Генератор импульсного напряжения

Полезная модель относится к импульсной технике, а именно к генераторам импульсов с защитой от короткого замыкания, и может быть использована в приборах ионизаторов газов, для наблюдения эффекта Кирлиана, а также в устройствах для плавления различных материалов, в том числе для плавления непроводящих горных пород высоковольтным разрядом. Генератор состоит из трансформатора, собранного на магнитном сердечнике, двух составных транзисторов и источника питания, один из полюсов которого соединен с общей точкой эмиттеров двух транзисторов, а второй - с общей точкой индуктивных нагрузок коллекторов транзисторов, при этом индуктивными нагрузками коллекторов служат первичные обмотки трансформатора, коллекторы каждого из транзисторов соединены с базой другого через последовательно включенные конденсатор и переменное сопротивление, а их базы подключены через соответствующие сопротивления к тому полюсу источника питания, к которому подключены коллекторные нагрузки транзисторов, выходное напряжение снимается с вторичной обмотки трансформатора. Генератор позволяет запустить генерацию колебаний при малых значениях напряжения источника питания, а, следовательно, расширить регулировку диапазона выходных напряжений в меньшую сторону, регулировать периода следования и длительность генерируемых импульсов, а также задавать рабочую точку каждого из транзисторов.

Полезная модель относится к импульсной технике, а именно к генераторам импульсов с защитой от короткого замыкания, и может быть использована в приборах ионизаторов газов, для наблюдения эффекта Кирлиана, а также в устройствах для плавления различных материалов, в том числе для плавления непроводящих горных пород высоковольтным разрядом.

Известен генератор, собранный по классической схеме мультивибратора с использованием не составных транзисторов, которые являются плечами мультивибратора. Коллекторными нагрузками транзисторов служат постоянные сопротивления. Коллекторы каждого из транзисторов соединены с базой другого транзистора через конденсаторы. Базы каждого из транзисторов соединены с полюсом источника питания, к которому подсоединены коллекторные нагрузки через сопротивления. Эмиттеры транзисторов подключены к полюсу источника питания противоположному относительно полюса, к которому подключены коллекторные нагрузки транзисторов. Выходное напряжение снимается с коллекторных нагрузок (В.Ф.Самойлов, В.Г.Маковеев Импульсная техника М., Связь, 1971, с.224).

Однако данный генератор не дает возможности повышать напряжение генерируемых колебаний, генерировать импульсы напряжения в форме затухающей синусоиды, а также замыкать нагрузку генератора без перегорания схемы.

Известен источник импульсного напряжения, собранный на двух транзисторах, трансформаторе на магнитном сердечнике и одном сопротивлении (Фишер Г.И. Транзисторная техника для радиолюбителей. Изд. "Энергия", 1966, с.184). Трансформатор имеет три обмотки коллекторную, базовую и выходную. Коллектора транзисторов присоединены к коллекторным обмоткам, общая точка коллекторных обмоток присоединена к одному из полюсов источника питания. Базы транзисторов присоединены к базовым обмоткам. Общая точка базовых обмоток подсоединена к противоположному полюсу источника питания через постоянное сопротивление. Преобразованное импульсное напряжение снимается со вторичной обмотки трансформатора. Схема не боится коротких замыканий, при которых лишь прекращается генерация колебаний.

Однако данный генератор не позволяет регулировать период следования и длительность генерируемых импульсов, задавать рабочую точку каждого из транзисторов, а также работать при малых напряжениях источника питания. Кроме

того, присутствие базовых обмоток трансформатора конструктивно усложняет схему генератора.

Наиболее близким к заявляемому является генератор, собранный с использованием не составных транзисторов с индуктивной нагрузкой в виде обмоток магнитного сердечника, которые служат коллекторными нагрузками транзисторов. Коллекторы каждого из транзисторов соединены с базой другого транзистора через сопротивления. Эмиттеры транзисторов подключены к одному из полюсов источника питания, а второй полюс источника питания подключен к точке соединения обмоток. Выходное напряжение снимается с коллектора любого из транзисторов (п. США №2963658, опубл. 06.12.1960).

Недостатками известного генератора является необходимость высокого напряжения источника питания для запуска генерации, невысокая мощность и стабильность генерируемых колебаний, невозможность регулировать длительность импульсов и период их следования, а также замыкать накоротко выходную обмотку без перегорания схемы.

Задача заявляемого генератора импульсных напряжений состоит в расширении его технических возможностей за счет запуска генерации колебаний при малых значениях напряжения источника питания, а, следовательно, расширения регулировки диапазона выходных напряжений в меньшую сторону, возможности регулирования периода следования и длительности генерируемых импульсов, а также возможности задавать рабочую точку каждого из транзисторов.

Поставленная задача решается генератором импульсного напряжения, состоящим из трансформатора, собранного на магнитном сердечнике, двух составных транзисторов и источника питания, один из полюсов которого соединен с общей точкой эмиттеров двух транзисторов, а второй - с общей точкой индуктивных нагрузок коллекторов транзисторов, при этом индуктивными нагрузками коллекторов служат первичные обмотки трансформатора, коллекторы каждого из транзисторов соединены с базой другого через последовательно включенные конденсатор и переменное сопротивление, а их базы подключены через соответствующие сопротивления к тому полюсу источника питания, к которому подключены коллекторные нагрузки транзисторов, выходное напряжение снимается с вторичной обмотки трансформатора.

При необходимости увеличения мощности выходного сигнала между эмиттерами транзисторов и полюсом источника питания устанавливают дроссель.

На фиг. приведена принципиальная электрическая схема заявляемого генератора.

Схема генератора собрана на составных транзисторах Т1 и Т2, которые являются плечами генератора с индуктивными нагрузками w1 и w2 трансформатора Тr1, собранного на магнитном сердечнике. Коллекторы каждого из транзисторов Т1 и Т2 соединены с базой другого транзистора через цепочку из последовательно включенных переменных сопротивлений R1; R2 и, соответственно, конденсаторов С1; С2. Базы каждого из транзисторов соединены с полюсом источника питания Е, к которому через сопротивления R3, R4 подсоединены коллекторные нагрузки w1 и w2. Эмиттеры транзисторов подключены через дроссель Dr1 к полюсу источника питания противоположному относительно полюса, к которому подключены коллекторные нагрузки транзисторов. Выходное напряжение снимают с вторичной обмотки w3 трансформатора Тr1, а его величину регулируют изменением напряжения источника питания Е. Генератор начинает работать при напряжении питания ˜1 вольт.

Использование в плечах заявляемого генератора составных транзисторов, обладающих большим коэффициентом усиления, позволяет запустить процесс генерации при малых значениях напряжения питания (начиная с 1 вольта), и, соответственно, расширить регулировку диапазона выходных напряжений в меньшую сторону путем регулирования напряжения источника питания. Путем подбора емкости конденсаторов и величин сопротивлений (С1, С2 и R1, R2) возможно регулировать длительность генерируемых импульсов и период их следования, подключение к базам транзисторов сопротивлений R3 и R4, подсоединенных к источнику питания, позволяет задать рабочее смещение на базе транзисторов. Введение вторичной обмотки трансформатора, с которой снимается импульсное напряжение, позволяет при ее коротком замыкании прекратить генерацию высоковольтных импульсов, но увеличить ток, протекающий через транзисторы, однако при этом за счет использования мощных составных транзисторов предложенная схема не выходит из строя.

Подключение эмиттеров транзисторов к источнику питания через общий дроссель, позволяет дополнительно увеличить мощность, отдаваемую в нагрузку, и улучшить стабильность генерируемого сигнала.

Получение конкретных выходных параметров генератора, а именно, частота, амплитуда и длительность импульсов задается соответствующими величинами напряжения источника питания, параметрами используемых конденсаторов и сопротивлений, включенных в базовые цепи транзисторов, и рассчитывается по известным закономерностям.

1. Генератор импульсного напряжения, состоящий из трансформатора, собранного на магнитном сердечнике, двух составных транзисторов и источника питания, один из полюсов которого соединен с общей точкой эмиттеров транзисторов, а второй - с общей точкой индуктивных нагрузок коллекторов транзисторов, при этом индуктивными нагрузками коллекторов служат первичные обмотки трансформатора, коллекторы каждого из транзисторов соединены с базой другого через последовательно включенные конденсатор и сопротивление, а их базы подключены через соответствующие сопротивления к тому полюсу источника питания, к которому подключены коллекторные нагрузки транзисторов, выходное напряжение снимается с вторичной обмотки трансформатора.

2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что в качестве трансформатора установлен повышающий трансформатор.

3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что между эмиттерами транзисторов и полюсом источника питания установлен дроссель.

4. Генератор по п.1, отличающийся тем, что последовательно с конденсаторами установлены переменные сопротивления.