So funktioniert das Blockieren von Oszillatoren

Ein blockierender Oszillator ist eine der einfachsten Formen von Oszillatoren, die mit nur wenigen passiven und einer einzigen aktiven Komponente autarke Schwingungen erzeugen können.

Der Name 'Blockieren' wird verwendet, weil das Schalten des Hauptgeräts in Form eines BJT häufiger blockiert (abgeschnitten) wird, als es im Verlauf der Schwingungen leiten darf, und daher der Name blockierende Oszillator .

Wo normalerweise ein Blockieroszillator verwendet wird

Dieser Oszillator erzeugt einen Rechteckwellenausgang, der effektiv zur Herstellung von SMPS-Schaltungen oder ähnlichen Schaltkreisen verwendet werden kann, jedoch nicht zum Betrieb empfindlicher elektronischer Geräte verwendet werden kann.

Die mit diesem Oszillator erzeugten Tonnoten eignen sich perfekt für Alarme, Morsecode-Übungsgeräte, kabellose Ladegeräte usw. Die Schaltung wird auch als Blitzlicht in Kameras verwendet, die häufig kurz vor dem Klicken auf den Blitz sichtbar sind. Diese Funktion trägt zur Reduzierung des berüchtigten Rote-Augen-Effekts bei.

Aufgrund seiner einfachen Konfiguration ist dies Oszillatorschaltung wird häufig in experimentellen Kits verwendet, und die Schüler finden es viel einfacher und interessanter, die Details schnell zu erfassen.

So funktioniert ein Blockieroszillator

Zum einen blockierenden Oszillator herstellen wird die Auswahl der Komponenten sehr kritisch, damit sie mit optimalen Effekten arbeiten können.

Das Konzept eines blockierenden Oszillators ist tatsächlich sehr flexibel, und das Ergebnis davon kann stark variiert werden, indem einfach die Eigenschaften der beteiligten Komponenten wie der Widerstände und des Transformators variiert werden.

Das Transformator Hier wird speziell ein entscheidender Teil und die Ausgangswellenform hängt stark vom Typ oder der Marke dieses Transformators ab. Wenn beispielsweise ein Impulstransformator in einer blockierenden Oszillatorschaltung verwendet wird, erreicht die Wellenform die Form von Rechteckwellen, die aus schnellen Anstiegs- und Abfallperioden bestehen.

Der oszillierende Ausgang dieses Designs wird effektiv mit Lampen, Lautsprechern und sogar Relais kompatibel.

Ein einzelner Widerstand Es ist zu sehen, wie die Frequenz eines blockierenden Oszillators gesteuert wird. Wenn dieser Widerstand durch einen Topf ersetzt wird, wird die Frequenz manuell variabel und kann gemäß den Anforderungen des Benutzers angepasst werden.

Es sollte jedoch darauf geachtet werden, den Wert nicht unter einen bestimmten Grenzwert zu reduzieren, der sonst den Transistor beschädigen und ungewöhnlich instabile Ausgangswellenformcharakteristika erzeugen könnte. Es wird immer empfohlen, einen sicheren Mindestwiderstand in Reihe mit dem Topf zu schalten, um diese Situation zu vermeiden.

Schaltungsbetrieb

Die Schaltung arbeitet mit Hilfe positiver Rückkopplungen über den Transformator, indem zwei Schaltzeiträume zugeordnet werden, nämlich die Zeit Tclosed, wenn der Schalter oder der Transistor geschlossen ist, und die Zeit Topen, wenn der Transistor offen ist (nicht leitend). Die folgenden Abkürzungen werden in der Analyse verwendet:

• t, Zeit, eine der Variablen
• Geschlossen: Sofort am Ende des geschlossenen Zyklus, Initialisierung des offenen Zyklus. Auch eine Größenordnung der Zeit Dauer wenn der Schalter geschlossen ist.
• Topen: sofort an jedem Ende des offenen Zyklus oder am Anfang des geschlossenen Zyklus. Gleich wie T = 0. Auch eine Größenordnung der Zeit Dauer wann immer der Schalter geöffnet ist.
• Vb, Versorgungsspannung, z.B. Vbatterie
• Vp, Spannung innerhalb die Primärwicklung. Ein idealer Schalttransistor ermöglicht eine Versorgungsspannung Vb über der Primärwicklung, daher ist in einer idealen Situation Vp = Vb.
• Vs, Spannung über die Sekundärwicklung
• Vz, feste Lastspannung, die sich z.B. durch die entgegengesetzte Spannung einer Zenerdiode oder die Durchlassspannung einer angeschlossenen (LED).
• Im, Magnetisierungsstrom über die Primärwicklung
• Ipeak, m, höchster oder der 'Spitzen' -Magnetisierungsstrom auf der Primärseite des Verkehrs. Findet kurz vor Topen statt.
• Np, die Anzahl der Primärwindungen
• Ns, die Anzahl der Sekundärwindungen
• N, das Wicklungsverhältnis, auch definiert als Ns / Np ,. Für einen perfekt konfigurierten Transformator, der unter idealen Bedingungen arbeitet, gilt Is = Ip / N, Vs = N × Vp.
• Lp, primäre Selbstinduktivität, ein Wert, der durch die Anzahl der primären Windungen Np berechnet wird kariert und ein 'Induktivitätsfaktor' AL. Die Selbstinduktivität wird häufig mit der Formel Lp = AL × Np2 × 10–9 Henry ausgedrückt.
• R, kombinierter Schalter (Transistor) und der Primärwiderstand
• Nach oben akkumulierte Energie im Fluss des Magnetfelds über die Wicklungen, ausgedrückt durch den Magnetisierungsstrom Im.

Betrieb während geschlossen (Zeit, wenn der Schalter geschlossen ist)

In dem Moment, in dem der Schalttransistor aktiviert oder ausgelöst wird, legt er die Quellenspannung Vb über die Primärwicklung des Transformators an.

Die Aktion erzeugt einen Magnetisierungsstrom Im am Transformator als Im = Vprimär × t / Lp

wobei t (Zeit) eine Änderung mit der Zeit sein kann und bei 0 beginnt. Der spezifizierte Magnetisierungsstrom Im 'reitet' jetzt auf jedem umgekehrt erzeugten Sekundärstrom Is, der zufällig in die Last der Sekundärwicklung (zum Beispiel in die Steuerung) induziert wird Klemme (Basis) des Schalters (Transistor) und anschließend auf Sekundärstrom in Primär = Is / N zurückgesetzt).

Dieser sich ändernde Strom an der Primärwicklung erzeugt wiederum einen sich ändernden Magnetfluss innerhalb der Wicklungen des Transformators, der eine ziemlich stabilisierte Spannung Vs = N × Vb über der Sekundärwicklung ermöglicht.

In vielen Konfigurationen kann sich die sekundärseitige Spannung Vs mit der Versorgungsspannung Vb addieren, da die Spannung auf der Primärseite ungefähr Vb beträgt, Vs = (N + 1) × Vb, während der Schalter (Transistor) eingeschaltet ist der leitende Modus.

Somit kann der Schaltvorgang die Tendenz haben, einen Teil seiner Steuerspannung oder seines Steuers direkt von Vb zu erfassen, während der verbleibende durch Vs.

Dies impliziert, dass die Schaltsteuerspannung oder der Strom 'in Phase' wäre.

In einer Situation ohne Primärwiderstand und vernachlässigbaren Widerstand beim Schalten des Transistors kann dies jedoch zu einem Anstieg des Magnetisierungsstroms Im mit einer 'linearen Rampe' führen, die durch die Formel wie im ersten Absatz angegeben ausgedrückt werden kann.

Angenommen, es gibt eine signifikante Größe des Primärwiderstands für den Transistor oder für beide (kombinierter Widerstand R, z. B. Primärspulenwiderstand zusammen mit einem am Emitter angebrachten Widerstand, FET-Kanalwiderstand), dann könnte die Lp / R-Zeitkonstante zu a führen ansteigende Magnetisierungsstromkurve mit konstant abfallender Steigung.

In beiden Szenarien hat der Magnetisierungsstrom Im eine befehlende Wirkung durch den kombinierten Primär- und Transistorstrom Ip.

Dies impliziert auch, dass der Effekt unendlich zunehmen könnte, wenn kein Begrenzungswiderstand enthalten ist.

Wie oben im ersten Fall untersucht (niedriger Widerstand), kann der Transistor jedoch letztendlich nicht in der Lage sein, den überschüssigen Strom zu verarbeiten, oder einfach ausgedrückt, sein Widerstand kann dazu neigen, in einem Ausmaß anzusteigen, in dem der Spannungsabfall über dem Gerät gleich dem sein kann Versorgungsspannung, die eine vollständige Sättigung des Geräts verursacht (die anhand der Verstärkungs- oder Beta-Spezifikationen eines Transistors ausgewertet werden kann).

In der zweiten Situation (z. B. Einbeziehung eines signifikanten Primär- und / oder Emitterwiderstands) könnte die (abfallende) Steigung des Stroms einen Punkt erreichen, an dem die induzierte Spannung über der Sekundärwicklung einfach nicht ausreicht, um den Transistor in der leitenden Position zu halten.

Im dritten Szenario wird die Kern für den Transformator verwendet könnte den Sättigungspunkt erreichen und kollabieren, was wiederum verhindern würde, dass eine weitere Magnetisierung unterstützt wird, und den primären bis sekundären Induktionsprozess verhindern.

Wir können daher den Schluss ziehen, dass in allen drei oben diskutierten Situationen die Rate, mit der der Primärstrom ansteigt, oder die Anstiegsrate des Flusses im Kern des Verkehrs im dritten Fall eine abfallende Tendenz gegen Null zeigen könnte.

In den ersten beiden Szenarien stellen wir jedoch fest, dass trotz der Tatsache, dass der Primärstrom seine Versorgung fortzusetzen scheint, sein Wert ein konstantes Niveau berührt, das möglicherweise gleich dem von Vb gegebenen Versorgungswert geteilt durch die Summe der Werte ist Widerstände R auf der Primärseite.

In einem solchen 'strombegrenzten' Zustand kann der Fluss des Transformators dazu neigen, einen stationären Zustand zu zeigen. Mit Ausnahme des sich ändernden Flusses, der möglicherweise weiterhin Spannung über die Sekundärseite des Verkehrs induziert, bedeutet dies, dass ein stetiger Fluss auf ein Versagen des Induktionsprozesses über die Wicklung hinweist, was dazu führt, dass die Sekundärspannung auf Null abfällt. Dadurch öffnet sich der Schalter (Transistor).

Die obige umfassende Erklärung erklärt klar, wie ein blockierender Oszillator funktioniert und wie diese äußerst vielseitige und flexible Oszillatorschaltung für jede spezifizierte Anwendung verwendet und auf den gewünschten Pegel genau abgestimmt werden kann, wie es der Benutzer möglicherweise vorziehen möchte.