Автоколебательные генераторы на однопереходных транзисторах

Особенность однопереходного транзистора состоит в том, что он имеет вольт-амперную характеристику 5-образной формы.

На выходе автоколебательного генератора на однопереходном транзисторе (рис. 5.17, а) формируются короткие импульсы отрицательной полярности (обратной полярности источника питания) с экспоненциальным спадом вершины импульса.

После включения источника питания конденсатор С начинает заряжаться через резистор R. Поскольку сопротивление г намного меньше сопротивления /?, то напряжение на эмиттере транзистора определяется напряжением на конденсаторе. По мере зарядки конденсатора напряжение на эмиттере возрастает и в определенный момент времени превысит напряжение включения транзистора, равное (/_вкл, и однопереходный транзистор включится. Конденсатор С быстро разряжается через резистор с малым сопротивлением г и эмиттерную цепь включенного транзистора. Когда ток эмиттера возрастет до значения тока выключения /_выкл, транзистор выключится, и начнется новый цикл зарядки конденсатора. За время разрядки на резисторе с сопротивлением г вырабатывается импульс напряжения, создаваемый разрядным током.

Для получения расчетных соотношений используем линейную аппроксимацию ВАХ однопереходного транзистора на отдельных участках (рис. 5.17, б). Согласно данной аппроксимации первому восходящему участку ВАХ соответствует эквивалентная схема в виде резистора с большим сопротивлением. Второму восходящему участку ВАХ соответствует эквивалентная схема, в которой напряжение равно напряжению отсечки, а сопротивление определяется по углу наклона аппроксимационной кривой ВАХ на втором восходящем участке.

Для того чтобы в схеме существовали релаксационные колебания, линия нагрузки должна пересекать ВАХ транзистора на участке отрицательного сопротивления. Поэтому сопротивление R выбирают из следующего условия:

ГДе Rfnin ⁼ (Е~~ ?^выкл)/^выкл >^{тах =} — ^вкл)/Аыкл ⁼ ^ ~ ^)/Ды1СЛ > ^ ~

= Увкл/Е*^{выкл и} 4кл — напряжение выключения и ток включения однопереходного транзистора соответственно.

Если /? > /?_тах, то после включения источника питания напряжение на конденсаторе будет недостаточным для включения однопереходного транзистора, и он не включится. Если же R < /?_min, то после включения источника питания напряжение на конденсаторе будет достаточным для включения однопереходного транзистора, он включится, и конденсатор начнет разряжаться. После разрядки конденсатора транзистор останется во включенном состоянии, так как его рабочая точка будет на втором восходящем участке ВАХ. Таким образом, после однократного включения однопереходной транзистор (ОПТ) останется во включенном состоянии. Колебания в обоих случаях невозможны.

Если условие R_min < R < R_max выполнено, то устройство начнет работать в автоколебательном режиме. При зарядке конденсатора напряжение на эмиттере транзистора будет стремиться к предельному напряжению питания. Постоянная времени зарядки конденсатора при г «R будет близка к RC. Эта постоянная и будет определять интервал между импульсами.

Длительность выходного импульса определяется временем разряда конденсатора С, который разряжается через транзистор и резистор с сопротивлением г. Для получения большой амплитуды импульса необходимо, чтобы сопротивление г, оставаясь малым, было в то же время в несколько раз больше, чем внутреннее со;

Рис. 5.17. Принципиальная схема автоколебательного генератора на однопереходном транзисторе (а) и его ВАХ (б).

противление транзистора база—эмиттер. Учитывая это, сопротивление г обычно берут в несколько раз больше сопротивления транзистора. Поэтому длительность импульса т = гС.