Изъюрова Г.И. Расчёт электронных схем. Примеры и задачи (1987) (1142057), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Учитывая, что К,„ок — — 10 МОм, Е, ок = 90 Ом, выбираем Е = = Ез = 10 кОм, Ез = 100 кОм. 3. Определяем максимальный вьпюдной ток операционного усилителя в схеме мультивибратора. Ток цепи инвертирующего входа 1с меняется по мере перезаряда конденсатора и достигает максимума в момент переключения мультивибратора при (/ „ = у!ЕЯр): 1 =(1+7ПЕйр)/Е. Ток цепи неинвертирующего входа 1 =)ЕД,~/(И, +Ез). Максимальный выходной ток операционного усилителя в схеме мультивибратора (при Ю„-+ сс) 1 = 1 + 1с м 1,19 мА не должен превышать предельного значения выходного тока 1 = 5 мА операционного усилителя типа К544УД2.
4. Учитывая, что ) Ее ) ~ 11„ь определим емкость время- задающего конденсатора С нз формулы (11.41): С= " =11 нФ. 1+ нз Е, 5. Находим время восстановления исходного состояния схемы, необходимое для обеспечения длительности импульса г,= 10 мкс: 1 = — — г =15 — 10=5 мкс. ЛОСКУТ = и меам 6. Из формулы (11.42) определяем эквивалентное сопротивление, при котором 1 „= 5 мкс: 7. Зашунтируем резистор Е цепью, состоящей из последовательно соединенных резистора Я' и диода /уз (на рис. 11.10 цепь показана штриховыми ливиями), и определим сопротивление резистора К', при котором 1 = 5 мхе; Е' = (1/К., — 1/Е) ' 10 кОм. 11.15. Какие изменения следует произвести в схеме ждущего мультивибратора (рис.
11.10), чтобы сформировать на выходе положительный перепад напряжения? сляееян для формирования положительных импульсов на выходе схемы следует изменить полярность включения диодов До Дз и осуществить запуск схемы коротким положительным импульсом. ГЛАВА 12 ГЕНЕРАТОРЫ 'ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ й 12.1. ПРИНЦИП ПОЛУЧЕНИЯ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Напряжение пилообразной формы (рис. 12.1) характеризуется двумя промежутками времени: временем рабочего хода в течение которого напряжение изменяется по линейному закону, и временем обратного хода г,е в течение которого напряжение возвращается к исходному значению.
Закон изменения напряжения за время обратного хода обычно несуществен, однако необхолимо выполнение условия 1и,е ~ гм Различают положительное и отрицательное, а также нарастающее и спадающее пилообразные напрюкения. На рис. 12.1 приведены положительное нарастающее пилообразное напряжение (а), положительное спадающее (б), отрицательное спадающее (в) и г) отрицательное нарастающее на- г пряженне (г). Для получения пилообразного напряжения в схеме генератора И необходимо обеспечить в течение времени гр,в заряд или разряд не- д которого конлннсатора больпюй д емкости постоянным током. Действительно, если 1с =сопв1, то напряжение на конденсаторе д г) (12З) т. е.
для получения идеальной линейности напряжения на конденса- Рис. 221 Чтобы оценить степень линейности напряжения за время рабочего хода г.,е, вводят коэффициент нелинейности (Ии,!а), — ()и,((Г) еи (йисУ)г), „ Подставляя (12.2) в формулу (123), получаем 1с (г1) 1с (12) 1с (П) Схема простейшего генератора линейно возрастающего напряжения и времеглцяе диаграммы входного и выходного напряжений схемы приведены на рис. 12.2, а, б.
В исходном состоянии транзистор находится в режиме насыщения. Пренебрегая остаточным напряжением 11„„насыщенного транзистора, следует принять, что Ус (О) ж О. В момент времени Г, транзистор под действием входного импульса запирается. Если не учитывать время переходных процессов в транзисторе, то можно считать, что ток через конденсатор в момент времени П скачком возрастает до значения 1с(П) м Е„/К„. (12.5) (12.3) (12.4) По мере заряда конденсатора напряжение пс возрастает по зкспонеициальиому закону с постоянной времени т, = К„.С, стремясь к значению ń— 1квсК„: ис(Г) = (Ек 1кюК„) (1 — е и) а Е„(1 — е н). (12.6) 0 дь» ъ гч ! р! ~~н -т-Гк 'т' 1 и а) Рис.
12.2 торе Ус ток заряда должен быть постоянным. Напряжение Ус для большинства генераторов является выходным или передается на выход через повторитель. Требование постоянства тока 1с вытекает также из выражения для скорости заряда (разряда) конденсатора постоянным током: пас/й = 1с/С. (12.2) Ток 1с уменьшается с той же постоянной вреьэени: 1с(э) = (Е„/К,) е (12.7) 1с(сз) = (Е„/К„) е ч. (12.8) Формула (12.4) с учетом выраженяй (12.5) и (12.8) приобретает вгщ 1Н К„= (У /Е„=1 — е ъ, (12.9) 1 где У„= Е„(1 — е ч) — амплитуда выходного напряжения. При 1„~ т., разложим экспоненту е ы~' в степенной ряд и ограничимся первыми двумя членами. Тогда формула (123) будет иметь вид 1„ К„= — = —.
т, КС' (12.10) После момента вРемени 1э тРанзистоР откРываетса и под действием базового тока 1е ге Е„/К, ток коллектора изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени разряда конденсатора тв =(К,!! К,,)С ж. тн где К, — выходное сопротивление транзистора, включенного по схеме ОЭ. Время обратного хода, определяемое с момента времени г, до момента времени, когда транзистор входит в режим насыщения, определяется формулой ) 151 (12.! 1) Ра — /с(1э) Р/е — 1*в К» Кв Вводя в формулу (12,11) величину степени насыщения транзистора Е, получим гд 1мр= Е (12.12) Таким образом, для уменьшения времени обратного хода следует увеличивать степень насыщения транзистора.
Однако В момент вРемени бл когда тРанзистоР снова откРывается, ток через конденсатор при этом выходное напряжение генератора задерживается относительно момента подачи вхоцного сигнала на время г,„„обусловленное рассасыванием носителей в базе. й12.2. УЛУЧП1ЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГЕНЕРАТОРОВ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Если требуется получить коэффициент К„< 10%, используют токостабилизирующие нелинейные элементы в цепи заряда или разряда выходного конденсатора. Таким элементом является, например, транзистор, включенный по схеме ОБ. При заданном токе эмиттера 1, = сопбг дифференциальное сопротивление коллекторного перехода транзистора г„= АЕа„б/А1„ составляет Юб Ом н более. Таким образом, при изменении приложенного к транзистору напряжения 11„б ге 11 ток через транзистор практически постоянен.
Схема генератора падающего напряжения с транзисторным стабилизатором тока в цепи разряда конденсатора и временные диаграммы входного и выходного напряжений приведены на рис. 12.3, а, б. В исходном состоянии коммутирующий транзистор Т, открыт и насыщен. Условие насыщения транзистора Та имеет вид Кб < К„~3 или Вб ~Мипша П2.13) В коллекторной цепи токостабилвзирующего транзистора Тз, находящегося в активном режиме, протекает ток 1м = пз1п Е,(й. Так как транзисторы Т, и Т, соединены последовательно, то и через транзистор Та протекает ток 1„=1и =1„,. Таким образом, в исходном состоянии схемы конденсатор С -Е а заряжен до напряжения У (0)= У, (0)= ń— 1„К„=ń— ' " =Е'„.
(12.14) Е,К„ К При запирании транзистора Т, скачком напряжения потенциал на конденсаторе скачком изменцться не может. Поэтому в момент времени П ток через конденсатор скачком (если пренебречь переходными процессами при переключении транзистора Т,) возрастает от нуля до значения ус (зз) Ас аЕзФэ. (12 15) Затем конденсатор С разряжается через транзистор Тз. Изменение тока разряда С за время действия входного импульса определяется изменением напряжения на коллекторе Т, и выходным сопротивлением транзистора, включенного по схеме РЬ: М~ = Мс = И7„е/К „зе — — Ч7„)г„.
(12.1б) Из формул (1215) и (12.1б) получим ~н К, и„ (12.17) Е» пхг 1эФзгы Амплитуду выходного напряжения можно определить по формуле 11 )с пзЕ Гч Подставляя (12.18) в (12.17), будем иметь К, = с,/(г„С). (1г.19) По окончании входного импульса в момент ез транзистор Т, быстро насьпцается (здесь можно пренебречь переходными. процессами при отпирании транзистора Т,) и конденсатор заряжается с постоянной времени т, =(К, мзК„)С -К„С.
Таким образом, с е =(3-:5)т, =(3-:5) К„С. Стабилизация тока конденсатора во время рабочего хода может осуществляться также с помощью обратной связи, вводимой в схему так, чтобы в зарядной цепи конденсатора С создавалось компенсирующее напряжение Г „, пропорциональное изменению напряжения на конденсаторе и складывающееся с постоянным напряжением питания. Принципиальная схема генератора линейно падающего отРицательного напряжения с токостабилизирующей обратной связью представлена на рис. 12.4, а. Транзистор Тх в этой схеме выполняет функцию ключевого элемента. Транзистор Тв включенный по схеме эмиттерного повторителя, осуществляет обратную связь, обеспечивая постоянство потехщиаяов на резисторе Кк и тем самым постоянство зарядного тока При подаче на вход схемы положительного импульса напряжения (рис.
12.4, б) транзистор Т, запирается и конденсатор С заряжается через открытый в исходном состоянии диод и резисгор К„. Изменение напряжения МУс передается через эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе Тз, в точку ш; и диод закрывается. После запирания диода процесс заряда конденсатора С определяется напряжением на конленсаторе Сс, который при достаточно большой емкости Се можно в данном случае рассматривать как источник постоянного напряжения. По окончании входного импульса и отпирания транзистора Т, ко1шенсатор С разряжается через транзистор Т„находящийся в активной области, так хак Ехы жО, 1 У„х! = !1/с~ > Уа.
Время обратного хода определяется по формуле (1212). Напряжение Ос= Ех„1 во время обратного хода уменьшается почти до нуля. Диод открывается, а транзистор Т, входит в режим насыщения. Отпирание диода позволяет конденсатору Со снова перезарядиться до напряженна, близкого к Ек. Длительность подзаряда конденсатора Сс, определяющая восстановление исходного состояния схемы, .равна (Зс 5)(гв+ Квивв) Сс (12.21) где г„— прямое сопротивление открытого диода; К „— выходное сопротивление эмнттерного повторителя. Коэффициент нелинейности данной схемы генератора К.
= — "~(1 — Кв) Кв+ — + " . (12.22) к'м С К„ Ек Со Квх.в + Кк Амплитуда выходного напряжения Пм = КлЕкхв!(КкС) и Е.1в4К.С). (12.23) 'х' х а/ к-ххс П.4 Нагрузка, подключенная к выходу эмиттерного повторителя, по сравнению с предылущей схемой меньше сказывается на коэффициенте нелинейности, поскольку нагрузкой транзистора 2» в данном случае служит входное сопротивление эмиттерного повторителя Из формулы (12.24) следует, что для повышения нагрузочной способности схемы следует увеличивать сопротивление резистора К„Поэтому для обеспечения нормального режима эмнттерного повторителя при большой величине К, вводят дополнительный источник питания Е Вместо эмиттерного повторителя (рис. 12.4»а) можно использовать операционный усилитель, выполняющий функции усилителя с коэффициентом усиления, близким к единице (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
