В состав схемы фантастрона, работающего в ждущем режиме, входят следующие элементы схемы:

Транзисторный ключ - собран на транзисторе VT1 (с резисторами R3, R4 и Rк 1).Выход с транзисторного ключа -Uвых 1.

ГПН - собран на транзисторе VT2 и накопительном конденсаторе (с резисторами R1, R2, Rк 2, R, диодом VD и сопротивлением R5, где R5 - регулятор длительности пилы).

Схема управления режимом ключа - собрана на транзисторе VT3. Она же является схемой стабилизации тока разряда конденсатора.

Схема запуска (т.к. фантастрон работает в ждущем режиме). В схему входит источник запускающих импульсов Uвх, разделительный конденсатор Ср.

Схема фантастрона в ждущем режиме.

Работа схемы фантастрона.

Рассмотрим работу схемы более подробно.

А. Исходное состояние схемы.

1)При включении питания Ек протекает базовый ток транзистора VT3. Величина тока базы третьего транзистора iб 3 определяется резистором R. Следовательно, подбором номинала R устанавливается рабочая точка транзистора VT3. Он будет находиться в активном режиме. Одновременно, после включения питания заряжается конденсатор С по цепи:

Источник питания +Ек ЭБ транзистора VT3 конденсатор С резистор Rк 2 источник питания -Ек.

2)Т.к. транзистор VT3 находится в активном режиме, следовательно, его участок КЭ практически не представляет сопротивления в эмиттерной цепи транзистора VT1.

К базе транзистора VT1 подключен делитель R3, R4. В результате транзистор VT1 открыт. Следовательно, напряжение на коллекторе первого транзистора, равное напряжению выхода равны Uкэнас, т.е. Uк 1=Uвых 1=Uкэнас.

3)Т.к. Uк 1= Uкэнас, следовательно. Uб 2 транзистора VT2 мало и транзистор VT2 заперт. Значит Uк 2=Uвых 2=Uс. (В нашем случае Uс).

Т.о., транзистор VT3 находится в активном, транзистор VT1 открыт, транзистор VT2 закрыт. Следовательно, Uвых 1= Uкэнас; Uвых 2=Uc.

Б. Запуск и рабочий ход.

На вход подаётся короткий положительный импульс. Этот импульс через конденсатор Ср, диод VD, конденсатор C подаётся на базу транзистора VT3. Транзистор VT3 закрывается. В результате, сопротивление между эмиттером транзистора VT1 и корпусом (+Ек) становится очень большим. Транзистор VT1 закрывается. Uк 1=Uвых 1=-Ек. (Т.к. эмиттерный переход смещается в обратном направлении).

Т.к. напряжение Uк 1 отрицательной полярности увеличивается (по модулю), следовательно, возрастает и отрицательное напряжение Uб 2 транзистора VT2. При этом транзистор VT2 открывается. Замыкается цепь разряда конденсатора С. В первое мгновение на С большое напряжение (соответственно ток разряда конденсатора максимален), и оно всё приложено к сопротивлению R и базе транзистора VT3 (за счёт положительного потенциала + UR). Значит, в это мгновение происходит скачок напряжения на Uк 2 (и, соответственно напряжения Uвых 2). На временной диаграмме данный скачок называется пьедестал. Затем напряжение Uвых 2 плавно убывает по мере разряда конденсатора С.

После окончания запускающего импульса транзистор VT3 продолжает оставаться закрытым от положительного напряжения конденсатора C. Потом, по мере разряда конденсатора С +Uс убывает, приоткрывая транзистор VT3.

Стабилизация (линеаризация) пилообразного напряжения Uвых 2 осуществляется следующим образом.

Известно, что в начале разряда конденсатора С ток разряда iразр велик. Но велико и напряжение, прикладываемое к базе транзистора VT3 (Uб 3) (за счёт большого падения напряжения на сопротивлении R). Следовательно, транзистор VT3 подзакрывается положительным напряжением, уменьшая тем самым ток разряда iразр. В конце разряда конденсатора ток разряда iразр мал. Но при этом мало положительное напряжение, прикладываемое к базе транзистора VT3 (Uб 3). Транзистор VT3 приоткрывается и ток разряда iразр возрастает.

Т.о. транзистор VT3 позволяет получить постоянный ток разряда конденсатора С, а следовательно, и линейно убывающее напряжение на выходе 2 (Uвых 2).

В какой-то момент времени при убывании напряжения на конденсаторе, транзистор VT3 откроется до такой степени, что вызовет отпирание транзистора VT1. Схема начнёт возвращаться в исходное состояние.

В. Восстановление исходного состояния.

Транзистор VT1 открывается. Следовательно, Uк 1=Uвых 1 стремится к 0, что вызывает запирание транзистора VT2.

Цепь разряда конденсатор С разрывается и он быстро заряжается до исходного уровня. Схема ждёт следующего запускающего импульса.

Т.о. схема фантастрона формирует одновременно прямоугольный отрицательный импульс и пилообразный отрицательный импульс. Причём, линейность обеспечивает транзистор VT3 в активном режиме.

Регулировку длительности импульса можно осуществить с помощью сопротивления R5. Это осуществляется следующим образом.

С помощью резистора R5 регулируется максимальное отрицательное напряжение на коллекторе транзистора VT2. Следовательно, регулируется максимальная амплитуда напряжения, до которой может зарядиться конденсатор С (на эпюрах напряжение Uc1 или Uc2). Чем меньше амплитуда заряда конденсатора С, тем быстрее он разрядится, тем быстрее откроется транзистор VT3, вызывая отпирание транзистора VT1. Значит длительность прямоугольного и пилообразного импульса будет меньше.

Автоколебательный режим фантастрона.