Генераторы пилообразных и прямоугольных импульсов

Генераторы пилообразного напряжения (ГПН). Простейшие генераторы выполняются на приборах, имеющих участок с отрицательным сопротивлением, например, на основе динистора.

 

При подаче питания конденсатор начинает заряжаться через R, стремясь достичь напряжения питания. Когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения включения динистора (точка А), динистор открывается и конденсатор через него быстро разряжается. По мере разряда конденсатора ток через динистор снижается и когда он достигает значения тока выключения (точка В), динистор закрывается. Конденсатор вновь начинает заряжаться и т.д.

Чтобы форма сигнала мало отличалась от пилы, используют начальный участок экспоненты заряда конденсатора.

Более совершенные схемы ГПН выполняют на основе ОУ. Такие генераторы содержат два основных узла: интегратор, компаратор.

 

Генераторы прямоугольных импульсов. Они имеют собственное название – мультивибраторы.

Схема мультивибратора на ОУ приведена на рис.2.32, а диаграмма ее работы – на рис. 2.33. Резисторы R ₁ и R ₂ создают ПОС, причем b k >>1.

 

Здесь , а k - коэффициент усиления ОУ. Частота сигнала определяется временем заряда-разряда конденсатора через резистор R. Если после включения питания на входе ОУ установилось максимальное положительное напряжение , то этим напряжение начинает заряжаться конденсатор С через резистор R. В то же время, часть выходного напряжения ОУ приложена как сигнал ПОС к его неинвертирующему входу. По мере заряда конденсатора напряжение на инвертирующем входе ОУ приближается (по экспоненте) к напряжению на неинвертирующем входе. Когда напряжение на конденсаторе станет чуть больше чем напряжение ПОС, ОУ переключится. На его выходе появится напряжение отрицательной полярности и конденсатор начнет перезаряжаться на отрицательную полярность. И т.д. Процесс будет повторяться.

 

Очевидно, частота выходных импульсов зависит от всех параметров схемы. Так, например, если увеличить емкость С, то процессы перезаряда будут идти медленнее, что снизит частоту сигнала. Аналогичный результат можно получить увеличением R или увеличением R ₂ или уменьшением R ₁.

В схемах судовой автоматики до сих пор используются мультивибраторы, построенные на транзисторах (рис. 2.34).

Параметры импульсов зависят от С₁ и С₂, и от R _б1, R _б2.

Транзисторы работают в ключевом режиме.

При подаче питания появляются базовые токи транзисторов. Транзисторы начинают открываться. Из – за разброса параметров один из них всегда открывается быстрее. Одновременно заряжаются С₁ и С₂.

Допустим VT 1 открылся. При этом напряжение на конденсаторе С₁ будет приложено к переходу база – эмиттер VT 2 в обратном включении и VT 2 закрывается. С₁ начинает перезаряжаться на другую полярность.

В конце этого процесса полярность напряжения на С₁ меняется на противоположную. Появляется ток базы VT 2 и транзистор начинает открываться. Когда он открывается через него напряжение раннее заряженного С₂ прикладывается в обратном включении между переходом база – эмиттер VT 1. VT 1 закрывается. Период следования импульсов:

.

Если R _б1 = R _б2, C₁=C₂ то .

 

 

Кварцевые генераторы

 

Рассмотренные ранее генераторы не всегда обеспечивают необходимую стабильность частоты сигнала:

,

где D f – отклонение частоты от заданного значения f.

Генераторы, в которых требуется более высокая стабильность, выполняются на основе кварцевых резонаторов.

Такие генераторы используются в:

- цифровых измерительных устройствах и системах;

- в электронных часах;

- в качестве тактовых генераторов, задающих темп работы ЭВМ.

Здесь используется прямой и обратный пьезоэффект.

Боковые грани пластины кварца металлизируются. При ее деформации возникает разность потенциалов. При приложении электрического напряжения – механическая деформация.

Включив кварц в качестве ПОС усилителя можно получить генератор с очень малой нестабильностью частоты: 

.

 

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться: