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

26301. Архивное законодательство в 1990-е 50.5 KB
  правовые основы архивного дела – иерархическая классификация архивного законодательства: федеральное законодательство: Конституция РФ ФЗ об архивном деле н р ФЗ Об обязательном экземпляре документов 1994г. норма архивного права воздействует на все сферы общественных отношений возникающих в области архивного дела: организация и фондирование документов АФ РФ комплектование и экспертиза ценности н р приказ Росархива Об утверждении примерного положения о центральноэкспертных комиссиях министерств и ведомств РФ...
26302. Внешняя политика индепендентской республики. Ирландская и шотландская экспедиции Кромвеля 25.49 KB
  Бежавшие в Ирландию роялисты установили контроль над большей частью Ирландии которую они надеялись использовать как базу для вторжения в Англию. Армия прекрасно помнила опыт 1641 года когда в ответ на восстание ирландцев парламент издал указ о конфискации в Ирландии 2. Офицеры армии надеялись что и теперь завоевание Ирландии приведет к улучшению их благосостояния. Завоевание Ирландии Сразу же после высадки в Дублине войска республики начали систематическое завоевание страны.
26303. Протекторат Кромвеля и причины Реставрации 22.61 KB
  Эту конституцию одобрил Государственный Совет 16 декабря 1653 года; новый документ осуществил разделение власти между лордомпротектором Англии Шотландии и Ирландии Государственным Советом и парламентом; впервые в него вошли представители Ирландии на самом деле это были представители англичанпротестантов которые в то время проживали в Ирландии и Шотландии. Несмотря на заключение мира в Англии сохранялись обременительные налоговые обложения военного времени акцизы. Недовольство в Англии росло быстрыми темпами и кавалеры в своих...
26304. Англия в годы Реставрации Стюартов. «Славная революция» 1688 г. 31.58 KB
  Восстановление королевской власти в Англии произошло не вследствие того что феодалыкавалеры оказались сильнее буржуазии и сумели оружием навязать свою власть. объясняется усилением консервативных настроений в рядах самой английской буржуазии а также в среде английского нового дворянства удовлетворенного превращением своей феодальной земельной собственности в неограниченную буржуазную собственность и расширением своего землевладения в Англии и особенно в Ирландии. В Англии была полностью восстановлена государственная англиканская церковь в...
26305. Хронологические границы новой истории. Периодизация курса. Ключевые проблемы курса 15.12 KB
  Хронологические границы новой истории. Хронологические границы новой истории: НОВАЯ ИСТОРИЯ общепринятая в исторической науке название третьего периода всемирной истории которому предшествуют древний и средневековый. Это деление всемирной истории на древнюю средневековую и новую уже с XVII в. были приняты советской исторической наукой которая положила в основу периодизации всемирной истории марксистский тезис об изменениях общественноэкономической формации и революционного перехода от одной формации к другой.
26306. Политическая карта Европы в начале нового времени 32.49 KB
  Политическая карта Европы в начале нового времени. политическая карта Европы сложилась в следующем виде. Всю среднюю полосу Европы занимали территориально сильно раздробленные Священная Римская империя и Италия между которыми располагался Швейцарский Союз. На Севере Европы политическую карту определяли Дания с Норвегией и Исландией и Швеция с Финляндией.
26307. Экономика стран Западной Европы в период новой истории. Переход к капиталистическому хозяйству 25.36 KB
  XVI в. вторая треть XVIII в. На экономическое развитие западноевропейских стран периода разложения феодализма и зарождения капитализма решающее влияние оказали: великие географические открытия XV XVI вв. В XVI в.
26308. Причины великих географических открытий 16.73 KB
  Причины великих географических открытий Особое место в процессе зарождения рыночных отношений занимали Великие географические открытия конец XVXVII век благодаря которым удалось установить новые торговые пути вовлечь в мировой хозяйственный оборот огромные ресурсы других стран и континентов. главными из которых были открытие Америки и морского пути в Индию вокруг Африки. В XIIIXV веках все кратчайшие торговые пути туда были перекрыты: турки захватили Балканы и Ближний Восток арабы Северную Африку Русь находилась под гнетом монгол...
26309. Важнейшие открытия XV – середины XVII в 19.21 KB
  В 14821486 годах Диогу Кан Cao пересек экватор открыл устье реки Конго и прошел вдоль побережья Африки до мыса Кросс. В 14871488 годах Бартоломеу Диаш совершил новое беспримерное плавание на юг. В 15921504 годах он совершил четыре плавания через Атлантический океан открыл Большие Антильские и часть Малых Антильских островов побережье Южной и Центральной Америки. В 14971498 годах Васко да Гама на четырех судах обогнул Африку и с помощью арабских кормчих достиг настоящей Индии.