Генераторы линейно изменяющегося напряжения.

 

Генераторы линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) формируют напряжение пилообразной формы (рис. 16.5б), которое необходимо для создания разверток на экранах осциллографов, телевизоров и др. индикаторов, для преобразователей аналоговых величин в цифровые, преобразователей амплитуда-время и для др. целей.


Для формирования линейно изменяющегося напряжения, чаще всего используют заряд или разряд конденсатора постоянным током. Простейшая схема ГЛИН приведена на рис. 16.5а. При разомкнутом ключе К конденсатор С заряжается от источника тока I и напряжение на нем нарастает по закону:

 

(16.12)

 

т. е. по линейному закону. В момент времени t1 ключ К замыкается и конденсатор разряжается через резистор R и ключ К по экспоненциальному закону.

Разработано много схем ГЛИН. Большими преимуществами обладают схемы на ОУ. В них в качестве источника постоянного тока применяются интеграторы на ОУ, а в качестве ключа – компараторы.

Схема интегратора на ОУ приведена на рис. 16.5в. Очевидно, что ; . Так как , то , причем:

 

.

 

Мы уже установили, что для ОУ напряжение между входами . Поэтому Uвых=UC, причем:

.

 

Если напряжение на входе ОУ постоянное, то получаем:

 

 

линейно изменяющееся напряжение. Знак приращения обратный знаку входного напряжения.

Схема ГЛИН с внешним управлением приведена на рис. 16.6а. На рис. 16.6б приведены диаграммы напряжений, поясняющие его работу.


 

Схема состоит из компаратора и интегратора. В исходном состоянии напряжение управления UУ = 0. Под воздействием напряжения Е0 компаратор находится в состоянии отрицательного насыщения. Под воздействием этого напряжения конденсатор С заряжается до .

Пусть в момент времени t1 на прямой вход поступает прямоугольный импульс, амплитуда которого Um > E0. Компаратор переходит в положительное насыщение, т. е. напряжение на его выходе . Это напряжение является входным для интегратора. Открывается диод D1, начинается перезаряд конденсатора С до . Напряжение UГЛИН убывает по линейному закону в соответствии с выражением:

По окончании импульса компаратор регенеративно переходит в отрицательное насыщение (под воздействием Е0). Диод D1 закрывается. Открывается диод D2. Начинается перезаряд конденсатора С до напряжения . Напряжение UГЛИН возрастает по линейному закону, т. е.

Максимального значения оно достигает за время t = R2C. Если пауза , то ГЛИН переходит в устойчивое состояние ( ) до поступления следующего импульса управления.

Кроме рассмотренной схемы, часто применяются ГЛИН в автоколебательном режиме. Чтобы получить такой ГЛИН достаточно в схему рис. 16.6а ввести ОС – R3, R4 на прямой вход компаратора с выходов компаратора и интегратора (пунктир на рис. 16.6а). Напряжение обратной связи UОС будет определяться напряжением на выходе компаратора и напряжением на выходе интегратора UГЛИН. На рис. 16.6в приведены временные диаграммы, поясняющие работу генератора.

Пусть в момент времени t1 = 0 компаратор перешел в состояние отрицательного насыщения. Его . Открывается диод D2 и на интеграторе начинается формирование линейно нарастающего напряжения UГЛИН. Напряжение обратной связи UОС найдем методом суперпозиции:

(16.13)

 

где - линейно нарастающее напряжение UГЛИН.

Видим, что UОС также линейно нарастает. В момент времени t2 наступает равенство UOC = Е0. Компаратор переключается, напряжение его на выходе скачком изменяется до . Напряжение интегратора скачком измениться не может. Поэтому напряжение обратной связи скачком увеличивается до величины:

(16.14)

 

Напряжением открывается диод D1. На интеграторе начинается формирование линейно падающего напряжения. Напряжение UOC также линейно убывает и в момент t3 принимает значение:

 

Компаратор вновь переключается и далее процесс периодически повторяется.

 

 

Рассмотрим пример.

Пусть в схеме компаратора R3 = 10 кОм; R4 = 50 кОм; Е0 = 1 В; = ±10 В.

Определим UГЛИН и UОС в моменты времени t1; t2; t3.

1. В момент времени t1 включается питание. Напряжение на выходе компаратора:

 

 

Конденсатор С до включения питания был разряжен. Напряжение UC = 0 и скачком измениться не может. Значит и в соответствии с (16.13):


 

  1. Для момента времени t2:

.

 

Отсюда определим UГЛИН:

.

Определим значение сразу после переключения, когда значение , а UГЛИН еще не изменилось:

.

 

  1. Для момента времени t3

Напряжение на выходе компаратора . Напряжение обратной связи UOC:

.

 

Здесь UГЛИН (t3) – минимальное.

Определим это значение :

.

 

Напряжение UОС (t3) определим сразу после переключения, когда значение , а UГЛИН (t3) = -0,79 В.

 

Далее значение UГЛИН периодически изменяется от –0,79 В до 3,2 В, а UОС от –2,32 В до 4,31 В.

 

ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Лекция 25. Введение в цифровую электронику (6часов)








Дата добавления: 2015-08-11; просмотров: 842; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2022 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.013 сек.