt einen ausreichenden Spannungsanstieg, so dass die Spannung zwischen Emitter und Basis, VBE, die Einschaltspannung übersteigt. Daher induziert dies einen kleinen Strom am Transistor.

Der kleine Strom verursacht progressiv einen Spannungsabfall über dem Kollektor, während der Kollektorstrom ansteigt. Es erhöht auch die Schleifenverstärkung. Irgendwann kommt es zu einem Punkt, an dem der Transistor in Sättigung gerät.

Der obige Zustand ist instabil, und der Transistor erreicht Stabilität, indem er in den Abschaltzustand gerät.

Monostabiler Sperroszillator mit Emitter-Timing

Abb. 3:Schema eines monostabilen Oszillators mit einem Emitter-Timing

Ein emittergetakteter monostabiler Oszillator hat eine Schaltungsimpulsbreite, die unempfindlich gegenüber der Stromverstärkung ist. Seine Emitterschaltung hat einen Zeitwiderstand zur Steuerung der Impulsbreite.

Sie müssen einen Dreiwicklungs-Impulstransformator mit Kollektor und Basis verwenden.

Die Primärwicklungen sind mit dem Kollektor verbunden, während die Sekundärwicklungen mit der Basis verbunden sind. Schließen Sie die dritte Wicklung zur Dämpfung an einen Lastwiderstand an.

Diese Anordnung erleichtert die Strompolaritätsumkehrung über die Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators.

Beim emittergetakteten Oszillator steuert der Emitterwiderstand die Ausgangsimpulsperiode.

Astabile Sperroszillatoren

Wir haben zwei Arten von astabilen Sperroszillatoren.

• Diodengesteuerte astabile Sperroszillatoren
• RC-gesteuerte astabile Sperroszillatoren

Diodengesteuerter astabiler Sperroszillator

Abb. 4:Schema eines diodengesteuerten astabilen Sperroszillators

Der obige Sperroszillator hat einen Kondensator zwischen der Basis seines Transistors und der Sekundärseite des Transformators. Sie verwenden eine Diode, um den Kollektor des Transistors und über die Primärwicklung des Transformators zu verbinden.

Der Betrieb der astabilen Sperroszillatoren beruht auf der Einführung eines Anfangsimpulses am Kollektor, nach dem Sie den Impuls entfernen. In diesem Zustand ist die Diode in Sperrichtung vorgespannt. Daher wird jede Spannung an den Transformatorklemmen ohne Phasenänderung an der Basis induziert.

Schließlich steigt der Basisstrom an und der Transistor entwickelt eine Basis-Emitter-Spannung VBE. Eine ausreichende VBE überwindet die Einschaltspannung und schaltet den Transistor ein.

Der Aufbau des Kollektorstroms spannt die Diode in Vorwärtsrichtung vor und wird an der Transformatorwicklung reflektiert, wodurch der Kondensator aufgeladen wird. Der Ladekondensator ist AUS, da er während des Ladevorgangs keinen Strom entlädt. Die aktuelle Basis fällt ausreichend ab, um den Transistor auszuschalten.

Daher baut sich die Spannung über der Diode an der Primärseite des Transformators und an seiner Sekundärseite auf. Daher entlädt sich der Kondensator, und der Basisstrom schaltet den Transistor ein, und der Vorgang wiederholt sich.

RC-gesteuerter stabiler Blockieroszillator

Abb. 5:Schema eines RC-gesteuerten astabilen Blockieroszillators

Fügen Sie dem Emitter in den RC-gesteuerten Sperroszillatoren einen Timing-Widerstand und eine Kondensatorschaltung hinzu. Ihre Rolle besteht darin, die Impulszeiten des Oszillators zu steuern.

Das Funktionsprinzip ist dem der diodengesteuerten astabilen Sperroszillatoren sehr ähnlich. Die Kondensatorentladung wird nicht von der Diode gesteuert, sondern von einer durch das Widerstands-Kondensator-Netzwerk festgelegten Zeitkonstante.

Wie ein blockierender Oszillator funktioniert

Ein Oszillator verlässt sich auf den Impulstransformator, um eine rechteckige Wellenform zu erzeugen, und auf einen Widerstand, um die Ausgangsfrequenz zu steuern.

In einem Ruhezustand ist die Basisspannung des Transistors minimal und befindet sich daher in einem AUS-Zustand. Die Basisspannung sollte nicht Null sein, um ein Auslösen des Oszillators durch falsches Rauschen zu vermeiden.

Das Anlegen eines Impulssignals an den Kollektor senkt sein Potential und erhöht das Basispotential aufgrund der Transformatorwirkung.

Schließlich erreicht eine Stufe, wenn die Spannung zwischen Basis und Emitter, VBE, die Kniespannung überschreitet. Der Transistor befindet sich außerhalb der Sperrphase, wodurch der Kollektorstrom abnimmt. Und als Ergebnis der Phasenumkehr durch Transformatorwirkung steigt das Basispotential.

Wenn das Basispotential ansteigt und der Transistor mehr als einmal gewinnt, wird er in die Sättigung getrieben. Während der Sättigungszeit steigt der Kollektorstrom an, während die Kollektorspannung konstant bleibt.

Der Emitterstrom wird durch den Emitterwiderstand und die Transformatorrückkopplung bestimmt. Ein Anstieg des Kollektorstroms bewirkt eine konstante Abnahme des Basisstroms.

Schließlich wird ein Punkt erreicht, an dem der Basisstrom ausreichend niedrig ist, um den Transistor zum Abschalten zu bringen. Der Zyklus oder Puls wiederholt sich dann selbst.

Oszillatoranwendungen blockieren

• Sie sind als periodische Schalter in elektronischen Schaltungen von entscheidender Bedeutung
• Sperrschwinger können auch als Frequenzteiler in digitalen Schaltungen verwendet werden
• Sie sind auch der Schlüssel zur Erzeugung großer Spitzenleistungsimpulse
• Sie sind als Schalter in Systemen mit niedriger Impedanz von entscheidender Bedeutung

Schlussfolgerung

Abschließend haben wir die kritischen Aspekte von Sperroszillatoren besprochen und wie Sie das Wissen im wirklichen Leben anwenden können.

Wenn Sie Hilfe beim Sperren von Oszillatoren oder Ihrem Projekt benötigen, können Sie uns jederzeit erreichen.