Что такое релаксатор?
Релаксатор, также известный как релаксационный генератор, — это особый тип генератора, который вырабатывает электрические колебания негармонической формы с широким спектром частот. В отличие от синусоидальных генераторов, он создаёт импульсные или пилообразные сигналы.
Принцип действия и ключевые компоненты
Основу устройства составляют два ключевых элемента: нелинейный элемент и реактивный накопитель энергии (конденсатор или катушка индуктивности). Нелинейный элемент обладает особой вольт-амперной характеристикой с так называемым падающим участком. Именно этот участок придаёт элементу гистерезисные свойства, то есть его состояние зависит от предыстории.
Благодаря гистерезису, работа релаксатора циклически переключается между двумя основными фазами:
- Фаза накопления энергии: Реактивный накопитель (например, конденсатор) заряжается от источника постоянного тока или напряжения.
- Фаза релаксации (разряда): Накопитель быстро разряжается, высвобождая накопленную энергию. Эта энергия рассеивается в активных элементах схемы, таких как резисторы и нелинейные компоненты. Важной особенностью является то, что количество энергии, теряемой за цикл, соизмеримо с энергией, запасённой в накопителе.
Элементная база и режимы работы
В качестве нелинейных элементов в релаксаторах могут использоваться самые разные приборы: электронные лампы, транзисторы, туннельные диоды, тиристоры, а также газоразрядные приборы (неоновые лампы, тиратроны). Часто применяются и целые каскады усилителей с положительной обратной связью.
Релаксаторы могут работать в двух основных режимах:
- Автоколебательный режим: Генератор работает самостоятельно, непрерывно генерируя колебания. Однако стабильность частоты и периода в таком режиме обычно невысока. Для её повышения часто применяют синхронизацию — подстройку частоты релаксатора под внешний источник стабильных колебаний.
- Ждущий режим: В этом случае релаксатор находится в состоянии покоя и запускается только при поступлении внешнего управляющего сигнала, генерируя одиночный импульс или серию импульсов.
Применение и распространённые типы
Благодаря способности генерировать импульсы различной формы, релаксаторы нашли широкое применение в импульсной технике, а также в радиоизмерительной, радиолокационной и телевизионной аппаратуре.
К наиболее известным и распространённым типам релаксационных генераторов относятся:
- Мультивибраторы (генерируют прямоугольные импульсы).
- Блокинг-генераторы (блокинг-генераторы) — мощные генераторы коротких импульсов.
- Генераторы пилообразного напряжения (например, фантастроны), которые формируют сигналы, используемые в развёртке электронно-лучевых трубок.