Генератор треугольного и прямоугольного напряжения

Функциональная схема генератора на операционных усилителях приведена на рис. 6.12,а, принципиальная схема приведена на рис. 6.12,б.

а) б)

Рис. 6.12 Генератор периодических сигналов:

а) – функциональная схема; б) – принципиальная схема.

На операционном усилителе DA1 собран неинвертирующий компаратор с петлеобразной характеристикой. Компаратор имеет симметричные напряжения переключения , где - напряжение насыщения ОУ.

На операционном усилителе DA2 собран инвертирующий интегратор с постоянной интегрирования .

Временные диаграммы напряжений генератора приведены на рис. 6.13.

Рис. 6.13 Временные диаграммы напряжений генератора

Пусть в момент подачи напряжения питания на выходе компаратора напряжение равно . Инвертирующий интегратор интегрирует положительное напряжение с обратным знаком. Когда его напряжение достигнет отрицательного порога переключения, компаратор переключится, его выходное напряжение и направление интегрирования изменят знак. Теперь переключение компаратора произойдет при положительном напряжении переключения, и процесс опять пойдет в обратном направлении.

Длительность импульса найдем, учтя изменение напряжения на выходе интегратора от до .

, отсюда

. (6.17)

Если схема симметрична, то , и частота автоколебаний равна

. (6.18)

Следует отметить, что схема формирует пилу с хорошими линейными фронтами, одновременно формируя прямоугольное напряжение, то есть схема может рассматриваться и как мультивибратор.

Если схему сделать несимметричной, взяв постоянные интегрирования разные для положительного и отрицательного напряжения, то пила станет несимметричной. Если один из фронтов пилы будет много длиннее чем второй, то такую схему называют генератором линейно изменяющегося напряжения или сокращенно ГЛИН. Несимметричная схема генератора пилообразного напряжения и ее временные диаграммы приведены на рис. 6.14.

а) б)

Рис. 6.14 Несимметричный генератор пилообразного напряжения:

а) – принципиальная схема; б) – временные диаграммы напряжений.

При положительном напряжении U₁ открыт диод VD1, при отрицательном напряжении U₁ открыт диод VD2. Сопротивление , поэтому интегрирование в сторону отрицательного напряжения идет значительно быстрее.

, . (6.19)

Генераторы пилообразного напряжения применяются в схемах широтно-импульсной модуляции, а ГЛИН применяются для формирование разверток в осциллографах, аналоговых дисплеях, телевизорах.