22378

ГЕНЕРАТОРЫ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (ГПН)

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Принципы построения ГПН. ГПН в ждущем режиме. ГПН в автоколебательном режиме.

Русский

2013-08-04

352.5 KB

31 чел.

Лекция 14

Содержание лекции

Генераторы пилообразного напряжения (ГПН).  Принципы построения ГПН. ГПН в ждущем режиме. ГПН в автоколебательном режиме. Генераторы гармонических колебаний - RC-генераторы.

14.1.ГЕНЕРАТОРЫ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (ГПН)

ГПН предназначены для получения напряжения, которое в течение некоторого времени нарастает или спадает по линейному закону. ГПН может работать в автоколебательном или ждущем режимах. ГПН используют в развертках электронно-лучевых трубок, в схемах сравнения, для задержки и расширения импульсов.

14.1.1.Принципы построения генераторов

На рис. 14.1  показана форма импульса пилообразного напряжения положительной полярности.

  •  tПР - длительность прямого (рабочего) хода;
  •  tОБР  - длительность обратного хода;
  •  tП -  длительность паузы (в ждущем режиме);
  •  T - период повторения;
  •  UМ - амплитуда импульса.
  •  Е – напряжение источника питания

Принцип получения пилообразного напряжения основан на разряде и заряде конденсатора С через резистор R (рис.14.2).

При замыкании ключа SA напряжение UC= =0. Если SA разомкнуть, то конденсатор С заряжается от источника постоянного напряжения Е по закону   , т.е. мы получим кривую, приведенную на рис.14.1.

Итак, для построения ГПН нужны ключ, зарядное устройство, конденсатор интегрирующий.

14.1.2. ГПН в ждущем режиме (рис. 14.3)

Интегрирующая цепь - RC. VT – коммутирующий транзистор. В исходном состоянии VT1  насыщен за счет выбора резистора  RБ . Напряжение на С мало. При подаче на базу VT (см. рис. 14.4) в момент t1, управляющего импульса отрицательной полярности с амплитудой, запирающей VT,  VT запирается и конденсатор С заряжается по цепи +ERC – корпус.

После окончания управляющего импульса VT открывается и конденсатор С разряжается через участок эмиттер - коллектор VT и он входит в режим насыщения снова.

Длительность прямого хода пилообразного импульса равна длительности управляющего импульса.

В этой схеме линейность импульса на выходе мала и поэтому применяют более сложные схемы с токостабилизирующими элементами или с ООС. Схемы с ООС просты и имеют малый коэффициент нелинейности.

14.1.3.Генератор падающего пилообразного напряжения на ОУ                        

Такие ГПН строят по принципу генераторов с ОС, интегрирующих постоянное напряжение источника питания, которое для них является входным. На рис.14.5 показана схема с интегрирующей RC-цепочкой, включенной в цепь ООС ОУ.

При     UИНВ ≈ 0 , UНЕИНВ > UИНВ и  UВЫХ = Е .

Конденсатор С заряжен до Е.

При подаче положительного импульса на вход (рис.14.6) VD закрывается и UИНВ повышается до уровня, обеспечивающего переход ОУ в активный режим. UВЫХ скачком уменьшается на небольшую величину. Конденсатор С начинает разряжаться через R. UИНВ возрастает, а значит, UВЫХ падает, т.е. С перезаряжается до - Е. После окончания входного импульса     UИНВ ≈ 0,  UВЫХ → +Е  и  С перезаряжается через диод VD до +Е.

14.1.4. ГПН в автоколебательном режиме (рис.14.7)

Схема состоит из компаратора DA1 и интегратора на DA2, а также цепи ОС на  R3 и R4.

Найдем

.

Временные диаграммы напряжений приведены на рис.14.8.

   

Рассматриваем с момента t=0. Пусть UOC<0 и тогда UI=-EП, а UOC определяется сопротивлениями  R3 и R4. При этом UI подается на VD2 и емкость С заряжается (выходное напряжение возрастает). Когда  UOC=0, компаратор опрокидывается (UI=+EП),  открывается VD1, на выходе появляется отрицательное напряжение и конденсатор С перезаряжается до -ЕП. Далее процесс повторяется.

ГПН в автоколебательном режиме

Схема ГПН в автоколебательном режиме приведена на рис.14.9. Схема состоит из компаратора на DA1 и интегратора на DA2, а также цепи обратной связи (R3 и R4).

Рис.14.9.Схема автоколебательного ГПН                  Рис.14.10.Временные диаграммы напряжений ГПН

Найдем

.

Временные диаграммы напряжений приведены на рис.14.10.

   Рассматриваем с момента t=0. Пусть UOC<0 и тогда UI=-EП, а UOC определяется сопротивлениями  R3 и R4. При этом UI подается на VD2 и емкость С заряжается (выходное напряжение возрастает). Когда  UOC=0, компаратор опрокидывается (UI=+EП),  открывается VD1, на выходе появляется отрицательное напряжение и конденсатор С перезаряжается до -ЕП. Далее процесс повторяется.

14.2.ГЕНЕРАТОРЫ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

14.2.1.RC-генераторы

В диапазоне низких частот характеристики LC генераторов существенно ухудшаются, т.к. увеличиваются L и С  колебательного контура. Увеличение L приводит к увеличению омического сопротивления и снижению добротности. Из-за этого в этом диапазоне используют частотно-избирательные цепи из элементов R и С. В этих цепях на определенной частоте, называемой квазирезонансной, возникает сдвиг фаз, позволяющий создать схему автогенератора, называемую RC-генератором.

Различают генераторы с поворотом фазы в цепи ПОС (180° ) и без поворота фазы (0° ).

14.2.2.RC-генераторы с поворотом фазы

Такой RC-генератор содержит однокаскадный усилитель с ОЭ, в котором фаза выходного напряжения сдвинута на 180° , поэтому необходимо в частотно-зависимой ОС сдвинуть фазу на частоте генерации еще на 180°. Сдвиг осуществляется в фазирующей цепочке. В качестве такой цепочки используют Г-образные RC звенья.

Различают фазирующие цепочки R-параллель и С-параллель. На рис.14.11 и 14.12 показаны эти цепочки и их характеристики.

Итак, возможно построение генератора с коэффициентом усиления > 29 (баланс амплитуд), φ =  (баланс фаз).

Квазирезонансная частота определятся параметрами R и С:

  для цепочки R–параллель и

           для цепочки С–параллель.

Схема генератора на ОУ

Регулируемое R1 - для ООС – чтобы была требуемая амплитуда и форма.

tПР

Um

t

U

T

tОБР

tП

Е

0

Рис. 14.1 – Форма пилообразного импульса

R

Е

+

-

SA

C

UC

Рис.14.2. Схема, поясняющая принцип действия ГПН

Рис. 14.3. Схема ГПН в ждущем режиме

UВЫХ= UC

C

VT

RБ

+

Е

R

CР

UВХ

UВЫХ

Е

Um

t

0

0

t

tПР

t1

UВХ

Рис. 14.4. Временные диаграммы работы ГПН

Рис. 14.5.  Схема ГПН на  ОУ

R

UВХ

VD1

R2

UВЫХ

С

R1

DA1

tan

x

(

)

x

1

0

1

2

0

2

Рис. 14.6. Временные диаграммы работы ГПН на ОУ

t1

UBЫX

0

t

UBX

0

t


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

66622. ТЕНДЕНЦІЇ РОЗВИТКУ КОМП’ЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ В НАВЧАННІ І ВИХОВАННІ 56.73 KB
  Основною метою державної політики в галузі освіти є створення умов для розвитку особистості й творчої самореалізації кожного громадянина України, оновлення змісту освіти та організації навчально-виховного процесу відповідно до демократичних цінностей...
66626. Модели роста народонаселения 3.26 MB
  Человечество, как биологический вид, подчиняется биологическим законам роста, в который включены общие для живых организмов процессы рождения и гибели. Долгое время рост и развитие человечества рассматривались как цепь исторических событий, различных для разных стран, а количественное описание казалось малоинформативным.
66627. Создание объединенной IP-сети со статической маршрутизацией 1.28 MB
  Главной задачей стека TCP/IP является объединение в сеть пакетных подсетей через шлюзы. Каждая сеть работает по своим собственным законам, однако предполагается, что шлюз может принять пакет из другой сети и доставить его по указанному адресу.
66628. Етапи становлення та особливості розвитку етнопедагогіки 121 KB
  Перші елементи Етнопедагогіческіе знання зародилися в період утворення початкової етнічної спільності - племені. Протягом історії розвитку людського суспільства Етнопедагогіческіе знання постійно розвивалося, поповнюючись новими елементами.
66629. Норматино-правове регулювання захисту інформації та ISO 27 серії 19.51 KB
  Метою захисту інформації має бути збереження цінності інформаційних ресурсів для їх власника. Ці технології мають ураховувати особливості інформації які й роблять її цінною а також давати змогу користувачам різних категорій працювати з інформаційними ресурсами...
66630. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОЕ КОДИРОВАНИЕ И ПЕРЕМЕЖЕНИЕ. ПРИНЦИПЫ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДИРОВАНИЯ 632.57 KB
  Помехоустойчивое кодирование сообщений или кодирование с прямым исправлением ошибок применяется в системах связи, в которых отсутствует или недоступен обратный канал для передачи запросов на повторную передачу...