Гусев - Электроника (944138), страница 121
Текст из файла (страница 121)
Генераторы напряжения треугольной формы. Эти генераторы отличаются оз рассмотренных только тем, что у них как зарядка, так и разрядка конденсатора осуществляются токами, значения которых неизменны. Так, например, если в схеме рис, 8.33, и конденсатор С перезаряжать токами неизменных значений, а выходное напряжение снимать непосредственно с конденсатора, то получим генератор напряжения треугольной формы. Схема подобного генера|ора напряжения треугольной формы приведена на рис, 8.35, в, а диаграмма выходного напряжения -на рис. 8.35,г. В нем вместо резисторов Р„Я, ~см. рис.
8.33, а) включены транзисторы 1'Т7, 1/Т2, выполняющие роль генераторов токов. При грубой оценке можно считать, что токи коллекторов транзисторов )27'! и 1."Т2 Транзистор КТ1 откры~ при положительном напряжении на выходе компаратора на ОУ (с/; „,„), а транзистор $'Т2 — при отрицательной полярности этого напряжения ((1, „,„). Длительности стадий квазиравновесия определяются аналогично тому, как это сделано для схемы рис. 8.33, и.
с учетом того, что напряжение (1, на конденсаторе меняется в соответствии с (8.47). Токи перезарядки находят из (8.48). (8.49). Генераторы ступенчато изменяющегося напрнжения. Такие генераторы выполняют на основе цифро-аналоговых преобразователей. Генераторы коротких импульсов, у которых вершина имеет форму, близкую к колоколообразной, выполняют на основе блокинг-генераторов. Они представляют собой мультивибраторы, в которых положительная обратная связь введена через импульсный трансформатор. Ввиду того что в приборостроении их использую~ сравнительно редко, данные генераторы рассмотрены не будут.
Заторможенными илн ждущими генераторами называют колебательные устройства, которые под влиянием входного сиг.нала генерируют единичный импульс. Если импульс имеет прямоугольную форму, то такой генератор называется одновибратором. Принцип посгроепия одновибратора рассмотрим на примере схемы интегрального таймера (см. рис. 8.32, а). Если на вход 1 2 подать положительное напряжение, большее -(/„, и включить и таймер так, как показано на рис.
8,36, а, то триггер 1Ю1 будет в нулевом состоянии, а ключ КТ! открыт. При подаче на вход 2 импульса напряжения (рис. 8.36, б), потенциал 1 которого меньше — (1, тригтер 1!х)! перейдет в единичное в состояние. Ключ Ъ'Т1 закроется. Конденсатор С' начнет за(г', и, - (гп з Рис. 8.36 Одгговибрагор на микросхеме КР1006ьг(1 (а) и анаграммы его напряжений (6.
е, г) 596 ряжаться через резистор Я,. Когда напряжение (1, достигнеэ значения — 11, сработает компаратор Х>А2 и переведет триггер 3 Л)И в нулевое состояние. Ключ на транзисторе )гТ1 откроется и быстро разрядит конденсатор С до значения, близкого к нулевому (около 0,1 В) (рис. 8.36, в). К этому времени входной импульс должен закончиться, иначе колебание по- 1 вторится при напряжении на конденсаторе 11,=- 11,.
После заряда конденсатора С повторных колебаний нет, так как конденсатор С зашунтирован сопротивлением насьцценного транзистора Р"Т1. Для повторения колебания на вход 2 необходимо подать новый запускающий импульс. Под влиянием его в одновибраторе произойдет следующее колебание и т. д. На выходе таймера будут прямоугольные импульсы напряжения нормированной длительности и величины. Длительность колебаний определяют из уравнения (8.29), решение которого для рассматриваемого случая имеет вид Т„=1,1 А,С. Конденсатор С вместе с резистором 11 образует цепь укорочения импульса, предотвращающую повторное срабатывание одновибратора при длинном по времени входном сигнале. Диод 1г)И срезает положительный выброс запускающего импульса отрицательной полярности.
Одновибраторы позволяют из импульсов любой формы и длительности получить импульс, имеющий строго постолпные длительноопи и величину. Промышленность выпускает специальные микросхемы одновибраторов с расширенными функциональными возможностями, например 155АГ1, 155АГЗ. Генераторы саиусоидальных колебаний. Эти генераторы отличаются от релаксационных тем, что в их состав входят электрические цепи или компоненты с резонансными свойствами. Благодаря им условия возникновения автоколебаний (Ку~!, у„„=0„2я) выполняются только в узкой полосе частог. Компоненты с резонансными свойствами или соответс.гвующие резонансные цепи могут быть установлены в цепях межкаскадной связи усилителя или в цепях, создающих положительную или дополнительную отрицательную обратную связь.
Причем параметры выбирают так, чтобы условия возникновения колебаний выполнялись только в узкой полосе частот р Г при всех колебаниях параметров усилителя и цепи ОС, В диапазонах низких, звуковых и радиочастот в качестве резонансных цепей и компонен гов применяют ЯС-цепи, 1.С- контуры, кварцевые резонаторы, электромеханические колебательные системы (например, камертоны и др.). Избирательные ЯС-цепи имею~ сравнительно пологие амплитудно- и фазо-частотную характеристики петлевого усиления аби )) )) ат» а) ) асяс ' ) — ) <сает Ь сг сг с5 с„,„, нг яг иас с э <)ас гР д) )ги< К З ) ) )е).<евое усиление при резона< гграг разных < ипоа <и К фа м'ы < гзн.гя гврактерггсзика петлево< о усил«ния )ыя )зе)гни<ною)) ЛГ-Псин < )), ио,г Внн,< )и).
<)спинная фнзоспвиг;иы<жя цепь <, ), гыс~г вая фа и с,<аи<аюп)ая <инь <д) <рис )<З7, и). Поэтому. если Ау больше единицы даже на небольшую величину, условия возникновения авп)колебаний выполняю)ся в сравнительно широкой гюлосе час)о) С)/и< При этом форма выходного сигнала су)цеслвенно отличае)ся гэз сишусоидальной, Поэтому у автогенера<оров с резонансными гтС-цепями. которые называю) э<С-генератора м и, приходи)- :я вводи)ь дополнительные цепи автоматического регулирования коэффициента усиления.
Для гарантированного возбуждения ав)огенератора при любых колебаниях параме)ров усилителя и цепи ОС петлевое усиление приходится ор<ыь несколько <шнырим, чем единица. С нарастанием амплитуды коэффицнен) усиления ав)оматически уменьшаетси. В момеиц когда Лу= П проиьхоаи) стабилизация ампз)и)уды колоб;)ний Для умсныпеция нелин йных искажений формы ныхотн<н о си) и<) ш цепь ,пэ)ьзмазическо<о изменения амплитуды должна оыгь инерцигнной. Однако на практике с целью упрощения широко цш)ользуи)п нелинейныс элементы, когорые уменьшаю) значе- чи ние К после достижения амплитудой колебаний определенного значения. При этом наблюдаются некоторые искажения формы выходного напряжения !коэффициент гармоник (см. ~ч 4.1) К, не менее долей - нескольких процентов ).
В КС-генераторах выходное напряжение практически повторяет форму тока, создаваемого усилителем. Поэтому они не могут работать с отсечкой тока и имеют сравнительно плохие энергетические характеристики (малый КПД). Для ЯС-автогенераторов характерны: простота в реализации, дешевизна; низкие массогабаритные показатели; диапазон частот автоколебаний от долей Гц — до нескольких сотен кГц; невысокая стабильность частоты, меньшая, чем у Т.С-генераторов; существенные искажения формы автоколебаний (К,>0,5%). Некоторые из широко применяемых в автогенераторах ЯС-цепей приведены на рис.
8.37, в, г, д. Их обычно включают в цепь обратной связи электронных усилителей, например ОУ. Так, например, при использовании моста Вина (рис. 8.37, в) его коэффициент передачи =-К', (8.50) где г, = Я, +11(уаС,), ~, = Лз1(1+углСзнз). Если Л, =Аз=Я и С, =С,=С, то (8.50) примет вид ! (8.51) 3 еу иСЯ вЂ” —— вся) Коэффициент у буде| вещественным на частоте га„, определяемой из уравнения со„СА — ! /(оэ„СР) = О, (8.52) откуда частота автоколебаний еэО 1 !()!С) (8.53) Так как на этой частоте 7=1/3, то для выполнения условия Ку=! усилитель должен иметь коэффициент усиления 3. Схема КС-генератора с мостом Вина в цепи положительной ОС приведена на рис.
8.38, а. Условие баланса фаз у„„= 0 выполняется на частоте о Баланс амплитуд (Ку = 1) обеспечивается за счет цепи отрицательной обратной связи, состоящей из резисторов !г, и Я . В режиме установившейся амплитуды коэффициент усиления напряжения, поданного на неинвертирующий вход, К= ' '=3. Л (8.54) 599 кт Рис.
8.38. ЯС-генераторы синусоидальных колебаний на основе моста Вина (а) н неночечной фааосдвикаиндей ЯС-нели 1б) Роль резистора Л,, выполняет маломощная лампа накаливания, представляющая собой терморезистор, сопротивление которого увеличивается по мере его нагрева. Г!ри включении такого автогенератора и холодном терморезисторе Ку~ 1, что обеспечивает стабильность самовозбуждения схемы. С ростом амплитуды и нагрева терморезистора тт током, протекаюгцим через него, глубина отрицательной ОС увеличивается до выполнения условия Ку=-1. Такая инерционная отрицательная ОС позволяет стабилизировать ампли ~ уду выходного напряжения и практически не искажает формы колебаний автогенератора. тхС-генераторы, выполненные по этой схеме, успешно работают в полосе частот 1 Гц 200 кГц. Коэффициент гармоник при тщательной настройке около 0,5%.
Перестройку частоты можно выполнить в широких пределах путем одновременного изменения резисторов Яы Я,. Фазосдвигающая цепь, имеющая лестничную структуру (рис. 8.37, г), вносит 180-градусный фазовый сдвиг на частоте автоколебаний. Поэтому ее подключают к инвертируютцему входу ОУ (рис. 8.38, 6) и получают ср„„= О. Резистор Ка выполняет функцию частотно-независимой отрицательной ОС, снижающей коэффициент усиления по напряжению и входное сопротивление.
Частоту автоколебаний определяют с помощью уравнения (8.55) зк„л,л,1с,с,ч с,с,-ьс,с,) Диолы Рт)! и 1'х)2 выполняют функции нелинейных элементов в цепи отрицательной ОС. Параметры схемы выбиранн так, чтобы при отсутствии автоколебаний коэффипнент был Ку>1. При увеличении амплитуды автоколебаний диоды П)7, бро ('()2 начнут открываться в моменты времени, когда напряжения на них превысят пороговые значения. Это приводит к увеличению глубины отрицательной ОС, уменьшению коэффициента усиления по напряжению и стабилизации вмяли~уды.
Напряжение смещения на диодах задается с помоШью резисторов Я4 — Ат. которые подбираются при настройке. В данном случае для стабилизации амплитуды использована безынерционная дополнительная отрицательная ОС. Поэтому искажения формы колебаний в этой схеме больше, чем в схемах с мосями Вина. Аналогично выполняются ЯС-автогенераторы с фазосдвигающими цепями другого типа (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
