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

20926. ДОСЛІДЖЕННЯ ФОТОЕЛЕМЕНТІВ І ФОТОРЕЛЕ 806 KB
  Величина напруги необхідної для зняття характеристик встановлюється за допомогою відповідних потенціометрів а світлового потоку перемикачами розташованими під вікном з фотоелементами. Порядок виконання роботи Зібрати схему дослідження вакуумного фотоелемента СЦВ3 рис. Рис.
20927. ДОСЛІДЖЕННЯ МАЛОПОТУЖНОГО ДЖЕРЕЛА ЖИВЛЕННЯ 262 KB
  Накреслити осцилограми напруги на навантаженні при величині струму Iн = 60 мА. Виміряти за допомогою цифрового вольтметра змінну складову напруги на навантаженні і постійну напругу при струмі навантаження Iн = 60 мА. Обчислити коефіцієнт пульсацій випрямленої напруги: де U m амплітуда змінної складової вихідної напруги. Накреслити осцилограму напруги на навантаженні.
20928. ДОСЛІДЖЕННЯ БІПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА 378 KB
  Для зняття вхідних статичних характеристик транзистора необхідно: а включити тумблери B1 ВЗ В4 В6 В9 B11 вимкнути тумблери В2 В5; тумблер В12 поставити в положення ; б за допомогою ручки РЕГ. Для зняття вихідних статичних характеристик транзистора потрібно: а встановити необхідне значення базового струму регулятором РЕГ.2; б змінюючи напругу Uке через інтервали вказані викладачем вимірювати значення колекторного струму транзистора міліамперметром СТРУМ Iк .
20929. ДОСЛІДЖЕННЯ ОДИНОЧНИХ КАСКАДІВ ТРАНЗИСТОРНИХ ПІДСИЛЮВАЧІВ 97 KB
  Зібрати схему дослідження підсилювача із спільним емітером рис. а BI4 в положення Із спільним емітером ; тумблери В2 В5 В9 BI1 поставити в положення Вкл. Зібрати схему дослідження підсилювача із спільним колектором рис.
20930. ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ ІНВЕРТУЮЧОГО І НЕІНВЕРТУЮЧОГО ПІДСИЛЮВАЧІВ 437.5 KB
  Величина напруги вимірюється вольтметром . Набуті значення вихідної напруги занести у відповідні рядки табл.1 і заносячи набуті значення вихідної напруги у відповідні рядки табл. Коефіцієнт підсилення напруги Ku характеризує здатність ОП усилювати диференціальний сигнал що подається на його входи: Вхідна напруга зсуву Uзс обумовлена в основному неідентичністю транзисторів вхідного каскаду ОП.
20931. Функции администратора, настройка параметров безопасности в пакете программ Вертикаль-Технология 1.88 MB
  Цели и задачи: Изучить функции администратора системы научится настраивать права пользователей в пакете программ ВертикальТехнология. После занятия студент должен: Знать: Функции администратора системы методику регистрации пользователей и групп в пакете программ ВертикальТехнология. Уметь: С помощью консоли управления настраивать пакет программ ВертикальТехнология.
20932. Модель технологического процесса в пакете программ Верти 2.79 MB
  Цели и задачи: Изучить методику управления классами модели атрибутами классов управления функциями управления связями между классами и управления фильтрами в пакете программ . После занятия студент должен: Знать: Методику управления классами модели атрибутами классов управления функциями управления связями между классами и управления фильтрами в пакете программ ВертикальТехнология.
20933. Администрирование в приложении «Система трудового нормирования по укрупненым нормам времени» 4.72 MB
  Уметь: Настраивать новые карты трудового нормирования редактировать справочник критериев поиска нормировочных карт настраивать справочные коэффициенты нормировочных карт. Проработать теоретический материал по теме:: администрирование в приложении Система трудового нормирования по укрупненым нормам времени [3] глава 16 [2] лекция №3 Индивидуальное задание: Настроить новую карту трудового нормирования. Система трудового нормирования по...
20934. Установка и настройка системы Вертикаль-Справочник 4.65 MB
  После занятия студент должен: Знать: Порядок установки и настройки Вертикаль Справочника подготовки системы работе. Проработать теоретический материал по теме: Настройка параметров в пакете программ Вертикаль Технология. [1] глава 1 [2] лекция №5 Индивидуальное задание: Настроить доступ индивидуальных пользователей и группы пользователей к ВертикальСправочнику.